JP4308298B2 - 三重偏波スロットアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、第１面と第２面を持つ誘電部材を備えたアンテナ装置に関し、第１面及び第２面は、それぞれ、導電性表面構造が形成されている。アンテナ装置における第１面の導電性構造は接地面であり、かつ、第２面の導電性構造は給電部である。接地面にはギャップを構成する少なくとも一つのスロットがあり、そして、給電部は少なくとも第１乃至第４給電線を含み、各給電線は接地平面で少なくとも一つのスロットと交差し、かつ、問題のスロットを超えて伸び、スロットをある距離通過し、距離はスタブを構成し、そして、各交差部分はアンテナ装置のための給電点を構成する。

無線通信システムに対する要求は、着実に増加してきており、かつ、今でも増加しつつある。そして、この増加の間、多くの技術的進展段階があった。無相関な伝搬経路を採用することにより、無線システム用に増加したシステム容量を獲得するため、ＭＩＭＯ（マルチ入力マルチ出力）システムが、その容量を改善するための望ましい技術を構成するものと考えられてきた。ＭＩＭＯは、例えば、数個の送信および受信アンテナにより、多くの個別の独立した信号経路を採用する。送信と同様に受信に対しても多くの無相関アンテナ・ポートを持たなけれ、望ましい結果は得られない。

ＭＩＭＯシステムには、チャネルを評価すること、及び、常にその評価を更新することが求められる。この更新は、既知の方法で、いわゆるパイロット信号を連続的に送信することで実現してもよい。チャネルの評価結果は、チャネル・マトリックスとして得られる。もし、多くの送信アンテナＴｘが、多くの受信アンテナＲｘに対して、送信信号ベクトルを構成する信号を送信すれば、全Ｔｘ信号が一つのＲｘアンテナで合計され、そして、その一次結合により、受信信号ベクトルが形成される。受信信号ベクトルを逆チャネル・マトリックスと乗算することによってチャネルは補償され、そして、最初の情報が獲得される、即ち、正確なチャネル・マトリックスが分れば、正確な送信信号ベクトルを得ることができる。これにより、チャネル・マトリックスは、ＴｘアンテナポートとＲｘアンテナポートとを結合するものとして働く。これらのマトリックスはＭｘＮのサイズであり、ここで、ＭはＴｘアンテナの入力（アンテナ・ポート）数であり、ＮはＲｘアンテナの出力（アンテナ・ポート）数である。このことは、ＭＩＭＯシステム分野の当業者には既知である。

ＭＩＭＯシステムを効率的に機能させるため、無相関の、または、少なくとも本質的に無相関の送信信号が必要である。この明細書中、“無相関信号”という用語は、信号の放射パターンがほぼ直交していることを示す。アンテナが、少なくとも二つの直交偏波で送受信を行なう構成であれば、一つのアンテナで可能となる。もし、一つのアンテナで、三つ以上の直交偏波を使用する場合、複数の独立伝搬経路を持つ、いわゆる高散乱環境で使用する必要がある。なぜなら、そうしなければ、三つ以上の直交偏波から利得を得ることができないからである。多くの電磁波が空間の単一の点で同時に発生する場合、高散乱環境は起ると考えられている。従って、高散乱環境では、複数の独立伝搬経路は使用するアンテナの全ての自由度を可能とするので、三つ以上の直交偏波を使用できる。

ＭＩＭＯシステムのアンテナは、アンテナ・ポートでの受信信号間の低相関を達成するため、空間的分離、即ち、物理的分離を利用する。然しながら、これは、結果として大きな配列を必要とし、例えば、携帯端末には適当でない。無相関信号を達成するための他の一つの方法は、偏波分離、即ち、直交偏波で信号を通常に送信し受信することである。

米国特許公開公報US2002/0190908

かくして、３個のポートを持つＭＩＭＯアンテナに、３個の直交ダイポールを用いることが提案されてきたが、そのようなアンテナは生産するのに複雑であり、かつ、例えば、ＭＩＭＯシステム（約２ＧＨｚ）に使用する周波数のような高周波数で使用する場合、多くの空間が必要となる。特許文献１に開示されているように、最大６個までのポートが着想されているが、交差ダイポールとそれに付随するループ素子は依然として複雑な構造であり、高周波用として妥当なコストで実現するのは困難である。

