統合ナビゲーションレシーバを備えたコンパクトマルチパス耐性アンテナシステム
改良されたマルチパス耐性をもつパッチアンテナシステムは、上部アンテナアセンブリと、下部アンテナアセンブリを含む。各アンテナアセンブリは、誘電媒体で分離されたラジエターパッチ及びグランドプレーンを含む。上部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、励磁機と励磁回路によって励磁される。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合している。下部アンテナアセンブリの共振周波数は、上部アンテナアセンブリの共振周波数にほぼ等しい。下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界に対して逆位相である。下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界の振幅は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界の振幅から減算され、マルチパス信号が抑制される。グローバルナビゲーション衛星システムに適したシングルバンド及びデュアルバンドアンテナシステムを実装することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、概してアンテナに関し、より具体的には、全地球的航法衛星システム用のマイクロパッチアンテナに関する。
【０００２】
マイクロパッチアンテナは、全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のナビゲーションレシーバに非常に適している。これらのアンテナは、コンパクトなサイズと広い帯域幅の望ましい特性を備えている。広い帯域幅は、複数のＧＮＳＳからの信号を受信及び処理するナビゲーションレシーバに対しては特に重要である。現在配備されているＧＮＳＳは、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）と、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳシステムである。欧州のＧＡＬＩＬＥＯシステムなどの他のＧＮＳＳは計画されている。マルチシステムのナビゲーションレシーバは、システムの冗長性によるより高い信頼性と、より多くの衛星への良好な視程範囲を提供する。
【０００３】
マルチパス受信は、ＧＮＳＳにおける測位誤差の主要な発生源である。マルチパス受信は、ナビゲーションレシーバが通常配備されている複雑な環境からの反射によって引き起こされる信号のレプリカのナビゲーションレシーバによる受信を指す。ナビゲーションレシーバ内のアンテナによって受信される信号は、見通し内信号と、下にある地表面と周囲の物体や障害物から反射されるマルチパス信号の組み合わせである。反射信号は、受信信号の振幅と位相を歪める。この信号の劣化は、システムのパフォーマンスと信頼性を減少させる。
【０００４】
特定の帯域幅でのアンテナの性能は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）や指向性パターンなどの様々なパラメータによって特徴付けられる。アンテナのマルチパス除去能力を特徴づけるパラメータがダウン／アップ比であり、
ここで、Ｆ（θ）は、前方半球内の角度θにおけるアンテナ指向性パターンレベルであり、Ｆ（−θ）は、後方半球内のミラー角度−θにおけるアンテナ指向性パターンレベルである。Ｄ／Ｕ（９０）で示されるθ＝９０°における天頂ダウン／アップ比は、一般的に使用されるパラメータである。
【０００５】
マルチパスの影響は、広く平坦なグランドプレーン又はチョークリングなどの様々なアンテナ構造によって削減することができる。しかしながら、これらの構造は、アンテナの大きさと重量を増加させる。寸法を低減し、周波数の関数としてＤ／Ｕ（９０）を一定に保つために、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２００４／０２７９２０（２００４年４月１日に公開）には、マルチパス受信を減少させたＧＰＳアンテナが記載されている。帯域幅は、ＶＳＷＲの関数としては十分であるが、Ｄ／Ｕ（９０）の関数としては狭すぎる。
【０００６】
高精度なＧＮＳＳアプリケーション用の多くの既存のアンテナは、地上の特定の高さで測地棒又は三脚上に設置するために設計され製造されてきた。しかしながら、いくつかのＧＮＳＳアプリケーションでは、アンテナは車両上に搭載する必要がある。必要とされているものは、異なる実装構成に対して広い帯域幅と高いマルチパス除去性能を維持するコンパクトなアンテナである。
【発明の概要】
【０００７】
改良されたマルチパス耐性をもつパッチアンテナシステムは、上部アンテナアセンブリと、下部アンテナアセンブリを含む。各アンテナアセンブリは、誘電媒体で分離されたラジエターパッチ及びグランドプレーンを含む。上部アンテナアセンブリのグランドプレーンと下部アンテナアセンブリのグランドプレーンは電気的に接続されている。
【０００８】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、励磁機と励磁回路によって励磁される。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。上部アンテナアセンブリの共振周波数は、動作周波数帯域の中心動作周波数にチューニングされている。下部アンテナアセンブリの共振周波数は、上部アンテナアセンブリの共振周波数にほぼ等しくチューニングされている。
【０００９】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、信号ポートに電気的に接続されている。下部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、その信号ポートに電磁結合されている。上部アンテナアセンブリによって下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界に対して逆位相である。下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界の振幅は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界の振幅から減算され、マルチパス信号の強度は低下する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、各アンテナアセンブリに対して、誘電媒体は空気である。小さな共振サイズを維持しながら帯域幅と指向性パターンを高めるために、容量素子がラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って配置される。
【００１１】
様々なコンポーネントをパッチアンテナシステムに統合し、これによって車両の導電性表面を含む多様な表面上への搭載に適したコンパクトなアンテナシステムを作ることができる。いくつかの実施形態では、低雑音増幅装置が、パッチアンテナシステム内に統合される。いくつかの実施形態では、ナビゲーションレシーバが、第２ラジエターパッチの下に搭載される。いくつかの実施形態では、１つ以上の導電性閉鎖空洞（キャビティ）が、第２ラジエターパッチの下に備え付けられる。ナビゲーションレシーバと、低雑音増幅装置、シグナルプロセッサ、姿勢センサ、傾斜センサなどの補助ユニットを、閉鎖空洞内に搭載することができる。
【００１２】
パッチアンテナシステムの実施形態は、シングルバンド、デュアルバンド、マルチバンド動作用に構成することができる。
【００１３】
本発明のこれら及び他の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｂ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｃ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【００１５】
【図１Ｄ】参照ビューの方向を示す。
【００１６】
【図１Ｅ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｆ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｇ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｈ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｉ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｊ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【００１７】
【図１Ｋ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｌ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｍ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｎ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｏ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｐ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｑ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｒ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｓ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【００１８】
【図２】入射線及び反射線のための参照ジオメトリを示す。
【００１９】
【図３Ａ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【図３Ｂ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【図３Ｃ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２０】
【図４】ラジエターパッチとグランドプレーンが、エアギャップによって分離しているデュアルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２１】
【図５】ラジエターパッチとグランドプレーンが、固体誘電体基板によって分離しているデュアルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２２】
【図６】デュアルバンドアンテナシステムの設計パラメータを示す。
【００２３】
【図７】本発明の一実施形態に係るアンテナシステムと従来技術のアンテナシステムに対して周波数の関数としてのダウン／アップ比のプロットを比較している。
【００２４】
【図８Ａ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステムの斜視図を示す。
【００２５】
【図８Ｂ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用の設計パラメータを示す。
【００２６】
【図９Ａ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｂ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｃ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｄ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【００２７】
【図９Ｅ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｆ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｇ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｈ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｉ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｊ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｋ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｌ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【００２８】
