導波路コネクタ機能を有する表面実装型アンテナ装置のためのアダプタ、及び上記アンテナ装置を有する配置
【課題】ミリ波平面回路に直接接続されうる単純なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】平面アンテナ装置１００は、好ましくは、ミリ波アプリケーションのための共通基板３０に一体化されるのを目的としている。上記アンテナ装置１００は、少なくとも部分的に金属化されている側壁１２及びモード変換要素のフィードポイントのための側面口１４を有する反射フレーム１０を備える。上記モード変換要素は、上記反射フレーム１０によって設けられる支持構造に取り付けられる。上記フィードポイントによって、モード変換要素は他の部品に接続されうる。上記アンテナ装置１００の上側の水平口１１に接続できるように設計される下側部分を有するアダプタは、様々なテスト及び調整装置に対応するように用いられてもよい。
【解決手段】平面アンテナ装置１００は、好ましくは、ミリ波アプリケーションのための共通基板３０に一体化されるのを目的としている。上記アンテナ装置１００は、少なくとも部分的に金属化されている側壁１２及びモード変換要素のフィードポイントのための側面口１４を有する反射フレーム１０を備える。上記モード変換要素は、上記反射フレーム１０によって設けられる支持構造に取り付けられる。上記フィードポイントによって、モード変換要素は他の部品に接続されうる。上記アンテナ装置１００の上側の水平口１１に接続できるように設計される下側部分を有するアダプタは、様々なテスト及び調整装置に対応するように用いられてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、上記アンテナに基づく通信システム、上記アンテナに関連した使用のためのアダプタ、及び対応する配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波及びミリ波無線アプリケーションは、共通の高周波基板又は回路基板上に個々に組み立てられた個別の受動及び能動部品から通常なっていて、結果として低い集積化のレベルを招く。
【０００３】
特にミリ波周波数での、そのような無線アプリケーションの性能は、個別の部品間の許容できる連続的なインターフェース又は遷移部の数によって、通常は制限されている。それは、上述の共通の基板の品質および所定の反射係数を再現する相互接続技術の機能である。
【０００４】
通信システム及びアプリケーションの全費用を大幅に下げる取り組みにおいて、高利得アンテナ、フィルタ、及びフロントエンドモジュールのような低価格の主要な部品が開発中である。
【０００５】
より大量の市場への浸透のための主要な要件は、全般的なコストの大幅な減少である。典型的なコスト推進要因は、アンテナそれ自体である。
【０００６】
現代的で、アンテナベースの無線通信システムの以下の主な特徴は、非常に望ましい。
−例えば、屋内や、２点間の屋外等の異なる適用状況におけるユニットの使用を許容するモジュール式で再現性のあるビルドアップなど。
−明確であり、再生産可能であって、遮蔽された信号導管を生み出すことによって、リンクテストに依存する伝搬の曖昧さを避けて、上記アンテナまで、かつ上記アンテナを含んで、完全に組み立てられたシステムのフルにテスト可能な送受信両側を供給できることである。
【０００７】
適切な集積化の方法論を適用する新しいアプローチは、上述した想定される無線システムの良好な低コスト及び高機能の実現のための主要な要因であると信じられている。それは、最小マイクロ波技術を有するミリ波ユニットが用いられ、実質的に単純化された組立品を可能にする。理想的には、高価な高周波の共通基板担体が完全に排除されうる。また、可変パッケージ及び基板レベルの電波環境に対してほとんど反応を示さず、異なる製造及び組立設置に容易に転換可能な、アンテナと一体化された導波路遷移部との両方の設計を供給すべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の主な目的は、平面の（例えばミリ波の）回路に直接接続されうる単純なアンテナ装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、追加の導波路ベースの（例えばミリ波の）能動及び受動の部品に対する、信頼できて、再現性のあるインターフェースを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、平面の（例えばミリ波の）回路に対する、再現可能で、低損失で、完全に遮蔽されたテスト及び計測のインターフェースを提供することである。
【００１１】
本発明は、高度に一体化された無線への適用のための、低コストの中間利得（５〜１０ｄＢｉ）モジュール式の表面実装型アンテナと、テスト及び調整状況において用いられる適切なアダプタとの構成へ向けられている。
【００１２】
上記独創的な表面実装型アンテナは２つの主な機能を有している。第１の機能は、電磁エネルギーを自由空間中へ（外へ）放出する及び／又は受信するための通常のアンテナ機能である。第２の機能は、上記アンテナが平面回路−導波路遷移部の第１の部品を構成する、アダプタ機能である。したがって、上記アンテナはまた、いわゆるコネクタベース又はメス型アダプタ部品である。平面回路−導波路遷移部の第２の部品として、コネクタプラグ又はオス型アダプタ部品が用いられている。それは上記アンテナに繰り返し取り付けられうる。その結果、低損失で、広帯域かつ再現性のある平面回路−導波路遷移部を生み出す。
【００１３】
ここで示されている上記アンテナは、一体化された導波路コネクタ機能を有する表面実装型の、準平面のアンテナである。
【００１４】
本発明によると、上記独創的なアンテナの主な要素は、反射フレームと、能動（平面）回路への、少なくともわずかに曲げられる片持ち梁のインターフェースを有する放射要素とを備えている。上記ミリ波導波路アンテナ自体は、上記放射要素と２つの空洞、すなわち、背側の反射空洞及び開口空洞によって形成されている。上記放射要素は、上記反射フレームの内側に取り付けられて、これら２つの空洞の間の共通のインターフェースを提供している。全てのアンテナは、共通基板に配置されている導電面の表面に取り付けられており、基本的に電磁的に遮蔽された容量としての背側の反射空洞を生じさせている。
【００１５】
上記独創的なアンテナ装置は、平面回路−導波路遷移部の第１の部品を構成し、次の主な特徴を有している。すなわち、
−「Ｚ軸」寸法が「Ｘ軸」及び「Ｙ軸」寸法よりもはるかに小さい準平面形状を有する。
−平面の能動回路（送受信）チップへの、可撓性の機械的及び電気的インターフェースを与える。
−上記放射要素のためにフレキシブルな高周波基板を用いてもよい。
−「導波路準備」、すなわち、上記アダプタ／コネクタの機能性をサポートする／受け入れるために設計される。
−アダプタへの機械的及び電磁的インターフェースを与える。
【００１６】
上記独創的なアダプタは、平面回路−導波路遷移部の第２の部品を構成し、次の主な特徴を有する。すなわち、
−上記他の開口空洞の内側に、より高次のモード抑制を与えるように設計される。
−近接場の放射要素の修正をなす。
−上記平面回路−導波路遷移部のインピーダンス変換の役に立つ。
−上記アンテナ装置への機械的及び電磁的インターフェースを与える。
−導波路、又は、例えばアンテナやテスト及び計測装置といった導波路を有する他の部品への機械的及び電磁的インターフェースを与える。
【００１７】
上記アダプタが上記アンテナ装置に接続される場合、平面回路と導波路との間の完全に遮蔽されたインターフェースを有する配置、又はアンテナが設けられる。
【００１８】
ここに示されている上記アンテナ装置及び上記アダプタは、好ましくは、ミリ波の適用及び通信システムに使用されるように設計される。本発明は、モジュール式の費用効果の高い設計の採用によって、大幅なコスト削減を成し遂げる。
【００１９】
除外されない他の周波数帯で動作して、特別に影響力のある１つの周波数帯は、世界的なライセンスが免除されている範囲である５７〜６６ギガヘルツ（上記対応する標準化された導波路帯はＶ−バンド（Ｖ−ｂａｎｄ）、５０〜７５ギガヘルツ）。他の商業的に影響力のある周波数帯は、７１〜７６ギガヘルツと８１〜８６ギガヘルツとの範囲の組み合わせである（上記対応する標準化された導波路帯はＥ−バンド（Ｅ−ｂａｎｄ）、６０〜９０ギガヘルツ）。上記第１の場合、上記アンテナ装置は、好ましくは、良好な調整特性及び放射効率を有する５７〜６６ギガヘルツをカバーすべきである一方、完全な平面回路−導波路遷移部の機能において、全てのＶ−バンド範囲であるのが望ましい。第２の場合、上記アンテナ装置は、好ましくは上記７１〜８６ギガヘルツの範囲をカバーするべきである一方、上記平面回路−導波路遷移部の機能において、全てのＥ−バンド範囲であるのが望ましい。
【００２０】
本発明はまた、十分なテスト環境を与える、又は、上記アンテナ装置を、導波路インターフェースを有する適切な他の部品に接続するために用いられうる、上記アンテナ装置の反射フレームの表面に取り付けるように設計される上記アダプタにも取り組んでいる。
【００２１】
ここで示されている上記アンテナは、低コスト、大量生産、及び組立技術を両立できるという有利な点を有する。他の有利な点は、準平面アンテナの小さな形状因子と、それがチップスケールサイズを有するという事実である。
【００２２】
実際の実施に依存して、上記アンテナ装置は、毎秒ギガビットの無線データ通信のための十分に大きい入力インピーダンス帯域幅（相対的な帯域幅が２０％より大きい）をサポートすることができる。
【００２３】
他の有利な点、すなわち、周波数に関する平坦な利得応答及び高い放射効率（通常８０％より大きい）が得られている。上記アンテナ装置は、さらに、中間利得（５〜１０ｄＢｉ）を有していてもよく、近い範囲の２点間通信の適用には十分である。
【００２４】
上述の、及び本発明の他の目的や有利な点は、次の詳細な説明から現れるだろう。詳細な説明において、参照記号は、添付図面に付されていて、図面の一部を形成する。図面において、例として、本発明の好ましい実施形態が示されている。そのような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を示す必要はないが、参照記号は、本発明の範囲を説明するために、ここでは請求項に付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明に従う、アンテナ装置の略ブロック図である。
【図１Ｂ】本発明に従う、能動装置及びアンテナ装置を有する第１の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｃ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置及びアダプタを有する第２の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｄ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置、アダプタ及び導波路要素を有する第３の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｅ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置、アダプタ及びアンテナを有する第４の通信システムの略ブロック図である。
【図２Ａ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置の上面斜視図である。
【図２Ｂ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置の底面斜視図である。
【図２Ｃ】本発明に従う、共通基板に取り付けられている第１の平面アンテナ装置の側面図である。
【図２Ｄ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置に取り付けられるべき放射要素の斜視図である。
【図２Ｅ】上記放射要素のある程度の詳細を示す第１の平面アンテナ装置の上面図である。
【図２Ｆ】本発明の第１の平面アンテナ装置における反射フレームの半透明の斜視図である。
【図３】平面アンテナ装置と、フィードポイント部によって接続されているいくつかの電子部品とを備え、共通基板に取り付けられている第１の通信システムの斜視図である。
【図４】本発明に従う、平面アンテナ装置及びアダプタを備える第２の通信システム又は配置の半透明の斜視図である。
【図５Ａ】本発明に従う、嵌め合い要素がはっきり見える平面アンテナ装置の表面に取り付けられているアダプタの上面図である。
【図５Ｂ】本発明に従う、機械的接点と電気的接点との両方を提供する、嵌め合い要素を示す平面アンテナ装置の表面に取り付けられている図５Ａのアダプタの半透明の側面図である。
【図６Ａ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第１の較正用標準器の略ブロック図である。
【図６Ｂ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第２の較正用標準器の略ブロック図である。
【図６Ｃ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第３の較正用標準器の略ブロック図である。
【図７Ａ】本発明に従う、第２実施形態のもう一つの平面アンテナ装置の上面斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態の底面斜視図である。
【図７Ｃ】本発明に従う、共通基板に取り付けられている第２実施形態の側面図である。
【図７Ｄ】本発明の第２実施形態の半透明の上面図である。
【図７Ｅ】本発明の第２実施形態に従う、放射要素の斜視図である。
【図７Ｆ】本発明の第２実施形態の上面図である。
【図８】本発明に従う、平面アンテナ及びアダプタを備えるもう一つの配置の斜視図である。
【図９Ａ】本発明に従う、アンテナ装置に取り付けられているアダプタの側面図である。
【図９Ｂ】本発明に従う、図９Ａの上記アダプタ及びアンテナ装置の断面図である。
【図９Ｃ】本発明に従う、図９Ａの上記アダプタの断面図である。
【図９Ｄ】本発明の第３実施形態に従う、通信システムの斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に従う、通信システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［用語］
次の複数の段落は、本発明の議論を容易にするために明細書及びクレームの全体にわたって用いられているいくつかの用語について記載する。
【００２７】
次の文章において、「成形部分（ｃａｓｔ ｐａｒｔ）」が議論されている。本発明によると、成形部分という用語は、（自動の）射出成形法か、その後の焼結工程を備える粉末射出成形（ＰＩＭ）工程を用いて生産される部分として理解されるべきである。第１のケースにおいて、熱可塑性プラスチックが用いられてもよく、１ステップ工程における最終寸法をもたらす。
【００２８】
本発明によると、様々なプラスチックの射出成形材料が、上記成形部分を生産するために用いられてもよい。適したプラスチックのいくつかの例が、以下に挙げられる。つまり、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリレートブタジエンスチレン）、ＰＰＥ（ポリフェニルエーテル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡＳ（ポリアリーサルフォン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフエニレンサルファイド）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）である。
【００２９】
また、高分子ブレンドが用いられてもよい。高分子ブレンドは、２以上の混合性高分子の組合せである。ブレンドは、改善された製品特性を得るため、２以上の高分子を処理し、混合し、又は反応させることである。
【００３０】
また、フィラー粒子を有する改良プラスチックが用いられてもよい。これにより、強固に粘着する非電極又は電解被着金属のコーティングの構造をより容易にする。上記フィラー粒子は、導電性の金属（例えばパラジウム）か、非導電性の金属顔料からなっていてもよい。これらの金属顔料は、金属プライマコーティングの非電極被着のための触媒として用いられ、その後、電気的に補強されてもよい。スプレーラッカーは、限定された接着強さだけを得る。この強さは、上記プラスチック材料に強く依存する。上記プラスチック材料に上記粒子を埋め込むことによって、上記粒子が短い酸洗工程又はレーザー切断によって表面にのみ露出することにおいても上記接着強さが大幅に改善するが、さもなければ、それらの粒子は、上記プラスチック材料によって、封入されたままである。
【００３１】
改良プラスチックの他の重要なグループは、熱膨張係数（ＣＴＥ）を上記共通基板の１つに合わせるために、ガラス繊維と鉱物又はセラミックの粒子の組み合わせを採用する。
【００３２】
プラスチックの代わりに、金属が上記成形部分の製造のために用いられてもよい。アルミニウムは、特に適しており、アルミニウムは、アルミニウム射出成形法で成形されてもよい。チタニウム又はステンレス鋼は、金属射出成形（ＭＩＭ）工程を採用することによって用いられてもよい。金属射出成形（ＭＩＭ）工程は、上述した粉末射出成形（ＰＩＭ）工程の変形である。この方法の有利な点は、その後の金属メッキステップを単純化し、さらには金属メッキのステップを回避してもよいところである。
【００３３】
上記成形部分は、後工程の経費が最小で済むことにおいて際だっている。このため、上記成形部分はまた、ここではプレキャストの、又は仕上がった部分として、言及される。上記成形部分の寸法は、非常に正確である。
【００３４】
好ましくは、導電性の表面を有する反射体が用いられてもよい。この導電性の反射面は、グラウンドに接地されていてもよい。上記反射面は、平面又は曲面とされてもよい。好ましくは、共通基板の金属面が反射体として機能する。