本発明の目的は、ＭＩＭＯシステムに適するアンテナ装置を提供することであり、そのアンテナ装置は、ほぼ無相関な三重偏波を送受信できる。さらに、アンテナ装置は薄い構造で低コストに作られ、かつ、例えば、ＭＩＭＯシステムで使用される周波数のような、高周波数にも対応可能である。

上記目的は、はじめに説明したアンテナ装置によって達成でき、さらに、そのアンテナ装置は以下のような特徴を有する。即ち、給電点は、多くの対照的な給電点対を構成するだけの数があり、給電部の全給電点は、受信と同様に送信においても少なくとも一つのスロットに給電するように用意される。第１動作モードでは、少なくとも二対の対照的な給電点が互いに本質的に同位相で給電され、結果としてスロット・ギャップを横切る方向に、一定の第１電界となる。そして、第２動作モードでは、少なくとも一個の給電点対の給電点は、互いに本質的に１８０°異なる位相で給電され、結果としてスロット・ギャップを横切る方向に、正弦変化する第２電界が生じる。第３動作モードでは、少なくとも一個の給電点対の給電点は、第２動作モードの給電点対から分離し、互いに本質的に１８０°異なる位相で給電され、結果としてスロット・ギャップを横切る方向に、正弦変化する第３電界が生じる。そこでは、第２動作モードの給電点対と交わる第１想像線と、第３動作モードの給電点対に交わる第２想像線とが、互いにほぼ垂直に交差する。

好ましい実施形態が従属する特許請求項で開示される。

例えば、以下のような幾つかの利点が本発明によって達成される。

つまり、低価格の三重偏波アンテナ装置が得られる。また、プレーナー技術で作られる三重偏波アンテナが作製可能であり、空間を消費するアンテナ装置を避けることができる。更に、生産の容易な三重偏波アンテナが得られる。

本発明により、いわゆる三重偏波アンテナ装置が提供される。三重偏波アンテナ装置は、三つのほぼ直交する放射パターンを放射するよう設計される。

本発明の第１実施形態を図式的に示す図１のように、三重偏波アンテナ装置１には、銅被覆の誘電体ラミネート２、例えば、テフロンを基本とするラミネートを含む。ラミネート２には、第１銅被覆面３と第２銅被覆面４がある。第１銅被覆面３では銅が除去され、リング形状スロット５が銅の中に作られる。スロット５は、接地面でギャップを構成する。第２面４では、殆どの銅は除去され、スロット５を励起する給電ネットワーク６を残す。銅の除去は多くの方法で実施されてよく、最ものぞましくは、エッチングである。例えば、フライス加工又はスクリーン印刷も考えられる。

給電ネットワーク６により、リング形状スロット５は三つの異なるモード、第１モード、第２モード及び第３動作モードで励起され、３つの直交放射パターンの送信が可能となる。リング５の円周の長さは、アンテナ装置１が設計される周波数帯域の中心周波数から計算して、約１−２波長である。さらに、波長は、いわゆる導波長に影響を与えるラミネート物質効果を考慮して計算される。

給電ネットワーク６には、さらに、第１と第２の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点７、８及び第１と第２の９０°移相器９、１０を含む。各４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点７、８は、４個の端子Ａ、Ｂ、Σ及びΔを有する。もしΔ端子がその特性インピーダンスに接続されるなら、Σ端子の入力信号はＡとＢ端子で二つの信号に分割され、各信号は同じ振幅を持つが、Ａ端子の位相は−９０°シフトしている。一方、もしΣ端子がその特性インピーダンスに接続されるなら、Δ端子の入力信号はＡとＢ端子で二つの信号に分割され、各信号は同じ振幅を持つが、Ａ端子の位相は＋９０°シフトしている。その機能は、相反関係である。

図１に示すように、第１の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点７には、差端子(difference terminal)Δ₁、和端子(sum terminal)Σ₁及び２個の信号端子Ａ₁とＢ₁を含む。さらに、第２の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点８には、差端子Δ₂、和端子Σ₂及び２個の信号端子Ａ₂とＢ₂を含む。和端子Σ₁とΣ₂は、和接続点１２で共通の和信号ポート１１に接続される。