【図１０Ａ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｂ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｃ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｄ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【００２９】
【図１０Ｅ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｋ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｌ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｍ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｎ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｏ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【００３０】
【図１１Ａ】シングルバンド、円偏光アンテナシステムの斜視図を示す。
【００３１】
【図１１Ｂ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｃ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｄ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｅ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｆ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｇ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｈ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｉ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｊ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｋ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｌ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１Ａ及び図１Ｂは、ｘ軸１０２、ｙ軸１０４、ｚ軸１０６、及び原点Ｏ１０８によって定義された直交座標系の斜視図を示している。図１Ａに示されるように、磁界Ｈ−平面１２０は、ｙ−ｚ平面内にあり、図１Ｂに示されるように、電界Ｅ−平面１３０は、ｘ−ｚ平面内にある。
【００３３】
また、図１Ｃの斜視図に示されるように、幾何学的構成が、球面座標系に対して説明されている。点Ｐ１１６の球面座標は、（ｒ，θ，φ）で与えられ、ここで、ｒは原点Ｏ１０８から測定した半径である。ここで点Ｐは、（ｒ，θ，φ）に対応する値を有する。ｘ−ｙ平面は、方位角平面と呼ばれ、ｘ軸１０２から測定したφ１０３は、方位角と呼ばれている。φ＝定数でｚ軸１０６と交差することによって定義された平面は子午面と呼ばれている。ｚ軸１０６とｘ’軸１１２によって定義される一般的な子午面１１４が、図１Ｃに示されている。ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面は、子午面の特殊な場合である。いくつかの規則では、子午線角度と呼ばれる角度θは、ｚ軸１０６から測定される（θ１０５と表記）。本明細書中で使用されるような他の規則では、角度θは、ｘ’軸１１２から測定され（θ１０７と表記）、仰角とも呼ばれている。
【００３４】
図２は、地球２０２の上方に位置するアンテナ２０４の概略図を示す。アンテナ２０４は、例えば、測地用測量三脚（図示せず）に取り付けることができる。図の平面は、Ｅ−平面（ｘ−ｚ平面）である。＋ｙ方向は、図の平面内を指している。野外環境では、＋ｚ（上）方向（天頂とも呼ばれる）は空の方向を指し、−ｚ（下）は地面の方向を指している。ここで、地面という用語は、陸と水環境の両方を含む。グランドプレーンを参照する際に使用されるような「電気的な」グランドとの混乱を避けるために、土地を参照する際に使用されるような「地理的な」グランドは、本明細書中では使用されない。
【００３５】
図２では、電磁波がｘ軸に対して入射角θでアンテナ２０４に入射する線として表現されている。水平線は、θ＝０°に対応している。線２１０や線２１２などの広々とした空からの入射線は、入射角が正の値を有する。線２１４などの地球２０２から反射した線は、入射角が負の値を有する。ここで、入射角が正の値を有する空間領域は、直接信号領域と呼ばれている。直接信号領域は、前方半球、上部半球とも呼ばれている。ここで、入射角が負の値を有する空間領域は、マルチパス信号領域と呼ばれている。マルチパス信号領域は、後方半球、下部半球とも呼ばれている。入射線２１０は、アンテナ２０４に直接入射する。入射線２１２は、地球２０２にぶつかる。反射線２１４が入射線２１２の地球２０２からの反射によって生じる。
【００３６】
反射信号を緩和するアンテナ能力を数値的に特徴付けるために、以下の比率が一般的に使用されている。
パラメータＤＵ（θ）（ダウン／アップ比）は、後方半球のアンテナ指向性パターンレベルＦ（−θ）のミラー角度での前方半球のアンテナ指向性パターンレベルＦ（θ）に対する比率に等しく、Ｆは電圧レベルを表す。ｄＢで表すと、この比率は以下のようになる。
【００３７】
図１Ｄは、以下に示すアンテナシステムの実施形態のビュー（観測方向）を定義する。ビューＡは＋ｙ方向に沿って観測され、ビューＢは−ｘ方向に沿って観測され、ビューＣは−ｚ方向に沿って観測され、ビューＤは＋ｚ方向に沿って観測される。ビューＥは、図の断面がｘ−ｚ平面に平行な断面図である。
【００３８】
図１Ｅ、図１Ｆ、図１Ｇは、水平部分１７０Ｈ、垂直部分１７０Ｖ１、垂直部分１７０Ｖ２を備えた長方形の幾何学的構造１７０のビューＣ、ビューＤ、ビューＥをそれぞれ示す。図１Ｈ、図１Ｉは、水平部分１８０Ｈ、垂直部分１８０Ｖを備えた円形の幾何学的構造１８０のビューＣ、ビューＤをそれぞれ示す。図１Ｊは、円形の幾何学的構造１８０のビューＥを示す。断面図では、垂直部分１８０Ｖは垂直部分１８０Ｖ１と垂直部分１８０Ｖ２で表される。図１Ｊの円形の幾何学的構造１８０のビューＥは、図１Ｇの長方形の幾何学的構造１７０のビューＥと類似している。
【００３９】
図１Ｋ、図１Ｌ、図１Ｍ、図１Ｎ、図１Ｏは、長方形の閉鎖空洞１７２のビューＣ、ビューＤ、ビューＡ、ビューＢ、ビューＥをそれぞれ示す。長方形の閉鎖空洞１７２の壁は、空洞壁１７２Ｈ１、空洞壁１７２Ｈ２、空洞壁１７２Ｖ１、空洞壁１７２Ｖ２、空洞壁１７２Ｖ３、空洞壁１７２Ｖ４である。
【００４０】
図１Ｐ、図１Ｑ、図１Ｒは、円筒閉鎖空洞１８２のビューＣ、ビューＤ、ビューＥをそれぞれ示す。図１Ｓは、斜視図を示す。図１Ｓに示されるように、円筒閉鎖空洞１８２の壁は、空洞壁１８２Ｈ１（平面）、空洞壁１８２Ｈ２（平面）と、空洞壁１８２Ｖ（円筒面）である。図Ｒの断面ビューＥに示されるように、空洞壁１８２Ｖは、空洞壁１８２Ｖ１と空洞壁１８２Ｖ２によって表される。
【００４１】
以下のアンテナシステムの実施形態は、主に断面図（ビューＥ）に示される。図の数を減らすために、特に断りのない限り、実施形態は、長方形の幾何学的構造と円形の幾何学的構造の両方を表す。様々な実施形態は、直線偏光放射又は円偏光放射を受信するように設計されている。一般に、本明細書内で開示されるアンテナシステムの実施形態は、長方形と円形の形状に限定されない。形状の他の例としては、三角形、平行四辺形、台形、一般的な多角形、楕円、及び一般的な曲線がある。形状は、特定の用途に応じて、ユーザ（例えば、アンテナの設計エンジニアなど）によって特定される。
【００４２】
図３Ａは、アンテナシステム３００として参照されるパッチアンテナの一実施形態の拡大詳細図を示している。主要なコンポーネントは、ラジエターパッチ３０８Ｈと、ラジエターパッチ３０８Ｈと同軸の対応するグランドプレーン３１０Ｈである（アンテナシステムの軸は、Ｚ軸に沿い、ラジエターパッチの幾何学的中心とグランドプレーンの幾何学的中心を通過する）。アンテナシステム３００では、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈは、誘電媒体として空気によって分離している。そのため、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈの間の空間は、エアギャップと呼ばれている。空気が誘電媒体として使用される場合、小さな共振サイズを維持しながら、アンテナシステム３００の帯域幅と指向性パターンを高めるために、容量素子をラジエターパッチ３０８Ｈの周囲、グランドプレーン３１０Ｈの周囲、又はラジエターパッチ３０８Ｈの周囲とグランドプレーン３１０Ｈの周囲に沿って構成することができる。容量素子を組み込んだパッチアンテナのデザインは、米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４０９３０号（２００９年６月４日に公開）で更に詳細に説明されており、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４３】
図３Ａでは、容量素子３０８Ｖ１と容量素子３０８Ｖ２が、ラジエターパッチ３０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子３１０Ｖ１と容量素子３１０Ｖ２が、グランドプレーン３１０Ｈに沿ってある。回路基板３０６は、メタライズ層３０１Ａによってラジエターパッチ３０８Ｈに結合されている。回路基板３０６は、励磁回路３０４を搭載している。回路基板３２０は、メタライズ層３０１Ｂによってグランドプレーン３１０Ｈに結合されている。回路基板３２０は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）３２４を搭載している。アンテナシステムの実施形態では、回路基板は、プリント基板（ＰＣＢ）である。励磁機３３０は、グランドプレーン３１０Ｈを（電気接点３１１Ａで）励磁回路３０４に結合する導電体である。励磁機３３０は、ラジエターパッチ３０８Ｈ及びメタライズ層３０１Ａから電気的に分離されている。
【００４４】
図３Ａに示される実施形態では、ピン駆動励磁回路が使用され、他の励磁回路を使用することもできる。励磁回路は、当技術分野で周知であり、更なる詳細は本明細書では提供されない。（いくつかの実施形態では、それらはマイクロストリップとして実装されている。）例えば、励磁回路の他の実施形態は、パワースプリッタを内蔵している。また、ＬＮＡ３２４を囲むシールド３１８が図３Ａに示されている（図３Ａでは、シールド３１８は、シールド壁３１８Ｈ、シールド壁３１８Ｖ１、シールド壁３１８Ｖ２によって表される）。ＬＮＡ３２４からの出力信号は、ＬＮＡ出力ポート３４０を介してアクセスされる。低雑音増幅装置は、当技術分野で周知であり、更なる詳細は本明細書では提供されない。アンテナシステム自体にＬＮＡを統合することによって、コンパクトなデザインを提供する。他の実施形態では、アンテナシステムの外部に独立したＬＮＡが使用される。
【００４５】
同軸ケーブル３２８は、誘電体によって分離した外側導体３２８Ａ（例えば、編組導体ジャケット）と内側導体３２８Ｂ（例えば、ワイヤ）を含む。外側導体３２８Ａは、電気接点３１１Ｂでラジエターパッチ３０８Ｈ及びメタライズ層３０１Ａと電気的に接触する。外側導体３２８Ａは、電気接点３１１Ｃでグランドプレーン３１０Ｈ及びメタライズ層３０１Ｂと電気的に接触する。内側導体端３２８Ｃとして参照される内側導体３２８Ｂの一端は、励磁回路３０４と電気的に接触する。内側導体端３２８Ｄとして参照される内側導体３２８Ｂの他端は、ＬＮＡ入力ポート３４２と電気的に接触する。
【００４６】
