JP3472204B2 - 広帯域の二重線形および円偏波されたフェイズドアレイ用の低プロフィールの集積された放射器タイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェイズドアレイア
ンテナ、特に積層されたディスク放射器を使用した平坦
で低プロフィールのフェイズドアレイアンテナに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は種々のレーダおよび通信応用
で使用するための超高周波フェイズドアレイアンテナの
開発を研究している。このような超高周波フェイズドア
レイアンテナの典型的な応用は、海中通信システム、接
地ベースの通信システム、レーダシステム、衛星通信シ
ステム等を含んでいる。

【０００３】本出願人はディスク放射器開口を使用する
幾つかのフェイズドアレイアンテナを開発している。米
国特許第5,745,079 号明細書（発明の名称“Wide-Scan/
Dual-Band stacked disk radiators on stacked dielec
tric posts phased array antenna ”、1998年4 月28日
出願）は１オクターブの帯域幅にわたる性能を有するア
ンテナを開示している。また、米国特許出願第08/878,1
71号（米国特許第5,880,694 号）明細書（発明の名称
“Planar,Low Profile,Wide-Band,Wide-Scan phased ar
ray antenna Using a Stacked Disk Radiators”、1997
年6 月18日出願）は平坦で低プロフィールを維持しなが
ら優れた性能を示すアンテナを開始している。

【０００４】本発明にかかわる従来技術を取扱った文献
も出版されている。文献（1996 IEEE AP-S Internation
al Symposium、バルチモア、メリーランド、1150〜1153
頁、名称“Low Profile,Broad-Band,Wide-Scan,Circula
r-Polarized Phased Array Radiator ”）は米国特許出
願第08/678,383号明細書に含まれている主題について論
じている。別の文献（1997 IEEE AP-S International S
ymposium、モントリオール、カナダ、702 〜704 頁、名
称“Planar,Low-Profile,Wide-Band,Wide-ScanPhased A
rray Antenna Using Stacked Disk Radiator ”）は前
記米国特許出願第08/878,171号明細書に開示されている
発明を改良している。それ故、平坦で、低プロフィール
で広帯域の広走査フェイズドアレイアンテナの構造を可
能にする改良されたアンテナ素子阻止を提供することは
有効である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、平坦で、低プロフィールのフェイズドアレイア
ンテナを構成するために使用される改良されたアンテナ
素子を提供することである。本発明のさらに別の目的は
コンパクトな積層されたディスク放射器素子を使用する
改良されたアンテナを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述およびその他の目的
を達成するため、本発明は、積層されたディスク放射器
を有する集積された放射器タイルを使用して、多様性が
あり平坦で、低プロフィールで、非常に広い周波数帯域
幅で広走査の円偏波フェイズドアレイアンテナを提供す
る。本発明は積層されたディスク放射器構造を有し、こ
こでは低いアクティブ放射器が各線形偏波用の１対のプ
ローブと、誘電体材料によりアクティブ放射器から分離
された寄生放射器により与えられる。積層されたディス
ク放射器は非常にコンパクトで多様性のあるパッケージ
のフィード回路と集積される。積層されたディスク放射
器とそのコンパクトな多重層のフィード回路の集積がこ
こで説明されている。フィード回路は、パワー結合器、
ディスク放射器へまたはそこからの二重線形または二重
円偏波エネルギを結合する９０°ハイブリッド結合回路
および１８０°ハイブリッド結合回路とを含むことがで
きる。

【０００７】本発明は二重線形または二重円偏波を有す
る広帯域で広走査フェイズドアレイアンテナを使用して
動作する接地ベース、船舶搭載、航空機搭載のレーダお
よび衛星通信システムで使用されることができる。集積
された積層ディスク放射器タイルはコンホーマルなフェ
イズドアレイアンテナ用として使用するのに理想的であ
る。広帯域および広走査性能を提供することに加えて、
集積された放射器タイルは、平坦で、低プロフィールで
軽量であり、印刷回路技術を使用して廉価に製造される
ことができ、その形態係数はアレイが容易に維持される
ことを可能にする。一般的に、集積された放射器タイル
は多数のコンホーマルな応用およびタイルアレイアーキ
テクチャに対して良好に適合する。