給電ネットワーク６には、導体１３、１４、１５、１６を含み、その導体１３、１４、１５、１６は、第１の９０度３ｄＢハイブリッド接点７と第２の９０度３ｄＢハイブリッド接点８から伸び、本質的に等しい長さであり、第１移相器９と第２移相器１０を励起する。導体１３、１４、１５、１６は、第１交点１７、第２交点１８、第３交点１９、第４交点２０で、リング形状スロット５を横切り、それらは、交点１７、１８、１９、２０でスロット５の接線に本質的に９０度である。導体１３、１４、１５、１６は、スロット５を越える時には主要方向を持ち、この場合には、それら導体は本質的に直角のその円を“乗り越える”ことを意味する。

４つの交点１７、１８、１９、２０は、給電点として機能するので、以降、給電点と呼ぶ。これらの４つの給電点１７、１８、１９、２０、繋がっており、第１給電点１７、第２給電点１８、第３給電点１９及び第４給電点２０を形成し、スロット５の中心に位置し、リング形状スロット５の中間にある円周を形成する想像円（不図示）の円周に沿って、ほぼ９０度離れる。かくして、後続の給電点１７、１８、１９、２０は、第１給電点１７と第２給電点１８は互いに反対の位置にあり、そして、第３給電点１９と第４給電点２０は互いに反対の位置にあり、後続の給電点の時計方向順序は、第１給電点１７、第４給電点２０、第２給電点１８及び第３給電点１９である。

第１給電点１７と第２給電点１８は第１給電点対を構成し、かつ、第３給電点１９と第４給電点２０は第２給電点対を構成する。第１給電点対と交差する第１想像線Ｌ１と、第２給電点対と交わる第２想像線Ｌ２は、互いにほぼ垂直をなす。

信号端子Ａ₁は、第１移相器９を経由して第１給電点１７に接続され、そして、信号端子Ａ₂は、第２移相器１０を経由して第３給電点１９に接続される。さらに、信号端子Ｂ₁は、第２給電点１８に接続され、そして、信号端子Ｂ₂は、第４給電点２０に接続される。

さらに、図１に示されるように、導体１３、１４、１５、１６は外側からスロット５と交差し、かつ、スロット５の中心に向かって内側に伸び、各給電点１７、１８、１９、２０をある距離で越え、各々、いわゆるスタブ２１、２２、２３、２４を形成する。

第１動作モードの場合、和信号ポート１１には和接続点１２に信号を給電され、その信号は等しく分割され、そして、さらに、９０度３ｄＢハイブリッド接点７、８の各和ポートΣ₁とΣ₂のそれぞれに同相で給電される。次に、９０度３ｄＢハイブリッド接点７、８は、各入力信号を等しく分割し、端子Ａ₁とＡ₂の信号を−９０度シフトして、各信号端子Ａ₁とＢ₁及びＡ₂とＢ₂にそれぞれ出力する。Ａ₁とＡ₂からの信号は、各９０°移相器９、１０を介して給電され、その移相器は、個別部品にするか９０°に相当するよう導体長を調整してもよい。この意味することは、各移相器９、１０の後は、端子Ａ₁とＡ₂からの信号は＋９０°シフトし、全位相シフト量は、−９０°＋９０°＝０°になるということである。

また、図１ｂを参照して、信号端子Ｂ₁とＢ₂からの出力は全く位相シフトしていないので、リング形状スロット５には、同じ振幅と位相で、給電点１７、１８、１９、２０に給電されることになり、一定磁電流ループ２５となり、同軸導体におけるＴＥＭモードとみなしてもよい。この磁電流２５は、第１電界２６に相当し、一定で、スロット５内で放射状に向き、図１ｂでは多数の放射状に向く矢印で示される。

図１ａを参照して、第２動作モードでは、信号は、第１差ポート２７を経由して、第１の９０度３ｄＢハイブリッド接点７の第１差端子Δ₁に給電される。次に、第１の９０度３ｄＢハイブリッド接点７は入力信号を等しく分割し、端子Ａ₁の信号を＋９０°シフトして、各信号端子Ａ₁とＢ₁に出力する。次に、Ａ₁からの信号は、第１移相器９を介して給電される。この意味することは、第１移相器の後は、端子Ａ₁からの信号は＋９０°シフトし、全位相シフト量は、９０°＋９０°＝１８０°になるということである。

