JP2015528662A - コンパクトなアンテナシステム - Google Patents

Abstract

全地球ナビゲーション衛星システム用のアンテナシステムは、グランドプレーンと、グランドプレーンの上に配設された能動アンテナと、グランドプレーンの下に配設された受動アンテナと、を含む。能動アンテナは、グランドプレーンに対して実質的に平行な導電性リングを含む。放射導体は、導電性リングの中心を実質的に通過し、この放射導体の端部は、導電性リングに電気的に接続される。励振ピンは、放射導体に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子のセットは、導電性リングとグランドプレーンとの間で電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子のセットは、グランドプレーンに対して実質的に直交して配設される。受動アンテナは、受動アンテナが励振ピンを有しないこと以外は、能動アンテナに類似する。このアンテナシステムは、多経路受信を効果的に抑制し、そのコンパクトなサイズ及び軽量は、計測ポールとの一体化に適している。

Description

本発明は、概ね、アンテナ、より具体的には、後方半球における減少させた指向性パターンを備えるコンパクトなアンテナシステムに関する。

全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳｓ）は、高い精度で位置を測定することができる。現在配備されているＧＮＳＳｓとしては、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）及びロシアのＧＬＯＮＡＳＳが挙げられる。他のＧＮＳＳｓ、例えば、ヨーロッパのＧＡＬＩＬＥＯシステムが、開発中である。ＧＮＳＳｓは、広い範囲の用途、例えば、測量、地質学及び地図作製に使用される。

ＧＮＳＳでは、ナビゲーションレシーバが、このナビゲーションレシーバの視野内に位置する衛星により送信された無線シグナルを受信し、処理する。ＧＮＳＳの重要な構成要素は、レシーバアンテナである。このアンテナの重要な特性は、帯域幅、多経路排除、サイズ及び重量である。

高精度のナビゲーションレシーバは、典型的には、２つの周波数帯からのシグナルを処理する。２つの一般的な周波数帯は、１１６４〜１３００ＭＨｚの範囲における低周波数帯、及び、１５２５〜１６１０ＭＨｚの範囲における高周波数帯である。

携帯式のナビゲーションレシーバについて、軽量でコンパクトなサイズのアンテナが望ましい。測量用途では、例えば、アンテナは、測量用ポール上に搭載される。このアンテナの寸法は、標準的な測量用ポール上に搭載して収容するのに十分小さくあるべきである。このアンテナの重量も、ポール搭載アッセンブリの容易な取扱いを確保するのに十分小さくあるべきである。重すぎる場合、重心が高くなりすぎ、このポール搭載アッセンブリは取扱いにくい。

ナビゲーションレシーバは、それらが、衛星からの直接的な視野の無線シグナルのみを受信する場合に、最も高い精度を達成する。しかしながら、ナビゲーションレシーバは、典型的には、無線シグナルが環境表面、例えば、地球及び水並びに物体、例えば、ビル、タワー及び自動車に反射する環境において動作する。ナビゲーションレシーバにより検出された反射したシグナルは、多経路シグナルと呼ばれる。多経路シグナルは、ナビゲーションレシーバの位置が測定され得る精度を低下させる。

したがって、多経路シグナルの受信を排除又は抑制するアンテナが望ましい。国際公開第２００４／０２７９２０号（Ｉ．Ｓｏｕｔｉａｇｕｉｎｅら）には、例えば、広い帯域幅にわたって動作し、ＧＰＳシグナルの多経路受信を減少させるアンテナシステムが記載されている。図１は、アンテナシステム１００の断面図を示す。アンテナシステム１００は、２つのマイクロパッチアンテナを含む。マイクロパッチアンテナ１２０は、直接励振能動アンテナであり、マイクロパッチアンテナ１３０は、能動マイクロパッチアンテナ１２０のフィールドにより励振される受動アンテナである。

能動マイクロパッチアンテナ１２０は、グランドプレーン１０２及び放射型パッチ１０４を含む。グランドプレーン１０２及び放射型パッチ１０４は、絶縁基板１０６により分離される。放射型パッチ１０４は、励振ピン１０８により能動的に駆動される。

受動マイクロパッチアンテナ１３０は、グランドプレーン１０２及び放射型パッチ１１０を含む。グランドプレーン１０２及び放射型パッチ１１０は、絶縁基板１１２により分離される。放射型パッチ１０は、励振ピンを有さず、能動マイクロパッチアンテナ１２０からのフィールドにより駆動される。

マイクロパッチアンテナ１２０及びマイクロパッチアンテナ１３０のフィールドは、後方半球において互いに抑制され、その結果として、後方半球における指向性パターンのレベルが低下する。しかしながら、アンテナシステム１００は、狭い帯域幅内の多経路シグナルのみを抑制し、重ね合わせられたアンテナ構造は、大きな重量及び大きな寸法の更なる不利益を有する。

アンテナシステム１００の動作帯域幅は、放射型パッチ１０４とグランドプレーン１０２との距離により決まる。アンテナ寸法を小さくし、前方半球における指向性パターンを拡張するために、放射型パッチ１０４とグランドプレーン１０２との間の空間は、絶縁基板１０６により充填される。しかしながら、動作周波数帯にわたる適切な絶縁材料は、高い密度を有する。この結果として、このアンテナシステムの重量は、著しく増加する。

上記されたように、測量用途では、アンテナは、測量用ポール上に搭載される。ポール搭載ＧＰＳアンテナの例は、欧州特許出願公開第１５０３１７６号（Ｆ．Ｏｈｔｏｍｏら）及び米国特許出願公開第２０１００２１１３１４号（Ｚｈｕｋｏｖら）に提供される。両事例において、アンテナは、（特に横方向寸法に沿って）ポールを越えてかなり伸び、外側搭載要素の構成が、ポール搭載アッセンブリ全体の安定性を低下させる。

したがって、コンパクトなサイズ、軽量、高い多経路排除を有するＧＮＳＳアンテナが有益である。２周波数帯にわたって動作することができ、標準的な測量用ポール上に容易に搭載されることができ、取扱いの容易性が維持されているアンテナが、更に有益である。

実施形態において、アンテナシステムは、グランドプレーンと、グランドプレーン上に配設された能動アンテナと、グランドプレーン下に配設された受動アンテナと、を含む。グランドプレーンは、実質的に平坦であり、上面、底面、周辺部及びアンテナ軸と実質的に一致する垂直軸を含む。

能動アンテナは、グランドプレーンの上面に対して実質的に平行であり、このグランドプレーンの上面の上に配設された第１の導電性リングを含む。第１の放射導体は、第１の導電性リングの中心を実質的に通過し、第１の放射導体の端部は、第１の導電性リングに電気的に接続される。励振ピンは、第１の放射導体に電気的に接続される。

リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットは、第１の導電性リングとグランドプレーンの上面との間で電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットは、アンテナ軸に対して実質的に平行に配設される。

受動アンテナは、グランドプレーンの底面に対して実質的に平行であり、このグランドプレーンの底面の下に配設された第２の導電性リングを含む。第２の放射導体は、第２の導電性リングの中心を実質的に通過し、第２の放射導体の端部は、この導電性リングに電気的に接続される。受動アンテナは、励振ピンを含まない。

リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットは、第２の導電性リングとグランドプレーンの底面との間で電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットは、アンテナ軸に対して実質的に平行に配設される。

アンテナシステムの実施形態は、直線偏波放射用又は円偏波放射用に構成され得る。アンテナの実施形態は、１周波数帯又は２周波数帯の動作用に構成され得る。アンテナシステムの実施形態は、可撓性のプリント回路基板により安価に製造され得る。アンテナシステムの実施形態は、軽量で、コンパクトであり、全地球ナビゲーション衛星システムとの用途の測量用ポールと容易に一体化され得る。

当業者には、以下の、発明を実施するための形態及び添付図面を参照することにより、本発明の上述及び他の利点が明らかとなるであろう。

図１は、従来技術のパッチアンテナの概略図を示す。

図２は、入射光線及び反射光線についての参照幾何形状を示す。

図３Ａは、直線偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図３Ｂは、直線偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。

図４Ａは、管状の基板の幾何学的形態の例を示す。 図４Ｂ〜図４Ｆは、管状の基板の幾何学的形態の例を示す。

図５Ａ〜図５Ｆは、グランドプレーンについての幾何学的形態の例を示す。

図６は、絶縁基板上に構成されたキャパシタンス性インピーダンス素子の概略図を示す。

図７Ａは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｂは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｃは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｄは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｅは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｆは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図７Ｇは、円偏波放射用の１周波数帯アンテナの実施形態を示す。

図８Ａは、直線偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図８Ｂは、直線偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。

図９Ａは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｂは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｃは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｄは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｅは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｆは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｇは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｈは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｉは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｊは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。 図９Ｋ〜図９Ｌは、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、絶縁基板の一面上に構成されたキャパシタンス性インピーダンス素子の概略図を示す。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、絶縁基板の二面上に構成されたキャパシタンス性インピーダンス素子の概略図を示す。

図１２は、円偏波放射用の２周波数帯アンテナの実施形態を示す。

図１３は、等価伝送線路モデルの概略図を示す。

図１４は、インピーダンス素子の概略図を示す。

図１５は、相対周波数ミスマッチの関数としての相対アドミタンスのプロットを示す。

図１６Ａは、放射体及びインピーダンス素子により構成された絶縁基板の概略図を示す。 図１６Ｂは、放射体及びインピーダンス素子により構成された絶縁基板の概略図を示す。 図１６Ｃは、放射体及びインピーダンス素子により構成された絶縁基板の概略図を示す。 図１６Ｄは、放射体及びインピーダンス素子により構成された絶縁基板の概略図を示す。

図１７は、インピーダンス素子の概略図を示す。

図１８は、等価伝送線路モデルの概略図を示す。

図１９は、相対周波数ミスマッチの関数としてのインピーダンスのプロットを示す。

図２０は、測量用ポール上に搭載されたアンテナシステムの実施形態の概略図を示す。

図２１Ａ及び図２１Ｂは、磁流モデルの概略図を示す。

図２２は、グランドプレーン寸法の関数としてのアンテナパラメータのプロットを示す。

図２３は、グランドプレーン寸法の関数としての低下／上昇比のプロットを示す。

図２は、地球２０２上に位置するアンテナ２０４の概略図を示す。アンテナ２０４は、例えば、測量用途のための測量用ポール（図示せず）上に搭載され得る。この図の面は、ｘ−軸２０１及びｚ−軸２０３により規定されるｘ−ｚ平面である。＋ｙ方向は、この図の面内に向いている。屋外環境において、＋ｚ（上）方向は、天頂とも呼ばれ、空に向いている。−ｚ（下）方向は、地球に向かっている。水平線は、ｘ−ｙ平面に当たる。本願明細書では、用語「地球」は、陸環境及び水環境の両方を含む。グランドプレーンに言及して使用される際に、「電気的」接地との混乱を避けるため、陸地に言及して使用される場合の「地理的」接地は、本願明細書では使用されない。

図２において、電磁波は、ｘ−軸に対する入射角θにおいて、アンテナ２０４上に入射する光線として表される。水平線は、θ＝０度に相当する。遮るもののない空から入射する光線、例えば、光線２１０及び光線２１２は、正の値の入射角を有する。地球２０２から反射された光線、例えば、光線２１４は、負の値の入射角を有する。本願明細書では、正の値の入射角を有する空間領域は、直接的なシグナル領域と呼ばれる。
直接的なシグナル領域は、前方半球及び上半球とも呼ばれる。本願明細書では、負の値の入射角を有する空間領域は、多経路シグナル領域と呼ばれる。多経路シグナル領域は、後方半球及び下半球とも呼ばれる。入射光線２１０は、アンテナ２０４に直接衝突する。入射光線２１２は、地球２０２に直接衝突する。地球２０２からの入射光線２１２の反射による反射光線２１４は、アンテナ２０４に衝突する。

反射シグナルを排除又は抑制するアンテナの能力を定量的に特徴付けるために、下記の比が、一般的に使用される。

パラメータＤＵ（θ）（下／上比）は、ミラー角における前方半球でのアンテナ指向性パターンレベルＦ（θ）に対する、後方半球におけるアンテナ指向性パターン（ＤＰ）レベルＦ（−θ）の比に等しい。式中、Ｆは、電圧レベルを表わす。ｄＢで表された場合、この比は、下記のとおりである。