【０００８】本発明は、放射器（積層されたディスク放
射器）とそのフィード回路を集積する。結果的なパッケ
ージまたは集積された放射器タイルは非常に広帯域（４
５％の帯域幅）であり、広走査と良好な軸比（円偏波の
純度）を与える。集積された放射器タイルの設計は偏波
ダイバーシティを与える。すなわち、フィード回路の変
化によって線形、二重線形、二重円偏波能力を与えるこ
とができる。

【０００９】集積された放射器タイルのパッケージング
は多重層をラミネートした印刷回路技術を使用してコン
パクトに構成される。したがって集積された放射器タイ
ルは廉価に構成されることができる。多重層の集積され
た放射器タイルを生成するために積層された誘電体材料
は匹敵する熱膨張係数を有する。さらに、本発明の集積
された放射器タイルの使用はこれらを使用するフェイズ
ドアレイアンテナの組立てと維持能力を著しく改善す
る。

【００１０】集積された放射器タイルのフィード回路と
回路層の数は、タイルが使用される応用に関係してい
る。これらの特徴は、タイルが線形偏波または円偏波さ
れた構造を有するか否か、積層されたディスク放射器が
ブロックフィードされることができるか否か、設計が外
部同軸コネクタを必要とするか否か等に基づいて変化す
る。積層されたディスク放射器は１オクターブ帯域幅を
提供することができる。積層されたディスク放射器を駆
動するフィード回路はこのオクターブの帯域幅を実現す
るための手段を与える。集積された放射器タイルはコン
パクトに構成され、廉価のパッケージで積層されたディ
スク放射器と集積される広帯域フィード回路を使用す
る。フィード回路の帯域幅と垂直ＲＦ転移部は基本的に
集積された放射器タイルの全帯域幅性能を基本的に決定
する。集積された放射器タイルが構成され、これは４５
％の帯域幅をカバーできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点は
添付図面と関連した以下の詳細な説明を参照することに
よって容易に理解されるであろう。同一の参照符号は類
似の構成素子を示している。図面を参照すると、図１は
本発明の原理による集積された放射器タイル10の一部を
拡大した部分断面図を示しており、これは多重層構造を
示している。集積された放射器タイル10は、下部誘電体
層20を有するストリップライン回路板41を含んでおり、
この下部誘電体20は例えば３．２７の誘電定数を有する
誘電材料21と、露出表面に配置された導電接地平面22と
を具備している。（例えば市販のＳＳＭＰ同軸コネクタ
23のような）第１および第２の同軸コネクタ23は例えば
はんだによって接地平面22に取付けられ、下部誘電体層
20を通して形成された導電バイア24に接続されている中
心ピン23ａを有し、下部誘電体層20はそれぞれ例示的な
実施形態ではストリップラインから同軸への転移部24を
具備している。かわりに、下部から来る同軸状構造（フ
ァズボタンまたはピンを含み、外側の誘電シェルを有す
る）を有しＲＦバイア24と直接接触するコネクタのない
設計も可能である。

【００１２】９０°結合回路層31は上部誘電体層20に取
付けられている。結合回路層31は誘電体層31の対向面に
形成される下部および上部回路32、33を具備している。
下部および上部回路32、33は９０°結合回路層31の中間
層を具備する。第１の垂直転移部24ａは下部誘電体層20
を通って下部ＲＦトレース32を１つの同軸コネクタ23へ
接続する。他方のＲＦトレース33は下部誘電体層20を通
って他方の同軸コネクタ23へ接続され、第２の垂直ＲＦ
転移部24ｂにより中間誘電体層31に接続される。垂直転
移部24ａ、24ｂは実質上ストリップライン回路板41に垂
直であり、これはコンパクトな低プロフィール設計を生
成するのに有効である。

【００１３】ストリップライン回路板41は、例えば誘電
定数３．４を有する誘電材料45から作られた中間誘電体
層40を具備し、これは結合回路層30とバラン層50との間
に配置される。バラン層50は中間誘電体層40に隣接する
表面に形成された下部接地平面52と、その上部表面に形
成された上部接地平面54とを有する。バラン層50は２つ
の誘電体板からなる。一方の誘電体板59ａは下部接地平
面52を有する。他方の誘電体板59ｂは上部接地平面54を
有する。複数の接地バイア55はバラン層50の下部および
上部接地平面52、54の間に結合され、またＲＦバイア
（即ちバイア24ａ、47、56または63）の周辺にある。複
数の接地バイア55は転移部において同軸状の断面を与
え、また高い次数のモードの励起を阻止するように機能
する。複数の接地バイア34はまたバラン層50の下部接地
平面52と、下部誘電体層20の露出された表面上に配置さ
れた下部接地平面22との間に結合されている。複数の接
地バイア34は層50に関してバイア55と同様に機能する。
接地バイア55の位置は図５のｂでより明白に示されてい
る。

