JP2010522524A - ２つの周波数選択面を有する導体 - Google Patents

Abstract

２つの周波数選択面を有するアンテナが開示される。該アンテナは、メッシュを形成するための複数のホールを有する第一の周波数選択面（ＦＳＳ）と、メッシュを形成するための複数のホールを有する第二のＦＳＳと、該第一のＦＳＳと該第二のＦＳＳとの間に配置された完全な電気伝導体とを含んでいる。該完全な電気伝導体は、最小限の抵抗によって表面電流を伝える任意の伝導平面であり、該第一のＦＳＳおよび該第二のＦＳＳに近接しているけれども、該第一のＦＳＳおよび該第二のＦＳＳと電気的に接触していない。該第一のＦＳＳおよび該第二のＦＳＳは、反射波が実質的に到来波と同位相であるように電磁波を反射するために、電波インピーダンスを提供する任意の表面である。

Description

（優先権の主張）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）（１）に基づいて、２００７年３月２９日に出願された仮出願第６０／９０８，７１２号に対する優先権を主張するものである。該仮出願の内容は、参考として本明細書中に援用される。

（１．技術分野）
本発明は、一般的にアンテナに関し、特に、２つの周波数選択面を有する導体に関する。

（２．関連技術の説明）
異なる方向において独立した動作を提供することが可能なアンテナシステムは、長距離ポイントツーポイント用途のためのマイクロ波中継システム（主として、従来のシステムにおける埋設された光ファイバケーブルによって置き換えられる）と、さらに最近では、携帯電話またはセル式電話用のセクター化されたアンテナシステムとにおいて広く利用されている。異なる方向において独立した動作を提供することが可能なアンテナシステムは、一般的に大きく、機械的に複雑であり、パラボラ反射器（マイクロ波中継局におけるような）または複数の金属性構造体（セル式アンテナにおけるような）で構成される。同様に、平面アンテナは、航空機の外板上と、電子ビームのステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）用の大規模なフェーズドアレイ構造において利用されている。平面アレイは、独立した動作が異なる方向において必要とされる用途では用いられていない。

表面電流のために高インピーダンスを提供する表面の任意の配列は、高インピーダンス面（ｈｉｇｈ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｕｒｆａｃｅ；ＨＩＳ）と称される。電界アンテナが、完全な電気伝導体（ｐｅｒｆｅｃｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＰＥＣ）に近接する周波数選択面（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ；ＦＳＳ）を含んでいるＨＩＳに近接して配置される場合には、ＨＩＳから反射されるエネルギーは、ＨＩＳから放射されるエネルギーと同位相で戻り、それによって、アンテナ信号を増幅する。そのような配列は、効率的で、薄型の平面アンテナおよびアレイが、印刷回路基板用に開発されたようなパターン化およびエッチング技術を用いて構築されることを可能にする。

（発明の概要）
本発明の好適な実施形態に従った、アンテナ反射器システムは、第一の周波数選択面（ＦＳＳ）と、第二のＦＳＳと、完全な電気伝導体とを含んでいる。ＦＳＳ構造は多様であり、多くの形態をとり得るけれども、示される実装においては、第一のＦＳＳと第二のＦＳＳとの両方が、複数のホール（すなわち、メッシュ状）を有している。完全な電気伝導体は、第一のＦＳＳと第二のＦＳＳとの間に配置される。

本発明のすべての特徴および利点は、以下の詳細に記載された説明において明らかとなる。

本発明自体、ならびに好適な使用の方法、さらなる目的、およびそれらの利点は、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を、添付の図面とともに読み、参照することによって最もよく理解される。
図１は、本発明の好適な実施形態に従った、複数の周波数選択面を有するアンテナ反射器システムおよび完全な電気伝導体の図である。 図２は、本発明の好適な実施形態に従った、背中合わせの高インピーダンス面の図である。 図３は、本発明の好適な実施形態に従った、４つの独立なアンテナ部分空間の図である。

（好適な実施形態の詳細な説明）
ここで図面を、特に図１を参照すると、本発明の好適な実施形態に従った、複数の周波数選択面（ＦＳＳ）を有するアンテナ反射器システムの図が描かれる。示されるように、両面のアンテナ反射器１００は、ＦＳＳ１１２とＦＳＳ１１５との間に配置された完全な電気伝導体（ＰＥＣ）１１０を含んでいる。本明細書中で利用されるときに、ＰＥＣは、最小限の抵抗によって表面電流を伝える任意の伝導平面として規定され、そしてＦＳＳは、反射波が実質的に到来波と同位相であるように電磁波を反射するために、任意の手段を介して適切な電波インピーダンスを提供する任意の表面を規定される。プリント配線基板内の金属被覆（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）層はＰＥＣの例である。図１において、ＦＳＳ１１５などのＦＳＳは、メッシュを形成するために複数のホール１２０ａ〜１２０ｎなどのホールによってパターン化されたシールド平面（例えば、金属被覆層）によって実現される。