後方半球における多経路シグナルの高い排除性を有するコンパクトで、軽量なアンテナシステムが以下に記載される。本発明の実施形態は、下記特徴を有する電磁放射を受信又は送信をするように構成されたアンテナシステムについて記載される。（１）１周波数帯、直線偏波放射、（２）１周波数帯、円偏波放射、（３）２周波数帯、直線偏波放射、及び（４）２周波数帯、円偏波放射。特定の特徴を有する電磁放射用に構成されたアンテナシステムは、この特定の特徴を有する電磁放射の受信又は送信をするように構成されたアンテナシステムを意味する。周知のアンテナ相反定理から、送信モードにおけるアンテナ特性、例えば、指向性パターンは、受信モードにおけるアンテナ特性に対応する。

図３Ａ及び図３Ｂは、直線偏波放射用に構成された１周波数帯アンテナシステムの斜視図を示す。まず、アンテナシステム全体が記載され、ついで、種々の構成要素の詳細が続けられる。アンテナシステム３００は、能動アンテナ３１０と、受動アンテナ３４０と、グランドプレーン３０２と、を含む。動作時に、能動アンテナ３１０は、空に向かって面し、受動アンテナ３４０は、地球に向かって面する。アンテナ軸（長手方向軸とも呼ばれる）３０１は、＋ｚ軸に沿って向いている。

本願明細書において、能動アンテナは、放射素子が励振ピンを有するアンテナを意味し、受動アンテナは、放射素子が励振ピンを有さないアンテナを意味する。このアンテナの送信モードでは、励振ピンは、トランスミッタの出力に結び付けられ、励振ピンは、このトランスミッタからのシグナルにより駆動される。このアンテナの受信モードでは、励振ピンは、レシーバの入力に結び付けられる。能動アンテナにより受信されたシグナルは、典型的には、励振ピンから送信され、レシーバにおける低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）に入力される。励振ピンとトランスミッタの出力又はレシーバの入力との間に、中間部品、例えば、コンバイナ及びスプリッタ、ケーブル並びにコネクタポートが存在してもよい。

図３Ａ（視野Ｐ１）を参照する。能動アンテナ３１０は、管状の絶縁基板３１２を含む。実施形態において、管状の絶縁基板３１２は、チューブ状に巻かれる、可撓性のプリント回路基板（ＰＣＢ）から製造される。片面又は両面金属被覆化が使用され得る。管状の絶縁基板３１２の一方の端部には、導電性リング３１４がある。管状の絶縁基板３１２の他方の端部には、導電性リング３１６がある。導電性リング３１６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板３１２の内側には、平面の絶縁基板３２２、例えば、プリント回路基板があり、片面又は両面金属被覆化が使用されてもよい。平面の絶縁基板３２２上には、放射導体３２４及び励振ピン３２６がある。励振ピン３２６は、動力線を介して、アンテナポート（図示せず）に接続される。ついで、低ノイズ増幅器（図示せず）が、このアンテナポートに接続される。励振ピン３２６の位置は、所望の整合する入力インピーダンスを提供するために特定される。

放射導体３２４は、例えば、はんだ接続３２８及びはんだ接続３３０により、導電性リング３１４に電気的に接続されている。平面の絶縁基板３２２は、ファスナータブ３３２により、管状の絶縁基板３１２に取り付けられている。管状の絶縁基板３１２は、平面の絶縁基板３２２により構造的な補強をもたらされる。

アンテナシステムの断面寸法を小さくするために、インピーダンス素子３１８のセットが、導電性リング３１４に電気的に接続され、インピーダンス素子３２０のセットが、導電性リング３１６に電気的に接続される。断面寸法は、横寸法とも呼ばれ、アンテナ軸３０１に対して直交して測定された寸法を意味する。軸寸法は、垂直寸法又は高さ寸法又は長手方向寸法とも呼ばれ、アンテナ軸３０１に対して平行に測定された寸法を意味する。このインピーダンス素子の更なる詳細は、以下に記載される。

図３Ｂ（視野Ｐ２）を参照する。受動アンテナ３４０は、能動アンテナ３１０に類似する。受動アンテナ３４０は、能動アンテナ３１０からの電磁場により駆動される。すなわち、受動アンテナ３４０は、能動アンテナ３１０に電磁的に接続される。受動アンテナ３４０は、管状の絶縁基板３４２を含む。管状の絶縁基板３４２の一方の端部には、導電性リング３４４がある。管状の絶縁基板３４２の他方の端部には、導電性リング３４６がある。導電性リング３４６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板３１２の内側には、平面の絶縁基板３５２がある。平面の絶縁基板３５２上には、放射導体３５４があり、励振ピンは存在しない。放射導体３５４は、例えば、はんだ接続３５８及びはんだ接続３６０により、導電性リング３４４に電気的に接続されている。

アンテナシステムの断面寸法を小さくするために、インピーダンス素子３４８のセットが、導電性リング３４４に電気的に接続され、インピーダンス素子３５０のセットが、導電性リング３４６に電気的に接続される。このインピーダンス素子の更なる詳細は、以下に記載される。

管状の絶縁基板３１２の詳細は、図４Ａ〜図４Ｆに示される。図４Ａは、管状の絶縁基板３１２の側面図（視野Ａ）を示す。管状の絶縁基板３１２は、長手方向軸４０１、外壁４０２、内壁４０４、端面４０６及び端面４０８を有する。外壁４０２及び内壁４０４は、長手方向軸４０１に対して実質的に平行である。端面４０６及び端面４０８は、長手方向軸４０１に対して実質的に直交している。管状の絶縁基板３１２の長さ（又は高さ）４０３は、端面４０８から端面４０６に、長手方向軸４０１に対して平行に測定される。

本願明細書では、幾何学的条件は、それらがユーザ規定の許容範囲内に収まっている場合に「実質的に」満たされる。ユーザ規定の許容範囲としては、アンテナシステムの性能がユーザに受容可能である、典型的な製造許容範囲及び設計許容範囲が挙げられる。ここで、「ユーザ」は、例えば、アンテナ設計のエンジニアを意味する。用語を単純にするために、特に断らない限り、幾何学的条件（例えば、平行、直交、円形及び円柱形）及び寸法値（例えば、長さ及び角度）は、「実質的に」の用語により黙示的に修飾される。

管状の絶縁基板３１２の断面図（視野Ｘ−Ｘ'）を示す、図４Ｂ−図４Ｆを参照する。この断面図は、長手方向軸４０１に対して直交する（図４Ａ）。図４Ｂは、円形状を有する断面を示し、外壁４０２Ｂ及び内壁４０４Ｂは、同心円である。外壁４０２Ｂは、直径４０５を有し、内壁４０４Ｂは、直径４０７を有する。図４Ｃは、楕円形状を有する断面を示し、外壁４０２Ｃ及び内壁４０４Ｃは、同心楕円である。外壁４０２Ｃは、長軸４０９及び短軸４１５を有する。内壁４０４Ｃは、長軸４１１及び短軸４１３を有する。図４Ｄは、外壁４０２Ｄ及び内壁４０４Ｄを有する正方形断面を示す。図４Ｅは、外壁４０２Ｅ及び内壁４０４Ｅを有する長方形断面を示す。図４Ｆは、外壁４０２Ｆ及び内壁４０４Ｆを有する六角形断面を示す。他のユーザ規定の幾何形状が使用されてもよい。

管状の絶縁基板３１２が、円形状を有する断面を有する場合、導電性リング３１４及び導電性リング３１６（図３Ａ）は、円形状を有する。同様に、管状の絶縁基板３１２が、円形状を有さない断面を有する場合、導電性リング３１４及び導電性リング３１６は、円形状を有さない。本願明細書では、「リング」は、円形状に限定されない。リングは、例えば、楕円、正方形、長方形又は六角形の幾何形状を有してもよい。一般的には、リングは、ユーザ規定の幾何形状を有してもよい。

管状の絶縁基板３４２の幾何形状は、管状の絶縁基板３１２のそれらに類似する。

図５Ａ〜図５Ｆは、グランドプレーン３０２の詳細を示す。図５Ａは、グランドプレーン３０２の側面図（視野Ａ）を示す。グランドプレーン３０２は、厚み５０３を有する導電性プレートである。垂直軸５０１は、グランドプレーン３０２の幾何中心を通過する。グランドプレーン３０２は、例えば、シート状の金属又は全ての表面上に金属被覆された絶縁基板から製造され得る。グランドプレーン３０２は、表面５０２及び表面５０６を有する。参考までに、表面５０２は、上面と呼ばれ、表面５０６は、底面と呼ばれる。図３Ａに示された幾何形状に関して、能動アンテナ３１０は、グランドプレーン３０２の上に位置し、受動アンテナ３４０は、グランドプレーン３０２の下に位置する。

図５Ｂ〜図５Ｆは、種々の幾何形状を有するグランドプレーンの平面図（視野Ｂ）を示す。図５Ｂは、円形状を有するグランドプレーンを示し、円は、直径５０３を有する。図５Ｃは、楕円形状を有するグランドプレーンを示し、楕円は、長軸５０５及び短軸５０７を有する。図５Ｄ、図５Ｅ、及び図５Ｆは、正方形状、長方形状及び六角形状をそれぞれ有するグランドプレーンを示す。他のユーザ規定の幾何形状が使用されてもよい。図５Ｂ〜図５Ｆの平面図に示されるように、グランドプレーン３０２は、周辺部５０６が境界となる。

管状の絶縁基板３１２の長手方向軸、管状の絶縁基板３４２の長手方向軸及びグランドプレーン３０２の垂直軸は全て、アンテナ軸３０１に沿って整列される。平面の絶縁基板３２２の平面は、アンテナ軸３０１に対して平行であり、アンテナ軸３０１は、平面の絶縁基板３２２の平面上にある。同様に、平面の絶縁基板３５２の平面は、アンテナ軸３０１に対して平行であり、アンテナ軸３０１は、平面の絶縁基板３５２の平面上にある。平面の絶縁基板３２２に対する平面の絶縁基板３５２の、アンテナ軸３０１を中心にして測定された方位角は、可変であり、設計仕様に従って設定される。

管状の絶縁基板３１２、管状の絶縁基板３４２及びグランドプレーン３０２の幾何形状及び寸法は、独立して可変であり、設計仕様に従って設定される。特に、管状の絶縁基板３１２及び管状の絶縁基板３４２の形状及び寸法は、同じである必要はない。例えば、アンテナシステムは、円形断面を有する管状の絶縁基板３１２、正方形断面を有する管状の絶縁基板３４２及び六角形状を有するグランドプレーン３０２の組み合わせにより構成され得る。説明を簡易にするために、以下の例では、管状の絶縁基板３１２及び管状の絶縁基板３４２は、円形断面を有し、グランドプレーン３０２は、円形状を有する。

能動アンテナ３１０による受動アンテナ３４０の励振効率は、グランドプレーン３０２の横寸法の関数である。管状の絶縁基板が直径ｄ₁を有する円柱であり、グランドプレーンが直径ｄ₂＞ｄ₁を有する円盤である場合、例えば、値ａ＝（ｄ₂−ｄ₁）／２は、アンテナの動作波長のおおよそ０．１２〜０．１５倍である。ＧＰＳアンテナについて、ａは、おおよそ２５〜３５ｍｍである。ａの最適な範囲のより詳細な分析は、以下に提供される。

上記されたように、実施形態において、管状の絶縁基板３１２及び管状の絶縁基板３４２は、可撓性のプリント回路基板から製造され、ついで、チューブ状に巻かれる。図６は、平坦なシートに広げられた際の、管状の絶縁基板３１２の断面を示す。導電性リング３１４（図３Ａ）は、シート状の金属から製造され得る。導電性リング３１４はまた、図６に示されるように、管状の絶縁基板３１２の縁部に沿ってストリップを金属被覆することによっても製造され得る。ストリップは、例えば、外壁、内壁及び端面に沿って金属被覆されて、連続的な導電性リングを形成する。導電性リング３１４の幅は、幅６０１である。導電性リング３１６は、類似の様式において製造され得る。導電性リング３１６の幅は、幅６２１である。

図６には、導電性リング３１４に電気的に接続されたインピーダンス素子３１８のセット、及び、導電性リング３１６に電気的に接続されたインピーダンス素子３２０のセットの詳細も示される。この例では、インピーダンス素子は、キャパシタンス性素子である。実施形態において、各インピーダンス素子３１８は、長さ６０３及び幅６０５を有する長方形状の金属ストリップである。連続する長方形状のストリップ間の空間は、空間６０７である。同様に、各インピーダンス素子３２０は、長さ６２３及び幅６２５を有する長方形状の金属ストリップである。連続する長方形状のストリップ間の空間は、空間６２７である。インピーダンス素子３２０のセットは、インピーダンス素子３１８のセットと交互嵌合している。インピーダンス素子３１８と隣接するインピーダンス素子３２０との間のオフセット空間は、オフセット空間６０９である。インピーダンス素子のセットは、標準的なプリント回路基板技術により製造され得る。インピーダンス素子のより詳細な説明は、以下に提供される。具体的には、キャパシタンス性素子以外のインピーダンス素子が使用され得る。