【００３５】
本発明の特定の実施形態を検討する前に、いくつかの基本的な特徴が、図１Ａ〜１Ｅを参照することにより、検討され、また、説明される。
【００３６】
本発明の１つの主要な要素は、図１Ａに概略的に示されているように、いわゆる表面実装型アンテナ装置１００である。このアンテナ装置１００は、４つのインターフェースＥ１，Ｍ１，ＥＭ２及びＭ２を有し、図１Ａの４つの水平線によって表されている。図１Ａの左手側の２つのインターフェースＥ１及びＭ１は、能動回路４０への結合を構築するように工夫されている（図１Ｂ参照）。第１のインターフェースは、電気的インターフェースＥ１であり、第２のインターフェースは、機械的インターフェースＭ１である。他の２つのインターフェースは、電磁的インターフェースＥＭ２と、機械的インターフェースＭ２である。区別の方法として、我々は、電気的インターフェース（ＴＥＭ又は準ＴＥＭ伝送線の結合部である例）として、その平面にある電界と磁界との両者の横方向成分を主に示すインターフェースを示している。そして、我々は、電磁的インターフェース（長方形の導波路結合部である例）として、電界又は磁界の縦方向成分を示すインターフェースを示している。
【００３７】
本発明に従う、能動装置４０とアンテナ装置１００とを有する第１の通信システム２００は、図１Ｂに示されている。
【００３８】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００及びアダプタ５０を有する第２の通信システム２００は、図１Ｃに示されている。アンテナ装置１００及びアダプタ５０は一緒に配置３００と呼ばれている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。ＥＭ２及びＭ２は、上記アンテナ装置１００へ、好ましくは取り外し可能な結合を構築する一方、インターフェースＥＭ３及びＭ３が、追加の部品を取り付けるために用いられてもよい。
【００３９】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００、アダプタ５０及び導波路要素４００を有する第３の通信システム２００は、図１Ｄに示されている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。ＥＭ２及びＭ２は、上記アンテナ装置１００へ、好ましくは取り外し可能な結合を構築する一方、インターフェースＥＭ３及びＭ３は、上記導波路要素４００に接続される。この導波路要素４００は、インターフェースＥＭ３，Ｍ３に接続されている少なくとも二つのインターフェース（電磁的インターフェース及び機械的インターフェース）を有している。導波路要素４００は、明確さのための内部的特徴として取り扱われる追加のインターフェースを有していてもよい。
【００４０】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００、アダプタ５０及びアンテナ５００を有する第４の通信システム２００は、図１Ｅに示されている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。２つのインターフェースは、上記アンテナ装置１００のインターフェースＥＭ２，Ｍ２に接続されている。残りの２つのインターフェースＥＭ３，Ｍ３は、上記アンテナ５００に接続されている。このアンテナ５００は、インターフェースＥＭ３，Ｍ３に接続されている少なくとも二つのインターフェース（電磁的インターフェース及び機械的インターフェース）を有している。自由空間に放射状に広がる開口によって構成されている電磁的インターフェースは、さらに部品を取り付けることを通常想定していないので、明確さのためにこの場合も省略されている。
【００４１】
第１の平面アンテナ１００は、図２Ａ〜２Ｆに示されている。本発明に従う、上記アンテナ装置１００は、少なくとも反射フレーム１０と放射要素２０（図２Ｂ参照）を有する。この反射フレーム１０は、内側部分又は空洞１６（図２Ｃ参照）の側面を形成する環状の側壁１２を有している。側面口１４は、上記側壁１２の１つに設けられている。上記内側部分１６の上側の水平口１１は、図１Ａの電磁気的インターフェースＥＭ２を形成し、又はその部分である電磁的な開口として機能する。上記内側部分のこの部分は、開口空洞１６．２（図２Ｂ参照）と呼ばれている。上記内側部分１６の下側の水平口１７は、金属面３１（図２Ｃ参照）の表面に取り付けられ、又は配置されるように設計されている。上記金属面３１の表面に取り付けられ、又は配置されている場合、上記アンテナ装置１０の電磁的な背側の反射構造又は背側の反射空洞１６．１が形成されている。
【００４２】
上記反射フレーム１０は、さらに支持構造１３（図２Ｃ参照）を有している。この支持構造１３は、反射フレーム１０の一体的な部分である。ステップ又はリッジは、支持構造１３としての役目を果たす。
【００４３】
上記放射要素２０は、平面の、水平面指向のアンテナ基板２１を有している。このアンテナ基板２１は、長方形のモード変換領域２３．１と、原則的に水平方向において上記モード変換領域２３．１（図２Ｄ参照）から突出している片持ち梁形状のフィードポイント部２４とを有している。上記フィードポイント部２４は、電気的インターフェースＥ１（図１Ａ参照）の代わりにもなり、上記アンテナ装置１００を能動装置４０に接続する。本発明の好ましい実施形態において、フィードポイント部２４は、フィードポイント部２４の長い方の縁のうちの１つの略中心部で上記長方形のモード変換領域２３．１に入るコプレーナ導波路２７を特徴付けている。上記コプレーナ導波路２７は、上記基板２１のより大きい表面のうちの１つに接着されている薄い導電シート２６における２つの平行なスロットによって形成され、結果として、中心導体２８と２つの接地導体２９とを生じている。上記長方形のモード変換領域２３．１において、上記導電シート２６は、コプレーナ導波路２７に対して直角に延び、少なくとも１つのスロット７１を有している。上記中心導体２８は、スロット７１の遠い方の縁に電気的に接続され、上記接地導体２９は、近い方の縁に電気的に接続されている。このスロット７１は、好ましくは、領域２３．１の中央に配置されている。上記スロット７１の長さは、設計した周波数帯の中央での波長の略半分と等しくなるように選ばれている。
【００４４】
さらに改善された実施形態において、１又は２組のスロット７２，７３は、スロット７１に隣接するように配置され、上記設計した周波数帯の中央における波長の略半分の長さに対応するために折り畳まれている。好ましくは、スロット７２か７３のどちらか少なくとも１つの短い端部は、スロット７１に対して平行かつ近いところに延びていて、それによって、７１と７２、７３とのそれぞれの間の電磁的な結合がなされている。
【００４５】
本発明に従う、上記放射要素２０は、上記内側部分１６の内側の上記支持構造１３によって取り付けられている。その結果、上記内側部分１６は、上述した背側の反射空洞１６．１及び開口空洞１６．２（図２Ｃ参照）に分けられている。上記フィードポイント部２４は、能動回路４０への接続（電気的インターフェースＥ１）を有するために、側面口１４を通って上記内側部分１６から延在している。
【００４６】
本発明に従う、上記反射フレーム１０は、金属を有するか、又は少なくとも部分的に金属化されている。
【００４７】
上記平面アンテナ装置１００は、例えば、低周波ボード、回路基板又は類似の支持構造（例えば、図２Ｃ又は３参照）のような共通基板３０に集積化されるように、設計によって構成されている。上記反射フレーム１０を収容するのに適するための全ての共通の要求は、放射要素２０の背側の反射体として作用する水平の金属面３１を特徴付けることである。
【００４８】
上記アンテナ装置１００の反射フレーム１０は、「ｚ軸」寸法が「ｘ軸」及び「ｙ軸」寸法よりも小さい準平面レイアウトを有している。上記ｚ軸は、上記ｘ−ｙ平面に対して直交し、上記（アンテナ）基板２１は、上記ｘ−ｙ平面にある。好ましくは、上記フレーム１０の（ｚ方向における）高さは、上記平面回路４０の高さの１〜５倍の間である。もし５００μｍ厚さの平面のシリコンゲルマニウムチップ４０が用いられると、上記背側の反射空洞１６．１の高さもまた、約５００μｍとなる。
【００４９】
本発明のアンテナ装置１００の回路４０の高さと、上記フィードポイント部２４（図２Ｃ参照）の高さＤとの間の小さな違いは、後述されるように、（僅かに又は完全に）曲げられる片持ち梁によって架橋されてもよい。
【００５０】
好適な実施形態において、上記反射フレーム１０は、放射要素２０に対応するように設計されている支持構造１３を有し、上記支持構造１３は、上記放射要素のアンテナ基板２１の形状と一致する。つまり、上記反射フレーム１０は、上記アンテナ基板２１を支持するための機械的支持構造としての役目を果たす。上記反射フレーム１０は、上記アンテナ装置１００の３次元の構成要素であり、（共通の）基板３０の全アンテナ装置１００に取り付けるための機械的インターフェースＭ１の部分である。上記反射フレーム１０はまた、アダプタ５０を受けるように設計されているので、機械的インターフェースＭ２としての役目も果たす。
【００５１】
上記反射フレーム１０の下側部分１６．１の寸法は、上記放射要素２０が、この下側部分１６．１を通って内側部分１６の中へ挿入されうるように、選ばれている。このため、上記下側部分１６．１の水平方向の寸法は、上記放射要素２０の水平方向の寸法よりもいくらか大きく、また、フレーム１０又は開口空洞１６．２の上側部分よりもいくらか大きい水平方向の寸法を示している。
【００５２】
上記放射要素２０（その形状及び詳細は後述される）を収容するため、上記反射フレーム１０の側壁１２のうちの１つは、放射要素２０のフィードポイント部２４が反射フレームの内側部分１６の外に延在しうる側面口１４を有する。好ましい実施形態においては、平面回路４０への、曲げられる片持ち梁のインターフェース（図１Ａ中の電気的インターフェースＥ１）を有する。
【００５３】
好適な実施形態において、上記内側部分１６に面する反射フレーム１０の少なくとも側壁１２は、上記反射フレーム１０が開口タイプのアンテナとして用いられうるように金属化されている。このため、上記側壁１２は、金属コーティングを有していてもよい。もしくは、上記成形された反射フレーム部分は、成形部分が少なくとも表面部分において導電性を有するような方法で、母材に埋め込まれた導電性の粒子を含んでいてもよい。このことは、上記放射要素２０のためのアンテナ開口として、及び、以下でさらに説明するように、適したアダプタ５０に連結した、十分に画定され、遮蔽されている筐体を提供するために、上記内側部分１６の使用を容易にするために必要である。
【００５４】
上記環状の壁１２によって囲まれている反射フレーム１０は、上側の水平口１１と金属面３１に面している下側の水平口１７との２つの開口を有する。図２Ａから、また、図２Ａに続く図から、側壁１２によって囲まれている内側部分１６が、支持構造１３によって分割され、放射要素２０が２つの分離した空洞である上側の開口空洞１６．２と背側の反射空洞１６．１（図２Ｃ参照）とに分割されていることが分かる。本発明の好適な実施形態（同一のものに限定されず）として上述したように、コプレーナ導波路２７と開口１１の断面に対応する基本的な導波路モードとの間の電磁的なエネルギーを効率的に交換するために、導電シート２６内のスロットの配置、又は等価な平面構造が、領域２３．１内のモード変換を提供するのに用いられてもよい。上記平面構造とともに上記背側の反射空洞１６．１は、有効なインピーダンス整合帯域幅の中央に略調整されている共振周波数を有するハイブリッド共振器を構成している。上記スロット配置は、基本的な導波路モードの励起及び上記放射開口１１における不要な方向成分の抑制を考慮して最適化されている。上記上側の開口空洞１６．２は非常に狭くてもよい。この場合、上記放射要素２０は、フリースペースに直接連結されている。しかしながら、開口空洞１６．２の或る最小高さは、広くて有効な周波数帯域幅及び上記アンテナ利得の平坦な周波数応答を得るための追加の自由度を与える。また、開口空洞１６．２の或る最小高さは、上記アダプタ５０が正しい位置にある場合、遮蔽され、また、再現性のある相互接続（図１ＣのＥＭ２及びＭ２）の配置をより良くサポートする。好ましくは、成形された反射フレーム１０が用いられているという事実のため、上記背側の反射部１６．１は、上記開口部１６．２の１つと異なる大きさ及び形状を有しうる。この開口部１６．２の寸法及び形状は、上記アンテナ全体の放射パターンに影響する。したがって、所望の放射パターンに従う、開口部１６．２のパラメータが、例えば、全波電磁シミュレーション法に基づく構造的な最適化を行うことによって、調整されうる。
【００５５】
図２Ｂは、上記アンテナ装置１００の底面の斜視図を示している。ここで、上記下側の水平口１７と、放射要素２０のアンテナ基板２１の底面とが、はっきりと見える。この図は、さらに、アンテナ１００が金属面３１に取り付けられる前に、上記下側の水平口１７を通って放射要素２０を挿入することで、放射要素２０が反射フレーム１０に取り付けられる方法を示している。この図はまた、前の段落で議論された（背側の反射部１６．１及び開口部１６．２の）上記内側部分１６の２つの部分への分離を示している。
【００５６】
上記共通基板３０に取り付けられている場合の上記平面アンテナ装置１００の側面図が、図２Ｃに示されている。この図は、組立品の構造部品を示している。第１に、上記水平の金属面３１が取り付けられている共通基板３０は、好ましくは、低周波数の基板であってもよい。この金属面３１は、電磁的な背側の反射構造の部品であり、上記反射フレーム１０の背側の反射部１６．１を囲むために設けられている。この金属面３１上で、反射フレーム１０には、今度は予めその中に収まっている放射要素２０が取り付けられている。好ましくは、導電接続部が、反射フレーム１０の側壁１２と金属面３１との間に設けられている。本発明の上述の実施形態において、放射要素２０のアンテナ基板２１は、金属面３１から所定の距離Ｄにある支持構造１３によって吊されている。
【００５７】
図２Ｃは、また、上記放射要素２０の上記フィードポイント部２４（好ましくは曲げられる片持ち梁）が、垂直の側壁１２のうちの１つの側面口１４を通って上記反射フレーム１０から延在している状況を示している。
【００５８】
図２Ｅは、上記平面アンテナ装置１００の好適な実施形態の底面図を示している。上述した基本的な導波路モードの励起及び不要な領域の部品の抑制は、図２ＥのＳ１−Ｓ１によって描かれているように、フィードポイント部２４とモード変換領域２３．１に共通するように、少なくとも１つの対称面を包含することによって、最もよく得られうる。さらなる改善が、領域２３．１のもう一つの局地的な対称面Ｓ２−Ｓ２の導入によって達成されうる。このことは、同一のスロットの組７２及び７３にそれぞれ対応している。
【００５９】
本発明のモジュラーアンテナ装置１００に用いられている上記放射要素２０は、図２Ｄに示されている。この要素２０は、アンテナ基板２１に設けられている。好適な実施形態において、この基板２１は、フレキシブルな、誘電性の材料からなっている。それは、例えば、高精細液晶高分子（ＬＣＰ）のフレックス基板である。上述した実施形態において、上記アンテナ基板２１は、フィードポイント部２４とモード変換領域２３．１とを有するＴ字形状である。上述したスロット７１，７２及び７３、コプレーナ導波路２７、中心導体２８及び接地導体２９を越えて、図２Ｄは、導電フレーム形状のシート７４を示している。このシート７４は、導電シート２６を有する面とは反対側の面に配置されている。両シート２６，７４は、好ましくは、複数の導電を用いることによって接続部７５を介して結合されている。この配置は、シート２６が金属面３１へ向けられていて、したがって、平面回路４０の上面へ向けられている場合に特に有効である。このことは、上記基板２１の反対側同士のコプレーナ導波路間の致命的な遷移を避けるために望ましい。この場合、シート２６は、個々の位置公差の影響を平均化する接続部７５及びフレーム形状のシート７４を介して、複数の導電の助けにより間接的に支持構造１３に取り付けられている。側面口１４から突出しているフィードポイント部２４は、改善した遮蔽及び増加した伝送線のインピーダンス範囲を与えるための、コプレーナ導波路２７とは反対の基板面に付着している導電シート７６を有していてもよい。導電シート７６と同一平面上の接地導体２９との間の接続部７９を介して導電性の２本の線は、上記フィード線２５の適切な遮蔽を与え、好ましくは、対称面Ｓ１−Ｓ１に対して等距離に配置されている。
【００６０】
図２Ｆは、図２Ａ〜２Ｅに示された実施形態と関係して用いられうる反射フレーム１０の１つの適した実施形態を示している。
【００６１】
上記フィードポイント部２４は、側面口１４を通って上記反射フレーム１０から延在するように設計されており、フィード線２５を介して他の部品への、上記放射要素２０の機械的及び電気的接続（インターフェースＥ１及びＭ１）を可能にする役割を有している。フィードポイント部２４は片持ち梁として実現され、フィードポイント部２４の外側の縁近くのフリップチップ接点を特徴付けてもよい。好ましくは、曲げられる片持ち梁は、上記平面回路４０（図３参照）に対応したインターフェースを与えるために、フィードポイント部２４として機能する。上記片持ち梁又は曲げられる片持ち梁は、全ての実施形態に関係して用いられうる。
【００６２】
他の好適な実施形態において、（片持ち梁部だけではない）上記全基板２１は、フレキシブル基板である。この場合、上記反射フレーム１０は、いわゆるマイクロホニィ（音響学上誘発された周期的な変位による電気信号の変調）及び／又は熱によって誘発された曲げ又はゆがみに対して、十分な機械的安定性を与える。上記フレキシブル基板は、あらゆる実施形態に関連して用いられうる。
【００６３】
上記導電面３１は、背側の反射空洞１６．１の一部であり、接地の代わりになってもよい。上記導電面３１は、より良い再現性のために、平面アンテナ装置１００の一部であるか、より低コストのために基板３０の一部であってもよい。もし上記導電面３１が基板３０の一部であれば、導電面３１はまた、平面アンテナ装置１００のための機械的サポートの代わりである。
【００６４】