【００１４】バラン層50は修正されたラトレイス（ratr
ace ）結合器53ａを使用して構成された１８０°ハイブ
リッド結合回路53を具備している。バラン層50は表面に
隣接して形成された上部接地平面54を有する。複数のＲ
Ｆ転移部47はバラン層50と、それぞれの下部および上部
ストリップライン回路32、33との間に結合されている。
転移部47はストリップライン回路板に垂直である垂直転
移部の形態である。複数のＲＦ転移部56はバラン層50の
１８０°ハイブリッド結合回路53と上部表面との間に結
合されている。複数の接地バイア57は各放射器で転移部
56を包囲し、これは上部接地平面54から下部接地平面52
まで延在する。

【００１５】比較的低い誘電定数の材料で構成されてい
る上部誘電体層60はバラン層50に隣接して配置されてい
る。上部誘電体層60の誘電定数は典型的に例えば１．７
程度である。Emerson & Cuming Stycast材料は上部誘電
体層60として使用されてもよい。上部誘電体層60は低誘
電定数の発泡材料から作られてもよい。

【００１６】好ましい実施形態では、上部誘電体層60に
は複数の円筒形凹部が形成されており、そこには複数の
誘電体パック62が配置されている。誘電体パック62は例
えば誘電定数３．２７を有する誘電材料（Rogers TMM 3
）を使用して形成されてもよい。凹部68中の誘電体パ
ック62の配置は集積された放射器タイルの厚さ全体を減
少する。しかしながら、誘電体パック62は凹部68に配置
され誘電材料に包囲される必要はなく、例えば空気の誘
電体により全体的または部分的に包囲されてもよいこと
が理解されよう。

【００１７】誘電体パック62はそれらの上部表面に形成
されているアクティブ放射器64を有する。金属被覆され
たバイア63を構成し、誘電体パック62を通って形成され
た複数のプローブ63は１端部でアクティブ放射器64に結
合される。ストリップライン転移部56までの複数の放射
器は１８０°ハイブリッド結合回路53とプローブ63との
間に結合されている。誘電体パック62は約１．７の誘電
定数を有する誘電材料61により包囲されている。

【００１８】寄生放射器66または寄生パッチ66は上部誘
電体層60の上部表面に配置されている。寄生放射器66は
誘電材料61によりアクティブ放射器64から分離されてい
る。アクティブ放射器64、寄生放射器66、誘電体パック
62、低誘電定数の上部誘電体層60は積層されたディスク
放射器80を形成する。ラドーム層70は上部誘電体層60と
寄生放射器66の上部表面に配置され、それによって環境
から保護し、インピーダンス整合を改良する。平坦な発
泡スペーサが誘電体パック62とラドーム70との間に配置
されてもよい。複数の金属被覆されたバイア65は各プロ
ーブ63を囲み、これは積層されたディスク放射器80の放
射パターンを制御する。

【００１９】したがって、本発明の例示的な実施形態で
は、積層されたディスク放射器80は９０°ハイブリッド
結合回路41と１８０°ハイブリッド結合回路50とを含む
２つの積層されたストリップライン回路板上に配置され
る。最上部のストリップライン回路板は１８０°ハイブ
リッド結合回路53を含むバラン層50であり、下部ストリ
ップライン回路板は９０°ハイブリッド結合回路32、33
を含む結合回路層41である。しかしながら、用途に応じ
て２個よりも多くの積層されたストリップライン回路板
が使用されてもよいことを理解すべきである。

【００２０】図２のａは図１の集積された放射器タイル
の拡大された上面図を示し、図２のｂは拡大底面図を示
している。図２のａはラドーム層70によりカバーされた
各寄生パッチ66の相対位置を示している。集積された放
射器タイル10の底部表面上の同軸コネクタ23の位置が図
２のｂに示されている。中心のスルーホール75が集積さ
れた放射器タイル10を通って設けられ、このスルーホー
ルはタイル10を固定するために使用され、図２のａと図
２のｂとの両者に示されている。本発明は２×２のタイ
ルに限定されず、任意のサイズでもよい。