図３Ａに示された能動アンテナ３１０は、２つの絶縁基板である、管状の絶縁基板３１２及び平面の絶縁基板３２２により作製される。他の実施形態は、１つの絶縁基板（平面の絶縁基板を有さない管状の絶縁基板の組み合わせ、又は、管状の絶縁基板を有さない平面の絶縁基板の組み合わせ）により作製され、又は、絶縁基板によらずに作製され得る。

平面の絶縁基板３２２は、例えば、放射導体３２４及び励振ピン３２６が、支持基板を必要としないシート状の金属から作製される場合、除去されてもよい。放射導体３２４及び励振ピン３２６は、１つの単位として作製されてもよく、又は、励振ピン３２６は、放射導体３２４にはんだ付けされてもよく、又は、機械的に固定されてもよい。

管状の絶縁基板３１２は、例えば、導電性リング３１４が、支持基盤を必要としない金属ワイヤ又はシート状の金属から作製される場合、除去されてもよい。インピーダンス素子のセットは、導電性リング３１４にはんだ付け又は機械的に固定されて一体的に作製されたワイヤ又はピンから作製されてもよい。導電性リング３１６及びインピーダンス素子３２０のセットは、同様に作製されてもよい。一部の実施形態では、導電性リング３１６が除去されてもよく、インピーダンス素子３２０のセットが、グランドプレーン３０２上に直接はんだ付けされてもよい。

絶縁基板を有しない実施形態では、導電性リング３１４は、適切な絶縁ポストにより、グランドプレーン３０２の上に支持されてもよい。ただし、図１２を参照して後述されるように、インピーダンス素子の他の構成が、導電性リング３１４をグランドプレーン３０２と接続するのに使用されてもよい。例えば、インピーダンス素子は、別々のコンポーネント又はプリント回路基板上の薄膜コンポーネントから作製されてもよい。インピーダンス素子が導電性リング３１４及びグランドプレーン３０２に導線により接続された場合、例えば、導電性リング３１４は、このインピーダンス素子により支持されてもよく、絶縁ポストは必要ない。

能動アンテナ３１０の上記された種々の製作技術は、適切な変更を伴って、受動アンテナ３４０並びに以下に記載される能動及び受動アンテナについて適用されてもよい。

図７Ａは、円偏波放射用に構成された１周波数帯アンテナシステムの斜視図（視野Ｐ３）を示す。アンテナシステム７００は、能動アンテナ７１０と、受動アンテナ７４０と、グランドプレーン３０２と、を含む。アンテナシステム７００は、下記を除いてアンテナシステム３００に類似する。アンテナシステム３００では、管状の絶縁基板３１２の内側に、１つの平面の絶縁基板３２２が存在し、管状の絶縁基板３４２内に、１つの平面の絶縁基板３５２が存在する。アンテナシステム７００では、管状の絶縁基板３１２の内側に、２つの平面の絶縁基板が存在し、管状の絶縁基板３４２内に、２つの平面の絶縁基板が存在する。

図７Ｂは、管状の絶縁基板３１２が取り除かれたアンテナシステム７００の上面斜視図（視野Ｐ４）を示す。平面の絶縁基板７２２及び平面の絶縁基板７４２は、互いに直交しており、グランドプレーン３０２に対して直交している。平面の絶縁基板７２２と平面の絶縁基板７４２との間の交線は、アンテナ軸３０１に沿っている。平面の絶縁基板７２２上には、放射導体７２４及び励振ピン７２６がある。同様に、平面の絶縁基板７４２上には、放射導体７４４及び励振ピン７４６がある。

受信モードにおいて、励振ピン７２６は、グランドプレーン３０２中の孔を通過する動力線７８４を介して、直交コンバイナ７９０の入力ポート７９４に接続される。同様に、励振ピン７４６は、グランドプレーン３０２中の孔を通過する動力線７８２を介して、直交コンバイナ７９０の入力ポート７９２に接続される。入力ポート７９２と入力ポート７９４との間には、９０度の位相シフトが存在する。直交コンバイナ７９０の出力ポート７９６は、アンテナポート（図示せず）に接続される。ついで、低ノイズ増幅器（図示せず）が、このアンテナポートに接続される。励振ピンの位置は、適切に整合する入力インピーダンスを提供するために特定される。［注記、送信モードでは、このアンテナポートは、トランスミッタに接続され、直交コンバイナは、直交スプリッタとして機能する。］

図７Ｃは、管状の絶縁基板３１２と管状の絶縁基板３４２の両方が取り除かれたアンテナシステム７００の側面図（視野Ｅ）を示す。平面の絶縁基板７２２は、この図の平面内にあり、平面の絶縁基板７４２の平面は、この図の平面に対して直交している。

図７Ｂにおける構造に加えて、受動アンテナ７４０中に、平面の絶縁基板７５２及び平面の絶縁基板７７２が示される。平面の絶縁基板７５２及び平面の絶縁基板７７２は、互いに直交しており、グランドプレーン３０２に対して直交している。平面の絶縁基板７５２と平面の絶縁基板７７２との間の交点のラインは、アンテナ軸３０１に沿っている。平面の絶縁基板７５２の平面と平面の絶縁基板７７２の平面とは、この図の平面に対して傾斜している。

平面の絶縁基板７５２上には、放射導体７５４がある。同様に、平面の絶縁基板７７２上には、放射導体７７４がある。平面の絶縁基板７５２及び平面の絶縁基板７７２上には、励振ピンは存在しない。平面の絶縁基板７２２及び平面の絶縁基板７４２に対する平面の絶縁基板７５２及び平面の絶縁基板７７２の、アンテナ軸３０１を中心に測定された方位角は、可変であり、設計仕様に従って設定される。一実施形態では、方位角は、約４５度である。

図７Ｄ〜図７Ｇは、個々の平面の絶縁基板の詳細を示す。これらの図において、ドットのハッチングは、金属被覆されていない平面の絶縁基板の領域を表わし、ジグザグのハッチングは、金属被覆されている平面の絶縁基板の領域を表わす。

図７Ｄを参照する。平面の絶縁基板７２２は、長さ７０１及び幅７０３を有する。平面の絶縁基板７２２上には、放射導体７２４、導電性ストリップ７２８及び励振ピン７２６がある。スロット７２９は、取付けに使用される。

図７Ｅを参照する。平面の絶縁基板７４２は、長さ７０５及び幅７０７を有する。平面の絶縁基板７４２上には、放射導体７４４、導電性ストリップ７４８及び励振ピン７４６がある。スロット７４９は、取付けに使用される。平面の絶縁基板７２２と平面の絶縁基板７４２とは、スロット７２９及びスロット７４９により、直交して組み合う。導電性ストリップ７２８及び導電性ストリップ７４８は、構造的補強を提供するために、互いにはんだ付けされ得る。導電性ストリップ７２８及び導電性ストリップ７４８は、グランドプレーン３０２にもはんだ付けされる。

図７Ｆを参照する。平面の絶縁基板７５２は、長さ７０９及び幅７１１を有する。平面の絶縁基板７５２上には、放射導体７５４及び導電性ストリップ７５８があり、励振ピンは存在しない。スロット７５９は、取付けに使用される。

図７Ｇを参照する。平面の絶縁基板７７２は、長さ７１３及び幅７１５を有する。平面の絶縁基板７７２上には、放射導体７７４及び導電性ストリップ７７８があり、励振ピンは存在しない。スロット７２９は、取付けに使用される。平面の絶縁基板７５２と平面の絶縁基板７７２とは、スロット７５９及びスロット７２９により、直交して組み合う。導電性ストリップ７５８及び導電性ストリップ７７８は、構造的補強を提供するために、互いにはんだ付けされ得る。導電性ストリップ７５８及び導電性ストリップ７７８は、グランドプレーン３０２にもはんだ付けされる。

絶縁基板、スロット、放射導体、導電性ストリップ及び励振ピンの幾何形状及び寸法は全て、独立して可変であり、設計仕様に従って設定される。

図８Ａ及び図８Ｂは、直線偏波放射用に構成された２周波数帯アンテナシステムの斜視図を示す。ＧＰＳ用に、低周波数（ＬＦ）帯は、Ｌ２帯（１２１５〜１２４０ＭＨｚ）に対応することができ、高周波数（ＨＦ）帯は、Ｌ１帯（１５６３〜１５８８ＭＨｚ）に対応することができる。Ｌ５帯（１１６４〜１１８９ＭＨｚ）も、ＧＰＳ用に割り当てられている。ＧＬＯＮＡＳＳ用に、ＬＦ帯は、１２４０〜１２５６ＭＨｚに対応することができ、ＨＦ帯は、１５９１〜１６１０ＭＨｚに対応することができる。
他の計画中のＧＮＳＳ、例えば、ＧＡＬＩＬＥＯは、他の周波数帯を使用する。アンテナは、２つ以上のＧＮＳＳにより動作するようにも設計されてもよく、種々のサービス用の周波数割り当てが、経時的に展開する。ＧＮＳＳ用途について、おおよそ１１５０〜１３００ＭＨｚの範囲に周波数を有するＬＦ帯、及び、おおよそ１５００〜１６５０ＭＨｚの範囲に周波数を有するＨＦ帯が、現在適している。本発明の実施形態は、ＧＮＳＳに将来割り当てられる他の周波数帯用に構成され得る。本発明の実施形態は、他の用途、例えば、無線遠距離通信に使用される周波数帯用にも構成され得る。

アンテナシステム８００は、低周波数（ＬＦ）能動アンテナ８１０、ＬＦ受動アンテナ８３０、高周波数（ＨＦ）能動アンテナ８５０、ＨＦ受動アンテナ８７０及びグランドプレーン３０２を含む。動作時には、ＬＦ能動アンテナ８１０及びＨＦ能動アンテナ８５０は、空に向かって面し、ＬＦ受動アンテナ８３０及びＨＦ受動アンテナ８７０は、地球に向かって面する。

図８Ａ（視野Ｐ５）を参照する。ＬＦ能動アンテナ８１０は、管状の絶縁基板８１２を含む。管状の絶縁基板８１２の一方の端部には、導電性リング８１４がある。管状の絶縁基板８１２の他方の端部には、導電性リング８１６がある。導電性リング８１６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板８１２の内側には、平面の絶縁基板８２２がある。平面の絶縁基板８２２上には、放射導体８２４及び励振ピン８２６がある。放射導体８２４は、導電性リング８１４に電気的に接続される。

ＨＦ能動アンテナ８５０は、管状の絶縁基板８５２を含む。管状の絶縁基板８５２の一方の端部には、導電性リング８５４がある。管状の絶縁基板８５２の他方の端部には、導電性リング８５６がある。ＨＦ能動アンテナ８５０は、ＬＦ能動アンテナ８１０の上に積み重ねられる。ＨＦ能動アンテナ８５０の導電性リング８５６は、ＬＦ能動アンテナ８１０の放射導体８２４に電気的に接続される。

管状の絶縁基板８５２の内側には、平面の絶縁基板８６２がある。平面の絶縁基板８６２上には、放射導体８６４及び励振ピン８６６がある。放射導体８６４は、導電性リング８６４に電気的に接続される。

ＬＦ能動アンテナ８１０の励振ピン８２６は、動力線を介して、ＬＦアンテナポート（図示せず）に接続される。ＨＦ能動アンテナの励振ピン８６６は、動力線を介して、ＨＦアンテナポート（図示せず）に接続される。受信モードでは、ＬＦ低ノイズ増幅器（図示せず）が、ＬＦアンテナポートに接続され、ＨＦ低ノイズ増幅器（図示せず）が、ＨＦアンテナポートに接続される。励振ピンの位置は、適切に整合した入力インピーダンスを提供するのに特定される。

図８Ｂ（視野Ｐ６）を参照する。ＬＦ受動アンテナ８３０は、ＬＦ能動アンテナ８１０に類似する。ＬＦ受動アンテナ８３０は、管状の絶縁基板８３２を含む。管状の絶縁基板８３２の一方の端部には、導電性リング８３４がある。管状の絶縁基板８３２の他方の端部には、導電性リング８３６がある。導電性リング８３６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板８３２の内側には、平面の絶縁基板８４２がある。平面の絶縁基板８４２上には、放射導体８４４があり、励振ピンは存在しない。放射導体８４４は、導電性リング８３４に電気的に接続される。