他の実施形態では、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈは、誘電媒体として固体誘電体基板によって分離している。固体誘電媒体の誘電率がεならば、誘電媒体内の波長は、√εの倍数で減少し、その結果、パッチアンテナの共振サイズも√εの倍数で減少する。固体誘電体基板を組み込んだアンテナシステムの例が以下に記載されている。固体誘電体基板を使用する場合は、容量素子は一般には使用されない。
【００４７】
アンテナシステムは、単一の周波数帯域（シングルバンドアンテナシステム）で、２つの周波数帯域（デュアルバンドアンテナシステム）で、又は３つ以上の周波数帯域（マルチバンドアンテナシステム）で動作することができる。例えば、ＧＰＳは、Ｌ１帯とＬ２帯で動作する。ＧＰＳに対しては、シングルバンドアンテナシステムは、通常、Ｌ１帯で動作し、デュアルバンドアンテナシステムは、通常、Ｌ１帯とＬ２帯の両方で動作する。
【００４８】
地上設置用に最適化された従来技術のアンテナを、車両の表面上又は表面近くに配置すると、アンテナ動作の効率が落ち、マルチパスレベルが増加する。図３Ｂは、任意の取付面３０２に取り付けたとき、高いアンテナ性能を維持するために設計されたアンテナシステム３８０として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。いくつかの実施形態では、取付面３０２は、屋根、ボンネット、又は車体の他の部分などの伝導性表面（ここでは伝導性は導電性を指す）である。他の実施形態では、取付面３０２は、三脚のプラットフォームである。
【００４９】
アンテナシステム３８０は、２つの対応する同軸アンテナアセンブリを含む。上部アンテナアセンブリは、前で図３Ａに示されたアンテナシステム３００と類似している。図を簡略化するために、図３Ａの詳細のいくつかは、図３Ｂには示されていない。対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ３１４Ｈと、対応するグランドプレーン３１２Ｈを含む。ラジエターパッチ３１４Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、エアギャップによって分離している。容量素子３１４Ｖ１と容量素子３１４Ｖ２が、ラジエターパッチ３１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子３１２Ｖ１と容量素子３１２Ｖ２が、グランドプレーン３１２Ｈの周囲に沿ってある。一般的に、容量素子はラジエターパッチ３１４Ｈの周囲、グランドプレーン３１２Ｈの周囲、又はラジエターパッチ３１４Ｈの周囲とグランドプレーン３１２Ｈの周囲に沿って構成することができる。容量素子の長さと、グランドプレーンの容量素子に対するラジエターパッチの容量素子の相対位置を変化させることができる。設計パラメータの詳細については後述する。いくつかの実施形態では、グランドプレーン３１０Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、互いに電気的に接触している独立した構造であり、他の実施形態では、グランドプレーン３１０Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、単一の構造体として形成される。
【００５０】
上部アンテナアセンブリでは、高周波（ＲＦ）信号が励磁機３３０及び励磁回路３０４によってラジエターパッチ３０８Ｈに励磁される。励磁回路３０４からの出力信号は、同軸ケーブル３２８を経由してＬＮＡ３２４の入力ポートに結合される。同軸ケーブルは、ＬＮＡの出力ポート３４０をナビゲーションレシーバ又は他の電子アセンブリに結合するために使用することができる。ＬＮＡは、アンテナシステム内の他の場所（ラジエターパッチ３０８Ｈとラジエターパッチ３１４Ｈの間）に取り付けられることに留意されたい。
【００５１】
下部アンテナアセンブリには、励磁機も励磁回路もない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合され、下部アンテナアセンブリの電磁放射が、上部アンテナアセンブリからの電磁放射によって誘導される。下部ラジエターパッチからの電磁放射は、電磁結合を介して上部ラジエターパッチに戻って送信され、下部ラジエターパッチからの信号は、上部ラジエターパッチで励磁された信号と合成される。
【００５２】
ここで、信号ポートは、上部ラジエターパッチと下部ラジエターパッチからの合成信号にアクセスできるアクセスポイントを指す。信号ポートは、様々な物理ポートに対応することができる。図３Ａに戻って参照すると、信号ポートは、例えば、内側導体端３２８Ｄ、ＬＮＡ入力ポート３４２、又はＬＮＡ出力ポート３４０に配置することができる。図３Ｂでは、上部ラジエターパッチ３０８Ｈは信号ポートに電気的に接続されているが、下部ラジエターパッチ３１４Ｈは、（上記のように、下部アンテナアセンブリは上部アンテナアセンブリに電磁結合されているので、）信号ポートに電磁結合されていることに留意されたい。したがって、上部ラジエターパッチ３０８Ｈと信号ポートとの間の電磁結合は、下部ラジエターパッチ３１６Ｈと信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。
【００５３】
下部アンテナアセンブリは、その共振周波数が上部アンテナアセンブリの共振周波数にほぼ等しくなるように構成されている。上部アンテナアセンブリの共振周波数は、周波数帯域の中心動作周波数にチューニングされている。一実施形態では、上部アンテナアセンブリは、ＧＰＳのＬ１帯で動作する。そして、下部アンテナアセンブリの共振周波数は、上部アンテナアセンブリの共振周波数の約±５％以内にチューニングされている。
【００５４】
上部アンテナアセンブリと下部アンテナアセンブリは、下部アンテナアセンブリに誘導される電流場（フィールド）が、上部アンテナアセンブリに励磁される電流場と逆位相になるように構成されている。したがって、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算される。能動的に励磁された上部アンテナアセンブリを、（上部アンテナアセンブリからの電磁誘導を介して）受動的に励磁された下部アンテナアセンブリに結合し、下部アンテナアセンブリの共振周波数を、上部アンテナ素子の共振周波数にチューニングさせる組み合わせによって、アンテナシステムが取り付けられている下部表面からの反射信号の受信数を減少させる。その結果、下半球におけるアンテナ指向性パターンレベルが低減され、反射マルチパス信号が抑制される。
【００５５】
下部アンテナアセンブリの共振周波数は、補助ＲＦプローブで測定することができる（上部アンテナアセンブリがまず取り除かれる）。周波数の関数としての総入力抵抗が、補助プローブによって測定される。総入力抵抗の実部の最大周波数が共振周波数を示している。ダウン／アップ比を最小にするために、上部アンテナアセンブリと下部アンテナアセンブリ用のラジエターパッチ寸法の最終的なチューニングを行うことができる。周波数の関数としてのダウン／アップ比は、無残響室で測定される。一実施形態では、ダウン／アップ比の最小値は、下部アンテナアセンブリの容量素子の幾何学的構成を調整する（例えば、容量素子の位置と姿勢を互いに対して及びラジエターパッチやグランドプレーンに対して変える）ことによって、所望の周波数にシフトすることができる。
【００５６】
下部アンテナアセンブリのラジエターパッチとグランドプレーンが、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離する一実施形態では、ダウン／アップ比が最小となる周波数は、誘電体の誘電率を変化させることによってチューニングすることができる。
【００５７】
図３Ｃは、取付面３０２に取り付けられたアンテナシステム３９０として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。アンテナシステム３９０は、追加の要素とともにアンテナシステム３８０を含む。閉鎖空洞３１６は、ラジエターパッチ３１４Ｈ、空洞壁３１６Ｈ、空洞壁３１６Ｖ１、空洞壁３１６Ｖ２によって部分的に形成される。空洞壁は導電性がある。ナビゲーションレシーバ３２２が、空洞３１６の内側に取り付けられる。同軸ケーブル３４８は、ＬＮＡの出力ポート３４０を、ナビゲーションレシーバ３２２の入力ポートへ結合する。ここで、組み合わされたラジエターパッチ３１４Ｈ、空洞壁３１６Ｖ１、空洞壁３１６Ｖ２、空洞壁３１６Ｈは、下部アンテナアセンブリ用のラジエターパッチとして機能することに留意されたい。追加の空洞（図示せず）を、空洞３１６の下にスタック構成で構成することができる。補助ユニット（後述）を、これらの空洞に取り付けることができる。空洞の大きさは同じにすることが可能であり、又は異なっていることも可能である。アンテナシステムに統合した空洞内にナビゲーションレシーバ又は他の補助ユニットを取り付けることによって、アンテナシステムのパフォーマンスに影響を与えることなく、コンパクトなデザインを提供する。
【００５８】
図４は、アンテナシステム４００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの一実施形態を示す。各周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリと、対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、ラジエターパッチと、エアギャップによって分離した対応するグランドプレーンを含む。各アンテナアセンブリ用に、容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。一実施形態では、第１周波数帯は、ＧＰＳのＬ１帯（高周波帯域）であり、第２周波数帯は、ＧＰＳのＬ２帯（低周波数帯域）である。
【００５９】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４０８Ｈと、対応するグランドプレーン４１０Ｈを含む。容量素子４０８Ｖ１と容量素子４０８Ｖ２が、ラジエターパッチ４０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４１０Ｖ１と容量素子４１０Ｖ２が、グランドプレーン４１０Ｈの周囲に沿ってある。
【００６０】
第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４１４Ｈと、対応するグランドプレーン４１２Ｈを含む。容量素子４１４Ｖ１と容量素子４１４Ｖ２が、ラジエターパッチ４１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４１２Ｖ１と容量素子４１２Ｖ２が、グランドプレーン４１２Ｈの周囲に沿ってある。
【００６１】
第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４２８Ｈと、対応するグランドプレーン４３０Ｈを含む。容量素子４２８Ｖ１と容量素子４２８Ｖ２が、ラジエターパッチ４２８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４３０Ｖ１と容量素子４３０Ｖ２が、グランドプレーン４３０Ｈの周囲に沿ってある。
【００６２】
第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４３４Ｈと、対応するグランドプレーン４３２Ｈを含む。容量素子４３４Ｖ１と容量素子４３４Ｖ２が、ラジエターパッチ４３４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４３２Ｖ１と容量素子４３２Ｖ２が、グランドプレーン４３２Ｈの周囲に沿ってある。
【００６３】
グランドプレーン４１０Ｈとラジエターパッチ４２８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン４３０Ｈとグランドプレーン４３２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ４３４Ｈとグランドプレーン４１２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。
【００６４】
回路基板４０６は、メタライズ層（図示せず）によってラジエターパッチ４０８Ｈに結合されている。回路基板４０６は、第１周波数帯域用の励磁回路４０４を搭載している。回路基板４２０は、メタライズ層（図示せず）によって、グランドプレーン４３２Ｈに結合されている。回路基板４２０は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）４２４と第２周波数帯域用の励磁回路４２６を搭載している。第１周波数帯域用の励磁機である励磁機４４０は、グランドプレーン４１０Ｈを励磁回路４０４に結合する導電体である。励磁機４４０は、ラジエターパッチ４０８Ｈ（及びメタライズ層）から電気的に分離している。