【００２１】放射器がブロックフィードされる場合のよ
うに多数のフィード回路も構成されてよい。図面は２×
２のタイルを示している。複数の放射器イオンのタイル
は生産性と特定の応用の要求に基づく。また同軸コネク
タ23のない設計を有することも可能である。

【００２２】図３は図１の集積された放射器タイル10を
使用する二重円偏波を得るフィード装置を示している。
金属被覆バイア63は積層されたディスク放射器80のプロ
ーブ63として機能し、バイア24、47、56（図１で示され
ている）は種々のフィード層間の垂直ＲＦ相互接続部と
して機能する。

【００２３】フィード装置は両者の意味の円偏波を発生
する。各集積された放射器タイル10の４つのプローブ63
は図３で示されている方法により位相シーケンスで励起
される。これは２つの１８０°ハイブリッド結合回路53
を使用して２つの直交した対のプローブ63に給電し、そ
の出力を９０°ハイブリッド結合回路33と結合すること
により実現されることができる。

【００２４】特に、９０°ハイブリッド結合回路33は左
側の円偏波（ＬＨＣＰ）と右側の円偏波（ＲＨＣＰ）励
起信号を受信する。送信モードでは、９０°ハイブリッ
ド結合回路33の０°と９０°出力はそれぞれ第１、第２
の１８０°ハイブリッド結合回路53に結合されている。
９０°ハイブリッド結合回路33の０°出力は第１の１８
０°ハイブリッド結合回路53に給電し、９０°ハイブリ
ッド結合回路33の９０°出力は第２の１８０°ハイブリ
ッド結合回路53に給電する。第１の１８０°ハイブリッ
ド結合回路53の０°と１８０°出力はそれぞれ０°と１
８０°に位置するプローブ63に結合される。第２の１８
０°ハイブリッド結合回路53の０°と１８０°出力はそ
れぞれ９０°と２７０°に位置するプローブ63に結合さ
れる。二重線形偏波はまた９０°ハイブリッド結合器
（層41）を除去し、57の出力信号と取ることによって容
易に実現されることができる。

【００２５】図４は図１の集積された放射器タイル10で
使用される多重層フィード回路構造の分解図を示してい
る。選択された層が明瞭な厚さをもたずに示されてお
り、その表面の特徴を示している。図４は多重層の積層
構造として構成された放射器タイルを示している。誘電
体材料は、匹敵する熱膨張係数を有しそれによって板の
適切なラミネートを確実にするように慎重に選択され
る。

【００２６】図５のａは図１の集積された放射器タイル
10で使用される積層されたディスク放射器80の放射器フ
ィードレイアウトを示している。図５のａは重畳された
内部回路層を含んでいる。放射器フィードレイアウトは
同軸コネクタ23に結合された複数の送信ポート81と複数
の受信ポート82を有する。アクティブ放射器64の下のプ
ローブ63と寄生パッチ66の位置が示されている。修正さ
れたラトレイス１８０°ハイブリッド結合回路53の構造
が図５のａに示されている。結合回路層30の下部および
上部ストリップライン回路32、33の構造が図５のａに示
されている。金属被覆バイア47を具備する１８０°ラト
レイスと９０°結合転移部の位置が図５に示されてい
る。全ての回路（１８０°ハイブリッド、９０°結合
器、垂直ＲＦ転移部）が広帯域性能のために設計されて
いる。明瞭にするために、図５のｂは、バラン層50およ
び修正されたラトレイス１８０°ハイブリッド結合回路
53の平面図を示している。

【００２７】集積された放射器タイル10は送信／受信
（Ｔ／Ｒ）モジュールタイルと直接インターフェイスす
るように設計された２×２素子のサブアレイとして構成
されている。集積された放射器タイル10の厚さ全体は約
０．４インチであり、これは多重層ストリップラインフ
ィード後部に機械支持層（図示せず）も含んでいる。放
射器層は集積された放射器タイル10の全体の厚さの約半
分（〜０．２インチ）を形成する。市販の８つのＳＳＭ
Ｐ同軸コネクタ23が、集積された放射器タイル10の後面
で接続され、これはＴ／Ｒモジュールタイルの出力に接
続する（結合するＳＳＭＰコネクタを使用してもよ
い）。各積層されたディスク放射器80の２つのコネクタ
23が存在し、これは別々の送信路と受信路を与える。ラ
ドーム70は環境から開口を密封する。