ＨＦ受動アンテナ８７０は、ＨＦ能動アンテナ８５０に類似する。ＨＦ受動アンテナ８７０は、管状の絶縁基板８７２を含む。管状の絶縁基板８７２の一方の端部には、導電性リング８７４がある。管状の絶縁基板８７２の他方の端部には、導電性リング８７６がある。ＨＦ受動アンテナ８７０は、ＬＦ受動アンテナ８３０下に積み重ねられる。ＨＦ受動アンテナ８７０の導電性リング８７６は、ＬＦ受動アンテナ８３０の放射導体８４４に電気的に接続される。

管状の絶縁基板８７２の内側には、平面の絶縁基板８８２がある。平面の絶縁基板８８２上には、放射導体８８４があり、励振ピンは存在しない。放射導体８８４は、導電性リング８７４に電気的に接続される。

管状の絶縁基板８１２の長手方向軸、管状の絶縁基板８５２の長手方向軸、管状の絶縁基板８３２の長手方向軸、管状の絶縁基板８７２の長手方向軸及びグランドプレーン３０２の垂直軸は全て、アンテナ軸８０１に沿って整列される。平面の絶縁基板８２２の平面は、アンテナ軸８０１に対して平行であり、アンテナ軸８０１は、平面の絶縁基板８２２の平面上にある。平面の絶縁基板８６２の平面は、アンテナ軸８０１に対して平行であり、アンテナ軸８０１は、平面の絶縁基板８６２の平面上にある。平面の絶縁基板８４２の平面は、アンテナ軸８０１に対して平行であり、アンテナ軸８０１は、平面の絶縁基板８４２の平面上にある。平面の絶縁基板８８２の平面は、アンテナ軸８０１に対して平行であり、アンテナ軸８０１は、平面の絶縁基板８８２の平面上にある。

平面の絶縁基板８２２と平面の絶縁基板８６２とは、同一平面上である。平面の絶縁基板８４２と平面の絶縁基板８８２とは、同一平面上である。平面の絶縁基板８４２及び平面の絶縁基板８８２に対する平面の絶縁基板８２２及び平面の絶縁基板８６２の、アンテナ軸８０１を中心に測定された方位角は、可変であり、設計仕様に従って設定される。

アンテナシステムの断面寸法を小さくするために、インピーダンス素子のセットが、４つの管状の絶縁基板の外壁上に構成される。典型例は、管状の絶縁基板８１２上に参照される（図８Ａを参照のこと。）。インピーダンス素子８１８のセットは、導電性リング８１４に電気的に接続され、インピーダンス素子８２０のセットは、導電性リング８１６に電気的に接続される。

図９Ａ及び図９Ｂは、円偏波放射用に構成された２周波数帯アンテナシステムの斜視図を示す。アンテナシステム９００は、低周波数（ＬＦ）能動アンテナ９１０、ＬＦ受動アンテナ９４０、高周波数（ＨＦ）能動アンテナ９７０、ＨＦ受動アンテナ９１００及びグランドプレーン３０２を含む。動作時には、ＬＦ能動アンテナ９１０及びＨＦ能動アンテナ９７０は、空に向かって面し、ＬＦ受動アンテナ９４０及びＨＦ受動アンテナ９１００は、地球に向かって面する。

図９Ａ（視野Ｐ７）を参照する。ＬＦ能動アンテナ９１０は、管状の絶縁基板９１２を含む。管状の絶縁基板９１２の一方の端部には、導電性リング９１４がある。管状の絶縁基板９１２の他方の端部には、導電性リング９１６がある。導電性リング９１６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板９１２の内側には、平面の絶縁基板９２２及び平面の絶縁基板９３２がある。平面の絶縁基板９２２と平面の絶縁基板９３２とは、互いに直交して取り付けられる。平面の絶縁基板９２２上には、放射導体９２４及び励振ピン（この図では示さないが、以下により詳細に示される）がある。放射導体９２４は、導電性リング９１４に電気的に接続される。平面の絶縁基板９３２上には、放射導体９３４及び励振ピン（この図では示さないが、以下により詳細に示される）がある。放射導体９３４は、導電性リング９１４に電気的に接続される。

ＨＦ能動アンテナ９７０は、管状の絶縁基板９７２を含む。管状の絶縁基板９７２の一方の端部には、導電性リング９７４がある。管状の絶縁基板９７２の他方の端部には、導電性リング９７６がある。ＨＦ能動アンテナ９７０は、ＬＦ能動アンテナ９１０の上に積み重ねられる。ＨＦ能動アンテナ９７０の導電性リング９７６は、ＬＦ能動アンテナ９１０の放射導体９２４及び放射導体９３４に電気的に接続される。

管状の絶縁基板９７２の内側には、平面の絶縁基板９８２及び平面の絶縁基板９９２がある。平面の絶縁基板９８２と平面の絶縁基板９９２とは、互いに直交している。平面の絶縁基板９８２上には、放射導体９８４及び励振ピン（この図では示さないが、以下により詳細に示される）がある。放射導体９８４は、導電性リング９７４に電気的に接続される。平面の絶縁基板９９２上には、放射導体９９４及び励振ピン（この図では示さないが、以下により詳細に示される）がある。放射導体９９４は、導電性リング９７４に電気的に接続される。

図９Ｂ（視野Ｐ８）を参照する。ＬＦ受動アンテナ９４０は、ＬＦ能動アンテナ９１０に類似する。ＬＦ受動アンテナ９４０は、管状の絶縁基板９４２を含む。管状の絶縁基板９４２の一方の端部には、導電性リング９４４がある。管状の絶縁基板９４２の他方の端部には、導電性リング９４６がある。導電性リング９４６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

管状の絶縁基板９４２の内側には、平面の絶縁基板９５２及び平面の絶縁基板９６２がある。平面の絶縁基板９５２と平面の絶縁基板９６２とは、互いに直交している。平面の絶縁基板９５２上には、放射導体９５４があり、励振ピンは存在しない。放射導体９５４は、導電性リング９４４に電気的に接続される。平面の絶縁基板９６２上には、放射導体９６４があり、励振ピンは存在しない。放射導体９６４は、導電性リング９４４に電気的に接続される。

ＨＦ受動アンテナ９１００は、ＨＦ能動アンテナ９７０に類似する。ＨＦ受動アンテナ９１００は、管状の絶縁基板９１０２を含む。管状の絶縁基板９１０２の一方の端部には、導電性リング９１０４がある。管状の絶縁基板９１０２の他方の端部には、導電性リング９１０６がある。ＨＦ受動アンテナ９１００は、ＬＦ受動アンテナ９４０の下に積み重ねられる。ＨＦ受動アンテナ９１００の導電性リング９１０６は、ＬＦ受動アンテナ９４０の放射導体９５４及び放射導体９６４に電気的に接続される。

管状の絶縁基板９１０２の内側には、平面の絶縁基板９１１２及び平面の絶縁基板９１２２がある。平面の絶縁基板９１１２と平面の絶縁基板９１２２とは、互いに直交している。平面の絶縁基板９１１２上には、放射導体９１１４があり、励振ピンは存在しない。放射導体９１１４は、導電性リング９１０４に電気的に接続される。平面の絶縁基板９１２２上には、放射導体９１２４があり、励振ピンは存在しない。放射導体９１２４は、導電性リング９１０４に電気的に接続される。

アンテナシステムの断面寸法を小さくするために、インピーダンス素子のセットが、４つの管状の絶縁基板の外壁上に構成される。典型例は、管状の絶縁基板９１２上に参照される（図９Ａを参照のこと。）。インピーダンス素子９１８のセットは、導電性リング９１４に電気的に接続され、インピーダンス素子９２０のセットは、導電性リング９１６に電気的に接続される。

図９Ｃは、アンテナ軸９０１を有する、アンテナシステム９００の側面図（視野Ｆ）を示す。原理的な寸法が示され、この寸法は、独立して可変であり、設計仕様に従って設定される。グランドプレーン３０２は、直径９０３及び厚み９０５を有する。ＬＦ能動アンテナ９１０は、直径９１１及び長さ（高さ）９１３を有する。ＨＦ能動アンテナ９７０は、直径９１５及び長さ９１７を有する。ＬＦ受動アンテナ９４０は、直径９２１及び長さ９２３を有する。ＨＦ受動アンテナ９１００は、直径９２５及び長さ９２７を有する。

ＧＰＳ Ｌ１及びＬ２周波数帯において動作する２周波数帯アンテナについて、実施形態についての特徴的な寸法は、以下のとおりである。
直径９１５：１９ｍｍ
直径９２５：１９ｍｍ
直径９１１：２８ｍｍ
直径９２１：２８ｍｍ
直径９１７：１２ｍｍ
直径９２７：１２ｍｍ
直径９１３：２０ｍｍ
直径９２７：２０ｍｍ
ａ＝（直径９０３−直径９１１）／２：２５ｍｍ
アンテナの実施形態についてのおおよその重量は、１０〜３０グラムの範囲である。

図９Ｄ及び図９Ｅは、グランドプレーン３０２に対する、放射導体及び励振ピンの斜視図を示す。

図９Ｄは、能動アンテナの構成要素の斜視図（視野Ｐ９）を示す。影になっている構成要素は、第１の平面上にある。影になっていない構成要素は、第２の平面上にある。第１の平面と第２の平面とは、互いに直交している。ＬＦ能動アンテナ９１０は、放射導体９２４及び励振ピン９２６並びに放射導体９３４及び励振ピン９３６を有する。ＨＦ能動アンテナ９７０は、放射導体９８４及び励振ピン９８６並びに放射導体９９４及び励振ピン９９６を有する。

受信モードにおいて、動力線は、ＬＦ能動アンテナ９１０の励振ピン９２６及び励振ピン９３６を、ＬＦ直交コンバイナ（図示しないが、図７Ｂに示された構成に類似する）に接続する。ＬＦ直交コンバイナの出力ポートは、ＬＦアンテナポートに接続される。同様に、動力線は、ＨＦ能動アンテナ９７０の励振ピン９８６及び励振ピン９９６を、ＨＦ直交コンバイナ（図示しないが、図７Ｂに示された構成に類似する）に接続する。ＨＦ直交コンバイナの出力ポートは、ＨＦアンテナポートに接続される。

図９Ｅは、受動アンテナの構成要素の斜視図（視野Ｐ１０）を示す。影になっている構成要素は、第３の平面上にある。影になっていない構成要素は、第４の平面上にある。第３の平面と第４の平面とは、互いに直交している。ＬＦ受動アンテナ９４０は、放射導体９５４及び放射導体９６４を有し、励振ピンは存在しない。ＨＦ受動アンテナ９１００は、放射導体９１１４及び放射導体９１２４を有し、励振ピンは存在しない。

図９Ｆ〜図９Ｉは、個々の平面の絶縁基板の詳細を示す。これらの図において、ドットのハッチングは、金属被覆されていない平面の絶縁基板の領域を表わし、ジグザグのハッチングは、金属被覆されている平面の絶縁基板の領域を表わす。

図９Ｆを参照する。平面の絶縁基板９２２及び平面の絶縁基板９８２は、１つの平面の絶縁基板として作製される。平面の絶縁基板９２２上には、放射導体９２４、導電性ストリップ９２８及び励振ピン９２６がある。平面の絶縁基板９８２上には、放射導体９８４、導電性ストリップ９８８及び励振ピン９８６がある。スロット９８９は、取り付けに使用される。

図９Ｇを参照する。平面の絶縁基板９３２及び平面の絶縁基板９９２は、１つの平面の絶縁基板として作製される。平面の絶縁基板９３２上には、放射導体９３４、導電性ストリップ９３８、及び励振ピン９３６がある。平面の絶縁基板９９２上には、放射導体９９４、導電性ストリップ９９８、及び励振ピン９９６がある。スロット９３９は、取り付けに使用される。平面の絶縁基板９２２及び平面の絶縁基板９８２は、スロット９８９及びスロット９３９により、平面の絶縁基板９３２及び平面の絶縁基板９９２と直交して組み合う。導電性ストリップ９２８及び導電性ストリップ９８８は、構造的補強を提供するために、導電性ストリップ９３８及び導電性ストリップ９９８にはんだ付けされ得る。

