JP5721728B2 - 電磁波を送受信するためのデバイス、そのデバイスを備えたシステム、及びそのようなデバイスの使用 - Google Patents
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Description
‐ 実質的に平坦な第一の表面を少なくとも有する固体誘電体の媒体(自由空間波長λ0は媒体(11)内部の波長λに対応する)と、
‐ 媒体内部に組み込まれた複数の導体素子(各導体素子は、第一の表面に近接する第一の端部と第一の表面から離れた第二の端部との間において第一の表面と交差する方向に沿って延伸する所定の長さのワイヤであり、二つの隣接する導体素子はλ/10未満の距離で互いに間隔が空けられていて、第二の端部は第一の端部からλ/10よりも大きな末端間距離で離れていて、導体素子は、λ/4よりも大きな導体素子に沿った曲線距離で互いに離れている第一の点及び第二の点を有し、第一の点及び第二の点は、λ/10よりも大きな直線距離においても互いに離れている)と、
‐ 電磁波を表す電気信号を送受信するために電子デバイスに接続される少なくとも一つのアンテナ素子とを備え、
複数の導体素子のうちの少なくとも一つの同調導体素子は、アンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、その同調導体素子は、波長λに対応する同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された長さHwireを有する。
‐ 媒体内部の複数の横電磁モードは、第一の表面に沿って延伸する電気ベクトル及び磁気ベクトルを有し、且つ、前記方向に沿って延伸する伝播ベクトルを有し、複数の横電磁モードは、波長λに対応する媒体の共鳴周波数を有する;
‐ アンテナ素子は、媒体の横電磁モードの少なくとも一つの腹に近接して配置される;
‐ 本デバイスは、他の電気信号を送受信するために電子デバイスに接続される他のアンテナ素子を備え、他のアンテナ素子は前記アンテナ素子と異なり、他の電気信号は前記電気信号と異なり、同調導体素子は、他のアンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有する;
‐ アンテナ素子は、媒体の横電磁モードの少なくとも一つの腹に近接して配置され、他のアンテナ素子は、媒体の横電磁モードの少なくとも一つの他の腹に近接して配置され、腹及び他の腹は横電磁モードの異なるモードに属する;
‐ アンテナ素子は複数の導体素子のうちの一つである;
‐ アンテナ素子は第一の表面に実質的に近接した電子ボードの導体である;
‐ 長さHwireは0.7・N・λ/2とN・λ/2との間であり、Nは自然数である;
‐ 長さHwireはN・λ/2に実質的に等しく、Nは自然数である;
‐ 本デバイスは、複数の導体素子のうちの他の同調導体素子を更に備え、他の同調導体素子は前記同調導体素子と異なり、他の同調導体素子は、アンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、他の同調導体素子は、他の波長λ*に対応する他の同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された他の長さHwire *を有し、他の波長λ*は波長λと異なり、前記アンテナ素子が、波長λの電磁波及び他の波長λ*の電磁波を同時に送受信できるようになっている;
‐ 前記方向は直線であり、アクティブな導体素子が前記方向に沿って延伸する線形ワイヤとなっている;
‐ 媒体が第二の表面を有し、その第二の表面が実質的に平坦で、前記方向と交差し、第一の表面と平行ではなく、媒体が傾斜形状を有し、媒体内部に組み込まれた導体素子が波長範囲に適合した複数の長さを有するようになっている;
‐ 前記方向が、第一の表面と第二の表面との間のアーチ状方向であり、円弧の中心を有し、その円弧の中心近くの導体素子が、他の導体素子よりも短い長さを有するようになっている;
‐ 本デバイスは、複数の導体素子のうちの他の同調導体素子を更に備え、他の同調導体素子は前記同調導体素子と異なり、他の同調導体素子は、アンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、他の同調導体素子は、他の波長λ*に対応する他の同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された他の同調導体素子を覆う誘電体層を備え、他の波長λ*は波長λと異なり、アンテナ素子が、波長λの電磁波及び他の波長λ*の電磁波を同時に送受信できるようになっている;
‐ 媒体が、媒体の屈折率を変更する孔を備える;
‐ 導体素子の第一の端部が第一の表面内において規則的に間隔が空けられて、第一の表面内に周期パターンを形成する;
‐ 媒体が、第一の表面から実質的に前記方向に沿って媒体周囲に延伸する側面を更に備え、その側面が導体で覆われる;
‐ 導体素子の各第一の端部が、電気質量、定電位、パッシブインピーダンス、抵抗インピーダンス、キャパシタインピーダンス、及びインダクタインピーダンスから成る群から選択された電荷に接続される;
‐ 曲線距離がλ/2よりも大きい。
‐ 固体誘電体の媒体11と、
‐ その媒体11内部に組み込まれたワイヤである複数の導体素子12と、
‐ 電磁波Wを表す電気信号Sを送受信するための電子デバイス14に接続されるアンテナ素子13とを備える。
nd・λ=λ0
ω=kz・c/nd
であり、
kzは伝播波ベクトルKのZ成分の値、
cは真空中の電磁波の速さ、
ndは媒体の物質の屈折率である。
‐ Nは自然数であり、
‐ λは媒体内部の波長である。
Hwire=N・λ/2
‐ 媒体の側面LSが導体で覆われ得て、
‐ 第一の表面が接地板を有し得て、
‐ 導体素子12がループ形状又は曲線形状を形成し得て、
‐ アンテナ素子13が単極子又は双極子であり得て、
‐ アンテナ素子13が波長よりも短い又は波長よりも長いワイヤであり得て、
‐ アンテナ素子13が、媒体11内部に、第一の表面S1に沿って、又は第一及び第二の表面S1、S2に沿って組み込まれ得る。
12 導体素子
13 アンテナ素子
14 電子デバイス
Claims (20)
- 1mmと1mとの間の自由空間波長λ0を有する電磁波を送受信するためのデバイスであって、
実質的に平坦な第一の表面(S1)を少なくとも有する固体誘電体の媒体(11)であって、前記自由空間波長λ0が該媒体(11)内部の波長λに対応する、媒体(11)と、
前記媒体内部に組み込まれた複数の導体素子(12)であって、各導体素子が、前記第一の表面に近接する第一の端部(12a)と前記第一の表面から離れた第二の端部(12b)との間において前記第一の表面(S1)と交差する方向(D)に沿って延伸する所定の長さのワイヤであり、二つの隣接する導体素子(12)がλ/10未満の距離で互いに間隔が空けられている、複数の導体素子(12)と、