【００２８】修正されたラトレイス結合器53ａは積層さ
れたディスク放射器80のバランの役目を行い、１対のプ
ローブ63間に必要な１８０°の位相差を与える。修正さ
れたラトレイス結合器53ａは、一般的なラトレイス結合
器の全体の帯域幅を約１５０％増加する付加的なトレー
スを使用して構成される。修正は付加的なループを通常
のラトレイスリングハイブリッド形態へ付加し帯域幅動
作を増加することを含んでいる。２つの１８０°ハイブ
リッド結合回路53は各積層されたディスク放射器80の下
の１つの層のストリップライン板50上でパッケージされ
る。放射器タイルは４つの放射器を含んでいるので、図
５のｂは、２×２タイルの１８０°層50が全体で８つの
ラトレイス結合器を有することを示している。１８０°
ハイブリッド回路の２つの出力は、下部結合ストリップ
ライン回路板30上に位置する９０°ハイブリッド回路3
2、33へ転移する。

【００２９】図６は図１の集積された放射器タイル10の
導波管シミュレータ測定を示している。導波管シミュレ
ータは集積された放射器タイル10と１８０°ハイブリッ
ド結合回路53とを試験するために使用され、これは図６
で示されている試験結果を生じる。図６で示された２つ
のトレースは放射器タイル10の２つの直交する方向に対
応する。これらの結果は予測された性能と良好に一致す
る。最良の性能は７乃至９ＧＨｚ（〜１５ｄＢ帰還損
失）の範囲で得られ、走査性能はこの応用に選択された
大きい格子間隔のために設計されるような高い周波数で
劣化する。

【００３０】図７は図３で示されている結合された９０
°および１８０°ハイブリッド回路41、50から生じる挿
入損失を示している。図８は図３で示されている結合さ
れた９０°および１８０°ハイブリッド回路41、50から
生じる測定された挿入位相を示している。両図面は４つ
のトレースを示し、これは結合された回路の４つの出力
に対応する（各放射器の１つのバイア24ａにおける入力
と、４つのバイア56における出力を想定する）。測定さ
れたデータは、約１４°まで劣化している帯域のエッジ
を除いて、周波数帯域幅全体にわたって理想的な特性か
ら６°以上悪くない優れた性能を示している。

【００３１】結合された回路は両方向の意味の円偏波を
与えられている。図７で示された４つのトレースは互い
に非常に良好に近似している。結合された回路の２つの
入力は（９０°ハイブリッド回路30の２つの入力と同様
に）各放射素子のＴ／Ｒモジュールの２つの入力と一致
する。結合された回路の４つの出力は（１８０°ハイブ
リッド回路の４つの出力と同様に）４つの金属プローブ
63（垂直のＲＦ相互接続）を通って積層されたディスク
放射器80に転移された。試験回路の測定された１．６ｄ
Ｂ損失は、比較的堅く損失の多い材料（Rogers R4003）
がストリップライン板30、50に使用され、３つの垂直な
ＲＦ転移部24、47、56が多重層回路に存在したという予
測された考察で結論づけられた。

【００３２】図９は図１の集積された放射器タイルの測
定された素子の埋設利得を示している。測定された埋設
素子利得は小さい開口寸法による大きなリプルを除いて
予測値と一致する。測定された利得は不整合およびライ
ン損失により面積利得よりもほぼ２ｄＢ低かった。

【００３３】前述の複数の集積された放射器タイル10は
アンテナアレイを形成するため共に容易に固定されても
よい。図１０のａは複数の集積された放射器タイル10を
使用して構成された例示的な６×６試験アンテナアレイ
90を示している。図１０のｂは、開口の性能を確認する
ための集積された放射器タイル10を使用して組立てられ
た６×６試験アンテナアレイ90の測定された埋設素子パ
ターンを示している。集積された放射器タイル10は７Ｇ
Ｈｚ乃至１１ＧＨｚで動作するように設計されている。
埋設素子パターンは予測と一貫するほぼ９ＧＨｚまでの
全ての平面のカットで４５°まで良好に保持される。し
たがって、本発明の平坦で低プロフィールの集積された
放射器タイル10の予測され測定された性能は本出願人に
より開発されたようなレーダおよび衛星通信システムの
コンホーマルなフェイズドアレイ応用の要求を満たして
いる。