図９Ｈを参照する。平面の絶縁基板９６２及び平面の絶縁基板９１２２は、１つの平面の絶縁基板として作製される。平面の絶縁基板９６２上には、放射導体９６４及び導電性ストリップ９６８があり、励振ピンは存在しない。平面の絶縁基板９１２２上には、放射導体９１２４及び導電性ストリップ９１２８があり、励振ピンは存在しない。スロット９６９は、取り付けに使用される。

図９Ｉを参照する。平面の絶縁基板９５２及び平面の絶縁基板９１１２は、１つの平面の絶縁基板として作製される。平面の絶縁基板９５２上には、放射導体９５４及び導電性ストリップ９５８があり、励振ピンは存在しない。平面の絶縁基板９１１２上には、放射導体９１１４及び導電性ストリップ９１１８があり、励振ピンは存在しない。スロット９１１９は、取り付けに使用される。平面の絶縁基板９６２及び平面の絶縁基板９１２２は、スロット９６９及びスロット９１１９により、平面の絶縁基板９５２及び平面の絶縁基板９１２２と直交して組み合う。導電性ストリップ９６８及び導電性ストリップ９１２８は、構造的補強を提供するために、導電性ストリップ９５８及び導電性ストリップ９１１８にはんだ付けされ得る。

図９Ｊは、アンテナシステム９００の視野Ｇを示す。図９Ｊは、管状の絶縁基板が、その内部における平面の絶縁基板を表示するために取り除かれていること以外は、図９Ｃに類似する。平面の絶縁基板９３２及び平面の絶縁基板９９２は、この図の平面内にある。平面の絶縁基板９２２及び平面の絶縁基板９８２は、この図の平面に対して直交する。平面の絶縁基板９５２、平面の絶縁基板９１１２、平面の絶縁基板９６２、及び平面の絶縁基板９１２２は、この図の平面に対して傾斜している。

図９Ｋ及び図９Ｌは、平面の絶縁基板の更なる図を示す。

図９Ｋは、−ｚ軸に沿って見える、能動アンテナにおける平面の絶縁基板の視野Ｈを示す。平面の絶縁基板９２２及び平面の絶縁基板９８２は、ｘ−軸９０３に沿って方向付けられる。平面の絶縁基板９３２及び平面の絶縁基板９９２は、ｙ−軸９０５に沿って方向付けられる。

図９Ｌは、＋ｚ軸に沿って見える、受動アンテナにおける平面の絶縁基板の視野Ｉを示す。平面の絶縁基板９５２及び平面の絶縁基板９１１２は、ｘ'−軸９０７に沿って方向付けられる。平面の絶縁基板９６２及び平面の絶縁基板９１２２は、ｙ'−軸９０９に沿って方向付けられる。ｚ'−軸は、ｚ−軸９０１と一致している。ｚ−軸を中心に測定された、ｘ−ｙ軸とｘ'−ｙ'軸との間の方位角を、角度９１１と呼ぶ。角度９１１は可変であり、設計仕様に従って設定される。実施形態において、角度９１１は、おおよそ４５度である。

上記されたように、アンテナシステムの断面寸法は、管状の絶縁基板上にインピーダンス素子のセットを構成することにより小さくされ得る。図１０Ａ〜図１０Ｃは、一構成を示す。図１０Ａは、可撓性のプリント回路基板である絶縁基板１００２の端視図（視野Ａ）を示し、図１０Ｂは、同絶縁基板の正面図（視野Ｃ）を示す。ついで、この可撓性のプリント回路基板は、チューブ状に巻かれる。図１０Ｃは、ギャップ１０１９（以下参照）の拡大図を示す。

絶縁基板１００２は、厚み１００１を有する。絶縁基板１００２は、正面１００２Ａ、背面１００２Ｂ、上面１００２Ｃ、底面１００２Ｄ、左面１００２Ｅ、及び右面１００２Ｆを有する。これらの面の指定は、これらの図に関する記述的言及についての厳密に使用される。絶縁基板１００２がチューブ状に巻かれた際に、正面１００２Ａは、外壁になり、背面１００２Ｂは、内壁になる（図４Ａと図４Ｂとを比較）。

図１０Ｂを参照する。この図の平面は、正面１００２Ａである。ハッチ領域は、金属被覆化された領域を表わす。上縁に沿って、導電性ストリップ１０１４Ａがあり、底縁に沿って、導電性ストリップ１０１６がある。絶縁基板１００２がチューブ状に巻かれた際に、導電性ストリップ１０１４Ａ及び導電性ストリップ１０１６は、導電性リングになる（例えば、図３Ａにおける、各導電性リング３１４及び導電性リング３１６）。示された例では、導電性ストリップ１０１４Ｂは、背面１００２Ｂの上端に沿って伸びる（図１０Ａを参照のこと。）。絶縁基板１００２を通過する金属被覆化されたバイアス（メッキされたスルーホール）１０１４Ｃは、導電性ストリップ１０１４Ｂを、導電性ストリップ１０１４Ａに電気的に接続する。絶縁基板１００２がチューブ状に巻かれた際に、例えば、導電性ストリップ１０１４Ａ及び導電性ストリップ１０１４Ｂは、外壁及び内壁を有する連続的な導電性リングになる（例えば、図３Ａにおける導電性リング３１４）。

インピーダンス素子１０１８のセットは、導電性ストリップ１０１４に電気的に接続され、インピーダンス素子１０２０のセットは、導電性ストリップ１０１６に電気的に接続される。この例では、インピーダンス素子１０１８のセット及びインピーダンス素子１０２０のセットは、ギャップ空間１００３を有するギャップ１０１９により分離されたキャパシタンス性素子のセットを形成するために交互嵌合される。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、インピーダンス素子のセットの別の構成を示す。図１１Ａは、可撓性のプリント回路基板である絶縁基板１１０２の端視図（視野Ａ）を示し、図１１Ｂは、同絶縁基板１１０２の正面図（視野Ｃ）を示す。絶縁基板１１０２は、厚み１１０１を有する。絶縁基板１１０２は、正面１１０２Ａ、背面１１０２Ｂ、上面１１０２Ｃ、底面１１０２Ｄ、左面１１０２Ｅ及び右面１１０２Ｆを有する。絶縁基板１１０２がチューブ状に巻かれた際に、正面１１０２Ａは、外壁になり、背面１１０２Ｂは、内壁になる。

図１１Ｂを参照する。この図の平面は、正面１１０２Ａである。ドットのハッチングは、金属被覆されていない絶縁基板１１０２の領域を表わす。ジグザグのハッチングは、正面１１０２Ａ上の金属被覆領域を表わす。四角格子ハッチングは、背面１１０２Ｂ上の金属被覆領域を表わす。

導電性ストリップ１１１６及びインピーダンス素子１１２０のセットは、正面１１０２Ａ上に配設される。導電性ストリップ１１１４及びインピーダンス素子１１１８のセットは、背面１１０２Ｂ上に配設される。インピーダンス素子１１２０のセット及びインピーダンス素子１１１８のセットは、絶縁基板１１０２により分離されるため、図１０Ａ〜図１０Ｃに示された構成においてより、インピーダンス素子のセットの構成において、より高い度合いの自由度が存在する。インピーダンス素子１１２０のセット及びインピーダンス素子１１１８のセットは、平行平板キャパシタのセットを形成する。ただし、図１１Ａ及び図１１Ｂに示された構成は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示された構成のそれより、高いエネルギー損失を有する。図１１Ａでは、電界１１１３は、絶縁基板１１０２内に留められる。可撓性のプリント回路基板におけるエネルギー損失は高い。図１０Ｃでは、電界１０１３は、部分的に空気中にある。空気中のエネルギー損失は、可撓性のプリント回路基板におけるエネルギー損失と比較して無視できるほどである。

図１２は、円偏波放射用に構成された２周波数帯アンテナシステムの斜視図（視野Ｐ１１）を示す。
アンテナシステム１２００は、２周波数能動アンテナ１２１０、２周波数受動アンテナ１２４０及びグランドプレーン３０２を含む。アンテナシステム１２００は、２周波数帯アンテナシステム９００（図９Ａ及び図９Ｂ）の重ね合わせられたＨＦ−ＬＦ構成と比較して（アンテナ軸１２０１に沿って測定された場合）より短い。

能動アンテナ１２１０は、管状の絶縁基板１２１２を含む。管状の絶縁基板１２１２の一方の端部には、導電性リング１２１４がある。管状の絶縁基板１２１２の他方の端部には、導電性リング１２１６がある。導電性リング１２１６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。管状の絶縁基板１２１２の内側には、平面の絶縁基板のペアが存在する。平面の絶縁基板１２２２と平面の絶縁基板１２３２とは、互いに直交している。平面の絶縁基板１２２２上には、以下に記載されたように、放射導体１２２４及び励振ピン１２２６がある。放射導体１２２４及び励振ピン１２２６は、２つの周波数帯にわたって動作する。放射導体１２２４は、導電性リング１２１４に電気的に接続される。平面の絶縁基板１２３２上には、以下に記載されたように、放射導体１２３４及び励振ピン１２３６がある。放射導体１２３４及び励振ピン１２３６は、２つの周波数帯にわたって動作する。放射導体１２３４は、導電性リング１２１４に電気的に接続される。

この実施形態では、受信モードにおいて、励振ピン１２２６及び励振ピン１２３６は、動力線を介して、直交コンバイナの入力ポートに接続される。直交コンバイナの出力ポートは、低ノイズ増幅器の入力に接続される。直交コンバイナ及び低ノイズ増幅器は、２つの周波数帯からのシグナルを処理するのに十分広いバンド幅を有する。

受動アンテナ１２４０は、能動アンテナ１２１０に類似する。受動アンテナ１２４０は、管状の絶縁基板１２４２を含む。管状の絶縁基板１２４２の一方の端部には、導電性リング１２４４がある。管状の絶縁基板１２１２の他方の端部には、別の導電性リング（図示せず）がある。別の導電性リングは、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。管状の絶縁基板１２１２の内側には、平面の絶縁基板のペア（図示せず）が存在する。このペアは、励振ピンが存在しないこと以外は、能動アンテナ１２１０における平面の絶縁基板のペアに類似する。受動アンテナ１２４０は、能動アンテナ１２１０からの電磁場により駆動される。

管状の絶縁基板１２１２上に、インピーダンス素子１２１８のセットが、導電性リング１２１４と導電性リング１２１６との間に電気的に接続される。同様に、管状の絶縁基板１２４２上に、インピーダンス素子１２４８のセットが、２つの導電性リング間に電気的に接続される。能動アンテナ１２１０及び受動アンテナ１２４０の２周波数動作は、以下により詳細に記載されるように、周波数におけるインピーダンス素子の特定の依存性により達成される。

能動アンテナ１２１０及び受動アンテナ１２４０両方の周波数パラメータは、図１３に示された等価伝送線路モデルにより推定され得る。等価伝送線路は、レッグ１３０２及びレッグ１３０４を有する。レッグ１３０２及びレッグ１３０４の長さは、ｌ１３０１である。長さｌ１３０１は、導電性リング１２１６の半径に等しい。レッグ１３０２及びレッグ１３０４は、短絡１３０６により一端において短絡され、アドミタンスＹ_s１３０８により他端において装荷される。

アドミタンスＹ_sは、おおよそ以下により求められる。

式中、Ｙ_iは、１つのインピーダンス素子１２１８のアドミタンスであり、Ｎは、インピーダンス素子１２１８の数である。

共鳴条件は、レッグについてのアドミタンス、

及びアドミタンスＹ_s（ｆ）の合計をゼロに設定することにより求められる。

ここで、Ｙ₀は、等価伝送線路の波のアドミタンスであり、

は、波数であり、ｆは、周波数であり、ｃは、波の伝播速度である。条件（Ｅ４）を満たすアドミタンスＹ_s（ｆ）の周波数依存性は、ＨＦ及びＬＦ帯の平均周波数に対応して、２つの周波数ｆ₁及びｆ₂について保持されなければならない。

各インピーダンス素子が、図１４に示されるように回路素子１４００として構成される場合、要求された周波数依存性が実現され得る。端子１４０１及び端子１４０３を備える回路素子１４００は、２つの並列分岐を有する。一方の分岐は、キャパシタＣ₂１４０２を有する。他方の分岐（分岐１４１０と呼ばれる）は、インダクタＬ₁１４０６と直列のキャパシタＣ₁１４０４を有する。

図１５は、

及びである場合についての、リアクタンス性アドミタンスＹ_l、リアクタンス性アドミタンスＹ_s及びそれらの合計（Ｙ_l＋Ｙ_s）についての周波数依存性の例を示す。ここで、