通信システム２００の典型的な第１の実施形態は、平面アンテナ装置１００を備え、共通基板３０に取り付けられたままで、図３に示されている。平面アンテナ装置１００に加えて、共通基板３０は、この図に示されているように、集積化された回路４０（平面回路又は能動回路４０）のような他の電子部品を通常収容している。多くの周囲の表面接点４１は、回路基板又は例えばボンドワイヤを用いた共通基板３０に接続されている。本発明に従う、回路４０のミリ波ポートを構成する（周囲の）ボンドパッド４１．１は、フィードポイント部２４の外側の縁で、フィード線２５（図２Ｄ参照）を介してフィードポイント部２４に直接接続されている。そのような直接の結合を構築するために好適な工程は、金メッキされた、又は機械的に打ち当てられた表面接点４１へのフィード線２５の熱音響（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）溶接を含む逆のフリップチップボンディングである。
【００６５】
他の周波数帯域で動作することは除外されず、本発明は、特に、５７〜６６ＧＨｚ又は、７１〜８６ＧＨｚ周波数範囲で、それぞれ動作するのに特に適している。それと同時に、上記平面アンテナ装置１００は、室内通信用に主に用いられるように作られている。また、いわゆる「全二重」の同時２方向通信は、平面アンテナ１００を用いることができ、追加のダイプレクサが一方のアンテナ装置１０と、回路４０の各送受信ポートとの間に採用されている。
【００６６】
上記アンテナ装置１００の放射効率は、９０％をかなり越えていてもよく、導波路遷移部の低損失動作（十数分の１ｄＢの挿入損失）と同時に起こる。また、設計によって、装置１００は非常に頑丈であり、製造公差に対してあまり敏感ではなく、追加の導体構造を必要とする薄膜工程の代わりの、比較的低コストの除去エッチング工程を用いることができる。
【００６７】
本発明の反射フレーム部１０は、図４に示されているように、アダプタ５０が取り付けられうるように設計されている。アダプタ５０の取り付けを容易にするため、反射フレーム及び／又はアンテナ装置１００は、インターフェースＥＭ２及びＭ２（図１Ｃ参照）を有している。
【００６８】
このアダプタ５０は、アンテナ装置１００の上側の水平口１１に接続可能に設計されている。アダプタ５０の目的は、様々なテスト及び調整装置をモジュラーアンテナ装置１００に（例えば、図１Ｄに示されているように、導波路要素４００を介して）接続する、又はアンテナ５００に（図１Ｅに示されているように）接続する可能性を与えることである。アダプタ５０と共にアンテナ１００は、各平面回路−導波路遷移部を与える。部品１００と５０との両者は、共に接続された場合、平面回路（例えば平面回路４０）と導波路（例えば導波路要素４００）との間の完全に遮蔽されたインターフェースを形成する。
【００６９】
このため、アダプタ５０の上側部分５２は、使用されている特有のテスト又は調整装置に適合する形状を有している。アダプタ５０の下側部分（オス部分）は、オス部分がアンテナ１００にはまるように形状因子を有する。はめ込みのオス部分は、アンテナフレーム１０への機械的接点を有するように設計されている（この機械的接続はインターフェースＭ２と表現されている）。好ましくは、電気接点は、アダプタ５０がアンテナ１００に差し込まれている場合、部品１０と５０との間に形成されていて、それによって、完全な電磁遮蔽を与えている。
【００７０】
アダプタ５０の本体は、一方側でのフレーム１０への機械的接続（インターフェースＭ２）と、他方側での（テスト装置）導波路要素４００への機械的接続（インターフェースＭ３）とを与えている。上記本体は、さらに、電磁波が反射フレーム１０から導波路要素４００へ伝わる場合に、他方の開口空洞１６．２（インターフェースＥＭ２）の内側で近接場修正を確実にする特徴／要素を有する。上記はめ込み面の少なくとも一部は導体である。本発明との関連で、近接場修正は、モード変換領域２３．１（又は２３．２）近くの十分に定義された電磁境界条件の動作を意味している。近接場修正は、アダプタ５０がフレーム１０に結合されている場合には再生産可能に導入され、アンテナ１００が通常動作中の場合には導入されない。
【００７１】
本発明に従う、アダプタ５０は、適切なテスト環境のために求められ、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の接続の頑丈さ及び許容範囲がないことによっても保証される導波路遷移部（例えば、Ｖバンド場合の標準ＷＲ−１５導波路、インターフェースＥＭ３）を与える。上記所望の遷移部を与えることを可能にするために、導波路インターフェース（ＥＭ３）への高効率で広いバンド幅結合が、アンテナ近接場の修正によって可能になる。
【００７２】
上記反射フレーム１０と同様に、上記アダプタ５０は、また、（事前）成形部品であってもよく、アダプタ５０は、また、フライス加工、ドリル加工及び他の従来の工程によって形成されてもよい。成形方法及びその代替手段の詳細のために、成形部品についての上述の記載を参照して欲しい。成形アダプタ５０と一緒に成形された反射フレーム１０は、平面回路４０と導波路インターフェースとの間の直接接続を与えている。両部品１００，５０は、協力して所望のインピーダンス変換を与えている。
【００７３】
例えば、導波路ベースの高利得アンテナ５００又はフィルタを有する通信製品又はシステム２００の内側の遷移部として用いられるように設計されている場合、本発明に従って、低コストと両立できる大量生産技術が採用される。しかしながら、それらの採用は、少数で必要な取付テスト及び計測アダプタのために必須ではない。
【００７４】
図４において、上記第１の実施形態におけるモード変換領域２３．１（図２Ｅ参照）の近接場を修正するのに適した要素が描かれ、この要素は電導性の横断リッジ又はロッド５４の形状を成す。この要素は、アダプタ５０、すなわち、その一体的な部分に永久に取り付けられる。ギャップ７７（図５Ｂ参照）は、第１のスロット７１の直接の短絡回路を避けるために、（基板２１に面する）要素５４の下側の面と導電シート２６（図２Ｄ参照）との間に設けられている。シート２６の位置（基板２１の上面又は背面）に依存して、ギャップ７７は、空気又は誘電基板との空気の組み合わせで満たされていてもよい。有利な実施形態において、要素５４は、平面Ｓ２−Ｓ２（図２Ｅ参照）に関して対称な形状をなすと共に位置している。より好ましい実施形態において、要素５４は、平面Ｓ１−Ｓ１（図２Ｅ参照）に関して対称な形状である。要素５４の形状及び配置は、好ましくは、残りの開口（図５Ａ参照）の区分７８Ａ及び７８Ｂの内側の基本的な導波路モード（例えばＴＥ１０モード）をサポートするために選ばれている。これらの区分７８Ａ，７８Ｂの縦及び横の寸法は、望まないモードの電磁場が、所望の動作の帯域幅の外へ対応する共振周波数をシフトさせるために十分に変位させられるのと同時に、所望のインピーダンス変換をサポートするために設計されている。
【００７５】
アダプタ５０及び反射フレーム１０の適切な機械的配置を確実にするため、バネ接点、面接点、ボルトナット結合等が機械的インターフェースＭ２として採用されてもよい。同じ要素が、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の電磁的接点（インターフェースＭ２）を与えるために用いられていてもよい。機械的及び電磁的接続のために、異なる要素をそれぞれ採用することも考えられる。
【００７６】
導波路要素４００への遷移部を設けるため、アダプタ５０は、標準の導波路フランジ（例えば、Ｖバンドの内側での動作の場合におけるＷＲ−１５）を有していてもよい。
【００７７】
好ましい実施形態において、図５Ｂに示されているように、アダプタ５０及びフレーム１０は、接続されている場合に、電気的、機械的双方の接点５５を形成している。反射フレーム１０及びアダプタ５０の上側の水平口１１は、例えば、開口１１を取り囲むフレーム１０の水平面において、電気的に接続されうる。従って、全体が遮蔽された導波路遷移部を創出する。接点領域５５の水平部分は、正確な垂直の停止位置を与える一方、垂直部分は、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の正確な水平の（ｘ，ｙ，シータ）位置合わせを与えてもよい。図５Ｂにおいて、上述したギャップ７７がまた、示されている。要素５４は、背側の反射フレーム１０における内側の側壁１２への、水平の機械的及び／又は電気的接点を有していても有していなくてもよい。
【００７８】
アダプタ５０が取り付けられている平面アンテナ１００は、製造者に完全に較正されたテスト環境をサポートする。上記製造者は、装置、すなわち平面回路４０を信頼できる再現性のある方法でテストして、微調整する必要がある者である。
【００７９】
アンテナとアダプタとの結合の高度な再現性のため、較正キットが構成されうる。図６Ａは、第１のアンテナ装置１００Ａ、第１の較正用標準器６０Ａ及び逆の第２のアンテナ装置１００Ｂの配置を示している。上記較正用標準器６０Ａは、好ましくは、図６Ａに示されている製品適用配置における平面回路４０と同一の電気的及び機械的ポート構成Ｅ１，Ｍ１を有する。上記較正用標準器６０Ａは、例えば、直通接続を示してもよい。図６Ａのはしごネットワークはまた、取り外し可能なポートとしてのアンテナ装置１００を有する較正用標準器４００Ａと呼ばれてもよい。
【００８０】
図６Ｂは、上記第１の較正用標準器６０Ａを第２の較正用標準器６０Ｂで置き換えたものと同等の配置を示している。上記較正用標準器６０Ｂは、例えば、アンテナ装置１００Ａと１００Ｂとの間の相互接続伝送線の明確な余長を有する、いわゆる「線（ＬＩＮＥ）」基準を示してもよい。図６Ｂのはしごネットワークはまた、較正用標準器４００Ｂと呼ばれてもよい。
【００８１】
図６Ｃは、挿入された第３の標準器６０Ｃを有する第３の配置を示している。上記較正用標準器６０Ｃは、例えば、アンテナ装置１００Ａ及び１００Ｂに等しい大きな反射体を与える、いわゆる「反射（ＲＥＦＬＥＣＴ）」基準を示していてもよく、一方で、アンテナ装置１００Ａと１００Ｂとの間の高度な電気信号の分離を与えている。図６Ｃのはしごネットワークはまた、較正用標準器４００Ｃと呼ばれてもよい。２ポートのベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）は、完全に較正された計測に用いられてもよい。ＶＮＡの測定ポートは、１つの適切なアダプタ５０をそれぞれ備えうる。較正用標準器４００Ａ，４００Ｂ及び４００Ｃの逐次計測は、例えば、よく知られた１２項エラーモデルのエラー係数を計算できる一連の計測データを与える。この１２項エラーモデルは、Ｓ．Ｒｅｈｎｍａｒｋ、「自動ネットワークアナライザーシステムの較正工程について」，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．マイクロ波理論及び技術、１９７４年４月、４５７〜４５８頁、及びＪ．Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃ、「システム計測のエラーモデル」、マイクロ波ジャーナル、１９７８年５月、６３〜６６頁に記載されているように、インターフェースＥ１，Ｍ１への遷移部を含む物理的な計測設定の不完全さを数学的に除去するために用いられうる。
【００８２】
その他によく知られた方法が、上述したエラー係数、及び標準導波路ポートでのＶＮＡの較正から得られる対応する係数を用いることによって、配置３００（図１Ｃ参照）の散乱行列を決定するために適用されうる。この配置３００は、標準導波路（インターフェースＥＭ３，Ｍ３）と平面装置ポート（インターフェースＥ１，Ｍ１）との間の複合アダプタを構成しているので、この散乱行列の知識は、標準導波路ポートに関する既知の特性を有する装置による正しい計測に大変役立つが、非標準ポートの較正には役立たない。
【００８３】
好適な実施形態において、上記アダプタ５０及び上記反射フレーム１０は、アダプタ５０が手動で取り付けられたり外されたりしうるように設計されている。したがって、機械的なクランプ機構が好適である。
【００８４】
さらに好適な実施形態において、増加された開口サイズを有し、それによって増加されたアンテナ利得能力を有する平面アンテナ装置１００の放射要素２０として機能する代替モード変換領域２３．２（図７Ｄ参照）を有する開口空洞アンテナが考案されてもよい。各実施形態は図７Ａ〜７Ｆに示されている。同一の参照番号は、同一の要素の他、多かれ少なかれ同じ機能を有する要素にも用いられている。各要素は、簡単に検討されているだけである。より詳細は、図２Ａから２Ｆの記載から導き出されうる。
【００８５】
この実施形態は、上側の開口空洞１６．２（図７Ｄ参照）と下側の背側の反射空洞１６．１とが、好ましくは、反射フレーム１０の一体的な部分である水平の遮蔽壁１６．３（図７Ａ参照）によって分けられているという事実によって特徴付けられている。上記遮蔽壁１６．３は、上側の開口空洞１６．２内に中心が置かれている２つ折りの鏡面対称の開口８１を有する。上記遮蔽壁１６．３は、放射要素２０を受けるように、又は、固定するように設計されているので、ここでは支持構造とも呼ばれている。上記背側の反射空洞１６．１（図７Ｄ参照）はまた、好ましくは、上側の開口空洞１６．２よりも、はるかに小さい領域をカバーし、それによって、動作の周波数の範囲内での共振モードの数を減らす。上記放射要素２０（図７Ｂ参照）は、遮蔽壁１６．３の下側の面に配置され、実質的に開口８１（図７Ａ参照）に閉じこめられたモード変換領域２３．２を有する。
【００８６】
好適な実施形態において、上記開口８１は、動作の周波数の範囲内での１つの基本的な共振モードだけをサポートするために寸法が決まっている。
【００８７】
有利な実施形態は、基本的に長方形の開口８１を有する。モード変換領域２３．２は、修正されたＥ−プローブ（Ｅ−ｐｒｏｂｅ）の形状をしている。背側の反射空洞１６．１の高さは、回路４０（例えば、シリコンゲルマニウムチップ）によって与えられるので、背側の反射空洞１６．１の高さは、自由な電気的設計パラメータとして用いることができない。６０ＧＨｚの範囲において、典型的なチップ高さ５００μｍは、平面回路から導波路への遷移部に基づくＥ‐プローブにおける、バックショート部分の通常の深さの約３０％を表し、約４分の１波長である。例えば、Ｓ．Ｈｉｒｓｃｈ，Ｋ．Ｄｕｗｅ， ａｎｄ Ｒ．Ｊｕｄａｓｃｈｋｅ、「長方形の導波路から薄膜上のコプレーナ導波路への遷移部」、Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅｓ， ２０００． Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ． ２０００ ２５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．を参照のこと。
【００８８】
上記修正されたＥ‐プローブは、中心導体２８によって与えられ、中心導体２８自体は、上述した実施形態（図２Ａ〜２Ｆ、図７Ｃ参照）との類似において、フィードポイント部２４に含まれるフィード線２５によって与えられている。明瞭さのため、フィードポイント部２４は、図７Ａ，７Ｂ及び図７Ｄ〜７Ｆにおいて省略されている。中心導体２８は、大きな領域である導電シート２６の反対側の基板２１の一面に取り付けられ、電気接地層として機能する。開口８１の形状及び大きさと対応して、開口８２が、シート２６内に設けられている。この開口８２は、好ましくは、開口１６．３の周辺と似ているが、僅かに小さい寸法を有する。結果として突出する導体のフレームは、フレーム１０と放射要素２０との間の位置公差の影響を低減するのに役立つ。
【００８９】
好適な実施形態において、リング形状の導電シート７４は、上記中心導体２８と同じ基板２１の表面に設けられると共に配置されている。リング形状の導電シート７４は、開口８２内に全体がすっぽり入る、２つ折りの鏡面対称形状の開口８３を有している。平面アンテナ装置１００の第１の実施形態に対する類似において、接続部７５を介して多数の導電体は、シート２６及び７４の同一の電位を確保するために用いられてもよい。中心導体２８は、電気接地層から開口８２へ突出する。ここで、中心導体２８は、好ましくは、幅狭のストリップ８５（図７Ｄ参照）の形態をとる。この領域における接地層の欠如のため、このストリップは、一連の接続された誘導性リアクタンスを表している。ストリップ８５は、より幅広のパッチ８６に接続されていて、ストリップ８５自体と開口８３の反対側の縁との間のギャップ８７（図７Ｆ参照）を残す。基板２１の同じ側の導電シート７４及びパッチ８６の両方の位置のおかげで、ギャップ８７によって生成された浮遊容量は、放射要素２０のフォトリソグラフィ生産工程の間の連続的な露光に起因する位置決め公差（僅かな位置エラー）とほとんど関係ない。設けられた開口８３は、開口８２内にある。さらに、開口８１に及ぶ放射要素２０の位置決め公差に対する感度の減少は、開口８２を囲む導体の縁と開口８１の周辺との間の十分な水平の空間を与えることによって得られる。
【００９０】
モード変換領域２３．２の好ましい実施形態は、鏡面対称に配置され、導電性を有する横ストリップ８８を与える。この横ストリップ８８は、パッチ８６の両側に接続され、開口８２の導体に対して略平行に延びる。中心導体２８の近くの縁までの距離は、中心導体２８の遠い方の縁までの距離よりもはるかに小さい。よく知られているＥ−プローブ配置についてのこの修正は、背側の反射空洞１６．１の並外れて小さな高さを補い、上記アンテナと導波路遷移部との両方の動作モードのための、良好かつ広帯域のインピーダンス整合を再び成す。ギャップ８７及び８９によって成された浮遊容量を有する配置は、それぞれ、準集中要素のコンデンサ型分圧器を構成する。この単純かつコンパクトな構造によって、ギガビットモジュール式のＲＦ波形及び、導波路遷移部の全導波路帯（例えば、Ｖバンド５０〜７５ＧＨｚ）動作、つまりテスト及び計測動作モードを十分に満たすインピーダンス整合帯域を可能にしている。平面のフィードポイント部におけるネットワークに適合する平面のリアクタンスを無くすことが、上記ミリ波の挿入ロスを減らしている。
【００９１】