【００３４】寄生放射器66は寄生的に励起され、プロー
ブ63により直接給電されない。相互結合が存在すると、
下部アクティブ放射器64は低い周波数帯域で動作するよ
うに同調され、一方、寄生放射器66は高い周波数に同調
される。結果として、集積された放射器タイル10の動作
帯域幅は低周波数および高周波数帯域を含むように拡張
される。２対のプローブ63は二重線形偏波および円偏波
能力を与える。特に、集積された放射器タイル10の偏波
は、１対または２つの対のプローブ63のいずれが励起さ
れるかによって、１つの線形偏波、二重線形偏波、また
は円偏波である。

【００３５】集積された放射器タイルの例示的な実施形
態のパラメータを以下説明する。各積層されたディスク
放射器80間の間隔は方形格子では０．７８インチであっ
てもよい。誘電体パック62は誘電定数３．２７、直径
０．５３５インチ、厚さ０．１２インチを有する。誘電
材料61はパック62を包囲し、誘電定数約１．７０で、パ
ック62上で厚さ０．０６１インチを有する。下部アクテ
ィブディスク放射器64は直径０．５３５インチを有し、
上部寄生放射器66は直径約０．３２０インチを有しても
よい。ラドームは平均誘電定数２．５６で厚さ０．０６
０インチを有してもよい。各対のプローブ63の間の分離
距離は０．３３０インチであった。

【００３６】集積された放射器タイル10のフィード回路
と回路層の数は、応用に応じて、即ちそれが線形または
円偏波されているか、積層されたディスク放射器80がブ
ロックフィードであるか、または設計が例えば外部同軸
コネクタを必要とするか否かに基づいてここで説明する
例示的な実施形態と異なってもよいことが理解されるべ
きである。集積された放射器タイル10で使用された積層
されたディスク放射器80は１オクターブの帯域幅を提供
することができる。積層されたディスク放射器80を駆動
するここで説明したフィード回路はこのオクターブの帯
域幅を実現するための手段を提供する。集積された放射
器タイル10は、コンパクトに構成され、廉価のパッケー
ジに積層されたディスク放射器80を集積されることので
きる広帯域幅のフィード回路を使用する。フィード回路
の帯域幅と垂直ＲＦ転移部は集積された放射器タイル10
の全帯域幅性能を基本的に決定する。集積された放射器
タイル10は４５％の帯域幅をカバーするように構成され
ることができる。

【００３７】以上、フェイズドアレイアンテナで使用す
るための積層されたディスク放射器を具備した低プロフ
ィールの集積された放射器タイルについて説明した。前
述の説明は本発明の原理の応用を表した多数の特定の実
施形態のうちの幾つかの単なる例示であることが理解で
きよう。明白に、多数およびその他の装置が本発明の技
術的範囲を逸脱することなく当業者により容易に実施さ
れることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多重層構造を示した本発明の原理による集積さ
れた放射器タイルの一部を拡大した部分断面図。

【図２】図１の集積された放射器タイルの拡大平面図お
よび拡大底面図。

【図３】図１の集積された放射器タイルを使用して二重
円偏波を実現するフィード装置の図。

【図４】図１の集積された放射器タイルで使用された多
重層フィード回路構造の分解図。

【図５】重畳された内部回路層を示している図１の集積
された放射器タイルで使用される積層ディスク放射器フ
ィードレイアウトおよびバラン層ならびに変更されたラ
トレイス１８０°ハイブリッド結合回路の平面図。