は、中心周波数であり、λ₀は、周波数ｆ₀に対応する真空における波長である。この関数の論拠は、相対的な周波数ミスマッチ

である。図１５は、相対アドミタンスのプロットを示す。プロット１５０２は、Ｉｍ（Ｙ_l）／Ｙ₀に対応し、プロット１５０４は、Ｉｍ（Ｙ_s）／Ｙ₀に対応し、プロット１５０６は、Ｉｍ（Ｙ_l＋Ｙ_s）／Ｙ₀に対応する。

このプロットから、 δ_f＝±１０％に対応する周波数について、Ｙ_l及びＹ_sは、等しい値及び反対の記号を有し、これらの周波数におけるその合計であるＹ_l＋Ｙ_sは、ゼロである。すなわち、共鳴条件（Ｅ４）が満たされる。
したがって、インピーダンス素子１４００を備えるアンテナシステム１２００では、この共鳴条件が、ＨＦ及びＬＦ帯それぞれの平均周波数に対応して、２つの周波数ｆ₁及びｆ₂において満たされる。

キャパシタＣ₁、Ｃ₂及びインダクタンスＬ₁は、小型ケース又は絶縁基板（可撓性又は剛直性）上に構成された印刷された素子内における、集中素子（分離したコンポーネント）の形式で作製され得る。インピーダンス素子は、リード線を介して、例えば、導電性リング１２１４及びグランドプレーン３０２に取り付けられ得る。導電性リング１２１４は、このインピーダンス素子のセットにより支持され得る。基板（管状又は平面型）は、支持体を必要としない。

２周波数帯アンテナシステム１２００に類似する２周波数帯アンテナシステムの実施形態は、直線偏波放射用に構成され得る。能動アンテナ及び受動アンテナはそれぞれ、１つの平面の絶縁基板を備えている。

（図７Ａ及び図７Ｂに示された）円偏波放射用に構成された１周波数帯アンテナシステム７００は、平面の絶縁基板の構成を変更することにより、円偏波放射用に構成された２周波数帯アンテナシステムに変更され得る。

図１６Ａ〜図１６Ｄは、図７Ｄ〜図７Ｇそれぞれに先に示された平面の絶縁基板の変形例を示す。図１６Ａ及び図１６Ｂは、能動アンテナにおける平面の絶縁基板を示す。図１６Ｃ及び図１６Ｄは、受動アンテナにおける平面の絶縁基板を示す。

図１６Ａでは、アンテナ軸１６０１から距離Δｌ１６０３離れた導電体１６０２及び導電体１６１２は、放射導体７２４に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６０４は、導電体１６０２と接触パッド１６０６との間に電気的に接続される。接触パッド１６０６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６１４は、導電体１６１２と接触パッド１６１６との間に電気的に接続される。接触パッド１６１６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

図１６Ｂでは、アンテナ軸１６０１から距離Δｌ１６０３離れた導電体１６２２及び導電体１６３２が、放射導体７４４に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６２４は、導電体１６２２と接触パッド１６２６との間に電気的に接続される。接触パッド１６２６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６３４は、導電体１６３２と接触パッド１６３６との間に電気的に接続される。電気パッド１６３６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

図１６Ｃでは、アンテナ軸１６０１から距離Δｌ１６０３離れた導電体１６４２及び導電体１６５２が、放射導体７５４に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６４４は、導電体１６４２と接触パッド１６４６との間に電気的に接続される。接触パッド１６４６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６５４は、導電体１６５２と接触パッド１６５６との間に電気的に接続される。接触パッド１６５６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

図１６Ｄでは、アンテナ軸１６０１から距離Δｌ１６０３離れた導電体１６６２及び導電体１６７２が、放射導体７７４に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６６４は、導電体１６６２と接触パッド１６６６との間に電気的に接続される。接触パッド１６６６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６７４は、導電体１６７２と接触パッド１６７６との間に電気的に接続される。接触パッド１６７６は、グランドプレーン３０２に電気的に接続される。

本願明細書において、リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１６０４、Ｚ１６１４、Ｚ１６２４、Ｚ１６３４、Ｚ１６４４、Ｚ１６５４、Ｚ１６６４及びＺ１６７４は、周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と呼ばれる。図１７は、典型的な周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子の回路構成を示す。端子１７０１及び端子１７０３を備える周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子Ｚ１７００は、インダクタＬ₂１７０６と直列である、平行の振動性回路１７１０を含む。回路１７１０は、キャパシタＣ₁１７０４と並列で、インダクタＬ₁１７０２を含む。

２周波数帯アンテナについての等価伝送線路図が、図１８に示される。伝送線路は、それぞれ長さｌ１８０１を有する、レッグ１８０２及びレッグ１８０４を含む。この伝送線路の一方の端部は、キャパシタＣ１８０８により装荷される。Ｃの値は、図７Ａにおけるインピーダンス素子３１８のセット及びインピーダンス素子３２０のセットのそれである。この伝送線路の他方の端部は、短絡１８０６により短絡される。短絡１８０６からの距離Δｌ１８０３において、インピーダンス素子Ｚ１８１９は、レッグ１８０２及びレッグ１８０４にわたって電気的に接続される。

周波数ｆ₁において、並列回路１７１０の共鳴は、伝送線路のセクションΔｌにおける、アイドリングモード（Ｚ＝∞）に対応して発生する。周波数ｆ₂において、回路インピーダンスＣ₁Ｌ₁は、キャパシタンス特性を有する。直列接続インダクタＬ₂１７０６は、共鳴を発生させ、伝送線路のセクションΔｌにおける短絡回路と同等である。従って、周波数ｆ₁では、放射体の共鳴長は変化せず、lに等しい。ただし、周波数ｆ₂では、同等の共鳴長は、l−Δｌに低下する。図１９は、相対的な周波数ミスマッチδ_f（％）の関数としての、リアクタンス性コンポーネント［Ｉｍ（Ｚ）］のプロット１９０２を示す。δ_f＝−１０％の値は、周波数ｆ₁に相当し、δ_f＝１０％の値は、周波数ｆ₂に相当する。

直ぐ上に記載された２周波数帯アンテナシステムに類似する２周波数帯アンテナシステムの実施形態は、直線偏波放射用に構成され得る。能動アンテナ及び受動アンテナはそれぞれ、１つの平面の絶縁基板を備えている。

上記されたように、測量用途では、アンテナは、多くの場合、測量用ポール上に搭載される。上記のコンパクトで、軽量なアンテナシステムは全て、測量用ポール（測地ポールとも呼ばれる）と一体化され得る。図２０は、ｚ軸２００１による、ポール搭載アンテナアッセンブリの断面図を示す。ポールケース２００２は、測量用ポール２０１０を覆うように嵌合される。ポールケース２００２の端部は、フランジ２００４である。例示のように、アンテナシステム９００（図９Ａ）が、図２０に示される。受動アンテナ９４０及び受動アンテナ９１００は、ポールケース２００２の中に挿入される。グランドプレーン３０２は、フランジ２００４に据えられる。

能動アンテナ９１０及び能動アンテナ９７０は、ポールケース２００２の上に据えられる。能動アンテナは、アンテナハウジング２００６により覆われる。アンテナハウジング２００６の端部は、フランジ２００８である。フランジ２００８は、フランジ２００４と噛み合う。簡潔にするために、種々の搭載ハードウェアは示されていない。ポールケース２００２及びアンテナハウジング２００６は、無線周波数電磁放射に対して実質的に透過性の材料から作製される。適切な材料の例としては、Ｘｅｎｏｙ５２２０及びＬｅｘａｎ１４３が挙げられる。

上記されたように、受動アンテナの励振効率は、グランドプレーンの周辺部と能動アンテナの周辺部との間の距離αに直接関連する。距離αはまた、アンテナシステムの最大断面寸法も決定する。距離αにおけるアンテナシステムの動作の依存性の分析が、以下に表される。設計ルールは、後方半球から反射された多経路シグナルの高い抑制を維持しながら、距離αを最小化するために導出される。

（Ｅ１）において先に表されたように、反射されたしシグナルを排除又は抑制するアンテナの能力を定量的に特徴付けるために、下記の比が、一般的に使用される。

式中、θは、水平線から測定される。衛星用途において、多くの場合、角度θ＝９０°に対する値が、特徴的なパラメータとして使用される。

この分析は、図２１Ａに示された、単純化された二次元放射モデルを使用して行われ得る。このモデルは、理想的に導電性の平面２１０２を含む。軸２１０１は、平面２１０２に対して垂直であり、その中心を通過する。軸２１０１と平面２１０２の周辺部との間の距離は、ａ２１０３である。したがって、平面２１０２の長さの合計は、２ａである。

平面２１０２の上には、表面密度ｊ_m1２１０４を有する磁流（上側磁流と呼ばれる）があり、能動アンテナをシミュレートする。平面２１０２の下には、表面密度ｊ_m2２１０６を有する磁流（下側磁流と呼ばれる）であり、受動アンテナをシミュレートする。これらの電流の表面密度は、下記により与えられる。

ここで、Ｕ₁及びＵ₂は、インピーダンス素子（例えば、図９Ａに示されたアンテナシステム９００におけるインピーダンス素子９１８のセット及びインピーダンス素子９２０のセット）の領域における実効電圧である。電圧Ｕ₁及びＵ₂は、能動放射体及び受動放射体それぞれにより励振された電界の振幅を決定する。パラメータｈ₁２１０５及びｈ₂２１０７は、インピーダンス素子の垂直サイズであり、この分析においては、ｈ₁＝ｈ₂＝ｈと仮定する。

振幅Ｕ₁が公知の量であると仮定する。受動アンテナは、導電体のセットにより形成された共鳴器である［例えば、アンテナシステム９００において、この共鳴器は、放射導体９６４、グランドプレーン３０２及び管状の絶縁基板９４２上のインピーダンス素子のセットにより形成される（図９Ｂ及び図９Ｅを参照）。例えば、この共鳴器のリアクタンス性アドミタンスは、下記のとおりである。

値ｂは、受動アンテナの構造的詳細により決定され、以下で検討されるパラメータに従って変動し得る。図２１Ａでは、リアクタンス性アドミタンスｙは、リアクタンス性アドミタンス２１０８により表される。

振幅Ｕ₂は、上部放射体と底部放射体との間での結合を特徴付ける。

ここで、Ｙ₁₂は、上側及び下側の磁流間の相互アドミタンスであり、Ｙ₂₂は、下側磁流の放射アドミタンスである。

このシステムのフィールドは、上側及び下側の磁流場の合計である。

そのとき、以下のようになる。

ここで、Ｆ₁（θ）は、Ｕ₁＝１及びＵ₂＝０を含むソースｊ_m1の指向性パターンレベルである。Ｆ₂（θ）は、Ｕ₂＝１及びＵ₁＝０を含むソースｊ_m2の指向性パターンレベルである。

上記されたように、θ＝９０°における比ＤＵ（θ）は、一般的に、衛星用途において特徴的なパラメータとして使用される。このパラメータは、ＤＵ₉₀として指定される。そのとき、

ここで、

磁流ｊ_m1及びｊ_m2は、平面２１０２に対して対称である。そのとき、Ｆ₁（９０°）＝Ｆ₂（−９０°）かつＦ₁（−９０°）＝Ｆ₂（９０°）。そのとき、以下のようになる。

（Ｅ１１）から、そのとき、以下のようになる。

アンテナシステムがＤＵ₉₀の値を最小化するように設計されると仮定する。そのとき、（Ｅ１４）において、分子が最小化される必要があり、分母が最大化される必要がある（すなわち、上側及び下側のソースフィールドが、最下点（θ＝−９０°）近くの領域において、加えられるのではなく、差し引かれる必要がある。）。分子がゼロに設定された場合、

そのとき、分母が、以下のように表される。

以下の場合、分母が最大化される。

条件（Ｅ１５）は、能動要素が（Ｅ７）に存在しないため完全には満たされ得ない。したがって、システムパラメータ（距離ａ及びリアクタンス性ｂ）は、条件（Ｅ１５）が可能な限り満たされるように選択される。

距離ａが変化する際に、係数Ａの位相及び絶対値の依存性のグラフを考慮する。このグラフは、モーメント法を使用して、電気力的課題を数的に解決することにより得られた。図２２において、プロット２２０２は、ａ／λにおける（角度において測定された）ａｒｇ（Ａ）の依存性を示す。λは、波長である。０．１５λまでのａの値について、位相変化は、関数−２ｋａ（プロット２２０４）に従って変化する。ここで、