【００６５】
第２周波数帯域用の励磁機である励磁機４４２は、ラジエターパッチ４２８Ｈを励磁回路４２６に結合している。図４に示される実施形態では、第１周波数帯域と第２周波数帯域の両方で信号を処理するために、単一の広帯域ＬＮＡが使用されている。広帯域ＬＮＡの出力ポートは、両方の周波数帯域に共通の信号ポートとして機能する。一般的には、各周波数帯域用に独立したＬＮＡを使用可能であり、そのため、第１周波数帯域用の信号ポートは、第２周波数帯域用の信号ポートから分離している。単一の広帯域ＬＮＡは、別々のＬＮＡよりもコンパクトなデザインを提供する。ＬＮＡは、アンテナシステム内の他の場所（ラジエターパッチ４０８Ｈとラジエターパッチ４１４Ｈの間）に取り付けることも可能であることに留意されたい。
【００６６】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４０６Ｈは、第１信号ポート（この例では共通の信号ポート）に電気的に接続され、対応する下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４１４Ｈは接続されていない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。電磁結合の度合いは、アンテナシステムの幾何学的構成を変えることによって、例えば、ラジエターパッチ４０６Ｈとラジエターパッチ４１４Ｈの間の軸方向の分離を変えることによって変化させることができる。ラジエターパッチ４０６Ｈと第１信号ポートとの間の電磁結合は、ラジエターパッチ４１４Ｈと第１信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。上述のように、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算されるため、マルチパス信号は抑制される。
【００６７】
第２周波数帯域用のアンテナ要素は、同様に構成されている。第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４２８Ｈは、第２信号ポート（この例では共通の信号ポート）に電気的に接続され、対応する下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４３４Ｈは接続されていない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。電磁結合の度合いは、アンテナシステムの幾何学的構成を変えることによって、例えば、ラジエターパッチ４２８Ｈとラジエターパッチ４３４Ｈの間の軸方向の分離を変えることによって変化させることができる。ラジエターパッチ４２８Ｈと第２信号ポートとの間の電磁結合は、ラジエターパッチ４３４Ｈと第２信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。上述のように、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算されるため、マルチパス信号は抑制される。
【００６８】
本明細書内のアンテナシステムの実施形態の図では、種々の信号及び電源との接続やＬＮＡの動作用に使用されるケーブル、ナビゲーションレシーバ、及び補助ユニットは、表示されていない。これらは、当技術分野で周知であり、本明細書内では記載されていない。
【００６９】
図５は、アンテナシステム５００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。各周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリと、対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、ラジエターパッチと、対応するグランドプレーンを含む。様々なラジエターパッチとグランドプレーンは、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離している。容量素子は使用されていない。
【００７０】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５０８と、対応するグランドプレーン５１０を含む。第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５１４と、対応するグランドプレーン５１２を含む。第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５２８と、対応するグランドプレーン５３０を含む。第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５３４と、対応するグランドプレーン５３２を含む。
【００７１】
グランドプレーン５１０とラジエターパッチ５２８は、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン５３０とグランドプレーン５３２は、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ５３４とグランドプレーン５１２は、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。
【００７２】
ラジエターパッチ５０８とグランドプレーン５１０は、固体誘電体基板５８２によって分離している。ラジエターパッチ５２８とグランドプレーン５３０は、固体誘電体基板５８４によって分離している。グランドプレーン５３２とラジエターパッチ５３４は、固体誘電体基板５８６によって分離している。グランドプレーン５１２とラジエターパッチ５１４は、固体誘電体基板５８８によって分離している。誘電体基板は、同じ材料又は異なる材料（例えば、異なる誘電率を有する）にすることができる。
【００７３】
回路基板５０６は、メタライズ層（図示せず）によってラジエターパッチ５０８に結合されている。回路基板５０６は、第１周波数帯域用の励磁回路５０４を搭載している。回路基板５２０は、メタライズ層（図示せず）によってグランドプレーン５３２に結合されている。回路基板５２６は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）５２４と、第２周波数帯域用の励磁回路５２６を搭載している。励磁機５４０は、グランドプレーン５１０を励磁回路５０４と結合する導電体である。励磁機５４０は、ラジエターパッチ５０８（及びメタライズ層）から電気的に分離している。励磁機５４２は、ラジエターパッチ５２８を励磁回路５２６に結合している。同軸ケーブル５４８は、ＬＮＡ５２４の出力をナビゲーションレシーバ５２２の入力に結合している。
【００７４】
閉鎖空洞５７０は、ラジエターパッチ５１４、空洞壁５７０Ｈ、空洞壁５７０Ｖ１、空洞壁５７０Ｖ２によって部分的に形成される。閉鎖空洞５７２は、空洞壁５７０Ｈ、空洞壁５７２Ｖ１、空洞壁５７２Ｖ２、空洞壁５７２Ｈによって部分的に形成される。空洞壁は導電性がある。ナビゲーションレシーバ５２２は、空洞５７０内に取り付けられる。補助ユニット５３８は、空洞５７２内に取り付けられる。ここで、補助ユニットは、電気式、電子式、光学式、機械式コンポーネントを含む任意のユーザ定義のコンポーネントを指す。補助ユニット５３８の例としては、低雑音増幅装置、シグナルプロセッサ、姿勢トランスデューサ、傾斜センサが含まれる。追加の空洞は、空洞５７２の下にスタック構成で構成できる。空洞の大きさは、同じにすることが可能であり、又は異なっていることも可能である。種々の信号及び電源の接続とナビゲーションレシーバ及び補助ユニットの動作用に使用されるケーブルは図示されていない。
【００７５】
当業者であれば、２つを超える周波数帯域で動作するためのアンテナシステムの実施形態を開発することができる。
【００７６】
図６は、アンテナシステム６００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの概略寸法図を示している。図を簡略化するために、回路素子のほとんどは図示されていない。各周波数帯域用に、軸６０１に関して同軸上の上部アンテナアセンブリと対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、エアギャップによって分離したラジエターパッチと対応するグランドプレーンを含む。各アンテナアセンブリ用に、容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。
【００７７】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６０８Ｈと、対応するグランドプレーン６１０Ｈを含む。容量素子６０８Ｖ１と容量素子６０８Ｖ２が、ラジエターパッチ６０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６１０Ｖ１と容量素子６１０Ｖ２が、グランドプレーン６１０Ｈの周囲に沿ってある。
【００７８】
第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６１４Ｈと、対応するグランドプレーン６１２Ｈを含む。容量素子６１４Ｖ１と容量素子６１４Ｖ２が、ラジエターパッチ６１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６１２Ｖ１と容量素子６１２Ｖ２が、グランドプレーン６１２Ｈの周囲に沿ってある。
【００７９】
第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６２８Ｈと、対応するグランドプレーン６３０Ｈを含む。容量素子６２８Ｖ１と容量素子６２８Ｖ２が、ラジエターパッチ６２８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６３０Ｖ１と容量素子６３０Ｖ２が、グランドプレーン６３０Ｈの周囲に沿ってある。
【００８０】
第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６３４Ｈと、対応するグランドプレーン６３２Ｈを含む。容量素子６３４Ｖ１と容量素子６３４Ｖ２が、ラジエターパッチ６３４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６３２Ｖ１と容量素子６３２Ｖ２が、グランドプレーン６３２Ｈの周囲に沿ってある。
【００８１】
グランドプレーン６１０Ｈとラジエターパッチ６２８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン６３０Ｈとグランドプレーン６３２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ６３４Ｈとグランドプレーン６１２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。
【００８２】
以下の寸法は、特定のアプリケーション用にユーザ（例えばアンテナエンジニアなど）によって指定することが可能な設計パラメータである。
ラジエターパッチとグランドプレーンの横寸法：
Ｄ１：ラジエターパッチ６０８Ｈ
Ｄ２：グランドプレーン６１０Ｈ
Ｄ３：ラジエターパッチ６２８Ｈ
Ｄ４：グランドプレーン６３０Ｈ
Ｄ５：グランドプレーン６３２Ｈ
Ｄ６：ラジエターパッチ６３４Ｈ
Ｄ７：グランドプレーン６１２Ｈ
Ｄ８：ラジエターパッチ６１４Ｈ
容量素子の長さ：
Ｌ１：容量素子６０８Ｖ１と容量素子６０８Ｖ２
Ｌ２：容量素子６１０Ｖ１と容量素子６１０Ｖ２
Ｌ３：容量素子６２８Ｖ１と容量素子６２８Ｖ２
Ｌ４：容量素子６３０Ｖ１と容量素子６３０Ｖ２
Ｌ５：容量素子６３２Ｖ１と容量素子６３２Ｖ２
Ｌ６：容量素子６３４Ｖ１と容量素子６３４Ｖ２
Ｌ７：容量素子６１２Ｖ１と容量素子６１２Ｖ２
Ｌ８：容量素子６１４Ｖ１と容量素子６１４Ｖ２
ラジエターパッチとグランドプレーン間の垂直方向の間隔：
Ｓ１：ラジエターパッチ６０８Ｈとグランドプレーン６１０Ｈの間
Ｓ２：ラジエターパッチ６２８Ｈとグランドプレーン６３０Ｈの間
Ｓ３：グランドプレーン６３２Ｈとラジエターパッチ６３４Ｈの間
Ｓ４：グランドプレーン６１２Ｈとラジエターパッチ６１４Ｈの間
【００８３】