また、図１ｃを参照して、信号端子Ｂ₁からの出力は全く位相シフトしていないので、リング形状スロット５には、同じ振幅だが、位相差１８０°で各給電点１７、１８に給電されることになる。リング形状スロット５と交差する導体１３、１４は反対方向からスロットと交差するので、結果の電界は協同し、リング形状スロット５内で第２電界２８となり、正弦波変化をし、基板２の平面内のリング形状スロット５内で放射方向となる。その電界は、電界の強さに相当する長さを持つ多数の矢印で、図１ｃで示されており、矢印は、電界が時間とともに調和的に変化する時の瞬間的な電界分布を示す。この動作モードは、同軸導体におけるＴＥ₁₁モードに相当する。

図１ａを参照して、第３動作モードは第２動作モードに相当するが、ここでは、信号が、第２差ポート２９を経由して、第２の９０度３ｄＢハイブリッド接点８の差端子Δ₂に給電される。また、図１ｄを参照すると、これはリング形状スロット５内で第３電界となり、正弦波変化をし、基板２の平面内のスロット５内で放射状に向く。また、この動作モードは同軸導体におけるＴＥ₁₁モードに相当し、第２動作モードのＴＥ₁₁モードに対して、９０°回転している。フィールドに対して同じ参照方向を使用し、もし第２電界２８が正弦変化をすれば、第３電界３０は余弦変化をする。このことは、第３電界３０は、さらに、第２電界２８に対して垂直であるということを意味する。

結論として、スロットは、いまや、三つの異なる方法で励起され、かくして、第１乃至第３電界を持つ三つの異なるモードを獲得し、全てが理想的にはお互いに直交する開口フィールドを構成する。

また、相当する放射パターンは直交し、かつ、相関はゼロに等しく、相関ρは次のように書くことができてもよい。

上記の式で、Ωは表面を表し、記号^＊は、それが複素共役をであることを意味する。放射パターンの積分のために、Ωは、全ての空間角度を含む閉じられた平面を表し、この積分値がゼロに等しい場合は、放射パターン間には全く相関がない、即ち、放射パターンは互いに直交している。分母は効果の正規化項である。

放射パターンが直交していることを決定する場合、開口フィールドを使用することが可能である。開口フィールドを考慮する時、Ωは開口面を表す。開口フィールドは直交しており、その理由は、一定（第１モード）倍の正弦波変化（第２及び第３モード）の一周期にわたる積分はゼロに等しいからである。さらに、２個の正弦関数変化、正弦^＊余弦、（第２及び第３モード）の一周期にわたる積分もまた、ゼロに等しい。これらのフィールド２６、２８、３０はアンテナ装置１の開口部で直交しており、そして、アンテナ１の開口電流（不図示）に相当し、かくしてまた、その開口電流は直交しており、また、当業者には周知のように、離れたフィールドには直交フィールド・ベクトルを含む。

少なくとも本質的に直交する放射パターンを持つということは、非常に望ましいことであり、その理由は、このことにより、非相関並列チャネルが可能になる、すなわち、チャネル・マトリックスの列が独立であってもよいからである。言い換えると、このことは、本発明がＭＩＭＯシステムに応用可能であることを意味する。

重ね合わせにより、全ての動作モードは同時に動作してもよく、かくして、三重偏波アンテナ装置により、３個の本質的に直交する放射パターンが送信可能となる。

給電ネットワーク６の実際の実装は重要ではないが、当業者に明らかな方法で変化してもよい。第１実施形態による本発明の重要な特徴は、スロット５が３種の動作モードにおいて給電され、第１動作モードでは、放射電界がスロット５で獲得されるということになる。他の動作モードでは、フィールドの強さが正弦変化する２つの電界が、スロット５で獲得されるということになり、これら電界の一つは、他に対して９０°回転している。この機能は、給電ネットワーク６の設計によって、又は、どのように開口給電点１７、１８、１９、２０が着想されるかで、制限されることはない。このことは、図２、３及び４を参照し、二つの代替となる典型的な実施形態で図示される。