ここで、システムを変調し、最小比ＤＵ₉₀を得るのに必要とされる受動アンテナのアドミタンスについての式（Ｅ７）が導かれる。（Ｅ１５）を（Ｅ８）に置き換えることにより算出される。

式（Ｅ１９）の能動成分は負であるため、受動システムについての条件（Ｅ１５）は、満たされ得ない。ただし、受動アンテナアドミタンスの能動成分は、ゼロに設定され得る（Ｅ７）。そのとき、受動アンテナを変調するための条件は、以下のとおりである。

図２３において、プロット２３００は、条件（Ｅ２０）が満たされる場合に、（波長λの単位おいて測定された）ａの関数としての、（ｄＢにおいて測定された）上／下比ＤＵ₉₀の依存性を示す。ａが０．１λ−０．３λの範囲にわたって変化する場合、値ＤＵ₉₀は減少する。０．１２λ−０．１５λより高い値について、改善（減少）は遅くなる。したがって、長さａ＝０．１２λ−０．１５λ（ＧＰＳ周波数についておおよそ２５〜３５ｍｍ）が最適である。この結果は、Ｅ１８に基づいている。

上述の発明を実施するための形態は、あらゆる点で例示を目的とするものであり、本発明を限定するものとして理解すべきではなく、更に、本明細書に開示された本発明の範囲は、発明を実施するための形態から判断すべきものではなく、特許法で規定される全容に基づいて解釈される請求項から判断すべきものである。本明細書に記載かつ示された諸実施形態が単に本発明の原理を例示するものにすぎないこと、並びに、種々の変更が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者により実行され得るものであることを理解されたい。当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施することが可能である。

Claims (51)