開口空洞１６．２の有利な実施形態において、２つの台１５が設けられ、これらの台１５は、それぞれ、モード変換領域２３．２と同じくＳ１−Ｓ１について鏡面対称を有する。これらの台１５はまた、同一で、それ自体は第２の、局所的な鏡対称面を形成する。台１５の高さは、空洞１６．２の高さ以下である。また、台１５の幅及び長さは、上記アンテナモード動作のために最適化された広帯域のインピーダンス整合の特性を得るために調整されている。空洞１６．２の内側の側壁１２と開口８１の縁との間の距離の５０％〜９０％の台の長さに合うように最適化されるために、台の幅を調整することは有益である。台１５の助けにより、上側の開口１１からの放出のための良好な開口効率が達成されうる。つまり、帯域幅の調整と略単一の孔の領域との間のまずまずの妥協が見つけられうる。
【００９２】
再現性のあるアダプタ５０への高周波接点を与えるため、上側の空洞１６．２の少なくとも遮蔽壁１６及び内側の側壁１２は、例えば、薄い金属層でコーティングすることにより、導電性を有する。
【００９３】
さらに好適な実施形態において、上側の空洞１６の前面９１はまた、内側の側壁１２への環状の接点を有する導電体であり、基本的に平らな面を示している。
【００９４】
図８において、本発明に従う、平面アンテナ装置１００及びアダプタ５０を備える配置の斜視図が示されている。この図は、アダプタ５０が、どのようにアンテナ１０に差し込まれうるかを示している。反射フレーム１０は、上述したように完全に又は部分的に金属化されていてもよい。一方で、アダプタ（フレーム）５０は完全に金属化されている。取り付けられる場合、２つの部品１０，５０は、電気的に接続されると共に完全に遮蔽された導波路遷移部が生み出される。電気的接点は、好ましくは、次の２つの方法のいずれかにより形成されている。フレーム１０の上側の空洞１６．２の内側の側壁１２が、十分な表面平坦性、十分に正確な寸法及び導体の耐摩耗性を有している場合、アダプタ５０の外側壁９２の側面の接点が形成される。この場合、少なくともフレーム１０の側壁は、ある機械的な適合性及び弾性を有していなければならない。そうでなければ、アダプタ５０の下側の突出した管状の前面９３が、上記フランジの周辺に沿って金属化された前面９１との電気接点を形成するために用いられうる。図８に示したように、対称的に配置された導電ポスト１８は、アンテナ装置１００の現在の実施形態の独創的な近接場修正を形成するため、及び上記導波路遷移部の動作モードにおける適切なインピーダンス変換を与えるために設けられていてもよい。好ましくは、導電ポスト１８は、機械的な曖昧さを避けると共に、導電ポストの高精度な表面への不慮の損傷を緩和するために、内側の側壁１２及び遮蔽壁１６に触れていない。
【００９５】
図９Ａ〜９Ｄは、平面アンテナ装置１０及び取付アダプタ５０の第一の好ましい実施形態を構成する配置３００を示している。アライメントピン９４を有する標準的な導波路フランジは、機械的なインターフェースＭ３及び電磁的なインターフェースＥＭ３として、それぞれ実装されている。図９Ａは側面図を示す一方、図９Ｂは、中心を外れた上記配置の断面を示している。接点領域５５（図５Ｂ参照）は、明確に認識されうる。図９Ｃは、アダプタ５０の中心面を通る断面だけを示している。複合された独創的な近接場修正及びインピーダンス整合機能を構築する上記横断リッジ５４がまた、図９Ｃに示されている。図９Ｄにおいて、上記アンテナ装置１００が能動装置４０に接続されている、通信システム２００が示されている。機械的支持構造５０１が、ねじの助けによって上記アダプタ５０を上記共通基板３０に機械的に固定するのに用いられうることが示されている。この方法で、実験室環境において、計測目的のためにテスト導波路を取り付ける、安全で省スペースな方法が与えられる。機械的支持構造５０１は、この特別な構成において、機械的インターフェースＭ２の一部である。機械的支持構造５０１は、共通基板３０の表面に接着され、はんだ付けされ又はねじ止めされうる。生産テスト環境において、機械的支持構造５０１は、正確な配置及び自動プローブ搬送システムに対する十分な接触力を与えることによって、省略されうる。
【００９６】
さらに、通信システム２００の他の実施形態（修正されたＥ−プローブ設計を有するもの）が、図１０に示されている。ここで、機械的インターフェースＭ２の一部である機械的支持構造は、３つの各部品５０２．１（２ｘ）及び５０２．２に分けられている。それらの部品は、表面取り付け技術（ＳＭＴ）及びリフローはんだ付け工程のために最適化された材料からなると共に、表面メッキが施されている。この方法で、例えば、高利得アンテナ５００のような追加の部品を永久に取り付けるのに必要な部品は、自動製造工程を用いて費用対効果の高い取り付けがなされうる。ねじを用いる代わりに、バネ作用のクランプ、バイオネット継手又は他の方法が、適切な形状をした機械的支持部品と共に用いられうる。
【００９７】
本発明に従って、アンテナ１００は、回路４０に取り付けられうるし、アダプタ５０に取り付けられることなく単独で用いられうるし、または、アダプタ５０に取り付けられうる。
【００９８】
非接続の構成において、上記アンテナ１００は、中間ゲインを有する通信システム２００の低損失、広帯域、高効率な部品であって、容易に標準基板３０に取り付けられると共に、回路４０に接続される。
【００９９】
接続された構成において、上記導波路インターフェースＥＭ３，Ｍ３は、能動及び受動部品を回路４０に加える可能性を与える。この回路４０は、フィルタ、高利得アンテナ及びアンプモジュールを含むが、これらに限定されない。上記アダプタ５０は、好ましくは、導波路４００又はアンテナ５００をアンテナ装置１００に接続できる場の修正（例えば、望まない共振モードの抑制のため）を提供する。
【０１００】
また、接続された構成において、上記導波路インターフェースＥＭ３，Ｍ３は、標準の導波路部品４００の全動作の帯域幅内の回路４０のための、低損失で、全体的に遮蔽され、再現性のあるテスト及び計測環境を可能にしている。
【０１０１】
独創性のあるアンテナ装置１００及びアダプタ５０は、接続及び非接続の両構成において、特定の機能を同時に実現するために協調設計がされている。
【０１０２】
全ての要素、特にアンテナ装置１００は、標準の、低コスト材料を使用して製造されるように設計されており、大量生産工程を構築している。ＣＮＣ機械加工のような少量生産技術は排除されず、成形は、大量生産を別にすれば好ましい技術である。
【０１０３】
結果として、本発明のアンテナ装置１００を有する費用対効果の高いモジュールを作るのを許容する、モジュール式の非常に柔軟な解決法が利用可能であり、生産及び設計のシーケンスにおいて、テスト及び計測のために適用されている。モジュール式の非常に柔軟な解決法は、能動及び受動部品に導波路インターフェースを与えるのに等しくて、よく適合している。この種の結合されたインターフェースは、必要なモジュールのバージョンの数の最小化、物流の努力の減少及び在庫回転の増加によって、全体の製造コストをさらに減少できる。
【０１０４】
従来の解決法に比べて、本発明は、特に、ミリ波の送受信回路及びモジュールのコストをかなり減少させている。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 反射フレーム
１１ 上側の水平口
１２ 環状の側壁
１３ 支持構造
１４ 側面口
１５ 台
１６ 内側部分
１６．１ 背側の反射部／背側の反射空洞
１６．２ 開口部／開口空洞
１６．３ 遮蔽壁
１７ 下側の水平口
１８ スタブ
２０ 放射要素／モード変換要素
２１ （アンテナ）基板
２２ 放射パターン
２３．１ モード変換領域（能動領域）
２３．２ 代わりのモード変換領域
２４ フィードポイント（部）
２５ フィード線
２６ 導電シート
２７ コプレーナ導波路
２８ 中心導体
２９ 接地導体
３０ 共通基板
３１ 水平金属面
４０ 集積回路
４１ 接点（ボンドワイヤ）／表面接点
４１．１ ボンドパッド
５０ アダプタ
５１ 下側部分
５２ 上側部分
５４ 第２の結合要素（リッジ又はロッド）
６０Ａ 第１の較正用標準器
６０Ｂ 第２の較正用標準器
６０Ｃ 第３の較正用標準器
７１ （第１の）スロット
７２ スロット
７３ スロット
７４ フレーム形状のシート
７５ 接続部
７６ 導電シート
７７ ギャップ
７８Ａ 区分
７８Ｂ 区分
７９ 接続部
８１ 鏡面対称開口
８２ 開口
８３ 開口
８５ 幅狭のストリップ
８６ より幅広のパッチ
８７ ギャップ
８８ 横ストリップ
８９ ギャップ
９１ 前面
９２ 外側壁
９３ 環状前面
９４ アライメントピン
１００ モジュラーアンテナ装置
１００Ａ 第１のアンテナ装置
１００Ｂ 逆の第２のアンテナ装置
３００ 配置
４００ 導波路部品
４００Ａ 較正用標準器
４００Ｂ 較正用標準器
４００Ｃ 較正用標準器
５００ アンテナ
５０１ 機械的支持構造
５０２．１ 個別部品
５０２．２ 個別部品
ＥＭ２ インターフェース／電磁接点
ＥＭ２Ａ 電磁的インターフェース
ＥＭ２Ｂ 電磁的インターフェース
ＥＭ３ インターフェース／導波路インターフェース
Ｅ１ 電気的インターフェース
Ｅ１Ａ 電気的インターフェース
Ｅ１Ｂ 電気的インターフェース
Ｍ１ 機械的インターフェース
Ｍ１Ａ 機械的インターフェース
Ｍ１Ｂ 機械的インターフェース
Ｍ２ 機械的インターフェース
Ｍ２Ａ 機械的インターフェース
Ｍ２Ｂ 機械的インターフェース
Ｍ３ 機械的インターフェース
Ｓ１ 対称線
Ｓ２ 対称線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、上記アンテナに基づく通信システム、上記アンテナに関連した使用のためのアダプタ、及び対応する配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波及びミリ波無線アプリケーションは、共通の高周波基板又は回路基板上に個々に組み立てられた個別の受動及び能動部品から通常なっていて、結果として低い集積化のレベルを招く。
【０００３】
特にミリ波周波数での、そのような無線アプリケーションの性能は、個別の部品間の許容できる連続的なインターフェース又は遷移部の数によって、通常は制限されている。それは、上述の共通の基板の品質および所定の反射係数を再現する相互接続技術の機能である。
【０００４】
通信システム及びアプリケーションの全費用を大幅に下げる取り組みにおいて、高利得アンテナ、フィルタ、及びフロントエンドモジュールのような低価格の主要な部品が開発中である。
【０００５】
より大量の市場への浸透のための主要な要件は、全般的なコストの大幅な減少である。典型的なコスト推進要因は、アンテナそれ自体である。
【０００６】
現代的で、アンテナベースの無線通信システムの以下の主な特徴は、非常に望ましい。
−例えば、屋内や、２点間の屋外等の異なる適用状況におけるユニットの使用を許容するモジュール式で再現性のあるビルドアップなど。
−明確であり、再生産可能であって、遮蔽された信号導管を生み出すことによって、リンクテストに依存する伝搬の曖昧さを避けて、上記アンテナまで、かつ上記アンテナを含んで、完全に組み立てられたシステムのフルにテスト可能な送受信両側を供給できることである。
【０００７】
適切な集積化の方法論を適用する新しいアプローチは、上述した想定される無線システムの良好な低コスト及び高機能の実現のための主要な要因であると信じられている。それは、最小マイクロ波技術を有するミリ波ユニットが用いられ、実質的に単純化された組立品を可能にする。理想的には、高価な高周波の共通基板担体が完全に排除されうる。また、可変パッケージ及び基板レベルの電波環境に対してほとんど反応を示さず、異なる製造及び組立設置に容易に転換可能な、アンテナと一体化された導波路遷移部との両方の設計を供給すべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の主な目的は、平面の（例えばミリ波の）回路に直接接続されうる単純なアンテナ装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、追加の導波路ベースの（例えばミリ波の）能動及び受動の部品に対する、信頼できて、再現性のあるインターフェースを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、平面の（例えばミリ波の）回路に対する、再現可能で、低損失で、完全に遮蔽されたテスト及び計測のインターフェースを提供することである。
【００１１】
本発明は、高度に一体化された無線への適用のための、低コストの中間利得（５〜１０ｄＢｉ）モジュール式の表面実装型アンテナと、テスト及び調整状況において用いられる適切なアダプタとの構成へ向けられている。
【００１２】
上記独創的な表面実装型アンテナは２つの主な機能を有している。第１の機能は、電磁エネルギーを自由空間中へ（外へ）放出する及び／又は受信するための通常のアンテナ機能である。第２の機能は、上記アンテナが平面回路−導波路遷移部の第１の部品を構成する、アダプタ機能である。したがって、上記アンテナはまた、いわゆるコネクタベース又はメス型アダプタ部品である。平面回路−導波路遷移部の第２の部品として、コネクタプラグ又はオス型アダプタ部品が用いられている。それは上記アンテナに繰り返し取り付けられうる。その結果、低損失で、広帯域かつ再現性のある平面回路−導波路遷移部を生み出す。
【００１３】
ここで示されている上記アンテナは、一体化された導波路コネクタ機能を有する表面実装型の、準平面のアンテナである。
【００１４】
本発明によると、上記独創的なアンテナの主な要素は、反射フレームと、能動（平面）回路への、少なくともわずかに曲げられる片持ち梁のインターフェースを有する放射要素とを備えている。上記ミリ波導波路アンテナ自体は、上記放射要素と２つの空洞、すなわち、背側の反射空洞及び開口空洞によって形成されている。上記放射要素は、上記反射フレームの内側に取り付けられて、これら２つの空洞の間の共通のインターフェースを提供している。全てのアンテナは、共通基板に配置されている導電面の表面に取り付けられており、基本的に電磁的に遮蔽された容量としての背側の反射空洞を生じさせている。
【００１５】
上記独創的なアンテナ装置は、平面回路−導波路遷移部の第１の部品を構成し、次の主な特徴を有している。すなわち、
−「Ｚ軸」寸法が「Ｘ軸」及び「Ｙ軸」寸法よりもはるかに小さい準平面形状を有する。
−平面の能動回路（送受信）チップへの、可撓性の機械的及び電気的インターフェースを与える。
−上記放射要素のためにフレキシブルな高周波基板を用いてもよい。
−「導波路準備」、すなわち、上記アダプタ／コネクタの機能性をサポートする／受け入れるために設計される。
−アダプタへの機械的及び電磁的インターフェースを与える。
【００１６】
上記独創的なアダプタは、平面回路−導波路遷移部の第２の部品を構成し、次の主な特徴を有する。すなわち、
−上記他の開口空洞の内側に、より高次のモード抑制を与えるように設計される。
−近接場の放射要素の修正をなす。
−上記平面回路−導波路遷移部のインピーダンス変換の役に立つ。
−上記アンテナ装置への機械的及び電磁的インターフェースを与える。
−導波路、又は、例えばアンテナやテスト及び計測装置といった導波路を有する他の部品への機械的及び電磁的インターフェースを与える。
【００１７】
上記アダプタが上記アンテナ装置に接続される場合、平面回路と導波路との間の完全に遮蔽されたインターフェースを有する配置、又はアンテナが設けられる。
【００１８】
ここに示されている上記アンテナ装置及び上記アダプタは、好ましくは、ミリ波の適用及び通信システムに使用されるように設計される。本発明は、モジュール式の費用効果の高い設計の採用によって、大幅なコスト削減を成し遂げる。
【００１９】
除外されない他の周波数帯で動作して、特別に影響力のある１つの周波数帯は、世界的なライセンスが免除されている範囲である５７〜６６ギガヘルツ（上記対応する標準化された導波路帯はＶ−バンド（Ｖ−ｂａｎｄ）、５０〜７５ギガヘルツ）。他の商業的に影響力のある周波数帯は、７１〜７６ギガヘルツと８１〜８６ギガヘルツとの範囲の組み合わせである（上記対応する標準化された導波路帯はＥ−バンド（Ｅ−ｂａｎｄ）、６０〜９０ギガヘルツ）。上記第１の場合、上記アンテナ装置は、好ましくは、良好な調整特性及び放射効率を有する５７〜６６ギガヘルツをカバーすべきである一方、完全な平面回路−導波路遷移部の機能において、全てのＶ−バンド範囲であるのが望ましい。第２の場合、上記アンテナ装置は、好ましくは上記７１〜８６ギガヘルツの範囲をカバーするべきである一方、上記平面回路−導波路遷移部の機能において、全てのＥ−バンド範囲であるのが望ましい。
【００２０】
本発明はまた、十分なテスト環境を与える、又は、上記アンテナ装置を、導波路インターフェースを有する適切な他の部品に接続するために用いられうる、上記アンテナ装置の反射フレームの表面に取り付けるように設計される上記アダプタにも取り組んでいる。
【００２１】
ここで示されている上記アンテナは、低コスト、大量生産、及び組立技術を両立できるという有利な点を有する。他の有利な点は、準平面アンテナの小さな形状因子と、それがチップスケールサイズを有するという事実である。
【００２２】
実際の実施に依存して、上記アンテナ装置は、毎秒ギガビットの無線データ通信のための十分に大きい入力インピーダンス帯域幅（相対的な帯域幅が２０％より大きい）をサポートすることができる。
【００２３】
他の有利な点、すなわち、周波数に関する平坦な利得応答及び高い放射効率（通常８０％より大きい）が得られている。上記アンテナ装置は、さらに、中間利得（５〜１０ｄＢｉ）を有していてもよく、近い範囲の２点間通信の適用には十分である。
【００２４】
上述の、及び本発明の他の目的や有利な点は、次の詳細な説明から現れるだろう。詳細な説明において、参照記号は、添付図面に付されていて、図面の一部を形成する。図面において、例として、本発明の好ましい実施形態が示されている。そのような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を示す必要はないが、参照記号は、本発明の範囲を説明するために、ここでは請求項に付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明に従う、アンテナ装置の略ブロック図である。