本発明の第２実施形態を図式的に示す図２のように、三重偏波アンテナ装置１’には、図１を参照して説明したものと類似の、銅被覆誘電体ラミネートを含む。かくして、ラミネート２には、第１銅被覆面３と第２銅被覆面４を含む。第１銅被覆面３では、銅のなかにリング形状スロット５が提供されるように銅が取り除かれる。第２面では、銅の大部分が取り除かれ、スロット５を励起ための給電ネットワーク６’を残す。

ここで、給電ネットワークには、９０度３ｄＢハイブリッド接点を全く含まないが、第１及び第２の１８０°移相器３１、３２を含む。図２に示されるように、アンテナ装置１’には、第１差ポート３３、第２差ポート３４及び和ポート３５を含み、一方の和ポート３５と他方の差ポート３３、３４は、リング形状スロット５のために、分離した給電点を構成する。

第１差ポート３３では、接続点３６があり、そこで、入力信号まず等しく分割され、次に、同じ位相で第１ブランチ３７と第２ブランチ３８に給電される。第１ブランチ３７には、第１の１８０°移相器３１を介して給電する。このことは、第１の１８０°移相器の後では、第１ブランチ３７における信号は１８０°シフトされるということを意味する。第１ブランチ３７及び第２ブランチ３８における導体は、第１の１８０°移相器を除いて等しい長さであり、二つの交点３９、４０でリング形状スロット５と交差し、交点３９、４０でリング形状スロット５の接線に対して本質的に９０°でスロット５と交差する。給電点として機能するこれら２個の交点３９、４０は、リング形状スロット５の周りで本質的に１８０°で分離される、即ち、ブランチ３７、３８は、お互いに本質的に反対のスロットと交差し、かつ、１８０°の位相差をもって給電される。

第２差ポート３４では、第１、第２ブランチ４１、４２を持つ同様の装置があり、第２差ポート３４の第１ブランチ４１には、第２の１８０°移相器３２を介して給電される。また、第１ブランチ４１と第２ブランチ４２の導体は、第２の１８０°移相器３２を除いて等しい長さであり、二つの交点４３、４４でリング形状スロット５と交差し、交点４３、４４でリング形状スロットの接線に対して本質的に９０°でスロットと交差する。

給電するポイントとして機能し、以下、給電点と呼ぶであろうが、四つの交点３９、４０、４３、４４は後続しており、第１給電点３９、第２給電点４０、第３給電点４３及び第４給電点４４を形成し、そして、リング形状スロット５の中心に位置し、スロット５の平均円周を形成する想像円（不図示）の円周に沿って、本質的に９０°で分離される。かくして、後続の給電点３９、４０、４３、４４は、第１給電点３９及び第２給電点４０は互いに反対の位置にあり、そして、第３給電点４３と第４給電点４４は互いに反対の位置にあり、時計周りに、第１給電点３９、第４給電点４４、第２給電点４０及び第３給電点４３が配置されている。

第１給電点３９と第２給電点４０は第１給電点対を構成し、かつ、第３給電点４３と第４給電点４４は第２給電点対を構成する。第１給電点対と交差する第１想像線Ｌ１及び第２給電点対と交差する第２想像線Ｌ２は、本質的に互いに垂直である。

和端子３５には接続点４５があり、先ず、入力信号は四つの部分に等しく分割され、次いで、第１ブランチ４６、第２ブランチ４７、第３ブランチ４８及び第４ブランチ４９に同じ位相で供給される。同じ長さのこれら四つの和ブランチ４６、４７、４８、４９は、四つの位置５０、５１、５２、５３でリング形状スロット５と交差し、交点５０、５１、５２、５３で、リング形状スロット５の接線に対して本質的に９０°でスロットと交差する。

給電するポイントとして機能し、以下、給電点と呼ぶであろうが、これらの四つの後者の交点５０、５１、５２、５３は後続し、第５給電点５０、第６給電点５１、第７給電点５２及び第８給電点５３を形成し、そして、想像円はスロット５の平均円周を形成するが、リング形状スロット５の中心に位置するその想像円（不図示）の円周に沿って、本質的に９０°で分離される。かくして、後続の給電点５０、５１、５２、５３は、第５給電点５０と第７給電点５２の給電点は互いに反対にあり、そして、第６給電点５１と第８給電点５３の給電点は互いに反対にあるように配置され、後続の給電点の時計方向順序は、第５給電点５０、第６給電点５１、第７給電点５２及び第８給電点５３である。