アンテナシステムの一実施形態では、第１周波数帯域はＬ１帯であり、第２周波数帯域はＬ２帯である。第１周波数帯域の上部アンテナアセンブリ及び対応する下部アンテナアセンブリは、Ｌ１帯でユーザ指定のダウン／アップ比を提供するように構成され、第２周波数帯域の上部アンテナアセンブリ及び対応する下部アンテナアセンブリは、Ｌ２帯でユーザ指定のダウン／アップ比を提供するように構成される。例えば、Ｌ１帯（１５６３ＭＨｚ〜１６１６ＭＨｚ）とＬ２帯（１２１６ＭＨｚ〜１２６０ＭＨｚ）で、ＧＰＳとＧＬＯＮＡＳＳの両方の信号を受信するためには、Ｌ１帯において下部アンテナアセンブリの共振周波数が、Ｌ１帯の中心周波数（１５９０ＭＨｚ）の周りのおよそ−６０ＭＨｚ〜＋２５ＭＨｚの範囲内にあり、Ｌ２帯において下部アンテナアセンブリの共振周波数が、Ｌ２帯の中心周波数（１２４０ＭＨｚ）の周りのおよそ−５０ＭＨｚ〜＋２０ＭＨｚの範囲内にあるようにパラメータを選択する。
【００８４】
また、ユーザ指定のパラメータである横方向の寸法Ｗをもつハウジング６２２が、図６に示される。一実施形態では、ハウジング６２２は、図３Ｃの閉鎖空洞３１６などの閉鎖空洞である。別の一実施形態では、ハウジング６２２は、図３Ｃのナビゲーションレシーバ３２２などのナビゲーションレシーバのケースである。ナビゲーションレシーバのケースは導電性があり、ラジエターパッチ６１４Ｈと電気的に接触しており、閉鎖空洞は使用されない。アンテナシステムのパフォーマンス特性に影響を与えることなく、ハウジング６２２の別の寸法を使用することができる。一実施形態では、Ｗはほぼ（１−５）Ｄ６の範囲にある。第２実施形態では、ＷはＤ６にほぼ等しい。第３実施形態では、ＷはＤ８にほぼ等しい。
【００８５】
一実施形態では、ハウジング６２２は、閉鎖空洞を表し、アンテナアセンブリは、ジャッキパッド又は三脚に取り付けられ、ＷはＤ７よりも小さい。追加の空洞が、ハウジング６２２の下に取り付けられる場合は、追加の空洞の寸法は、Ｗ以下である。第２実施形態では、アンテナアセンブリは、車両の本体などの導電性表面に取り付けられ、ＷはＤ６以上である。追加の空洞が、ハウジング６２２の下に取り付けられる場合は、追加の空洞の寸法は、アンテナシステムの性能には影響しない。
【００８６】
図６に示される横方向の寸法は、ビューＥの断面平面内の横方向の寸法を表すことに留意されたい。しかしながら、上述のように、ラジエターパッチ及びグランドプレーンの形状は、正方形又は円形とは異なる場合がある。したがって、横方向の寸法は、他の断面に対しては異なる場合がある。
【００８７】
他の実施形態では、ラジエターパッチとそれに対応するグランドプレーンは、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離している。通常、これらの実施形態では容量素子は使用されない。図６に示されるものと同様の設計パラメータが適用される。追加の設計パラメータとして、固体誘電体基板の誘電率がある。
【００８８】
図８Ａは、直線偏光放射用アンテナシステム８００として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態の斜視図を示している。アンテナシステム８００は、上部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０２Ｈと、対応するグランドプレーン８０４Ｈ）と、対応する下部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０６Ｈと、対応するグランドプレーン８０８Ｈ）を含む。グランドプレーン８０４Ｈとグランドプレーン８０８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、単一の構造体から形成することも可能である。ラジエターパッチ８０２Ｈは、励磁機８１０によって供給される。励磁機８１０の位置は、ｘ軸に沿ってラジエターパッチ８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ラジエターパッチ８０６Ｈは、励磁機によって供給されない。
【００８９】
ラジエターパッチは、誘電媒体によってそれに対応するグランドプレーンから分離している。いくつかの実施形態では、誘電媒体は、固体誘電体基板である。他の実施形態では、図８Ａに示されるように、誘電媒体は空気である。グランドプレーン上でラジエターパッチを支持する構造要素は、これらの図には示されていない。支持構造要素の例としては、薄い誘電体支柱と薄い導電性ブリッジを含んでおり、これらはアンテナシステムのパフォーマンスに影響を与えない。
【００９０】
エアギャップを使用する場合は、パッチアンテナの共振サイズを小さくするために、容量素子の形態の遅波構造を、ラジエターパッチ、グランドプレーン、又はラジエターパッチとグランドプレーンの両方に構成可能である。容量素子は、Ｈ−平面（ｘ軸に直交する）に沿ってのみ構成される。図８Ａに示される実施形態では、容量素子（ＣＥ）は、上部ラジエターパッチ８０２Ｈに構成されるＣＥ ８０２Ｖ１及びＣＥ ８０２Ｖ２と、下部ラジエターパッチ８０６Ｈに構成されるＣＥ ８０６Ｖ１及びＣＥ ８０６Ｖ２である。
【００９１】
参照ジオメトリを以下に記載する。特に断りのない限り、本明細書内のすべての寸法は、特定用途用にユーザ指定できる設計パラメータである。
【００９２】
図８Ｂは、ラジエターパッチ８０２Ｈ及びグランドプレーン８０４Ｈ用の参照ジオメトリを提供する。ビューＣを参照。グランドプレーン８０４Ｈは、ｘ軸に沿った寸法ｄ１とｙ軸に沿った寸法ｄ２を有する。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｘ軸に沿った寸法ｄ３とｙ軸に沿った寸法ｄ４を有する。ラジエターパッチ８０２Ｈの寸法は、グランドプレーン８０４Ｈの寸法よりも小さい、等しい、又は大きいことが可能である。アンテナシステムのダウン／アップ比を向上させるために、通常、ｄ１＝〜（１−３．５）ｄ３、ｄ２＝〜（１−３．５）ｄ４である。
【００９３】
ビューＢ及びビューＡを参照。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｚ軸に沿った寸法ｄ６だけグランドプレーン８０４Ｈから分離している。容量素子ＣＥ ８０２Ｖ１及びＣＥ ８０２Ｖ２は、ｙ軸に沿った寸法ｄ４とｚ軸に沿った寸法ｄ５を有する。
【００９４】
同様の参照ジオメトリが、ラジエターパッチ８０６Ｈ及びグランドプレーン８０８Ｈに適用される。一実施形態では、ラジエターパッチ８０６Ｈは、ラジエターパッチ８０２Ｈと同じサイズであり、グランドプレーン８０８Ｈは、グランドプレーン８０４Ｈと同じサイズであり、下部アンテナアセンブリと上部アンテナアセンブリはｘ−ｙ平面に対して鏡面対称性を有する。一般的に、下部アンテナアセンブリの寸法は、対応する上部アンテナアセンブリの寸法よりも小さい、等しい、又は大きいことが可能である。一実施形態では、ダウン／アップ比を減少させるために、下部アンテナアセンブリの寸法は、上部アンテナアセンブリの対応する寸法の約３．５倍までである。
【００９５】
図９Ａ〜図９Ｄは、米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４０９３０号に更に詳細に記載されている容量素子の他の実施形態を示している。図９Ａを参照。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｙ軸に沿って寸法ｄ４を有する。図８Ｂでは、ＣＥ ８０２Ｖ２が、ラジエターパッチ８０２Ｈの全長に沿っている。一般的に、ＣＥ ９０２Ｖ２は、ｙ軸に沿った寸法ｄ７を有し、ｄ７≦ｄ４である。
【００９６】
図９Ｂ〜図９Ｄを参照。図９Ｂでは、ＣＥ ９０２Ｓ１及びＣＥ ９０２Ｓ２は、ストレート形状を有する。容量素子の厚さは、寸法ｄ９と表記されている。図９Ｃでは、ＣＥ ９０２Ｉ１（セグメント９０２Ｉ１−１及びセグメント９０２Ｉ１−２を含む）と、ＣＥ ９０２Ｉ２（セグメント９０２Ｉ２−１及びセグメント９０２Ｉ２−２を含む）は、内曲形状（内側に曲がった形状）を有する。セグメント９０２Ｉ１−２及びセグメント９０２Ｉ２−２の寸法は、ｘ軸に沿ってｄ１０である。図９Ｃでは、ＣＥ ９０２Ｏ１（セグメント９０２Ｏ１−１及びセグメント９０２Ｏ１−２を含む）と、ＣＥ ９０２Ｏ２（セグメント９０２Ｏ２−１及びセグメント９０２Ｏ２−２を含む）は、外曲形状（外側に曲がった形状）を有する。セグメント９０２Ｏ１−２及びセグメント９０２Ｏ２−２の寸法は、ｘ軸に沿ってｄ１１である。一般的に、容量素子とラジエターパッチ又はグランドプレーンとの間の角度は、９０度以外でもよい。一般的に、内曲及び外曲容量素子の曲げ角度は、９０度以外でもよい。
【００９７】
図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄでは、ｘ軸に沿った容量素子間の距離はｄ８である。
【００９８】
容量素子ＣＥ ９０２Ｖ２は、連続的なストリップとして構成され、拡張連続構造（ＥＣＳ）と呼ばれている。図９Ｂに示される形状は、ストレートＥＣＳと呼ばれている。図９Ｃに示される形状は、内曲ＥＣＳと呼ばれている。図９Ｄに示される形状は、外曲ＥＣＳと呼ばれている。
【００９９】
図９Ｅ〜図９Ｌは、ラジエターパッチ、グランドプレーン、及びＥＣＳ容量素子の様々な構成の直交図を示している。
図９Ｅ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：なし
グランドプレーン８０８Ｈ：なし
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０２６２）
注意事項：なし。
図９Ｆ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図９Ｇ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチはグランドプレーンよりも大きい。
図９Ｈ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンはラジエターパッチよりも大きい。
図９Ｉ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０４Ｉ１、９０４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０８Ｉ１、９０８１２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチはグランドプレーンよりも大きい。
図９Ｊ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０２Ｉ１、９０２Ｉ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０６Ｉ１、９０６Ｉ２）
注意事項：グランドプレーンはラジエターパッチよりも大きい。
図９Ｋ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０２Ｏ１、９０２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０６Ｏ１、９０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図９Ｌ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０２Ｏ１、９０２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０４Ｉ１、９０４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０８Ｉ１、９０８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０６Ｏ１、９０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１００】
図１０Ａは、連続線形構造（ＳＬＳ）として構成された容量素子を示している。これらの容量素子は、アンテナシステムのＲＦ応答をチューニングするための追加の設計パラメータを提供している。容量素子ＳＬＳ １００２Ｖ２は、複数のセグメント、１００２Ｖ２−Ａ、１００２Ｖ２−Ｂ、１００２Ｖ２−Ｃ、１００２Ｖ２−Ｄ、及び１００２Ｖ２−Ｅを含む。各セグメントの寸法は、ｙ軸に沿ってｄ１２であり、隣接するセグメント間の間隔は、ｙ軸に沿ってｄ１３である。図１０Ｂ〜図１０Ｃに示されるように、ＳＬＳの形状は、ストレート（ＳＬＳ １００２Ｓ１、ＳＬＳ １００２Ｓ１）、内曲（ＳＬＳ １００２Ｉ１、ＳＬＳ １００２Ｉ２）、又は外曲（ＳＬＳ １００２Ｏ１、ＳＬＳ １００２Ｏ２）がそれぞれ可能である。各セグメントの断面は、正方形、長方形、円形、楕円形、又はその他のユーザ定義形状が可能である。図に示されている寸法は、すべてユーザ指定の設計パラメータである。一実施形態では、ｄ１３＞０．１ｄ１２である。一般的に、容量素子とラジエターパッチ又はグランドプレーンとの間の角度は９０度以外でもよい。一般的に、内曲及び外曲容量素子の曲げ角度は、９０度以外でもよい。