【図１Ｂ】本発明に従う、能動装置及びアンテナ装置を有する第１の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｃ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置及びアダプタを有する第２の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｄ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置、アダプタ及び導波路要素を有する第３の通信システムの略ブロック図である。
【図１Ｅ】本発明に従う、能動装置、アンテナ装置、アダプタ及びアンテナを有する第４の通信システムの略ブロック図である。
【図２Ａ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置の上面斜視図である。
【図２Ｂ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置の底面斜視図である。
【図２Ｃ】本発明に従う、共通基板に取り付けられている第１の平面アンテナ装置の側面図である。
【図２Ｄ】本発明に従う、第１の平面アンテナ装置に取り付けられるべき放射要素の斜視図である。
【図２Ｅ】上記放射要素のある程度の詳細を示す第１の平面アンテナ装置の上面図である。
【図２Ｆ】本発明の第１の平面アンテナ装置における反射フレームの半透明の斜視図である。
【図３】平面アンテナ装置と、フィードポイント部によって接続されているいくつかの電子部品とを備え、共通基板に取り付けられている第１の通信システムの斜視図である。
【図４】本発明に従う、平面アンテナ装置及びアダプタを備える第２の通信システム又は配置の半透明の斜視図である。
【図５Ａ】本発明に従う、嵌め合い要素がはっきり見える平面アンテナ装置の表面に取り付けられているアダプタの上面図である。
【図５Ｂ】本発明に従う、機械的接点と電気的接点との両方を提供する、嵌め合い要素を示す平面アンテナ装置の表面に取り付けられている図５Ａのアダプタの半透明の側面図である。
【図６Ａ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第１の較正用標準器の略ブロック図である。
【図６Ｂ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第２の較正用標準器の略ブロック図である。
【図６Ｃ】ポートとしての平面アンテナ装置を有する第３の較正用標準器の略ブロック図である。
【図７Ａ】本発明に従う、第２実施形態のもう一つの平面アンテナ装置の上面斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態の底面斜視図である。
【図７Ｃ】本発明に従う、共通基板に取り付けられている第２実施形態の側面図である。
【図７Ｄ】本発明の第２実施形態の半透明の上面図である。
【図７Ｅ】本発明の第２実施形態に従う、放射要素の斜視図である。
【図７Ｆ】本発明の第２実施形態の上面図である。
【図８】本発明に従う、平面アンテナ及びアダプタを備えるもう一つの配置の斜視図である。
【図９Ａ】本発明に従う、アンテナ装置に取り付けられているアダプタの側面図である。
【図９Ｂ】本発明に従う、図９Ａの上記アダプタ及びアンテナ装置の断面図である。
【図９Ｃ】本発明に従う、図９Ａの上記アダプタの断面図である。
【図９Ｄ】本発明の第３実施形態に従う、通信システムの斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に従う、通信システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［用語］
次の複数の段落は、本発明の議論を容易にするために明細書及びクレームの全体にわたって用いられているいくつかの用語について記載する。
【００２７】
次の文章において、「成形部分（ｃａｓｔ ｐａｒｔ）」が議論されている。本発明によると、成形部分という用語は、（自動の）射出成形法か、その後の焼結工程を備える粉末射出成形（ＰＩＭ）工程を用いて生産される部分として理解されるべきである。第１のケースにおいて、熱可塑性プラスチックが用いられてもよく、１ステップ工程における最終寸法をもたらす。
【００２８】
本発明によると、様々なプラスチックの射出成形材料が、上記成形部分を生産するために用いられてもよい。適したプラスチックのいくつかの例が、以下に挙げられる。つまり、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリレートブタジエンスチレン）、ＰＰＥ（ポリフェニルエーテル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡＳ（ポリアリーサルフォン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフエニレンサルファイド）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）である。
【００２９】
また、高分子ブレンドが用いられてもよい。高分子ブレンドは、２以上の混合性高分子の組合せである。ブレンドは、改善された製品特性を得るため、２以上の高分子を処理し、混合し、又は反応させることである。
【００３０】
また、フィラー粒子を有する改良プラスチックが用いられてもよい。これにより、強固に粘着する非電極又は電解被着金属のコーティングの構造をより容易にする。上記フィラー粒子は、導電性の金属（例えばパラジウム）か、非導電性の金属顔料からなっていてもよい。これらの金属顔料は、金属プライマコーティングの非電極被着のための触媒として用いられ、その後、電気的に補強されてもよい。スプレーラッカーは、限定された接着強さだけを得る。この強さは、上記プラスチック材料に強く依存する。上記プラスチック材料に上記粒子を埋め込むことによって、上記粒子が短い酸洗工程又はレーザー切断によって表面にのみ露出することにおいても上記接着強さが大幅に改善するが、さもなければ、それらの粒子は、上記プラスチック材料によって、封入されたままである。
【００３１】
改良プラスチックの他の重要なグループは、熱膨張係数（ＣＴＥ）を上記共通基板の１つに合わせるために、ガラス繊維と鉱物又はセラミックの粒子の組み合わせを採用する。
【００３２】
プラスチックの代わりに、金属が上記成形部分の製造のために用いられてもよい。アルミニウムは、特に適しており、アルミニウムは、アルミニウム射出成形法で成形されてもよい。チタニウム又はステンレス鋼は、金属射出成形（ＭＩＭ）工程を採用することによって用いられてもよい。金属射出成形（ＭＩＭ）工程は、上述した粉末射出成形（ＰＩＭ）工程の変形である。この方法の有利な点は、その後の金属メッキステップを単純化し、さらには金属メッキのステップを回避してもよいところである。
【００３３】
上記成形部分は、後工程の経費が最小で済むことにおいて際だっている。このため、上記成形部分はまた、ここではプレキャストの、又は仕上がった部分として、言及される。上記成形部分の寸法は、非常に正確である。
【００３４】
好ましくは、導電性の表面を有する反射体が用いられてもよい。この導電性の反射面は、グラウンドに接地されていてもよい。上記反射面は、平面又は曲面とされてもよい。好ましくは、共通基板の金属面が反射体として機能する。
【００３５】
本発明の特定の実施形態を検討する前に、いくつかの基本的な特徴が、図１Ａ〜１Ｅを参照することにより、検討され、また、説明される。
【００３６】
本発明の１つの主要な要素は、図１Ａに概略的に示されているように、いわゆる表面実装型アンテナ装置１００である。このアンテナ装置１００は、４つのインターフェースＥ１，Ｍ１，ＥＭ２及びＭ２を有し、図１Ａの４つの水平線によって表されている。図１Ａの左手側の２つのインターフェースＥ１及びＭ１は、能動回路４０への結合を構築するように工夫されている（図１Ｂ参照）。第１のインターフェースは、電気的インターフェースＥ１であり、第２のインターフェースは、機械的インターフェースＭ１である。他の２つのインターフェースは、電磁的インターフェースＥＭ２と、機械的インターフェースＭ２である。区別の方法として、我々は、電気的インターフェース（ＴＥＭ又は準ＴＥＭ伝送線の結合部である例）として、その平面にある電界と磁界との両者の横方向成分を主に示すインターフェースを示している。そして、我々は、電磁的インターフェース（長方形の導波路結合部である例）として、電界又は磁界の縦方向成分を示すインターフェースを示している。
【００３７】
本発明に従う、能動装置４０とアンテナ装置１００とを有する第１の通信システム２００は、図１Ｂに示されている。
【００３８】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００及びアダプタ５０を有する第２の通信システム２００は、図１Ｃに示されている。アンテナ装置１００及びアダプタ５０は一緒に配置３００と呼ばれている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。ＥＭ２及びＭ２は、上記アンテナ装置１００へ、好ましくは取り外し可能な結合を構築する一方、インターフェースＥＭ３及びＭ３が、追加の部品を取り付けるために用いられてもよい。
【００３９】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００、アダプタ５０及び導波路要素４００を有する第３の通信システム２００は、図１Ｄに示されている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。ＥＭ２及びＭ２は、上記アンテナ装置１００へ、好ましくは取り外し可能な結合を構築する一方、インターフェースＥＭ３及びＭ３は、上記導波路要素４００に接続される。この導波路要素４００は、インターフェースＥＭ３，Ｍ３に接続されている少なくとも二つのインターフェース（電磁的インターフェース及び機械的インターフェース）を有している。導波路要素４００は、明確さのための内部的特徴として取り扱われる追加のインターフェースを有していてもよい。
【００４０】
本発明に従う、能動装置４０、アンテナ装置１００、アダプタ５０及びアンテナ５００を有する第４の通信システム２００は、図１Ｅに示されている。上記アダプタ５０は、４つのインターフェース（２つの電磁的インターフェースと２つの機械的インターフェース）を有している。２つのインターフェースは、上記アンテナ装置１００のインターフェースＥＭ２，Ｍ２に接続されている。残りの２つのインターフェースＥＭ３，Ｍ３は、上記アンテナ５００に接続されている。このアンテナ５００は、インターフェースＥＭ３，Ｍ３に接続されている少なくとも二つのインターフェース（電磁的インターフェース及び機械的インターフェース）を有している。自由空間に放射状に広がる開口によって構成されている電磁的インターフェースは、さらに部品を取り付けることを通常想定していないので、明確さのためにこの場合も省略されている。
【００４１】
第１の平面アンテナ１００は、図２Ａ〜２Ｆに示されている。本発明に従う、上記アンテナ装置１００は、少なくとも反射フレーム１０と放射要素２０（図２Ｂ参照）を有する。この反射フレーム１０は、内側部分又は空洞１６（図２Ｃ参照）の側面を形成する環状の側壁１２を有している。側面口１４は、上記側壁１２の１つに設けられている。上記内側部分１６の上側の水平口１１は、図１Ａの電磁気的インターフェースＥＭ２を形成し、又はその部分である電磁的な開口として機能する。上記内側部分のこの部分は、開口空洞１６．２（図２Ｂ参照）と呼ばれている。上記内側部分１６の下側の水平口１７は、金属面３１（図２Ｃ参照）の表面に取り付けられ、又は配置されるように設計されている。上記金属面３１の表面に取り付けられ、又は配置されている場合、上記アンテナ装置１０の電磁的な背側の反射構造又は背側の反射空洞１６．１が形成されている。
【００４２】
上記反射フレーム１０は、さらに支持構造１３（図２Ｃ参照）を有している。この支持構造１３は、反射フレーム１０の一体的な部分である。ステップ又はリッジは、支持構造１３としての役目を果たす。
【００４３】
上記放射要素２０は、平面の、水平面指向のアンテナ基板２１を有している。このアンテナ基板２１は、長方形のモード変換領域２３．１と、原則的に水平方向において上記モード変換領域２３．１（図２Ｄ参照）から突出している片持ち梁形状のフィードポイント部２４とを有している。上記フィードポイント部２４は、電気的インターフェースＥ１（図１Ａ参照）の代わりにもなり、上記アンテナ装置１００を能動装置４０に接続する。本発明の好ましい実施形態において、フィードポイント部２４は、フィードポイント部２４の長い方の縁のうちの１つの略中心部で上記長方形のモード変換領域２３．１に入るコプレーナ導波路２７を特徴付けている。上記コプレーナ導波路２７は、上記基板２１のより大きい表面のうちの１つに接着されている薄い導電シート２６における２つの平行なスロットによって形成され、結果として、中心導体２８と２つの接地導体２９とを生じている。上記長方形のモード変換領域２３．１において、上記導電シート２６は、コプレーナ導波路２７に対して直角に延び、少なくとも１つのスロット７１を有している。上記中心導体２８は、スロット７１の遠い方の縁に電気的に接続され、上記接地導体２９は、近い方の縁に電気的に接続されている。このスロット７１は、好ましくは、領域２３．１の中央に配置されている。上記スロット７１の長さは、設計した周波数帯の中央での波長の略半分と等しくなるように選ばれている。
【００４４】
さらに改善された実施形態において、１又は２組のスロット７２，７３は、スロット７１に隣接するように配置され、上記設計した周波数帯の中央における波長の略半分の長さに対応するために折り畳まれている。好ましくは、スロット７２か７３のどちらか少なくとも１つの短い端部は、スロット７１に対して平行かつ近いところに延びていて、それによって、７１と７２、７３とのそれぞれの間の電磁的な結合がなされている。
【００４５】
本発明に従う、上記放射要素２０は、上記内側部分１６の内側の上記支持構造１３によって取り付けられている。その結果、上記内側部分１６は、上述した背側の反射空洞１６．１及び開口空洞１６．２（図２Ｃ参照）に分けられている。上記フィードポイント部２４は、能動回路４０への接続（電気的インターフェースＥ１）を有するために、側面口１４を通って上記内側部分１６から延在している。
【００４６】
本発明に従う、上記反射フレーム１０は、金属を有するか、又は少なくとも部分的に金属化されている。
【００４７】
上記平面アンテナ装置１００は、例えば、低周波ボード、回路基板又は類似の支持構造（例えば、図２Ｃ又は３参照）のような共通基板３０に集積化されるように、設計によって構成されている。上記反射フレーム１０を収容するのに適するための全ての共通の要求は、放射要素２０の背側の反射体として作用する水平の金属面３１を特徴付けることである。
【００４８】
上記アンテナ装置１００の反射フレーム１０は、「ｚ軸」寸法が「ｘ軸」及び「ｙ軸」寸法よりも小さい準平面レイアウトを有している。上記ｚ軸は、上記ｘ−ｙ平面に対して直交し、上記（アンテナ）基板２１は、上記ｘ−ｙ平面にある。好ましくは、上記フレーム１０の（ｚ方向における）高さは、上記平面回路４０の高さの１〜５倍の間である。もし５００μｍ厚さの平面のシリコンゲルマニウムチップ４０が用いられると、上記背側の反射空洞１６．１の高さもまた、約５００μｍとなる。
【００４９】
本発明のアンテナ装置１００の回路４０の高さと、上記フィードポイント部２４（図２Ｃ参照）の高さＤとの間の小さな違いは、後述されるように、（僅かに又は完全に）曲げられる片持ち梁によって架橋されてもよい。
【００５０】
好適な実施形態において、上記反射フレーム１０は、放射要素２０に対応するように設計されている支持構造１３を有し、上記支持構造１３は、上記放射要素のアンテナ基板２１の形状と一致する。つまり、上記反射フレーム１０は、上記アンテナ基板２１を支持するための機械的支持構造としての役目を果たす。上記反射フレーム１０は、上記アンテナ装置１００の３次元の構成要素であり、（共通の）基板３０の全アンテナ装置１００に取り付けるための機械的インターフェースＭ１の部分である。上記反射フレーム１０はまた、アダプタ５０を受けるように設計されているので、機械的インターフェースＭ２としての役目も果たす。
【００５１】
上記反射フレーム１０の下側部分１６．１の寸法は、上記放射要素２０が、この下側部分１６．１を通って内側部分１６の中へ挿入されうるように、選ばれている。このため、上記下側部分１６．１の水平方向の寸法は、上記放射要素２０の水平方向の寸法よりもいくらか大きく、また、フレーム１０又は開口空洞１６．２の上側部分よりもいくらか大きい水平方向の寸法を示している。
【００５２】
上記放射要素２０（その形状及び詳細は後述される）を収容するため、上記反射フレーム１０の側壁１２のうちの１つは、放射要素２０のフィードポイント部２４が反射フレームの内側部分１６の外に延在しうる側面口１４を有する。好ましい実施形態においては、平面回路４０への、曲げられる片持ち梁のインターフェース（図１Ａ中の電気的インターフェースＥ１）を有する。
【００５３】
好適な実施形態において、上記内側部分１６に面する反射フレーム１０の少なくとも側壁１２は、上記反射フレーム１０が開口タイプのアンテナとして用いられうるように金属化されている。このため、上記側壁１２は、金属コーティングを有していてもよい。もしくは、上記成形された反射フレーム部分は、成形部分が少なくとも表面部分において導電性を有するような方法で、母材に埋め込まれた導電性の粒子を含んでいてもよい。このことは、上記放射要素２０のためのアンテナ開口として、及び、以下でさらに説明するように、適したアダプタ５０に連結した、十分に画定され、遮蔽されている筐体を提供するために、上記内側部分１６の使用を容易にするために必要である。
【００５４】