一方の、第１差ポート３３と第２差ポート３４の四つの給電点３９、４０、４３、４４、及び、他方の、和ポート３５の四つの給電点５０、５１、５２、５３は、想像円に沿って本質的に４５°で相互に分離されて、スロット５と交差し、給電点３９、４０、４３、４４、５０、５１、５２、５３でスロットに給電することになり、本質的に４５°で分離され、即ち、リング形状スロット５の周辺に均等に配置される。

図２に示されるように、スロット５は、第１差ポート３３と第２差ポート３４から、導体３７、３８、４１、４２によって給電され、その導体３７、３８、４１、４２は外側からスロット５と交差し、そして、スロットの中心に向かってある距離内側に延び、それぞれ、いわゆるスタブ５４、５５、５６、５７を形成する。さらにスロット５は、和ポート３５から、導体４６、４７、４８、４９によって給電され、その導体４６、４７、４８、４９は内側からスロット５と交差し、そして、外側に向かってある距離延び、それぞれ、いわゆるスタブ５８、５９、６０、６１を形成する。

第１動作モードでは、和信号が和接続点４５に給電され、その信号は、先ず、四つの部分に分割され、さらに、各給電点５０、５１、５２、５３に同じ位相で給電され、リング形状スロット５に同じ振幅と位相で給電することになり、次に、図１ｂをまた参照して、一定磁電流ループという結果になり、これは、同軸導体におけるＴＥＭモードと見なされてもよい。この磁電流は、一定でスロット内で放射方向をむく第１一定電界の相当する。

図２を参照して、第２動作モードでは、信号は第１差ポート３３に供給され、第１差ポート３３の第１及び第２ブランチ３７、３８に分割される。第１ブランチ３７の信号は、第１の１８０°移相器３１を介して供給される。第２ブランチ３８の信号は位相シフトしていないので、リング形状スロット５には、等しい振幅だが１８０°の位相差のある信号が供給されることになる。リング形状スロット５と交差する導体３７、３８は、反対方向からスロット５と交差するので、結果として生じる電界は協同し、図１ｂをまた参照して、リング形状スロット５内で第２電界２８ということになり、正弦波変化をし、基板２の平面内のリング形状スロット５内で放射状に向く。この動作モードは、同軸導体におけるＴＥ₁₁モードに相当する。

図２を参照して、第３動作モードは、第２動作モードに相当するが、ここでは、信号は第２差ポート３４に供給され、リング形状スロット５内で第３電界３０ということになり、正弦波変化をし、基板２の平面内のスロット５内で放射状に向く。この動作モードもまた、同軸導体におけるＴＥ₁₁モードに相当し、第２動作モードのＴＥ₁₁モードに対して９０°回転している。フィールドに同じ参照方向を用いると、もし第２電界２８が正弦で変化するなら、第３電界３０は余弦で変化する。これは、さらに第３電界３０は、第２電界２８に垂直であることを意味する。

結論として、いまや、第１実施形態の場合と同様の方法で、三つの直交放射パターンがある。

重ね合わせにより、全ての動作モードが、図１ａによる三重偏波アンテナ装置１の場合と同様に、同じ時間に動作してもよく、かくして、三重偏波アンテナ装置もまた、三つの本質的に直交する放射パターンを送信できるようになる。

リング形状スロットは、適当な長さのスロットが互いに接続されない個別スロットに分割されてもよい。図３による実施形態は、図１ａによる実施形態で使用されたものと同じ給電部を採用するアンテナ装置１''を示し、そこでは、全ての機能は図１ａのものと等価である。ここでは、第１スロット６２、第２スロット６３、第３スロット６４及び第４スロット６５がばらばらに採用され、各交差導体１３’、１４’、１５’、１６’に対して一つのスロットである。

図４に示される実施形態は、図２による実施形態で使用されたものと同じ給電部を採用するアンテナ装置１'''を示し、全ての機能は図２のものと等価である。ここでは、第１スロット６６、第２スロット６７、第３スロット６８、第４スロット６９、第５スロット７０、第６スロット７１、第７スロット７２及び第８スロット７３が採用され、各交差導体３７’、３８’、４１’、４２’、４６’、４７’、４８’、４９’に対して一つのスロットである。