【０１０１】
局所構造の寸法及び数は、全等価容量を決定する。共振アンテナのサイズを最小化するために、ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子との間の重複領域を最大化する必要がある。ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子は、物理的に分離されているので、重複領域は、ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子の互いに対向する領域によって決定される（つまり、ラジエターパッチの容量素子の表面が、グランドプレーンの対応する容量素子の表面に直角に突き出している場合、重複領域は、ラジエターパッチの容量素子の突出した表面が、グランドプレーンの容量素子の表面と重複する領域である）。したがって、拡張連続構造として構成された容量素子は、最小の共振サイズを生成する。
【０１０２】
図１０Ｅ〜図１０Ｏは、ＳＬＳ容量素子の様々な構成の直交図を示している。
図１０Ｅ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：なし
グランドプレーン８０８Ｈ：なし
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：なし。
図１０Ｆ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１０Ｇ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｈ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１０Ｉ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子からオフセットしている。
図１０Ｊ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。グランドプレーンの容量素子は、ラジエターパッチの容量素子よりも広い。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子からオフセットしている。
図１０Ｋ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子は、ラジエターパッチの容量素子と互いに入り込んでいる。
図１０Ｌ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００４Ｉ１、１００４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００８Ｉ１、１００８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｍ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００２Ｉ１、１００２Ｉ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００６Ｉ１、１００６Ｉ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１０Ｎ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００２Ｏ１、１００２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００６Ｏ１、１００６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｏ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００２Ｏ１、１００２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００４Ｉ１、１００４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００８Ｉ１、１００８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００６Ｏ１、１００６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１０３】
図１１Ａは、円偏光放射用のアンテナシステム１１００として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態の斜視図を示している。アンテナシステムは、上部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０２Ｈと、対応するグランドプレーン８０４Ｈ）と、下部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０６Ｈと、対応するグランドプレーン８０８Ｈ）を含む。図１１Ａに示される実施形態では、ラジエターパッチ及びグランドプレーンは、長方形の形状を有する。他の実施形態では、円形形状などの他の形状を使用することができる。各ラジエターパッチは、エアギャップによって、それに対応するグランドプレーンから分離している。他の実施形態では、各ラジエターパッチは、固体誘電体基板によって、それに対応するグランドプレーンから分離している。
【０１０４】
容量素子は、ラジエターパッチの４つのすべての縁部に沿ったＳＬＳとして構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、ラジエターパッチ８０２Ｈのｙ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、ラジエターパッチ８０２Ｈのｘ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０６Ｖ１及びＳＬＳ １１０６Ｖ２は、ラジエターパッチ８０６Ｈのｙ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０６Ｖ３及びＳＬＳ １１０６Ｖ４は、ラジエターパッチ８０６Ｈのｘ軸に沿って構成されている。
【０１０５】
図１１Ａに示される実施形態では、ラジエターパッチ８０２Ｈ及びラジエターパッチ８０６Ｈは、両方ともｙ軸に沿った長さｂ及びｘ軸に沿った幅ａを有する長方形である。長方形の形状は、円偏光放射用のパッチアンテナの実施形態で頻繁に使用されている正方形の形状（ａ＝ｂ）のケースを含むことに留意されたい。グランドプレーン８０４Ｈは、ラジエターパッチ８０２Ｈよりも大きくすることが可能であり、グランドプレーン８０８Ｈは、ラジエターパッチ８０６Ｈよりも大きくすることが可能である。
【０１０６】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ８０２Ｈは、励磁ロッドによって励磁され、下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ８０６Ｈは、励磁されない。円偏光場は、互いに直交し位相が９０度ずれた２つの直線偏光の和である。この場を励磁するために、ロッド１１１０Ａ及びロッド１１１０Ｂの２つのロッドが使用される。ロッド１１１０Ｂの位置は、ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ロッド１１１０Ａの位置は、ｙ軸に沿った放射素子８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ｘ−ｚ平面は、ロッド１１１０Ｂによって励磁された場のＥ−平面と、ロッド１１１０Ａによって励磁された場のＨ−平面である。ロッド１１１０Ｂによって励磁された場に対して、ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、（Ｈ−平面内の）磁場ベクトルに沿って整列される。ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、（Ｅ−平面内の）電場ベクトルに沿って整列される。同様に、ロッド１１１０Ａによって励磁された場に対して、ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、（Ｅ−平面内の）電場ベクトルに沿って整列される。ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、（Ｈ−平面内の）磁場ベクトルに沿って整列される。
【０１０７】
図１１Ｂ〜図１１Ｌは、円偏光アンテナシステムの他の実施形態の直交図を示している。一般的には、ＳＬＳ容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。
図１１Ｂ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：なし
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１１Ｃ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１１Ｄ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ４）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１１Ｅ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｆ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子に対してオフセットしている。
図１１Ｇ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子に対してオフセットしている。
図１１Ｈ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子と互いに入り込んでいる。
図１１Ｉ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ３、１１０４Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ３、１１０８Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ１、１１０８Ｉ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｊ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０２Ｉ３、１１０２Ｉ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０６Ｉ３、１１０６Ｉ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０６Ｉ１、１１０６Ｉ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｋ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０２Ｏ３、１１０２Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０４Ｏ１、１１０４Ｏ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ３、１１０６Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ１、１１０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１１Ｌ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０２Ｏ３、１１０２Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０４Ｏ１、１１０４Ｏ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ３、１１０４Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ３、１１０８Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ１、１１０８Ｉ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ３、１１０６Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ１、１１０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１０８】