上記環状の壁１２によって囲まれている反射フレーム１０は、上側の水平口１１と金属面３１に面している下側の水平口１７との２つの開口を有する。図２Ａから、また、図２Ａに続く図から、側壁１２によって囲まれている内側部分１６が、支持構造１３によって分割され、放射要素２０が２つの分離した空洞である上側の開口空洞１６．２と背側の反射空洞１６．１（図２Ｃ参照）とに分割されていることが分かる。本発明の好適な実施形態（同一のものに限定されず）として上述したように、コプレーナ導波路２７と開口１１の断面に対応する基本的な導波路モードとの間の電磁的なエネルギーを効率的に交換するために、導電シート２６内のスロットの配置、又は等価な平面構造が、領域２３．１内のモード変換を提供するのに用いられてもよい。上記平面構造とともに上記背側の反射空洞１６．１は、有効なインピーダンス整合帯域幅の中央に略調整されている共振周波数を有するハイブリッド共振器を構成している。上記スロット配置は、基本的な導波路モードの励起及び上記放射開口１１における不要な方向成分の抑制を考慮して最適化されている。上記上側の開口空洞１６．２は非常に狭くてもよい。この場合、上記放射要素２０は、フリースペースに直接連結されている。しかしながら、開口空洞１６．２の或る最小高さは、広くて有効な周波数帯域幅及び上記アンテナ利得の平坦な周波数応答を得るための追加の自由度を与える。また、開口空洞１６．２の或る最小高さは、上記アダプタ５０が正しい位置にある場合、遮蔽され、また、再現性のある相互接続（図１ＣのＥＭ２及びＭ２）の配置をより良くサポートする。好ましくは、成形された反射フレーム１０が用いられているという事実のため、上記背側の反射部１６．１は、上記開口部１６．２の１つと異なる大きさ及び形状を有しうる。この開口部１６．２の寸法及び形状は、上記アンテナ全体の放射パターンに影響する。したがって、所望の放射パターンに従う、開口部１６．２のパラメータが、例えば、全波電磁シミュレーション法に基づく構造的な最適化を行うことによって、調整されうる。
【００５５】
図２Ｂは、上記アンテナ装置１００の底面の斜視図を示している。ここで、上記下側の水平口１７と、放射要素２０のアンテナ基板２１の底面とが、はっきりと見える。この図は、さらに、アンテナ１００が金属面３１に取り付けられる前に、上記下側の水平口１７を通って放射要素２０を挿入することで、放射要素２０が反射フレーム１０に取り付けられる方法を示している。この図はまた、前の段落で議論された（背側の反射部１６．１及び開口部１６．２の）上記内側部分１６の２つの部分への分離を示している。
【００５６】
上記共通基板３０に取り付けられている場合の上記平面アンテナ装置１００の側面図が、図２Ｃに示されている。この図は、組立品の構造部品を示している。第１に、上記水平の金属面３１が取り付けられている共通基板３０は、好ましくは、低周波数の基板であってもよい。この金属面３１は、電磁的な背側の反射構造の部品であり、上記反射フレーム１０の背側の反射部１６．１を囲むために設けられている。この金属面３１上で、反射フレーム１０には、今度は予めその中に収まっている放射要素２０が取り付けられている。好ましくは、導電接続部が、反射フレーム１０の側壁１２と金属面３１との間に設けられている。本発明の上述の実施形態において、放射要素２０のアンテナ基板２１は、金属面３１から所定の距離Ｄにある支持構造１３によって吊されている。
【００５７】
図２Ｃは、また、上記放射要素２０の上記フィードポイント部２４（好ましくは曲げられる片持ち梁）が、垂直の側壁１２のうちの１つの側面口１４を通って上記反射フレーム１０から延在している状況を示している。
【００５８】
図２Ｅは、上記平面アンテナ装置１００の好適な実施形態の底面図を示している。上述した基本的な導波路モードの励起及び不要な領域の部品の抑制は、図２ＥのＳ１−Ｓ１によって描かれているように、フィードポイント部２４とモード変換領域２３．１に共通するように、少なくとも１つの対称面を包含することによって、最もよく得られうる。さらなる改善が、領域２３．１のもう一つの局地的な対称面Ｓ２−Ｓ２の導入によって達成されうる。このことは、同一のスロットの組７２及び７３にそれぞれ対応している。
【００５９】
本発明のモジュラーアンテナ装置１００に用いられている上記放射要素２０は、図２Ｄに示されている。この要素２０は、アンテナ基板２１に設けられている。好適な実施形態において、この基板２１は、フレキシブルな、誘電性の材料からなっている。それは、例えば、高精細液晶高分子（ＬＣＰ）のフレックス基板である。上述した実施形態において、上記アンテナ基板２１は、フィードポイント部２４とモード変換領域２３．１とを有するＴ字形状である。上述したスロット７１，７２及び７３、コプレーナ導波路２７、中心導体２８及び接地導体２９を越えて、図２Ｄは、導電フレーム形状のシート７４を示している。このシート７４は、導電シート２６を有する面とは反対側の面に配置されている。両シート２６，７４は、好ましくは、複数の導電を用いることによって接続部７５を介して結合されている。この配置は、シート２６が金属面３１へ向けられていて、したがって、平面回路４０の上面へ向けられている場合に特に有効である。このことは、上記基板２１の反対側同士のコプレーナ導波路間の致命的な遷移を避けるために望ましい。この場合、シート２６は、個々の位置公差の影響を平均化する接続部７５及びフレーム形状のシート７４を介して、複数の導電の助けにより間接的に支持構造１３に取り付けられている。側面口１４から突出しているフィードポイント部２４は、改善した遮蔽及び増加した伝送線のインピーダンス範囲を与えるための、コプレーナ導波路２７とは反対の基板面に付着している導電シート７６を有していてもよい。導電シート７６と同一平面上の接地導体２９との間の接続部７９を介して導電性の２本の線は、上記フィード線２５の適切な遮蔽を与え、好ましくは、対称面Ｓ１−Ｓ１に対して等距離に配置されている。
【００６０】
図２Ｆは、図２Ａ〜２Ｅに示された実施形態と関係して用いられうる反射フレーム１０の１つの適した実施形態を示している。
【００６１】
上記フィードポイント部２４は、側面口１４を通って上記反射フレーム１０から延在するように設計されており、フィード線２５を介して他の部品への、上記放射要素２０の機械的及び電気的接続（インターフェースＥ１及びＭ１）を可能にする役割を有している。フィードポイント部２４は片持ち梁として実現され、フィードポイント部２４の外側の縁近くのフリップチップ接点を特徴付けてもよい。好ましくは、曲げられる片持ち梁は、上記平面回路４０（図３参照）に対応したインターフェースを与えるために、フィードポイント部２４として機能する。上記片持ち梁又は曲げられる片持ち梁は、全ての実施形態に関係して用いられうる。
【００６２】
他の好適な実施形態において、（片持ち梁部だけではない）上記全基板２１は、フレキシブル基板である。この場合、上記反射フレーム１０は、いわゆるマイクロホニィ（音響学上誘発された周期的な変位による電気信号の変調）及び／又は熱によって誘発された曲げ又はゆがみに対して、十分な機械的安定性を与える。上記フレキシブル基板は、あらゆる実施形態に関連して用いられうる。
【００６３】
上記導電面３１は、背側の反射空洞１６．１の一部であり、接地の代わりになってもよい。上記導電面３１は、より良い再現性のために、平面アンテナ装置１００の一部であるか、より低コストのために基板３０の一部であってもよい。もし上記導電面３１が基板３０の一部であれば、導電面３１はまた、平面アンテナ装置１００のための機械的サポートの代わりである。
【００６４】
通信システム２００の典型的な第１の実施形態は、平面アンテナ装置１００を備え、共通基板３０に取り付けられたままで、図３に示されている。平面アンテナ装置１００に加えて、共通基板３０は、この図に示されているように、集積化された回路４０（平面回路又は能動回路４０）のような他の電子部品を通常収容している。多くの周囲の表面接点４１は、回路基板又は例えばボンドワイヤを用いた共通基板３０に接続されている。本発明に従う、回路４０のミリ波ポートを構成する（周囲の）ボンドパッド４１．１は、フィードポイント部２４の外側の縁で、フィード線２５（図２Ｄ参照）を介してフィードポイント部２４に直接接続されている。そのような直接の結合を構築するために好適な工程は、金メッキされた、又は機械的に打ち当てられた表面接点４１へのフィード線２５の熱音響（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）溶接を含む逆のフリップチップボンディングである。
【００６５】
他の周波数帯域で動作することは除外されず、本発明は、特に、５７〜６６ＧＨｚ又は、７１〜８６ＧＨｚ周波数範囲で、それぞれ動作するのに特に適している。それと同時に、上記平面アンテナ装置１００は、室内通信用に主に用いられるように作られている。また、いわゆる「全二重」の同時２方向通信は、平面アンテナ１００を用いることができ、追加のダイプレクサが一方のアンテナ装置１０と、回路４０の各送受信ポートとの間に採用されている。
【００６６】
上記アンテナ装置１００の放射効率は、９０％をかなり越えていてもよく、導波路遷移部の低損失動作（十数分の１ｄＢの挿入損失）と同時に起こる。また、設計によって、装置１００は非常に頑丈であり、製造公差に対してあまり敏感ではなく、追加の導体構造を必要とする薄膜工程の代わりの、比較的低コストの除去エッチング工程を用いることができる。
【００６７】
本発明の反射フレーム部１０は、図４に示されているように、アダプタ５０が取り付けられうるように設計されている。アダプタ５０の取り付けを容易にするため、反射フレーム及び／又はアンテナ装置１００は、インターフェースＥＭ２及びＭ２（図１Ｃ参照）を有している。
【００６８】
このアダプタ５０は、アンテナ装置１００の上側の水平口１１に接続可能に設計されている。アダプタ５０の目的は、様々なテスト及び調整装置をモジュラーアンテナ装置１００に（例えば、図１Ｄに示されているように、導波路要素４００を介して）接続する、又はアンテナ５００に（図１Ｅに示されているように）接続する可能性を与えることである。アダプタ５０と共にアンテナ１００は、各平面回路−導波路遷移部を与える。部品１００と５０との両者は、共に接続された場合、平面回路（例えば平面回路４０）と導波路（例えば導波路要素４００）との間の完全に遮蔽されたインターフェースを形成する。
【００６９】
このため、アダプタ５０の上側部分５２は、使用されている特有のテスト又は調整装置に適合する形状を有している。アダプタ５０の下側部分（オス部分）は、オス部分がアンテナ１００にはまるように形状因子を有する。はめ込みのオス部分は、アンテナフレーム１０への機械的接点を有するように設計されている（この機械的接続はインターフェースＭ２と表現されている）。好ましくは、電気接点は、アダプタ５０がアンテナ１００に差し込まれている場合、部品１０と５０との間に形成されていて、それによって、完全な電磁遮蔽を与えている。
【００７０】
アダプタ５０の本体は、一方側でのフレーム１０への機械的接続（インターフェースＭ２）と、他方側での（テスト装置）導波路要素４００への機械的接続（インターフェースＭ３）とを与えている。上記本体は、さらに、電磁波が反射フレーム１０から導波路要素４００へ伝わる場合に、他方の開口空洞１６．２（インターフェースＥＭ２）の内側で近接場修正を確実にする特徴／要素を有する。上記はめ込み面の少なくとも一部は導体である。本発明との関連で、近接場修正は、モード変換領域２３．１（又は２３．２）近くの十分に定義された電磁境界条件の動作を意味している。近接場修正は、アダプタ５０がフレーム１０に結合されている場合には再生産可能に導入され、アンテナ１００が通常動作中の場合には導入されない。
【００７１】
本発明に従う、アダプタ５０は、適切なテスト環境のために求められ、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の接続の頑丈さ及び許容範囲がないことによっても保証される導波路遷移部（例えば、Ｖバンド場合の標準ＷＲ−１５導波路、インターフェースＥＭ３）を与える。上記所望の遷移部を与えることを可能にするために、導波路インターフェース（ＥＭ３）への高効率で広いバンド幅結合が、アンテナ近接場の修正によって可能になる。
【００７２】
上記反射フレーム１０と同様に、上記アダプタ５０は、また、（事前）成形部品であってもよく、アダプタ５０は、また、フライス加工、ドリル加工及び他の従来の工程によって形成されてもよい。成形方法及びその代替手段の詳細のために、成形部品についての上述の記載を参照して欲しい。成形アダプタ５０と一緒に成形された反射フレーム１０は、平面回路４０と導波路インターフェースとの間の直接接続を与えている。両部品１００，５０は、協力して所望のインピーダンス変換を与えている。
【００７３】
例えば、導波路ベースの高利得アンテナ５００又はフィルタを有する通信製品又はシステム２００の内側の遷移部として用いられるように設計されている場合、本発明に従って、低コストと両立できる大量生産技術が採用される。しかしながら、それらの採用は、少数で必要な取付テスト及び計測アダプタのために必須ではない。
【００７４】
図４において、上記第１の実施形態におけるモード変換領域２３．１（図２Ｅ参照）の近接場を修正するのに適した要素が描かれ、この要素は電導性の横断リッジ又はロッド５４の形状を成す。この要素は、アダプタ５０、すなわち、その一体的な部分に永久に取り付けられる。ギャップ７７（図５Ｂ参照）は、第１のスロット７１の直接の短絡回路を避けるために、（基板２１に面する）要素５４の下側の面と導電シート２６（図２Ｄ参照）との間に設けられている。シート２６の位置（基板２１の上面又は背面）に依存して、ギャップ７７は、空気又は誘電基板との空気の組み合わせで満たされていてもよい。有利な実施形態において、要素５４は、平面Ｓ２−Ｓ２（図２Ｅ参照）に関して対称な形状をなすと共に位置している。より好ましい実施形態において、要素５４は、平面Ｓ１−Ｓ１（図２Ｅ参照）に関して対称な形状である。要素５４の形状及び配置は、好ましくは、残りの開口（図５Ａ参照）の区分７８Ａ及び７８Ｂの内側の基本的な導波路モード（例えばＴＥ１０モード）をサポートするために選ばれている。これらの区分７８Ａ，７８Ｂの縦及び横の寸法は、望まないモードの電磁場が、所望の動作の帯域幅の外へ対応する共振周波数をシフトさせるために十分に変位させられるのと同時に、所望のインピーダンス変換をサポートするために設計されている。
【００７５】
アダプタ５０及び反射フレーム１０の適切な機械的配置を確実にするため、バネ接点、面接点、ボルトナット結合等が機械的インターフェースＭ２として採用されてもよい。同じ要素が、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の電磁的接点（インターフェースＭ２）を与えるために用いられていてもよい。機械的及び電磁的接続のために、異なる要素をそれぞれ採用することも考えられる。
【００７６】
導波路要素４００への遷移部を設けるため、アダプタ５０は、標準の導波路フランジ（例えば、Ｖバンドの内側での動作の場合におけるＷＲ−１５）を有していてもよい。
【００７７】
好ましい実施形態において、図５Ｂに示されているように、アダプタ５０及びフレーム１０は、接続されている場合に、電気的、機械的双方の接点５５を形成している。反射フレーム１０及びアダプタ５０の上側の水平口１１は、例えば、開口１１を取り囲むフレーム１０の水平面において、電気的に接続されうる。従って、全体が遮蔽された導波路遷移部を創出する。接点領域５５の水平部分は、正確な垂直の停止位置を与える一方、垂直部分は、反射フレーム１０とアダプタ５０との間の正確な水平の（ｘ，ｙ，シータ）位置合わせを与えてもよい。図５Ｂにおいて、上述したギャップ７７がまた、示されている。要素５４は、背側の反射フレーム１０における内側の側壁１２への、水平の機械的及び／又は電気的接点を有していても有していなくてもよい。
【００７８】
アダプタ５０が取り付けられている平面アンテナ１００は、製造者に完全に較正されたテスト環境をサポートする。上記製造者は、装置、すなわち平面回路４０を信頼できる再現性のある方法でテストして、微調整する必要がある者である。
【００７９】
アンテナとアダプタとの結合の高度な再現性のため、較正キットが構成されうる。図６Ａは、第１のアンテナ装置１００Ａ、第１の較正用標準器６０Ａ及び逆の第２のアンテナ装置１００Ｂの配置を示している。上記較正用標準器６０Ａは、好ましくは、図６Ａに示されている製品適用配置における平面回路４０と同一の電気的及び機械的ポート構成Ｅ１，Ｍ１を有する。上記較正用標準器６０Ａは、例えば、直通接続を示してもよい。図６Ａのはしごネットワークはまた、取り外し可能なポートとしてのアンテナ装置１００を有する較正用標準器４００Ａと呼ばれてもよい。
【００８０】
図６Ｂは、上記第１の較正用標準器６０Ａを第２の較正用標準器６０Ｂで置き換えたものと同等の配置を示している。上記較正用標準器６０Ｂは、例えば、アンテナ装置１００Ａと１００Ｂとの間の相互接続伝送線の明確な余長を有する、いわゆる「線（ＬＩＮＥ）」基準を示してもよい。図６Ｂのはしごネットワークはまた、較正用標準器４００Ｂと呼ばれてもよい。
【００８１】
図６Ｃは、挿入された第３の標準器６０Ｃを有する第３の配置を示している。上記較正用標準器６０Ｃは、例えば、アンテナ装置１００Ａ及び１００Ｂに等しい大きな反射体を与える、いわゆる「反射（ＲＥＦＬＥＣＴ）」基準を示していてもよく、一方で、アンテナ装置１００Ａと１００Ｂとの間の高度な電気信号の分離を与えている。図６Ｃのはしごネットワークはまた、較正用標準器４００Ｃと呼ばれてもよい。２ポートのベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）は、完全に較正された計測に用いられてもよい。ＶＮＡの測定ポートは、１つの適切なアダプタ５０をそれぞれ備えうる。較正用標準器４００Ａ，４００Ｂ及び４００Ｃの逐次計測は、例えば、よく知られた１２項エラーモデルのエラー係数を計算できる一連の計測データを与える。この１２項エラーモデルは、Ｓ．Ｒｅｈｎｍａｒｋ、「自動ネットワークアナライザーシステムの較正工程について」，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．マイクロ波理論及び技術、１９７４年４月、４５７〜４５８頁、及びＪ．Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃ、「システム計測のエラーモデル」、マイクロ波ジャーナル、１９７８年５月、６３〜６６頁に記載されているように、インターフェースＥ１，Ｍ１への遷移部を含む物理的な計測設定の不完全さを数学的に除去するために用いられうる。