ここで図２を参照すると、本発明の好適な実施形態に従った、両面のアンテナ反射器１００上の背中合わせの高インピーダンス面（ＨＩＳ）の図が描かれる。示されるように、ＰＥＣ１１０は、ＦＳＳ１１２およびＦＳＳ１１５と平行に、かつ近接して配置されるけれども、それらと電気的に接触していない。第一のアンテナパターン２１１は、第一のＨＩＳ２００に平行に近接して配置された第一のアンテナ２１０によって生成され、第二のアンテナパターン２１５は、第二のＨＩＳ２０５に平行に近接して配置された第二のアンテナ２１４によって生成される。第一のＨＩＳ２００は、ＰＥＣ１１０に近接するＦＳＳ１１２の位置のそばに形成される。同様に、第二のＨＩＳ２０５は、ＰＥＣ１１０に近接するＦＳＳ１１５の位置のそばに形成される。第一のＨＩＳ２００と第二のＨＩＳ２０５とは、同じ周波数または異なる周波数で共振することができる。

代替の実施形態において、アンテナの別個のアレイが、第一のＨＩＳ２００および第二のＨＩＳ２０５の上に配置され得、各アンテナアレイが、異なるステアリングおよび／または複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）の特徴（ｃｒｉｔｅｒｉａ）を有し得る。また別の実施形態において、アンテナパターン２１０および２１５の動作周波数が十分に分離されることにより、介在する伝導平面（すなわち、ＰＥＣ１１０）が除去され、それによって、金属被覆層の数を低減し、アンテナシステム全体のコスト低減を可能にする。

ここで図３を参照すると、本発明の好適な実施形態に従った、４つの独立なアンテナ部分空間の図が描かれる。示されるように、第一のアンテナ部分空間３００と、第二のアンテナ部分空間３０５と、第三のアンテナ部分空間３１０と、第四のアンテナ部分空間３１５とが、四半分（ｑｕａｄｒａｎｔ）を形成するために、互いに直交して位置決めされた背中合わせのＨＩＳの２つの組によって形成される。あるいは、背中合わせのＨＩＳが、９０°以外の角度において位置決めされ得る。さらに、背中合わせのＨＩＳの２つの組よりも多い組が、４つを超える独立なアンテナ部分空間を形成する（例えば、３つの両面構造が空間を６つのアンテナ部分空間に分割する）ために利用され得る。

図３に示されるように、第一のアンテナ部分空間３００が、ＨＩＳ３２０とＨＩＳ３２５とに接している。第二のアンテナ部分空間３０５が、ＨＩＳ３３０とＨＩＳ３３５とに接している。第三のアンテナ部分空間３１０が、ＨＩＳ３４０とＨＩＳ３４５とに接している。第四のアンテナ部分空間３１５が、ＨＩＳ３５０とＨＩＳ３５５とに接している。最高４つまでの異なるアンテナ（図示されない）または最高４つまでの異なるアンテナのアレイ（図示されない）が、独立して動作し、アンテナ部分空間３００、３０５、３１０および３１５内の任意の角度にエネルギーを集中するように整相され得る。

記載されたように、本発明は、周波数選択面を有するアンテナ反射器システムを提供する。本発明は、１つ以上のアンテナが、調整されたアンテナシステムへと組み込まれることを可能にし、それによって、ホーン反射器またはパラボラ反射器などの従来の背中合わせのアンテナ配列を超える有意なサイズおよびコスト面の利点を提供する。本発明は、中継局およびセクター化されたアンテナシステムなどの複数の用途において有用な低コストの、エッチングされたプリント配線基板のアンテナ反射器の製作を可能にする。本発明は、優れた分離（一般に、背中合わせのパラボラ反射器と関連づけられる）を、従来のアンテナ反射器システムのコストのほんの一部において提供する。

本発明が、好適な実施形態を参照して特に示され、記載されてきたけれども、形態および詳細における様々な変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その実施形態の中でなされ得ることが当業者によって理解される。

Claims (7)

1. メッシュを形成するための複数のホールを有する第一の周波数選択面（ＦＳＳ）と、
   メッシュを形成するための複数のホールを有する第二のＦＳＳと、
   該第一のＦＳＳと該第二のＦＳＳとの間に配置された完全な電気伝導体と
   を備える、アンテナ。
2. 前記完全な電気伝導体は、最小限の抵抗によって表面電流を伝える任意の伝導平面である、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第一のＦＳＳおよび前記第二のＦＳＳは、反射波が実質的に到来波と同位相であるように電磁波を反射するために、電波インピーダンスを提供する任意の表面である、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記完全な電気伝導体は、前記第一のＦＳＳおよび前記第二のＦＳＳに近接しているけれども、該第一のＦＳＳおよび該第二のＦＳＳと電気的に接触していない、請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記アンテナは、第一のアンテナパターンを生成する第一の高インピーダンス面に平行に近接して配置された第一のアンテナをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ。
6. 前記アンテナは、第二のアンテナパターンを生成する第二の高インピーダンス面に平行に近接して配置された第二のアンテナをさらに含む、請求項５に記載のアンテナ。
7. 前記第一の高インピーダンス面および前記第二の高インピーダンス面は、同じ周波数または異なる周波数で共振することができる、請求項６に記載のアンテナ。

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