図７は、Ｌ１及びＬ２の周波数帯域内の２つのアンテナシステム用のダウン／アップ比のプロットを示している。横軸７０２はＭＨｚ単位で周波数を表している。縦軸はｄＢ単位でダウン／アップ比を表している。プロット７１０Ａ及びプロット７１０Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナシステムのＬ１及びＬ２周波数帯での結果をそれぞれ示している。比較のために、プロット７１２Ａ及びプロット７１２Ｂは、従来技術のアンテナシステムにおけるＬ１及びＬ２周波数帯での結果をそれぞれ示している。
【０１０９】
実際には、ダウン／アップ比が特定の最大値（例えば、−１５ｄＢ又は−２０ｄＢ）未満である周波数範囲が、アンテナシステムのマルチパス耐性を特徴付けるために使用されている。Ｌ１帯におけるプロット７１０Ａ及びプロット７１２Ａの比較とＬ２帯におけるプロット７１０Ｂ及びプロット７１２Ｂの比較は、−１５ｄＢ〜−２０ｄＢの最大ダウン／アップ比に対して、本発明の一実施形態に係るアンテナ用の周波数範囲が、従来技術のアンテナの周波数範囲よりも２０〜３０％大きいことを示している。
【０１１０】
上記の詳細な説明は、あらゆる点において、実例的・例示的であり、限定的なものではなく、本明細書内で開示される発明の範囲は、詳細な説明から決定されるのではなく、特許法によって認められている全範囲に従って解釈されるような特許請求の範囲から決定されることを理解すべきである。本明細書内で示され説明された実施形態は、本発明の原理の単なる例示であり、その種々の変形が本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく当業者によって実施可能であることを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、他の様々な特徴の組み合わせを実施することができる。
【背景技術】
【０００１】
本発明は、概してアンテナに関し、より具体的には、全地球的航法衛星システム用のマイクロパッチアンテナに関する。
【０００２】
マイクロパッチアンテナは、全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のナビゲーションレシーバに非常に適している。これらのアンテナは、コンパクトなサイズと広い帯域幅の望ましい特性を備えている。広い帯域幅は、複数のＧＮＳＳからの信号を受信及び処理するナビゲーションレシーバに対しては特に重要である。現在配備されているＧＮＳＳは、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）と、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳシステムである。欧州のＧＡＬＩＬＥＯシステムなどの他のＧＮＳＳは計画されている。マルチシステムのナビゲーションレシーバは、システムの冗長性によるより高い信頼性と、より多くの衛星への良好な視程範囲を提供する。
【０００３】
マルチパス受信は、ＧＮＳＳにおける測位誤差の主要な発生源である。マルチパス受信は、ナビゲーションレシーバが通常配備されている複雑な環境からの反射によって引き起こされる信号のレプリカのナビゲーションレシーバによる受信を指す。ナビゲーションレシーバ内のアンテナによって受信される信号は、見通し内信号と、下にある地表面と周囲の物体や障害物から反射されるマルチパス信号の組み合わせである。反射信号は、受信信号の振幅と位相を歪める。この信号の劣化は、システムのパフォーマンスと信頼性を減少させる。
【０００４】
特定の帯域幅でのアンテナの性能は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）や指向性パターンなどの様々なパラメータによって特徴付けられる。アンテナのマルチパス除去能力を特徴づけるパラメータがダウン／アップ比であり、
ここで、Ｆ（θ）は、前方半球内の角度θにおけるアンテナ指向性パターンレベルであり、Ｆ（−θ）は、後方半球内のミラー角度−θにおけるアンテナ指向性パターンレベルである。Ｄ／Ｕ（９０）で示されるθ＝９０°における天頂ダウン／アップ比は、一般的に使用されるパラメータである。
【０００５】
マルチパスの影響は、広く平坦なグランドプレーン又はチョークリングなどの様々なアンテナ構造によって削減することができる。しかしながら、これらの構造は、アンテナの大きさと重量を増加させる。寸法を低減し、周波数の関数としてＤ／Ｕ（９０）を一定に保つために、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２００４／０２７９２０（２００４年４月１日に公開）には、マルチパス受信を減少させたＧＰＳアンテナが記載されている。帯域幅は、ＶＳＷＲの関数としては十分であるが、Ｄ／Ｕ（９０）の関数としては狭すぎる。
【０００６】
高精度なＧＮＳＳアプリケーション用の多くの既存のアンテナは、地上の特定の高さで測地棒又は三脚上に設置するために設計され製造されてきた。しかしながら、いくつかのＧＮＳＳアプリケーションでは、アンテナは車両上に搭載する必要がある。必要とされているものは、異なる実装構成に対して広い帯域幅と高いマルチパス除去性能を維持するコンパクトなアンテナである。
【発明の概要】
【０００７】
改良されたマルチパス耐性をもつパッチアンテナシステムは、上部アンテナアセンブリと、下部アンテナアセンブリを含む。各アンテナアセンブリは、誘電媒体で分離されたラジエターパッチ及びグランドプレーンを含む。上部アンテナアセンブリのグランドプレーンと下部アンテナアセンブリのグランドプレーンは電気的に接続されている。
【０００８】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、励磁機と励磁回路によって励磁される。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。上部アンテナアセンブリの共振周波数は、動作周波数帯域の中心動作周波数にチューニングされている。下部アンテナアセンブリの共振周波数は、上部アンテナアセンブリの共振周波数にほぼ等しくチューニングされている。
【０００９】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、信号ポートに電気的に接続されている。下部アンテナアセンブリのラジエターパッチは、その信号ポートに電磁結合されている。上部アンテナアセンブリによって下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界に対して逆位相である。下部アンテナアセンブリに誘導される電磁界の振幅は、上部アンテナアセンブリで励磁される電磁界の振幅から減算され、マルチパス信号の強度は低下する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、各アンテナアセンブリに対して、誘電媒体は空気である。小さな共振サイズを維持しながら帯域幅と指向性パターンを高めるために、容量素子がラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って配置される。
【００１１】
様々なコンポーネントをパッチアンテナシステムに統合し、これによって車両の導電性表面を含む多様な表面上への搭載に適したコンパクトなアンテナシステムを作ることができる。いくつかの実施形態では、低雑音増幅装置が、パッチアンテナシステム内に統合される。いくつかの実施形態では、ナビゲーションレシーバが、第２ラジエターパッチの下に搭載される。いくつかの実施形態では、１つ以上の導電性閉鎖空洞（キャビティ）が、第２ラジエターパッチの下に備え付けられる。ナビゲーションレシーバと、低雑音増幅装置、シグナルプロセッサ、姿勢センサ、傾斜センサなどの補助ユニットを、閉鎖空洞内に搭載することができる。
【００１２】
パッチアンテナシステムの実施形態は、シングルバンド、デュアルバンド、マルチバンド動作用に構成することができる。
【００１３】
本発明のこれら及び他の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｂ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｃ】電界面と磁界面の基準直交座標系を示す。
【００１５】
【図１Ｄ】参照ビューの方向を示す。
【００１６】
【図１Ｅ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｆ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｇ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｈ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｉ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【図１Ｊ】幾何学的な構造の参照ビューを示す。
【００１７】
【図１Ｋ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｌ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｍ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｎ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｏ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｐ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｑ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｒ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【図１Ｓ】閉鎖空洞の参照ビューを示す。
【００１８】
【図２】入射線及び反射線のための参照ジオメトリを示す。
【００１９】
【図３Ａ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【図３Ｂ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【図３Ｃ】シングルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２０】
【図４】ラジエターパッチとグランドプレーンが、エアギャップによって分離しているデュアルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２１】
【図５】ラジエターパッチとグランドプレーンが、固体誘電体基板によって分離しているデュアルバンドアンテナシステムの断面図を示す。
【００２２】
【図６】デュアルバンドアンテナシステムの設計パラメータを示す。
【００２３】
【図７】本発明の一実施形態に係るアンテナシステムと従来技術のアンテナシステムに対して周波数の関数としてのダウン／アップ比のプロットを比較している。
【００２４】
【図８Ａ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステムの斜視図を示す。
【００２５】
【図８Ｂ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用の設計パラメータを示す。
【００２６】
【図９Ａ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｂ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｃ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図９Ｄ】拡張連続構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【００２７】