相反関係のため、説明した全ての三重偏波アンテナ装置１、１’、１''、１'''の送信特性に対して、当業者には既知のことであるが、それに相当する等価な受信特性があり、このため、三重偏波アンテナ装置は、三つの本質的に非相関の動作モードで送信と受信の両方ができるようになる。

本発明は以上に説明した実施形態に限定されず、単に、本発明の例として見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲内で自由に変更されてもよい。

説明したラミネートの代わりに、キャリア装置の他の形態が考えられてもよい。例えば、各面に置かれた、例えば、銅で作られた薄い導体箔のある各種形式の発砲体が使用されてもよい。導体部分は、他の適当な導体物質、例えば、アルミニウム、銀又は金などで作られてもよい。さらに、導体部分は、空気のみで分離され、適当な固定物（不図示）によって所定の位置に保持された薄い箔の形であってもよい。導体部分は導体表面構造を構成する。

また、例えば、正方形又は八角形のような、他のスロット構造が考えられてもよい。

さらに、給電ネットワークは多くの異なる方法で実装されてもよく、それらは当業者には明らかである。単一のスロット又は複数のスロットには、他の相互に直交する偏波、例えば、右手円形偏波、及び／又は、左手円形偏波を得る方法で給電されてもよい。

本発明の第１実施形態を図式的に示す斜視図である。 本発明に係るフィールド特性を図式的に示す斜視図である。 本発明に係るフィールド特性を図式的に示す斜視図である。 本発明に係るフィールド特性を図式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態を図式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態を図式的に示す斜視図である。 本発明の第４実施形態を図式的に示す斜視図である。

Claims (8)