【図６】図１の集積された放射器タイルの導波管シミュ
レータ測定のグラフ。

【図７】図３で示されている結合された９０°および１
８０°ハイブリッド回路から生じる挿入損失のグラフ。

【図８】図３で示されている結合された９０°および１
８０°ハイブリッド回路から生じる挿入位相のグラフ。

【図９】図１の集積された放射器タイルにおける測定さ
れた埋設素子利得のグラフ。

【図１０】複数の集積された放射器タイルを使用して構
成された６×６試験アンテナアレイおよび、６×６の集
積された放射器タイルの試験アンテナアレイの測定され
た素子パターンのグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレン・ティー・エス・ワン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90620、ブエナ・パーク、マホガミー・ サークル 8182 (72)発明者 ロク・チャウ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91304、カノガ・パーク、バサー・アベ ニュー 7742 (56)参考文献 特開 平10−150320（ＪＰ，Ａ) 米国特許5880694（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 21/24 H01Q 21/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェイズドアレイアンテナで使用する集
   積された放射器タイルにおいて、 露出された表面に配置された接地平面と、下部誘電体層
   を通って形成される第１および第２のバイア転移部とを
   有する下部誘電体層と、 下部誘電体層に隣接し、それぞれ第１および第２のバイ
   ア転移部に結合されている９０°ハイブリッド結合回路
   を具備している結合回路層と、 結合回路層に隣接し、対向する表面に形成された下部お
   よび上部接地平面と、１８０°ハイブリッド結合回路
   と、１８０°ハイブリッド結合回路と９０°ハイブリッ
   ド結合回路との間に選択的に接続された複数のＲＦ転移
   部と、１８０°ハイブリッド結合回路に結合されている
   複数の放射器からのＲＦ転移部とを具備しているバラン
   層と、 バラン層の下部接地平面と上部接地平面を相互接続する
   複数の接地バイアと、バラン層の下部接地平面と下部誘
   電体層の接地平面とを相互接続する複数の接地バイア
   と、各放射器からのＲＦ転移部を包囲する複数の接地バ
   イアと、 バラン層に隣接し、上部表面上に形成されたアクティブ
   放射器を有する誘電体パックと、アクティブ放射器に隣
   接する上部誘電体層と、上部誘電体層に隣接して配置さ
   れた寄生放射器と、放射器からのＲＦ転移部とアクティ
   ブ放射器との間に結合されている１対の励起プローブと
   を有する積層されたディスク放射器とを具備しているこ
   とを特徴とする集積された放射器タイル。
2. 【請求項２】 第１および第２の転移部に結合された中
   心ピンを有し、接地平面に結合された第１および第２の
   同軸コネクタをさらに具備している請求項１記載の集積
   された放射器タイル。
3. 【請求項３】 バラン層の下部接地平面と下部誘電体層
   の露出された表面に配置された接地平面との間に結合さ
   れた複数の接地バイアと、バラン層の下部接地平面と上
   部接地平面との間に結合された複数の接地バイアと、Ｒ
   Ｆバイア周辺に位置された複数の接地バイアとをさらに
   具備している請求項１記載の集積された放射器タイル。
4. 【請求項４】 相互に隣接しアレイを形成している複数
   の集積された放射器タイルを具備しているアンテナにお
   いて、 各集積された放射器タイルは、 露出された表面に配置された接地平面と、下部誘電体層
   を通って形成される第１および第２のバイア転移部とを
   有する下部誘電体層と、 下部誘電体層に隣接し、それぞれ第１および第２のバイ
   ア転移部に結合されている９０°ハイブリッド結合回路
   を具備している結合回路層と、 結合回路層に隣接し、対向する両表面に形成された下部
   および上部接地平面と、１８０°ハイブリッド結合回路
   と、１８０°ハイブリッド結合回路と９０°ハイブリッ
   ド結合回路との間に選択的に接続された複数のＲＦ転移
   部と、１８０°ハイブリッド結合回路に結合されている
   複数の放射器からのＲＦ転移部とを具備しているバラン
   層と、 バラン層の下部接地平面と上部接地平面とを相互接続す
   る複数の接地バイアと、バラン層の下部接地平面と下部
   誘電体層の接地平面を相互接続する複数の接地バイア
   と、各放射器からのＲＦ転移部を囲む複数の接地バイア
   と、 バラン層に隣接し、上部表面上に形成されたアクティブ
   放射器を有する誘電体パックと、アクティブ放射器に隣
   接する上部誘電体層と、上部誘電体層に隣接して配置さ
   れた寄生放射器と、放射器からのＲＦ転移部とアクティ
   ブ放射器との間に結合されている１対の励起プローブと
   を有する積層されたディスク放射器を具備していること
   を特徴とするアンテナ。
5. 【請求項５】 第１および第２の転移部に結合された中
   心ピンを有し、接地平面に結合された第１および第２の
   同軸コネクタをさらに具備していることを特徴とする請
   求項４記載のアンテナ。