JPWO2020008201A5

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Publication number: JPWO2020008201A5
Application number: JP2020573449A
Authority: JP
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-07-04

Claims

電磁場を反射するための電導性材料のパッチと、
ＲＦグランドを与える誘電性基板と、
第１の偏波を有する電磁放射と相互に作用するように配列された電導性材料の第１の位相制御線及び第２の位相制御線と、
前記パッチとグランドとの間に配置され、前記第１の位相制御線を介して前記パッチをグランドに選択的に電気的につなげるように構成された、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を有する第１の２値スイッチング・デバイスと、
前記パッチとグランドとの間に配置され、前記第２の位相制御線を介して前記パッチをグランドに選択的に電気的につなげるように構成された、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を有する第２の２値スイッチング・デバイスと、
を含み、前記第１のスイッチング・デバイスは、前記パッチから前記グランドへのダイオード方向を有する第１のＰＩＮダイオードであり、
前記第２のスイッチング・デバイスは、前記グランドから前記パッチへのダイオード方向を有する第２のＰＩＮダイオードであり、さらに、
前記パッチに電気的につなげられ、前記スイッチング・デバイスの前記状態を選択的に制御するため異なる別個の電圧レベルに設定可能な単一のＤＣバイアス入力部と
を含み、
前記ＤＣバイアス入力部による前記第１の２値スイッチング・デバイス及び前記第２の２値スイッチング・デバイスの選択的動作が、各偏波および周波数の電磁放射に対して３つの位相状態を提供するように構成された前記スイッチング・デバイスの前記状態に応じて電磁放射の位相制御を行う、
リフレクトアレー・アンテナ素子。
前記第１のスイッチング・デバイス及び前記第２のスイッチング・デバイスの動作が、前記リフレクトアレー・アンテナ素子に前記第１の偏波で位相制御された電磁放射を発生させる、請求項１に記載のアンテナ素子。
前記第１の位相制御線及び前記第２の位相制御線が、第１の方向に平行に配列され、前記パッチが、長さ及び幅を有し、前記第１の位相制御線及び前記第２の位相制御線が、前記パッチの前記長さ及び前記幅のうちの一方に沿った前記第１の方向に配置され、前記第１の方向の各々の線が、長さを有し、前記第１の位相線及び前記第２の位相線が、第１の周波数で動作することを可能にする、請求項１又は２に記載のアンテナ素子。
前記誘電性基板が、その一方の側の前記パッチ及びその他方の側のＲＦグランドで構成される、請求項１から３までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
前記第１の位相制御線が、前記第１のスイッチング・デバイスにより前記パッチに選択的に電気的につなげられることが可能であり、前記第２の位相制御線が、前記第２のスイッチング・デバイスにより前記パッチに選択的に電気的につなげられることが可能である、請求項１から４までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
電導性材料の第３の位相制御線及び第４の位相制御線と、
前記パッチとグランドとの間に配置され、前記第３の位相制御線を介して前記パッチをグランドに選択的に電気的につなげるように構成された、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を有する第３の２値スイッチング・デバイスと、
前記パッチとグランドとの間に配置され、前記第４の位相制御線を介して前記パッチをグランドに選択的に電気的につなげるように構成された、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態を有する第４の２値スイッチング・デバイスと
を含み、
前記第３のスイッチング・デバイスは、前記パッチから前記グランドへのダイオード方向を有する第３のＰＩＮダイオードであり、前記第４のスイッチング・デバイスは、前記グランドから前記パッチへのダイオード方向を有する第４のＰＩＮダイオードであり、
前記単一のＤＣバイアス入力部が、前記第３のスイッチング・デバイス及び前記第４のスイッチング・デバイスの前記状態を選択的に制御することを行う、