【００８２】
その他によく知られた方法が、上述したエラー係数、及び標準導波路ポートでのＶＮＡの較正から得られる対応する係数を用いることによって、配置３００（図１Ｃ参照）の散乱行列を決定するために適用されうる。この配置３００は、標準導波路（インターフェースＥＭ３，Ｍ３）と平面装置ポート（インターフェースＥ１，Ｍ１）との間の複合アダプタを構成しているので、この散乱行列の知識は、標準導波路ポートに関する既知の特性を有する装置による正しい計測に大変役立つが、非標準ポートの較正には役立たない。
【００８３】
好適な実施形態において、上記アダプタ５０及び上記反射フレーム１０は、アダプタ５０が手動で取り付けられたり外されたりしうるように設計されている。したがって、機械的なクランプ機構が好適である。
【００８４】
さらに好適な実施形態において、増加された開口サイズを有し、それによって増加されたアンテナ利得能力を有する平面アンテナ装置１００の放射要素２０として機能する代替モード変換領域２３．２（図７Ｄ参照）を有する開口空洞アンテナが考案されてもよい。各実施形態は図７Ａ〜７Ｆに示されている。同一の参照番号は、同一の要素の他、多かれ少なかれ同じ機能を有する要素にも用いられている。各要素は、簡単に検討されているだけである。より詳細は、図２Ａから２Ｆの記載から導き出されうる。
【００８５】
この実施形態は、上側の開口空洞１６．２（図７Ｄ参照）と下側の背側の反射空洞１６．１とが、好ましくは、反射フレーム１０の一体的な部分である水平の遮蔽壁１６．３（図７Ａ参照）によって分けられているという事実によって特徴付けられている。上記遮蔽壁１６．３は、上側の開口空洞１６．２内に中心が置かれている２つ折りの鏡面対称の開口８１を有する。上記遮蔽壁１６．３は、放射要素２０を受けるように、又は、固定するように設計されているので、ここでは支持構造とも呼ばれている。上記背側の反射空洞１６．１（図７Ｄ参照）はまた、好ましくは、上側の開口空洞１６．２よりも、はるかに小さい領域をカバーし、それによって、動作の周波数の範囲内での共振モードの数を減らす。上記放射要素２０（図７Ｂ参照）は、遮蔽壁１６．３の下側の面に配置され、実質的に開口８１（図７Ａ参照）に閉じこめられたモード変換領域２３．２を有する。
【００８６】
好適な実施形態において、上記開口８１は、動作の周波数の範囲内での１つの基本的な共振モードだけをサポートするために寸法が決まっている。
【００８７】
有利な実施形態は、基本的に長方形の開口８１を有する。モード変換領域２３．２は、修正されたＥ−プローブ（Ｅ−ｐｒｏｂｅ）の形状をしている。背側の反射空洞１６．１の高さは、回路４０（例えば、シリコンゲルマニウムチップ）によって与えられるので、背側の反射空洞１６．１の高さは、自由な電気的設計パラメータとして用いることができない。６０ＧＨｚの範囲において、典型的なチップ高さ５００μｍは、平面回路から導波路への遷移部に基づくＥ‐プローブにおける、バックショート部分の通常の深さの約３０％を表し、約４分の１波長である。例えば、Ｓ．Ｈｉｒｓｃｈ，Ｋ．Ｄｕｗｅ， ａｎｄ Ｒ．Ｊｕｄａｓｃｈｋｅ、「長方形の導波路から薄膜上のコプレーナ導波路への遷移部」、Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅｓ， ２０００． Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ． ２０００ ２５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．を参照のこと。
【００８８】
上記修正されたＥ‐プローブは、中心導体２８によって与えられ、中心導体２８自体は、上述した実施形態（図２Ａ〜２Ｆ、図７Ｃ参照）との類似において、フィードポイント部２４に含まれるフィード線２５によって与えられている。明瞭さのため、フィードポイント部２４は、図７Ａ，７Ｂ及び図７Ｄ〜７Ｆにおいて省略されている。中心導体２８は、大きな領域である導電シート２６の反対側の基板２１の一面に取り付けられ、電気接地層として機能する。開口８１の形状及び大きさと対応して、開口８２が、シート２６内に設けられている。この開口８２は、好ましくは、開口１６．３の周辺と似ているが、僅かに小さい寸法を有する。結果として突出する導体のフレームは、フレーム１０と放射要素２０との間の位置公差の影響を低減するのに役立つ。
【００８９】
好適な実施形態において、リング形状の導電シート７４は、上記中心導体２８と同じ基板２１の表面に設けられると共に配置されている。リング形状の導電シート７４は、開口８２内に全体がすっぽり入る、２つ折りの鏡面対称形状の開口８３を有している。平面アンテナ装置１００の第１の実施形態に対する類似において、接続部７５を介して多数の導電体は、シート２６及び７４の同一の電位を確保するために用いられてもよい。中心導体２８は、電気接地層から開口８２へ突出する。ここで、中心導体２８は、好ましくは、幅狭のストリップ８５（図７Ｄ参照）の形態をとる。この領域における接地層の欠如のため、このストリップは、一連の接続された誘導性リアクタンスを表している。ストリップ８５は、より幅広のパッチ８６に接続されていて、ストリップ８５自体と開口８３の反対側の縁との間のギャップ８７（図７Ｆ参照）を残す。基板２１の同じ側の導電シート７４及びパッチ８６の両方の位置のおかげで、ギャップ８７によって生成された浮遊容量は、放射要素２０のフォトリソグラフィ生産工程の間の連続的な露光に起因する位置決め公差（僅かな位置エラー）とほとんど関係ない。設けられた開口８３は、開口８２内にある。さらに、開口８１に及ぶ放射要素２０の位置決め公差に対する感度の減少は、開口８２を囲む導体の縁と開口８１の周辺との間の十分な水平の空間を与えることによって得られる。
【００９０】
モード変換領域２３．２の好ましい実施形態は、鏡面対称に配置され、導電性を有する横ストリップ８８を与える。この横ストリップ８８は、パッチ８６の両側に接続され、開口８２の導体に対して略平行に延びる。中心導体２８の近くの縁までの距離は、中心導体２８の遠い方の縁までの距離よりもはるかに小さい。よく知られているＥ−プローブ配置についてのこの修正は、背側の反射空洞１６．１の並外れて小さな高さを補い、上記アンテナと導波路遷移部との両方の動作モードのための、良好かつ広帯域のインピーダンス整合を再び成す。ギャップ８７及び８９によって成された浮遊容量を有する配置は、それぞれ、準集中要素のコンデンサ型分圧器を構成する。この単純かつコンパクトな構造によって、ギガビットモジュール式のＲＦ波形及び、導波路遷移部の全導波路帯（例えば、Ｖバンド５０〜７５ＧＨｚ）動作、つまりテスト及び計測動作モードを十分に満たすインピーダンス整合帯域を可能にしている。平面のフィードポイント部におけるネットワークに適合する平面のリアクタンスを無くすことが、上記ミリ波の挿入ロスを減らしている。
【００９１】
開口空洞１６．２の有利な実施形態において、２つの台１５が設けられ、これらの台１５は、それぞれ、モード変換領域２３．２と同じくＳ１−Ｓ１について鏡面対称を有する。これらの台１５はまた、同一で、それ自体は第２の、局所的な鏡対称面を形成する。台１５の高さは、空洞１６．２の高さ以下である。また、台１５の幅及び長さは、上記アンテナモード動作のために最適化された広帯域のインピーダンス整合の特性を得るために調整されている。空洞１６．２の内側の側壁１２と開口８１の縁との間の距離の５０％〜９０％の台の長さに合うように最適化されるために、台の幅を調整することは有益である。台１５の助けにより、上側の開口１１からの放出のための良好な開口効率が達成されうる。つまり、帯域幅の調整と略単一の孔の領域との間のまずまずの妥協が見つけられうる。
【００９２】
再現性のあるアダプタ５０への高周波接点を与えるため、上側の空洞１６．２の少なくとも遮蔽壁１６及び内側の側壁１２は、例えば、薄い金属層でコーティングすることにより、導電性を有する。
【００９３】
さらに好適な実施形態において、上側の空洞１６の前面９１はまた、内側の側壁１２への環状の接点を有する導電体であり、基本的に平らな面を示している。
【００９４】
図８において、本発明に従う、平面アンテナ装置１００及びアダプタ５０を備える配置の斜視図が示されている。この図は、アダプタ５０が、どのようにアンテナ１０に差し込まれうるかを示している。反射フレーム１０は、上述したように完全に又は部分的に金属化されていてもよい。一方で、アダプタ（フレーム）５０は完全に金属化されている。取り付けられる場合、２つの部品１０，５０は、電気的に接続されると共に完全に遮蔽された導波路遷移部が生み出される。電気的接点は、好ましくは、次の２つの方法のいずれかにより形成されている。フレーム１０の上側の空洞１６．２の内側の側壁１２が、十分な表面平坦性、十分に正確な寸法及び導体の耐摩耗性を有している場合、アダプタ５０の外側壁９２の側面の接点が形成される。この場合、少なくともフレーム１０の側壁は、ある機械的な適合性及び弾性を有していなければならない。そうでなければ、アダプタ５０の下側の突出した管状の前面９３が、上記フランジの周辺に沿って金属化された前面９１との電気接点を形成するために用いられうる。図８に示したように、対称的に配置された導電ポスト１８は、アンテナ装置１００の現在の実施形態の独創的な近接場修正を形成するため、及び上記導波路遷移部の動作モードにおける適切なインピーダンス変換を与えるために設けられていてもよい。好ましくは、導電ポスト１８は、機械的な曖昧さを避けると共に、導電ポストの高精度な表面への不慮の損傷を緩和するために、内側の側壁１２及び遮蔽壁１６に触れていない。
【００９５】
図９Ａ〜９Ｄは、平面アンテナ装置１０及び取付アダプタ５０の第一の好ましい実施形態を構成する配置３００を示している。アライメントピン９４を有する標準的な導波路フランジは、機械的なインターフェースＭ３及び電磁的なインターフェースＥＭ３として、それぞれ実装されている。図９Ａは側面図を示す一方、図９Ｂは、中心を外れた上記配置の断面を示している。接点領域５５（図５Ｂ参照）は、明確に認識されうる。図９Ｃは、アダプタ５０の中心面を通る断面だけを示している。複合された独創的な近接場修正及びインピーダンス整合機能を構築する上記横断リッジ５４がまた、図９Ｃに示されている。図９Ｄにおいて、上記アンテナ装置１００が能動装置４０に接続されている、通信システム２００が示されている。機械的支持構造５０１が、ねじの助けによって上記アダプタ５０を上記共通基板３０に機械的に固定するのに用いられうることが示されている。この方法で、実験室環境において、計測目的のためにテスト導波路を取り付ける、安全で省スペースな方法が与えられる。機械的支持構造５０１は、この特別な構成において、機械的インターフェースＭ２の一部である。機械的支持構造５０１は、共通基板３０の表面に接着され、はんだ付けされ又はねじ止めされうる。生産テスト環境において、機械的支持構造５０１は、正確な配置及び自動プローブ搬送システムに対する十分な接触力を与えることによって、省略されうる。
【００９６】
さらに、通信システム２００の他の実施形態（修正されたＥ−プローブ設計を有するもの）が、図１０に示されている。ここで、機械的インターフェースＭ２の一部である機械的支持構造は、３つの各部品５０２．１（２ｘ）及び５０２．２に分けられている。それらの部品は、表面取り付け技術（ＳＭＴ）及びリフローはんだ付け工程のために最適化された材料からなると共に、表面メッキが施されている。この方法で、例えば、高利得アンテナ５００のような追加の部品を永久に取り付けるのに必要な部品は、自動製造工程を用いて費用対効果の高い取り付けがなされうる。ねじを用いる代わりに、バネ作用のクランプ、バイオネット継手又は他の方法が、適切な形状をした機械的支持部品と共に用いられうる。
【００９７】
本発明に従って、アンテナ１００は、回路４０に取り付けられうるし、アダプタ５０に取り付けられることなく単独で用いられうるし、または、アダプタ５０に取り付けられうる。
【００９８】
非接続の構成において、上記アンテナ１００は、中間ゲインを有する通信システム２００の低損失、広帯域、高効率な部品であって、容易に標準基板３０に取り付けられると共に、回路４０に接続される。
【００９９】
接続された構成において、上記導波路インターフェースＥＭ３，Ｍ３は、能動及び受動部品を回路４０に加える可能性を与える。この回路４０は、フィルタ、高利得アンテナ及びアンプモジュールを含むが、これらに限定されない。上記アダプタ５０は、好ましくは、導波路４００又はアンテナ５００をアンテナ装置１００に接続できる場の修正（例えば、望まない共振モードの抑制のため）を提供する。
【０１００】
また、接続された構成において、上記導波路インターフェースＥＭ３，Ｍ３は、標準の導波路部品４００の全動作の帯域幅内の回路４０のための、低損失で、全体的に遮蔽され、再現性のあるテスト及び計測環境を可能にしている。
【０１０１】
独創性のあるアンテナ装置１００及びアダプタ５０は、接続及び非接続の両構成において、特定の機能を同時に実現するために協調設計がされている。
【０１０２】
全ての要素、特にアンテナ装置１００は、標準の、低コスト材料を使用して製造されるように設計されており、大量生産工程を構築している。ＣＮＣ機械加工のような少量生産技術は排除されず、成形は、大量生産を別にすれば好ましい技術である。
【０１０３】
結果として、本発明のアンテナ装置１００を有する費用対効果の高いモジュールを作るのを許容する、モジュール式の非常に柔軟な解決法が利用可能であり、生産及び設計のシーケンスにおいて、テスト及び計測のために適用されている。モジュール式の非常に柔軟な解決法は、能動及び受動部品に導波路インターフェースを与えるのに等しくて、よく適合している。この種の結合されたインターフェースは、必要なモジュールのバージョンの数の最小化、物流の努力の減少及び在庫回転の増加によって、全体の製造コストをさらに減少できる。
【０１０４】
従来の解決法に比べて、本発明は、特に、ミリ波の送受信回路及びモジュールのコストをかなり減少させている。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 反射フレーム
１１ 上側の水平口
１２ 環状の側壁
１３ 支持構造
１４ 側面口
１５ 台
１６ 内側部分
１６．１ 背側の反射部／背側の反射空洞
１６．２ 開口部／開口空洞
１６．３ 遮蔽壁
１７ 下側の水平口
１８ スタブ
２０ 放射要素／モード変換要素
２１ （アンテナ）基板
２２ 放射パターン
２３．１ モード変換領域（能動領域）
２３．２ 代わりのモード変換領域
２４ フィードポイント（部）
２５ フィード線
２６ 導電シート
２７ コプレーナ導波路
２８ 中心導体
２９ 接地導体
３０ 共通基板
３１ 水平金属面
４０ 集積回路
４１ 接点（ボンドワイヤ）／表面接点
４１．１ ボンドパッド
５０ アダプタ
５１ 下側部分
５２ 上側部分
５４ 第２の結合要素（リッジ又はロッド）
６０Ａ 第１の較正用標準器
６０Ｂ 第２の較正用標準器
６０Ｃ 第３の較正用標準器
７１ （第１の）スロット
７２ スロット
７３ スロット
７４ フレーム形状のシート
７５ 接続部
７６ 導電シート
７７ ギャップ
７８Ａ 区分
７８Ｂ 区分
７９ 接続部
８１ 鏡面対称開口
８２ 開口
８３ 開口
８５ 幅狭のストリップ
８６ より幅広のパッチ
８７ ギャップ
８８ 横ストリップ
８９ ギャップ
９１ 前面
９２ 外側壁
９３ 環状前面
９４ アライメントピン
１００ モジュラーアンテナ装置
１００Ａ 第１のアンテナ装置
１００Ｂ 逆の第２のアンテナ装置
３００ 配置
４００ 導波路部品
４００Ａ 較正用標準器
４００Ｂ 較正用標準器
４００Ｃ 較正用標準器
５００ アンテナ
５０１ 機械的支持構造
５０２．１ 個別部品
５０２．２ 個別部品
ＥＭ２ インターフェース／電磁接点
ＥＭ２Ａ 電磁的インターフェース
ＥＭ２Ｂ 電磁的インターフェース
ＥＭ３ インターフェース／導波路インターフェース
Ｅ１ 電気的インターフェース
Ｅ１Ａ 電気的インターフェース
Ｅ１Ｂ 電気的インターフェース
Ｍ１ 機械的インターフェース
Ｍ１Ａ 機械的インターフェース
Ｍ１Ｂ 機械的インターフェース
Ｍ２ 機械的インターフェース
Ｍ２Ａ 機械的インターフェース
Ｍ２Ｂ 機械的インターフェース
Ｍ３ 機械的インターフェース
Ｓ１ 対称線
Ｓ２ 対称線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射フレーム（１０）と、放射要素（２０）とを備えた表面実装型アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）であって、
上記反射フレーム（１０）は、
内側部分（１６）の側面を形成する環状の側壁（１２）と、
上記側壁（１２）のうちの１つにおける側面口（１４）と、
電磁的な開口として機能する上側の水平口（１１）と、
下側の水平口（１７）と、
上記反射フレーム（１０）の一体的な部分である支持構造（１３；１６．３）と
を有し、
上記放射要素（２０）は、
モード変換領域（２３．１；２３．２）と、実質的に水平方向において上記モード変換領域（２３．１；２３．２）から突出している片持ち梁形状のフィードポイント（２４）とを有する、平面の、水平面指向アンテナ基板（２１）を有し、
上記放射要素（２０）は、上記内側部分（１６）が背側の反射部（１６．１）及び開口部（１６．２）に分けられるように上記内側部分（１６）の内側に上記支持構造（１３；１６．３）によって取り付けられ、
上記フィードポイント（２４）は、能動回路（４０）へ接続されうるように上記内側部分（１６）から上記側面口（１４）を通って延在し、
上記反射フレーム（１０）は、金属からなり、又は少なくとも部分的に金属化されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、
金属面（３１）を有する共通基板（３０）と、