1. アンテナ軸を有するアンテナシステムであって、第１の表面と、第２の表面と、周辺部と、垂直軸と、を有する、実質的に平坦なグランドプレーンであって、前記垂直軸が、前記アンテナ軸と実質的に一致している、グランドプレーンと、
   能動アンテナであって、
   第１の導電性リングであって、
   前記第１の導電性リングが、前記第１の表面に対して実質的に平行であり、
   前記第１の導電性リングが、前記第１の表面から離間しており、
   前記第１の導電性リングが、第１の中心であって、前記第１の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第１の中心を有する、第１の導電性リングと、
   第１の端部及び第２の端部を有する第１の放射導体であって、
   前記第１の端部が、前記第１の導電性リング上の第１の点に電気的に接続され、
   前記第２の端部が、前記第１の導電性リング上の第２の点に電気的に接続され、
   前記第１の放射導体が、前記第１の中心を実質的に通過する、第１の放射導体と、
   前記第１の放射導体に電気的に接続された励振ピンと、
   リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第１の末端及び第２の末端を有し、
   前記第１の末端が、前記第１の導電性リングに電気的に接続され、
   前記第２の末端が、前記第１の表面に電気的に接続され、
   任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第１の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第１の末端から離間しており、
   任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第２の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第２の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットと、を備える、能動アンテナと、
   受動アンテナであって、
   第２の導電性リングであって、
   前記第２の導電性リングが、前記第２の表面に対して実質的に平行であり、
   前記第２の導電性リングが、前記第２の表面から離間しており、
   前記第２の導電性リングが、第２の中心であって、前記第２の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第２の中心を有する、第２の導電性リングと、
   第３の端部及び第４の端部を有する第２の放射導体であって、
   前記第３の端部が、前記第２の導電性リング上の第３の点に電気的に接続され、
   前記第４の端部が、前記第２の導電性リング上の第４の点に電気的に接続され、
   前記第２の放射導体が、前記第２の中心を実質的に通過する、第２の放射導体と、
   リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第３の末端及び第４の末端を有し、
   前記第３の末端が、前記第２の導電性リングに電気的に接続され、
   前記第４の末端が、前記第２の表面に電気的に接続され、
   任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第３の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第３の末端から離間しており、
   任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第４の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第４の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットと、を含む、能動アンテナと、を備える、アンテナシステム。
2. 前記アンテナシステムが、直線偏波電磁放射用に構成されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
3. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項１に記載のアンテナシステム。
4. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項３に記載のアンテナシステム。
5. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項１に記載のアンテナシステム。
6. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項５に記載のアンテナシステム。
7. 前記能動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、
   前記第１の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
8. 前記受動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、前記第２の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
   前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
9. 前記能動アンテナが、前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、実質的に平面の絶縁基板を更に備え、
   前記第１の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
   前記励振ピンが、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
10. 前記受動アンテナが、前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、実質的に平面の絶縁基板を更に備え、
    前記第２の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
11. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセット及び前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、電磁放射に応じて、前記アンテナが、第１の周波帯及び第２の周波数帯において動作し、前記第２の周波数帯における任意の周波数が、前記第１の周波数帯における任意の周波数より高くなるように構成されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
12. 前記第１の周波数帯が、約１１５０ＭＨｚから約１３００ＭＨｚの周波数を含み、
    前記第２の周波数帯が、約１５００ＭＨｚから約１６５０ＭＨｚの周波数を含む、請求項１１に記載のアンテナシステム。
13. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子及び前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子が、少なくとも１つのキャパシタ及び少なくとも１つのインダクタを備える、請求項１１に記載のアンテナシステム。
14. 前記能動アンテナが、
    第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第５の末端及び第６の末端を有し、
    前記第５の末端が、前記第１の放射導体上の第５の点に電気的に接続され、
    前記第６の末端が、前記第１の表面上の第６の点に電気的に接続され、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸と前記励振ピンとの間に配設され、前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第１の空間が、ユーザ規定空間値である、第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第７の末端及び第８の末端を有し、
    前記第７の末端が、前記第１の放射導体上の第７の点に電気的に接続され、
    前記第８の末端が、前記第１の表面上の第８の点に電気的に接続され、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第１の対辺上に配設され、前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第２の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、を更に備え、
    前記受動アンテナが、
    第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第９の末端及び第１０の末端を有し、
    前記第９の末端が、前記第２の放射導体上の第９の点に電気的に接続され、
    前記第１０の末端が、前記第２の表面上の第１０の点に電気的に接続され、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第３の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１１の末端及び第１２の末端を有し、
    前記第１１の末端が、前記第２の放射導体上の第１１の点に電気的に接続され、
    前記第１２の末端が、前記第２の表面上の第１２の点に電気的に接続され、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第２の対辺上に配設され、前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第４の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、を更に備える、請求項１記載のアンテナシステム。
15. 前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、及び前記ユーザ規定空間値が、電磁放射に応じて、前記アンテナシステムが、第１の周波帯及び第２の周波数帯において動作し、前記第２の周波数帯における任意の周波数が、前記第１の周波数帯における任意の周波数より高くなるように構成されている、請求項１４に記載のアンテナシステム。
16. 前記第１の周波数帯が、約１１５０ＭＨｚから約１３００ＭＨｚの周波数を含み、
    前記第２の周波数帯が、約１５００ＭＨｚから約１６５０ＭＨｚの周波数を含む、請求項１５に記載のアンテナシステム。
17. 前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、及び前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子のそれぞれが、少なくとも１つのキャパシタ及び少なくとも１つのインダクタを備える、請求項１５に記載のアンテナシステム。
18. 前記励振ピンが、第１の励振ピンであり、
    前記能動アンテナが、
    第５の端部及び第６の端部を有する第３の放射導体であって、
    前記第５の端部が、前記第１の導電性リング上の第５の点に電気的に接続され、
    前記第６の端部が、前記第１の導電性リング上の第６の点に電気的に接続され、
    前記第３導電性放射体が、前記第１の中心を実質的に通過し、
    前記第３の放射導体が、前記第１の放射導体に対して実質的に直交している、第３の放射導体と、前記第３の放射導体に電気的に接続されている第２の励振ピンと、を更に備え、
    前記受動アンテナが、
    第７の端部及び第８の端部を有する第４の放射導体であって、
    前記第７の端部が、前記第２の導電性リング上の第７の点に電気的に接続され、
    前記第８の端部が、前記第２の導電性リング上の第８の点に電気的に接続され、
    前記第４の放射導体が、前記第２の中心を実質的に通過し、
    前記第４の放射導体が、前記第２の放射導体に対して実質的に直交している、第４の放射導体を更に備える、請求項１に記載のアンテナシステム。
19. 前記アンテナシステムが、円偏波電磁放射用に構成されている、請求項１８に記載のアンテナシステム。
20. 前記能動アンテナが、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第１の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第１の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第１の励振ピンが、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第１の実質的に平面の絶縁基板と、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第２の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第３の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第２の励振ピンが、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第２の実質的に平面の絶縁基板と、を更に備える、請求項１８に記載のアンテナシステム。
21. 前記受動アンテナが、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第１の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第２の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第１の実質的に平面の絶縁基板と、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第２の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第４の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第２の実質的に平面の絶縁基板と、を更に備える、請求項１８に記載のアンテナシステム。
22. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセット及び前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、電磁放射に応じて、前記アンテナシステムが、第１の周波帯及び第２の周波数帯において動作し、前記第２の周波数帯における任意の周波数が、前記第１の周波数帯における任意の周波数より高くなるように構成されている、請求項１８に記載のアンテナシステム。
23. 前記第１の周波数帯が、約１１５０ＭＨｚから約１３００ＭＨｚの周波数を含み、
    前記第２の周波数帯が、約１５００ＭＨｚから約１６５０ＭＨｚの周波数を含む、請求項２２に記載のアンテナシステム。
24. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子及び前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子が、少なくとも１つのキャパシタ及び少なくとも１つのインダクタを備える、請求項２２に記載のアンテナシステム。
25. 前記能動アンテナが、
    第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第５の末端及び第６の末端を有し、
    前記第５の末端が、前記第１の放射導体上の第５の点に電気的に接続され、
    前記第６の末端が、前記第１の表面上の第６の点に電気的に接続され、
    前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸と前記第１の励振ピンとの間に配設され、前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第１の空間が、ユーザ規定空間値である、第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第７の末端及び第８の末端を有し、
    前記第７の末端が、前記第１の放射導体上の第７の点に電気的に接続され、
    前記第８の末端が、前記第１の表面上の第８の点に電気的に接続され、
    前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第１の対辺上に配設され、前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第２の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第９の末端及び第１０の末端を有し、
    前記第９の末端が、前記第３の放射導体上の第９の点に電気的に接続され、
    前記第１０の末端が、前記第１の表面上の第１０の点に電気的に接続され、
    前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸と前記第２の励振ピンとの間に配設され、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第３の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１１の末端及び第１２の末端を有し、
    前記第１１の末端が、前記第２の放射導体上の第１１の点に電気的に接続され、
    前記第１２の末端が、前記第１の表面上の第１２の点に電気的に接続され、
    前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第２の対辺上に配設され、前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第４の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、を更に備え、
    前記受動アンテナが、
    第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１３の末端及び第１４の末端を有し、
    前記第１３の末端が、前記第２の放射導体上の第１３の点に電気的に接続され、
    前記第１４の末端が、前記第２の表面上の第１４の点に電気的に接続され、
    前記第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第５の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１５の末端及び第１６の末端を有し、
    前記第１５の末端が、前記第２の放射導体上の第１５の点に電気的に接続され、
    前記第１６の末端が、前記第２の表面上の第１６の点に電気的に接続され、
    前記第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第３の対辺上に配設され、前記第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第６の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１７の末端及び第１８の末端を有し、前記第１７の末端が、前記第４の放射導体上の第１７の点に電気的に接続され、
    前記第１８の末端が、前記第２の表面上の第１８の点に電気的に接続され、
    前記第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第７空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、
    第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子であって、
    前記第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、第１９の末端及び第２０の末端を有し、
    前記第１９の末端が、前記第４の放射導体上の第１９の点に電気的に接続され、
    前記第２０の末端が、前記第２の表面上の第２０の点に電気的に接続され、
    前記第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子が、前記第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子から前記アンテナ軸の第４の対辺上に配設され、前記第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と前記アンテナ軸との間の第８の空間が、前記ユーザ規定空間値に実質的に等しい、第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子と、を更に備え、
    電磁放射に応じて、前記アンテナシステムが、第１の周波帯及び第２の周波数帯において動作し、前記第２の周波数帯における任意の周波数が、前記第１の周波数帯における任意の周波数より高い、請求項１８に記載のアンテナシステム。
26. 前記第１の周波数帯が、約１１５０ＭＨｚから約１３００ＭＨｚの周波数を含み、
    前記第２の周波数帯が、約１５００ＭＨｚから約１６５０ＭＨｚの周波数を含む、請求項２５に記載のアンテナシステム。
27. 前記第１の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第２の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第３の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第４の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第５の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第６の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、前記第７の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子、及び前記第８の周波数−制御リアクタンス性インピーダンス素子のそれぞれが、少なくとも１つのキャパシタ及び少なくとも１つのインダクタを備える、請求項２５に記載のアンテナシステム。
28. ポールケースと、
    アンテナハウジングと、を更に備え、
    前記ポールケース及び前記アンテナハウジングが、無線周波数の電磁放射に対して実質的に透過性の材料を含み、
    前記受動アンテナが、前記ポールケース内に挿入され、
    前記アンテナハウジングが、前記能動アンテナ上に嵌合され、
    前記アンテナハウジングが、前記ポールケースに噛合され、
    前記ポールケースが、測量用ポール上に搭載されるように構成されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
29. アンテナ軸を有する２周波数帯アンテナシステムであって、
    第１の表面と、第２の表面と、周辺部と、垂直軸と、を有する、実質的に平坦なグランドプレーンであって、前記垂直軸が、前記アンテナ軸と実質的に一致している、グランドプレーンと、
    第１の能動アンテナであって、
    第１の導電性リングであって、
    前記第１の導電性リングが、前記第１の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第１の導電性リングが、前記第１の表面から離間しており、
    前記第１の導電性リングが、第１の中心であって、前記第１の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている、第１の中心を有し、
    前記第１の導電性リングが、第１の横寸法を有する、第１の導電性リングと、
    第１の端部及び第２の端部を有する第１の放射導体であって、
    前記第１の端部が、前記第１の導電性リング上の第１の点に電気的に接続され、
    前記第２の端部が、前記第１の導電性リング上の第２の点に電気的に接続され、
    前記第１の放射導体が、前記第１の中心を実質的に通過する、第１の放射導体と、
    前記第１の放射導体に電気的に接続された第１の励振ピンと、
    リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第１の末端及び第２の末端を有し、
    前記第１の末端が、前記第１の導電性リングに電気的に接続され、
    前記第２の末端が、前記第１の表面に電気的に接続され、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第１の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第１の末端から離間しており、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第２の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第２の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットと、を備える、第１能動アンテナと、
    第２の能動アンテナであって、
    第２の導電性リングであって、
    前記第２の導電性リングが、前記第１の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第２の導電性リングが、第２の中心であって、前記第２の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第２の中心を有し、
    前記第２の導電性リングが、第２の横寸法であって、前記第２の横寸法が前記第１の横寸法未満である第２の横寸法を有し、
    前記第２の導電性リングが、前記第１の放射導体に電気的に接続される、第２の導電性リングと、
    第３の導電性リングであって、
    前記第３の導電性リングが、前記第１の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第３の導電性リングが、前記第２の導電性リングから離間しており、
    前記第３の導電性リングが、第３の中心であって、前記第３の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている、第３の中心を有し、
    前記第３の導電性リングが、第３の横寸法であって、前記第３の横寸法が前記第２の横寸法に実質的に等しい、第３の横寸法を有する、第３の導電性リングと、
    第３の端部及び第４の端部を有する第２の放射導体であって、
    前記第３の端部が、前記第３の導電性リング上の第３の点に電気的に接続され、
    前記第４の端部が、前記第３の導電性リング上の第４の点に電気的に接続され、
    前記第２の放射導体が、前記第３の中心を実質的に通過し、
    前記第２の放射導体が、前記第１の放射導体に対して実質的に平行である、第２の放射導体と、
    前記第２の放射導体に電気的に接続された第２の励振ピンと、
    リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第３の末端及び第４の末端を有し、
    前記第３の末端が、前記第３の導電性リングに電気的に接続され、
    前記第４の末端が、前記第２の導電性リングに電気的に接続され、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第３の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第３の末端から離間しており、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第４の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第４の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットと、を備える、第２の能動アンテナと、
    第１の受動アンテナであって、
    第４の導電性リングであって、
    前記第４の導電性リングが、前記第１の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第４の導電性リングが、前記第２の表面から離間しており、
    前記第４の導電性リングが、第４の中心であって、前記第４の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第４の中心を有し、
    前記第４の導電性リングが、第４の横寸法を有する、第４の導電性リングと、
    第５の端部及び第６の端部を有する第３の放射導体であって、
    前記第５の端部が、前記第４の導電性リング上の第５の点に電気的に接続され、
    前記第６の端部が、前記第４の導電性リング上の第６の点に電気的に接続され、
    前記第３の放射導体が、前記第４の中心を実質的に通過する、第３の放射導体と、
    リアクタンス性インピーダンス素子の第３のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第３のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第５の末端及び第６の末端を有し、
    前記第５の末端が、前記第４の導電性リングに電気的に接続され、
    前記第６の末端が、前記第２の表面に電気的に接続され、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第５の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第５の末端から離間しており、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第６の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第６の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第３のセットと、を備える、第１の受動アンテナと、
    第２の受動アンテナであって、
    第５の導電性リングであって、
    前記第５の導電性リングが、前記第２の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第５の導電性リングが、第５の中心であって、前記第５の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第５の中心を有し、
    前記第５の導電性リングが、第５の横寸法であって、前記第５の横寸法が前記第４の横寸法未満である第５の横寸法を有し、
    前記第４の導電性リングが、前記第３の放射導体に電気的に接続される、第５導電性リングと、
    第６の導電性リングであって、
    前記第６の導電性リングが、前記第２の表面に対して実質的に平行であり、
    前記第６の導電性リングが、前記第５の導電性リングから離間しており、
    前記第６の導電性リングが、第６の中心であって、前記第６の中心が前記アンテナ軸上に実質的に配設されている第６の中心を有し、
    前記第６の導電性リングが、第６の横寸法であって、前記第６の横寸法が前記第５の横寸法と実質的に等しい第６の横寸法を有する、第６の導電性リングと、
    第７の端部及び第８の端部を有する第４の放射導体であって、
    前記第７の端部が、前記第６の導電性リング上の第７の点に電気的に接続され、前記第８の端部が、前記第６の導電性リング上の第８の点に電気的に接続され、
    前記第４の放射導体が、前記第６の中心を実質的に通過し、
    前記第４の放射導体が、前記第３の放射導体に対して実質的に平行である、第４の放射導体と、
    リアクタンス性インピーダンス素子の第４のセットであって、前記リアクタンス性インピーダンス素子の第４のセットにおける各リアクタンス性インピーダンス素子について、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、前記アンテナ軸に対して実質的に平行であり、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子が、第７の末端及び第８の末端を有し、
    前記第７の末端が、前記第６の導電性リングに電気的に接続され、
    前記第８の末端が、前記第５の導電性リングに電気的に接続され、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第７の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第７の末端から離間しており、
    任意の１つのリアクタンス性インピーダンス素子の前記第８の末端が、任意の他のリアクタンス性インピーダンス素子の前記第８の末端から離間している、リアクタンス性インピーダンス素子の第４のセットと、を備える、第２受動アンテナと、を備える、２周波数帯アンテナシステム。
30. 前記第１の能動アンテナ及び前記第１の受動アンテナが、第１の周波数帯における電磁放射用に構成され、
    前記第２の能動アンテナ及び前記第２の受動アンテナが、第２の周波数帯における電磁放射用に構成され、前記第２の周波数帯における任意の周波数が、前記第１の周波数帯における任意の周波数より高い、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
31. 前記第１の周波数帯が、約１１５０ＭＨｚから約１３００ＭＨｚの周波数を含み、
    前記第２の周波数帯が、約１５００ＭＨｚから約１６５０ＭＨｚの周波数を含む、請求項３０に記載の２周波数帯アンテナシステム。
32. 前記２周波数帯アンテナシステムが、直線偏波電磁放射用に構成されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
33. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
34. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項３３に記載の２周波数帯アンテナシステム。
35. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
36. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項３５に記載の２周波数帯アンテナシステム。
37. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第３のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
38. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項３７に記載の２周波数帯アンテナシステム。
39. 前記リアクタンス性インピーダンス素子の第４のセットが、キャパシタンス性インピーダンス素子のセットを備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
40. 前記キャパシタンス性インピーダンス素子のセットが、交互嵌合されたキャパシタのセット又は平行平板キャパシタのセットを備える、請求項３９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
41. 前記第１の能動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、
    前記第１の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子の第１のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
42. 前記第２の能動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、
    前記第２の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記第３の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子の第２のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
43. 前記第１の受動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、
    前記第４の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子の第３のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
44. 前記第２の受動アンテナが、管状の絶縁基板を更に備え、
    前記第５の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記第６の導電性リングが、前記管状の絶縁基板上に配設され、
    前記リアクタンス性インピーダンス素子の第４のセットが、前記管状の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
45. 前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、実質的に平面の絶縁基板を更に備え、
    前記第１の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第１の励振ピンが、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第２の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第２の励振ピンが、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
46. 前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、実質的に平面の絶縁基板を更に備え、
    前記第３の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第４の放射導体が、前記実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
47. 前記第１の能動アンテナが、
    第９の端部及び第１０の端部を有する第５の放射導体であって、
    前記第９の端部が、前記第１の導電性リング上の第９の点に電気的に接続され、
    前記第１０の端部が、前記第１の導電性リング上の第１０の点に電気的に接続され、
    前記第５の放射導体が、前記第１の中心を実質的に通過し、
    前記第５の放射導体が、前記第１の放射導体に対して実質的に直交している、第５の放射導体と、
    前記第５の放射導体に電気的に接続されている第３の励振ピンと、を更に備え、
    前記第２の能動アンテナが、
    第１１の端部及び第１２の端部を有する第６の放射導体であって、
    前記第１１の端部が、前記第３の導電性リング上の第１１の点に電気的に接続され、
    前記第１２の端部が、前記第３の導電性リング上の第１２の点に電気的に接続され、
    前記第６の放射導体が、前記第３の中心を実質的に通過し、
    前記第６の放射導体が、前記第２の放射導体に対して実質的に直交している、第６の放射導体と、
    前記第６の放射導体に電気的に接続されている第４の励振ピンと、を更に備え、
    前記第１の受動アンテナが、
    第１３の端部及び第１４の端部を有する第７の放射導体であって、
    前記第１３の端部が、前記第４の導電性リング上の第１３の点に電気的に接続され、
    前記第１４の端部が、前記第４の導電性リング上の第１４の点に電気的に接続され、
    前記第７の放射導体が、前記第４の中心を実質的に通過し、
    前記第７の放射導体が、前記第３の放射導体に対して実質的に直交している、第７の放射導体を備え、
    前記第２の受動アンテナが、
    第１５の端部及び第１６の端部を有する第８の放射導体であって、
    前記第１５の端部が、前記第６の導電性リング上の第１５の点に電気的に接続され、
    前記第１６の端部が、前記第６の導電性リング上の第１６の点に電気的に接続され、
    前記第８の放射導体が、前記第６の中心を実質的に通過し、
    前記第８の放射導体が、前記第４の放射導体に対して実質的に直交している、第８の放射導体を更に備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
48. 前記２周波数帯アンテナシステムが、円偏波電磁放射用に構成されている、請求項４７に記載の２周波数帯アンテナシステム。
49. 前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第１の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第１の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第１の励振ピンが、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第２の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第２の励振ピンが、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第１の実質的に平面の絶縁基板と、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第２の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第５の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第３の励振ピンが、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第６の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第４の励振ピンが、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第２の実質的に平面の絶縁基板と、を更に備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
50. 前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第１の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第３の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第４の放射導体が、前記第１の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第１の実質的に平面の絶縁基板と、
    前記アンテナ軸に対して実質的に平行な、第２の実質的に平面の絶縁基板であって、
    前記第７の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設され、
    前記第８の放射導体が、前記第２の実質的に平面の絶縁基板上に配設されている、第２の実質的に平面の絶縁基板と、を更に備える、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。
51. ポールケースと、
    アンテナハウジングと、を更に備え、
    前記ポールケース及び前記アンテナハウジングが、無線周波数の電磁放射に対して実質的に透過性の材料を含み、
    前記第１の受動アンテナ及び前記第２の受動アンテナが、前記ポールケース内に挿入され、
    前記アンテナハウジングが、前記第１の能動アンテナ及び前記第２の能動アンテナ上に嵌合され、
    前記アンテナハウジングが、前記ポールケースに噛合され、
    前記ポールケースが、測量用ポール上に搭載されるように構成されている、請求項２９に記載の２周波数帯アンテナシステム。

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