請求項１から５までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
前記第３の位相制御線及び前記第４の位相制御線が、第２の偏波を有する電磁放射と相互に作用するように配列され、
前記第３の２値スイッチング・デバイス及び前記第４の２値スイッチング・デバイスの動作が、前記リフレクトアレー・アンテナ素子に前記第２の偏波で位相制御された電磁放射を発生させ、
前記第３の位相制御線及び前記第４の位相制御線が、第２の方向に平行に配列される、請求項６に記載のアンテナ素子。
前記パッチが、長さ及び幅を有し、前記第１の位相制御線及び前記第２の位相制御線が、前記パッチの前記長さ及び前記幅のうちの一方に沿った前記方向又は第１の方向に配置され、前記第３の位相制御線及び前記第４の位相制御線が、前記パッチの前記長さ及び前記幅のうちの他方に沿った前記第２の方向に配置され、
前記第２の方向の各線が、長さを有し、前記第３の位相線及び前記第４の位相線が、第２の周波数で動作することを可能にする、請求項７に記載のアンテナ素子。
前記第３の位相制御線が、前記第３のスイッチング・デバイスにより前記パッチに選択的に電気的につなげられることが可能であり、前記第４の位相制御線が、前記第４のスイッチング・デバイスにより前記パッチに選択的に電気的につなげられることが可能である、請求項６から８までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
前記ＤＣバイアス入力部が、前記第１の電磁場の直交偏波を減少させる距離だけ第１の方向に前記パッチの中心からオフセットされる及び／又は前記第２の電磁場の直交偏波を減少させる距離だけ第２の方向に前記パッチの中心からオフセットされ、
前記第１の方向が、前記第１の偏波の偏波の方向である及び／又は前記第２の方向が、前記第２の偏波の偏波の方向である、請求項１から９までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
前記アンテナ素子の前記ＲＦ平面で直接的に、前記第１の周波数で前記第１の偏波を有する電磁放射に対して、及び任意選択でまた、第２の周波数で第２の偏波を有する電磁放射に対して３つの位相状態を与えるために１．５ビット位相制御を実施するように構成される、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
第１の層及び第２の層を含む基板構造を含み、前記パッチが前記第１の層内に設置され、前記第２の層が前記グランドであり、
前記位相制御線の各々が、前記第１の層と前記第２の層とをリンクする導電性ビアを介して前記グランド層に電気的につなげられることが可能である、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のアンテナ素子。
第３の層を含み、前記ＤＣバイアス入力部が、前記グランド層への電気的接続なしに前記第１の層と前記第３の層とをリンクする導電性ビアを含み、
前記ＤＣバイアス入力部が、前記第３の層のところでＤＣ分離素子に電気的につなげられる、請求項１２に記載のアンテナ素子。
前記第２の層が、前記第１の層と前記第３の層との間にあり、
前記第２の層及び前記第３の層が、誘電性基板により隔てられ、
任意として、前記位相制御線の各々が、前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層をリンクする導電性ビアを介して前記グランド層に電気的につなげられる、請求項１３に記載のアンテナ素子。
請求項１から１４までのいずれか一項に記載の複数のアンテナ素子を含むリフレクトアレーであって、各々のアンテナ素子に関して、前記アンテナ素子が、第１の層及び第２の層を含む基板構造を含み、前記パッチが、前記第１の層内に設置され、前記第２の層が、前記グランドであり、前記位相制御線の各々が、前記第１の層と前記第２の層とをリンクするビアを介してグランドに電気的につなげられ、
任意として、前記アンテナ素子の各々の前記ＤＣバイアス入力部の前記電圧レベルを制御するように構成された制御システムを含み、
任意として、前記アンテナ素子のうちの少なくともいくつかが、他とは異なる反射位相シフトを与えるように構成される、リフレクトアレー。
第１の周波数で前記第１の偏波を有する電磁放射に対して、及び任意選択でまた、前記第２の周波数で第２の偏波を有する電磁放射に対して所望の反射位相制御を行うために前記ＤＣバイアス入力部へのＤＣバイアス信号を制御するステップ
を含む、請求項１から１５までのいずれか一項に記載のアンテナ素子を動作させる方法。