上記能動回路（４０）と、
上記能動回路（４０）と、上記フィードポイント（２４）との間の電気的接続（Ｅ１）と
を備え、
上記放射要素（２０）を内側に持つ上記反射フレーム（１０）は、上記水平の金属面（３１）の上に取り付けられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、アダプタ（５０）への結合を構築するための電磁的インターフェース（ＥＭ２）及び機械的インターフェース（Ｍ２）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記機械的インターフェース（Ｍ２）は、上記アダプタ（５０）への差し込み式接続を与えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項５】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、上記アダプタ（５０）との機械的結合のための少なくとも１つの嵌め合い要素（１５）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項６】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、アダプタ（５０）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、平面回路−導波路遷移部の一部であることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記内側部分（１６）に面する上記反射フレーム（１０）の少なくとも上記側壁（１２）は、金属化されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項９】
請求項２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記側壁（１２）と上記金属面（３１）との間に、導電接続部が設けられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記上側の水平口（１１）は、上記放射要素（２０）の上記モード変換領域（２３．１；２３．２）によって放出された電磁波の放出のための開口として設計されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）と上記金属面（３１）との間の上記内側部分（１６）の一部（１６．１）は、上記電磁波のための背側の反射部（１６．１）として機能するように設計されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１２】
請求項２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）は、上記支持構造（１３；１６．３）によって、上記金属面（３１）から或る距離（Ｄ）に浮かされていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）は、フレキシブルな、誘電性の材料からなっていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
高精細液晶高分子のフレックス基板が、上記アンテナ基板（２１）として用いられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記下側の水平口（１７）及び上記アンテナ基板（２１）は、上記アンテナ基板（２１）が上記下側の水平口（１７）を通って上記内側部分（１６）の中へ挿入されるのを許容する寸法を有していることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記モード変換領域（２３．１）は、長方形形状を有し、
少なくとも一つのスロット（７１）を有する導電シート（２６）を備え、このスロット（７１）は好ましくは上記モード変換領域（２３．１）の中央に配置され、上記スロット（７１）の長さは、設計された周波数帯の中央での波長の略半分に等しくなるように選ばれており、
上記フィードポイント（２４）は、
上記モード変換領域の広い方の縁のうちの１つの略中心部で上記モード変換領域（２３．１）に入っているコプレーナ導波路（２７）を備え、上記コプレーナ導波路（２７）は、薄い導電シート（２６）内の２つの平行なスロットによって形成されて、中心導体（２８）と２つの接地導体（２９）とを有することを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記モード変換領域（２３．２）は、修正されたＥ−プローブ形状をしていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１８】
請求項１から５のうちの１つ以上に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）と、少なくとも一つの能動回路（４０）および共通基板（３０）を備え、上記能動回路（４０）および上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は上記共通基板（３０）に配置されており、上記能動回路（４０）は上記フィードポイント（２４）のフィード線（２５）を経由して上記モード変換領域（２３．１；２３．２）に接続されていることを特徴とする通信システム（２００）。
【請求項１９】
請求項１８に記載の通信システム（２００）において、
上記フィードポイント（２４）は、上記能動回路（４０）と上記モード変換領域（２３．１；２３．２）との間にフレキシブルな遷移部を与えることを特徴とする通信システム（２００）。
【請求項２０】
請求項１から５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）の上側の水平口（１１）に接続可能に設計されている下側部分（５１）と、テスト又は調整装置の導波路（４００）を収容するように設計されている上側部分（５２）とを有することを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２１】
請求項２０に記載のアダプタ（５０）において、
上記アンテナ装置（１００）の第１の嵌め合い要素（１５）に機械的に嵌まるように設計されている、少なくとも一つの嵌め合い要素（１８）をさらに備えることを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載のアダプタ（５０）において、
上記アダプタ（５０）が上記アンテナ装置（１００）に差し込まれる場合に、モード抑制及びインピーダンス変換を与える要素（１８；５４）をさらに備えることを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２３】
請求項１から５のいずれか１つに記載の上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）と、請求項２０、２１又は２２の上記アダプタ（５０）とを備え、
上記嵌め合い要素（１５，１８）は、上記反射フレーム（１０）と上記アダプタ（５０）との間の機械的接続（Ｍ２）を形成するために与えられており、好ましくは、オス／メスタイプの嵌め合いペアが上記嵌め合い要素（１５，１８）として採用されていることを特徴とする配置（３００）。
【請求項２４】
請求項２３に記載の配置（３００）において、
接続されている状態で、電気的及び機械的接点（５５）は、上記反射フレーム（１０）と上記アダプタ（５０）との間に設けられていることを特徴とする配置（３００）。
【請求項１】
反射フレーム（１０）と、放射要素（２０）とを備えた表面実装型アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）であって、
上記反射フレーム（１０）は、
内側部分（１６）の側面を形成する環状の側壁（１２）と、
上記側壁（１２）のうちの１つにおける側面口（１４）と、
電磁的な開口として機能する上側の水平口（１１）と、
下側の水平口（１７）と、
上記反射フレーム（１０）の一体的な部分である支持構造（１３；１６．３）と
を有し、
上記放射要素（２０）は、
モード変換領域（２３．１；２３．２）と、実質的に水平方向において上記モード変換領域（２３．１；２３．２）から突出している片持ち梁形状のフィードポイント（２４）とを有する、平面の、水平面指向アンテナ基板（２１）を有し、
上記放射要素（２０）は、上記内側部分（１６）が背側の反射部（１６．１）及び開口部（１６．２）に分けられるように上記内側部分（１６）の内側に上記支持構造（１３；１６．３）によって取り付けられ、
上記フィードポイント（２４）は、能動回路（４０）へ接続されうるように上記内側部分（１６）から上記側面口（１４）を通って延在し、
上記反射フレーム（１０）は、金属からなり、又は少なくとも部分的に金属化されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、
金属面（３１）を有する共通基板（３０）と、
上記能動回路（４０）と、
上記能動回路（４０）と、上記フィードポイント（２４）との間の電気的接続（Ｅ１）と
を備え、
上記放射要素（２０）を内側に持つ上記反射フレーム（１０）は、上記水平の金属面（３１）の上に取り付けられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、アダプタ（５０）への結合を構築するための電磁的インターフェース（ＥＭ２）及び機械的インターフェース（Ｍ２）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記機械的インターフェース（Ｍ２）は、上記アダプタ（５０）への差し込み式接続を与えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項５】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、上記アダプタ（５０）との機械的結合のための少なくとも１つの嵌め合い要素（１５）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項６】
請求項３に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、アダプタ（５０）を備えることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は、平面回路−導波路遷移部の一部であることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記内側部分（１６）に面する上記反射フレーム（１０）の少なくとも上記側壁（１２）は、金属化されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項９】
請求項２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記側壁（１２）と上記金属面（３１）との間に、導電接続部が設けられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記上側の水平口（１１）は、上記放射要素（２０）の上記モード変換領域（２３．１；２３．２）によって放出された電磁波の放出のための開口として設計されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）と上記金属面（３１）との間の上記内側部分（１６）の一部（１６．１）は、上記電磁波のための背側の反射部（１６．１）として機能するように設計されていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１２】
請求項２に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）は、上記支持構造（１３；１６．３）によって、上記金属面（３１）から或る距離（Ｄ）に浮かされていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記アンテナ基板（２１）は、フレキシブルな、誘電性の材料からなっていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
高精細液晶高分子のフレックス基板が、上記アンテナ基板（２１）として用いられていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記下側の水平口（１７）及び上記アンテナ基板（２１）は、上記アンテナ基板（２１）が上記下側の水平口（１７）を通って上記内側部分（１６）の中へ挿入されるのを許容する寸法を有していることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記モード変換領域（２３．１）は、長方形形状を有し、
少なくとも一つのスロット（７１）を有する導電シート（２６）を備え、このスロット（７１）は好ましくは上記モード変換領域（２３．１）の中央に配置され、上記スロット（７１）の長さは、設計された周波数帯の中央での波長の略半分に等しくなるように選ばれており、
上記フィードポイント（２４）は、
上記モード変換領域の広い方の縁のうちの１つの略中心部で上記モード変換領域（２３．１）に入っているコプレーナ導波路（２７）を備え、上記コプレーナ導波路（２７）は、薄い導電シート（２６）内の２つの平行なスロットによって形成されて、中心導体（２８）と２つの接地導体（２９）とを有することを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）において、
上記モード変換領域（２３．２）は、修正されたＥ−プローブ形状をしていることを特徴とするアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）。
【請求項１８】
請求項１から５のうちの１つ以上に記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）と、少なくとも一つの能動回路（４０）および共通基板（３０）を備え、上記能動回路（４０）および上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）は上記共通基板（３０）に配置されており、上記能動回路（４０）は上記フィードポイント（２４）のフィード線（２５）を経由して上記モード変換領域（２３．１；２３．２）に接続されていることを特徴とする通信システム（２００）。
【請求項１９】
請求項１８に記載の通信システム（２００）において、
上記フィードポイント（２４）は、上記能動回路（４０）と上記モード変換領域（２３．１；２３．２）との間にフレキシブルな遷移部を与えることを特徴とする通信システム（２００）。
【請求項２０】
請求項１から５のいずれか１つに記載のアンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）の上側の水平口（１１）に接続可能に設計されている下側部分（５１）と、テスト又は調整装置の導波路（４００）を収容するように設計されている上側部分（５２）とを有することを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２１】
請求項２０に記載のアダプタ（５０）において、
上記アンテナ装置（１００）の第１の嵌め合い要素（１５）に機械的に嵌まるように設計されている、少なくとも一つの嵌め合い要素（１８）をさらに備えることを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載のアダプタ（５０）において、
上記アダプタ（５０）が上記アンテナ装置（１００）に差し込まれる場合に、モード抑制及びインピーダンス変換を与える要素（１８；５４）をさらに備えることを特徴とするアダプタ（５０）。
【請求項２３】
請求項１から５のいずれか１つに記載の上記アンテナ装置（１００；１００Ａ；１００Ｂ）と、請求項２０、２１又は２２の上記アダプタ（５０）とを備え、
上記嵌め合い要素（１５，１８）は、上記反射フレーム（１０）と上記アダプタ（５０）との間の機械的接続（Ｍ２）を形成するために与えられており、好ましくは、オス／メスタイプの嵌め合いペアが上記嵌め合い要素（１５，１８）として採用されていることを特徴とする配置（３００）。
【請求項２４】
請求項２３に記載の配置（３００）において、
接続されている状態で、電気的及び機械的接点（５５）は、上記反射フレーム（１０）と上記アダプタ（５０）との間に設けられていることを特徴とする配置（３００）。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６５４５３（Ｐ２０１２−１６５４５３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１０１４９９（Ｐ２０１２−１０１４９９）
【出願日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【分割の表示】特願２０１１−５０４４０２（Ｐ２０１１−５０４４０２）の分割
【原出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（３０３０２６７５２）フーバー ウント ズーナー アーゲー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０１４９９（Ｐ２０１２−１０１４９９）
【出願日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【分割の表示】特願２０１１−５０４４０２（Ｐ２０１１−５０４４０２）の分割
【原出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（３０３０２６７５２）フーバー ウント ズーナー アーゲー (4)
【Ｆターム（参考）】
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