電気信号(S)を送受信するために電子デバイス(14)に接続される少なくとも一つのアンテナ素子(13)とを備え、
前記ワイヤの前記第二の端部が、λ/10よりも大きな末端間距離で前記ワイヤの前記第一の端部から離れていて、
前記複数の導体素子のうち少なくとも一つの同調導体素子が、前記アンテナ素子(13)からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、前記同調導体素子が、前記波長λに対応する前記同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された長さHwireを有し、
各導体素子が、
曲線部分を含み、且つ、
λ/4よりも大きな前記曲線部分に沿った曲線距離で互いに離れている第一の点及び第二の点を備え、
前記第一の点及び前記第二の点が、λ/10よりも大きな曲線距離でも互いに離れている、デバイス。 - 前記第一の表面(S1)に沿って延伸する電気ベクトル及び磁気ベクトルを有し、且つ、前記方向(D)に沿って延伸する伝播ベクトルを有する前記媒体内部の複数の横電磁モード(TEM)を有し、前記複数の横電磁モードが、前記波長λに対応する媒体の共鳴周波数を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記アンテナ素子(13)が、前記媒体(11)の横電磁モード(TEM)の少なくとも一つの腹に近接して配置されている、請求項2に記載のデバイス。
- 他の電気信号を送受信するために前記電子デバイスに接続される他のアンテナ素子(13)を更に備え、前記他のアンテナ素子が前記アンテナ素子と異なり、前記他の電気信号が前記電気信号と異なり、前記同調導体素子が前記他のアンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部(12a)を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記アンテナ素子(13)が前記複数の導体素子(12)のうちの一つである、請求項1に記載のデバイス。
- 前記アンテナ素子(13)が、前記第一の表面に実質的に近接する電子ボードの導体である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記長さHwireが、0.7・N・λ/2とN・λ/2との間であり、Nが自然数である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記長さHwireが実質的にN・λ/2に等しく、Nが自然数である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数の導体素子のうちの他の同調導体素子を更に備え、前記他の同調導体素子が前記同調導体素子と異なり、前記他の同調導体素子が、前記アンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、前記他の同調導体素子が、他の波長λ*に対応する前記他の同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された他の長さHwire *を有し、前記他の波長λ*が前記波長λと異なり、前記アンテナ素子が、前記波長λの電磁波及び前記他の波長λ*の電磁波を同時に送受信することができる、請求項1に記載のデバイス。
- 前記方向が直線であり、アクティブな導体素子が前記方向(D)に沿って延伸する線形ワイヤである、請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記媒体が第二の表面(S2)を有し、前記第二の表面が実質的に平坦であり、前記方向と交差し、前記第一の表面に平行ではなく、前記媒体が傾斜形状を有し、前記媒体内部に組み込まれた複数の導体素子が波長範囲に適合した複数の長さを有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記方向が、前記第一の表面と前記第二の表面との間のアーチ状方向であり、円弧の中心を有し、前記円弧の中心近くの導体素子が他の導体素子よりも短い長さを有する、請求項11に記載のデバイス。
- 前記複数の導体素子のうちの他の同調導体素子を更に備え、前記他の同調導体素子が前記同調導体素子と異なり、前記他の同調導体素子が前記アンテナ素子からλ/10未満の距離において第一の端部を有し、前記他の同調導体素子が、他の波長λ*に対応する前記他の同調導体素子に沿った電磁共鳴を発生させるように構成された前記他の同調導体素子を覆う誘電体層を備え、前記他の波長λ*が前記波長λと異なり、前記アンテナ素子が、前記波長λの電磁波及び前記波長λ*の電磁波を同時に送受信することができる、請求項1から12のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記媒体が、前記媒体の屈折率を変更する孔を備える、請求項1から13のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記導体素子の前記第一の端部が前記第一の表面内において規則的に間隔が空けられていて、前記第一の表面(S1)内に周期パターンを形成している、請求項1から14のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記媒体が、前記第一の表面から実質的に前記方向に沿って前記媒体周囲に延伸する側面を更に備え、前記側面が導体で覆われている、請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記導体素子の各第一の端部が、電気質量、定電位、パッシブインピーダンス、抵抗インピーダンス、キャパシタインピーダンス、及びインダクタインピーダンスから成る群から選択された電荷に接続される、請求項1から16のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記曲線距離がλ/2よりも大きい、請求項1から17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記請求項1から18のいずれか一項に記載の電磁波を送受信するためのデバイスを備えたシステムであって、前記アンテナ素子(13)が、前記電磁波を表す電気信号を送受信するために電子デバイスに接続されている、システム。
- 1mmから1mの間、好ましくは10cmから40cmの間の自由空間波長λ0を有する電磁波を送受信するための請求項1から12のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
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