1. 第１面（３）及び第２面（４）を有する誘電体（２）を備えたアンテナ装置であって、
   前記第１面（３）、第２面（４）の各々には、導電性表面構造が形成され、
   前記第１面（３）に形成された導電性構造は、接地面であり、
   前記第２面（４）に形成された導電性構造は、給電部（６、６’）であり、
   前記接地面には、ギャップを構成する少なくとも１つのスロット（５、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）が設けられ、
   前記給電部（６、６’）は少なくとも、第１給電線（１３、１３’、３７、３７’）、第２給電線（１４、１４’、３８、３８’）、第３給電線（１５、１５’、４１、４１’）及び第４給電線（１６、１６’、４２、４２’）を含み、
   各給電線(１３、１４、１５、１６、１３’、１４’、１５’、１６’、３７、３８、４１、４２、３７’、３８’、４１’、４２’)は、接地面にありリングの少なくとも一部を形成するスロット（５、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）のギャップと交差し、かつ、問題のスロット（５、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）を超えて伸び、スロット（５、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）を、スタブ（２１、２２、２３、２４、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１）を構成する所定距離だけ通過し、
   各交差部は、アンテナ装置（１、１’、１”、１'''）のための給電点（１７、１８、１９、２０、３９、４０、４３、４４、５０、５１、５２、５３）を構成し、
   給電点（１７、１８、１９、２０、３９、４０、４３、４４、５０、５１、５２、５３）は、向かい合った複数対の給電点（１７と１８、１９と２０、３９と４０、４３と４４、５０と５２、５１と５３）を含み、
   給電部（６、６’）の全ての給電点（１７、１８、１９、２０、３９、４０、４３、４４、５０、５１、５２、５３）は、送信部と受信部における、少なくとも１つのスロット（５、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）に給電する構成となっており、
   第１動作モードでは、向かい合った給電点の対（１７と１８、１９と２０、５０と５２、５１と５３）の少なくとも２対には同じ位相で給電が行なわれ、その結果、前記スロット内で放射方向を向く一定の向きと強度との第１電界（２６）が得られ、
   第２動作モードでは、少なくとも１対の給電点（１７と１８、３９と４０）には１８０度差の位相で給電が行なわれ、その結果、前記スロットと交差する方向に、正弦変化する第２電界（２８）が得られ、
   第３動作モードでは、前記第２モードの対とは異なる、少なくとも１対の給電点（１９と２０、４３と４４）には、１８０度差の位相で給電が行なわれ、その結果、前記スロットと交差する方向に、正弦変化する第３電界（２８）が得られ、
   前記第２動作モードで給電する給電点の対（１７と１８、３９と４０）と交わる第１想像線（Ｌ１）、及び、前記第３動作モードで給電する給電点の対（１９と２０、４３と４４）と交わる第２想像線（Ｌ２）とは、互いにほぼ垂直に交差することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１乃至第３動作モードには、同時に移行可能であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 全ての給電線(１３、１４、１５、１６、１３’、１４’、１５’、１６’、３７、３８、４１、４２、３７’、３８’、４１’、４２’)は、同じ長さであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記給電部は、第１、第２の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点（７、８）と、第１、第２の９０度移相器（９、１０）とを更に含み、
   前記第１の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点（７）は、差端子Δ１と、和端子Σ１と、２つの信号端子Ａ１、Ｂ１を含み、
   前記第２の４ポート９０度３ｄＢハイブリッド接点（８）は、差端子Δ２と、和端子Σ２と、２つの信号端子Ａ２、Ｂ２を含み、
   和端子Σ１、Σ２は、和接続点（１１）において、共通の和信号に接続され、
   更に信号端子Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２のそれぞれは、給電点（１７、１８）がそれぞれ信号端子Ａ１及びＢ１から給電されるように、給電点（１７、１８、１９、２０）に繋がる給電線(１３、１４、１５、１６）に接続され、
   第１、第２給電点（１７、１８）は、互いに逆向きであり、それらは、第１動作モードの給電点であり、第３、第４給電点（１９、２０）は、それぞれ信号端末Ａ２、Ｂ２から給電され、
   第３、第４給電点（１９、２０）は、互いに逆向きであり、それらは、第２動作モードの給電点であり、第１、第２、第３、第４給電点（１７、１８、１９、２０）は、第１動作モードの給電点であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアンテナ装置。
5. 前記給電部（６’）は、第１及び第２の１８０度移相器（３１、３２）と、第１差ポート（３３）、第２差ポート（３４）、及び和ポート（３５）とを含み、
   各差ポート（３３、３４）は、第１、第２ブランチ（３７と３８及び４１と４２）を有し、各ブランチ（３７、３８、４１、４２）は、前記第１差ポート（３３）の前記第１ブランチ（３７）が第１給電点（３９）に接続され、前記第１差ポート（３３）の前記第２ブランチ（３８）が第２給電点（４０）に接続され、前記第２差ポート（３４）の前記第１ブランチ（４１）が第３給電点（４３）に接続され、前記第２差ポート（３４）の前記第２ブランチ（４２）が第４給電点（４４）に接続されるように、対応する給電点（３９、４０、４３、４４）に導かれる給電線を備え、
   前記第１、第２給電点（３９、４０）は、互いに逆側にあって、前記第２動作モードの給電点であり、
   前記第３、第４給電点（４３、４４）は、互いに逆側にあって、前記第３動作モードの給電点であり、
   更に、和ポート（３５）は、第１乃至第４和ブランチ（４６、４７、４８、４９）を備え、
   前記第１和ブランチ（４６）は第５給電点（５０）に接続され、前記第２和ブランチ（４７）は第６給電点（５１）に接続され、前記第３和ブランチ（４８）は第７給電点（５２）に接続され、前記第４和ブランチ（４９）は第８給電点（５３）に接続され、
   前記第５、第７給電点（５０、５２）は、互いに逆側に配置され、前記第６、第８給電点（５１、５３）は、互いに逆側に配置され、
   第５乃至第８給電点（５０、５１、５２、５３）は、第１動作モードの給電点であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアンテナ装置。
6. 少なくとも１つのスロットは、前記接地面における分散スロット（６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３）の形態であり、各給電点には、１つのスロットが対応することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
7. 少なくとも１つのスロットは、連続的なほぼリング形スロット（５）であり、給電点（１７、１８、１９、２０、３９、４０、４３、４４、５０、５１、５２、５３）は、そのスロットの中間の円周沿いに均等に配置されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
8. 各給電線(１３、１４、１５、１６、１３’、１４’、１５’、１６’、３７、３８、４１、４２、３７’、３８’、４１’、４２’)は、前記スロット（５）と交差し、前記中間の円周の接線に対して、ほぼ９０度を為すことを特徴とする請求項６又は７に記載のアンテナ装置。

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