【図９Ｅ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｆ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｇ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｈ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｉ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｊ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｋ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図９Ｌ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンで構成される拡張連続構造の別の実施形態の直交図を示す。
【００２８】
【図１０Ａ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｂ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｃ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【図１０Ｄ】連続する局所構造として構成される容量素子の設計パラメータを示す。
【００２９】
【図１０Ｅ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｋ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｌ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｍ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｎ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１０Ｏ】シングルバンド、直線偏波アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【００３０】
【図１１Ａ】シングルバンド、円偏光アンテナシステムの斜視図を示す。
【００３１】
【図１１Ｂ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｃ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｄ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｅ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｆ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｇ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｈ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｉ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｊ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｋ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【図１１Ｌ】シングルバンド、円偏光アンテナシステム用のラジエターパッチ及びグランドプレーンに構成される連続する局所構造の別の実施形態の直交図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１Ａ及び図１Ｂは、ｘ軸１０２、ｙ軸１０４、ｚ軸１０６、及び原点Ｏ１０８によって定義された直交座標系の斜視図を示している。図１Ａに示されるように、磁界Ｈ−平面１２０は、ｙ−ｚ平面内にあり、図１Ｂに示されるように、電界Ｅ−平面１３０は、ｘ−ｚ平面内にある。
【００３３】
また、図１Ｃの斜視図に示されるように、幾何学的構成が、球面座標系に対して説明されている。点Ｐ１１６の球面座標は、（ｒ，θ，φ）で与えられ、ここで、ｒは原点Ｏ１０８から測定した半径である。ここで点Ｐは、（ｒ，θ，φ）に対応する値を有する。ｘ−ｙ平面は、方位角平面と呼ばれ、ｘ軸１０２から測定したφ１０３は、方位角と呼ばれている。φ＝定数でｚ軸１０６と交差することによって定義された平面は子午面と呼ばれている。ｚ軸１０６とｘ’軸１１２によって定義される一般的な子午面１１４が、図１Ｃに示されている。ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面は、子午面の特殊な場合である。いくつかの規則では、子午線角度と呼ばれる角度θは、ｚ軸１０６から測定される（θ１０５と表記）。本明細書中で使用されるような他の規則では、角度θは、ｘ’軸１１２から測定され（θ１０７と表記）、仰角とも呼ばれている。
【００３４】
図２は、地球２０２の上方に位置するアンテナ２０４の概略図を示す。アンテナ２０４は、例えば、測地用測量三脚（図示せず）に取り付けることができる。図の平面は、Ｅ−平面（ｘ−ｚ平面）である。＋ｙ方向は、図の平面内を指している。野外環境では、＋ｚ（上）方向（天頂とも呼ばれる）は空の方向を指し、−ｚ（下）は地面の方向を指している。ここで、地面という用語は、陸と水環境の両方を含む。グランドプレーンを参照する際に使用されるような「電気的な」グランドとの混乱を避けるために、土地を参照する際に使用されるような「地理的な」グランドは、本明細書中では使用されない。
【００３５】
図２では、電磁波がｘ軸に対して入射角θでアンテナ２０４に入射する線として表現されている。水平線は、θ＝０°に対応している。線２１０や線２１２などの広々とした空からの入射線は、入射角が正の値を有する。線２１４などの地球２０２から反射した線は、入射角が負の値を有する。ここで、入射角が正の値を有する空間領域は、直接信号領域と呼ばれている。直接信号領域は、前方半球、上部半球とも呼ばれている。ここで、入射角が負の値を有する空間領域は、マルチパス信号領域と呼ばれている。マルチパス信号領域は、後方半球、下部半球とも呼ばれている。入射線２１０は、アンテナ２０４に直接入射する。入射線２１２は、地球２０２にぶつかる。反射線２１４が入射線２１２の地球２０２からの反射によって生じる。
【００３６】
反射信号を緩和するアンテナ能力を数値的に特徴付けるために、以下の比率が一般的に使用されている。
パラメータＤＵ（θ）（ダウン／アップ比）は、後方半球のアンテナ指向性パターンレベルＦ（−θ）のミラー角度での前方半球のアンテナ指向性パターンレベルＦ（θ）に対する比率に等しく、Ｆは電圧レベルを表す。ｄＢで表すと、この比率は以下のようになる。
【００３７】
図１Ｄは、以下に示すアンテナシステムの実施形態のビュー（観測方向）を定義する。ビューＡは＋ｙ方向に沿って観測され、ビューＢは−ｘ方向に沿って観測され、ビューＣは−ｚ方向に沿って観測され、ビューＤは＋ｚ方向に沿って観測される。ビューＥは、図の断面がｘ−ｚ平面に平行な断面図である。
【００３８】
図１Ｅ、図１Ｆ、図１Ｇは、水平部分１７０Ｈ、垂直部分１７０Ｖ１、垂直部分１７０Ｖ２を備えた長方形の幾何学的構造１７０のビューＣ、ビューＤ、ビューＥをそれぞれ示す。図１Ｈ、図１Ｉは、水平部分１８０Ｈ、垂直部分１８０Ｖを備えた円形の幾何学的構造１８０のビューＣ、ビューＤをそれぞれ示す。図１Ｊは、円形の幾何学的構造１８０のビューＥを示す。断面図では、垂直部分１８０Ｖは垂直部分１８０Ｖ１と垂直部分１８０Ｖ２で表される。図１Ｊの円形の幾何学的構造１８０のビューＥは、図１Ｇの長方形の幾何学的構造１７０のビューＥと類似している。
【００３９】
図１Ｋ、図１Ｌ、図１Ｍ、図１Ｎ、図１Ｏは、長方形の閉鎖空洞１７２のビューＣ、ビューＤ、ビューＡ、ビューＢ、ビューＥをそれぞれ示す。長方形の閉鎖空洞１７２の壁は、空洞壁１７２Ｈ１、空洞壁１７２Ｈ２、空洞壁１７２Ｖ１、空洞壁１７２Ｖ２、空洞壁１７２Ｖ３、空洞壁１７２Ｖ４である。
【００４０】
図１Ｐ、図１Ｑ、図１Ｒは、円筒閉鎖空洞１８２のビューＣ、ビューＤ、ビューＥをそれぞれ示す。図１Ｓは、斜視図を示す。図１Ｓに示されるように、円筒閉鎖空洞１８２の壁は、空洞壁１８２Ｈ１（平面）、空洞壁１８２Ｈ２（平面）と、空洞壁１８２Ｖ（円筒面）である。図Ｒの断面ビューＥに示されるように、空洞壁１８２Ｖは、空洞壁１８２Ｖ１と空洞壁１８２Ｖ２によって表される。
【００４１】
以下のアンテナシステムの実施形態は、主に断面図（ビューＥ）に示される。図の数を減らすために、特に断りのない限り、実施形態は、長方形の幾何学的構造と円形の幾何学的構造の両方を表す。様々な実施形態は、直線偏光放射又は円偏光放射を受信するように設計されている。一般に、本明細書内で開示されるアンテナシステムの実施形態は、長方形と円形の形状に限定されない。形状の他の例としては、三角形、平行四辺形、台形、一般的な多角形、楕円、及び一般的な曲線がある。形状は、特定の用途に応じて、ユーザ（例えば、アンテナの設計エンジニアなど）によって特定される。
【００４２】
図３Ａは、アンテナシステム３００として参照されるパッチアンテナの一実施形態の拡大詳細図を示している。主要なコンポーネントは、ラジエターパッチ３０８Ｈと、ラジエターパッチ３０８Ｈと同軸の対応するグランドプレーン３１０Ｈである（アンテナシステムの軸は、Ｚ軸に沿い、ラジエターパッチの幾何学的中心とグランドプレーンの幾何学的中心を通過する）。アンテナシステム３００では、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈは、誘電媒体として空気によって分離している。そのため、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈの間の空間は、エアギャップと呼ばれている。空気が誘電媒体として使用される場合、小さな共振サイズを維持しながら、アンテナシステム３００の帯域幅と指向性パターンを高めるために、容量素子をラジエターパッチ３０８Ｈの周囲、グランドプレーン３１０Ｈの周囲、又はラジエターパッチ３０８Ｈの周囲とグランドプレーン３１０Ｈの周囲に沿って構成することができる。容量素子を組み込んだパッチアンテナのデザインは、米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４０９３０号（２００９年６月４日に公開）で更に詳細に説明されており、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４３】
図３Ａでは、容量素子３０８Ｖ１と容量素子３０８Ｖ２が、ラジエターパッチ３０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子３１０Ｖ１と容量素子３１０Ｖ２が、グランドプレーン３１０Ｈに沿ってある。回路基板３０６は、メタライズ層３０１Ａによってラジエターパッチ３０８Ｈに結合されている。回路基板３０６は、励磁回路３０４を搭載している。回路基板３２０は、メタライズ層３０１Ｂによってグランドプレーン３１０Ｈに結合されている。回路基板３２０は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）３２４を搭載している。アンテナシステムの実施形態では、回路基板は、プリント基板（ＰＣＢ）である。励磁機３３０は、グランドプレーン３１０Ｈを（電気接点３１１Ａで）励磁回路３０４に結合する導電体である。励磁機３３０は、ラジエターパッチ３０８Ｈ及びメタライズ層３０１Ａから電気的に分離されている。
【００４４】
図３Ａに示される実施形態では、ピン駆動励磁回路が使用され、他の励磁回路を使用することもできる。励磁回路は、当技術分野で周知であり、更なる詳細は本明細書では提供されない。（いくつかの実施形態では、それらはマイクロストリップとして実装されている。）例えば、励磁回路の他の実施形態は、パワースプリッタを内蔵している。また、ＬＮＡ３２４を囲むシールド３１８が図３Ａに示されている（図３Ａでは、シールド３１８は、シールド壁３１８Ｈ、シールド壁３１８Ｖ１、シールド壁３１８Ｖ２によって表される）。ＬＮＡ３２４からの出力信号は、ＬＮＡ出力ポート３４０を介してアクセスされる。低雑音増幅装置は、当技術分野で周知であり、更なる詳細は本明細書では提供されない。アンテナシステム自体にＬＮＡを統合することによって、コンパクトなデザインを提供する。他の実施形態では、アンテナシステムの外部に独立したＬＮＡが使用される。
【００４５】
同軸ケーブル３２８は、誘電体によって分離した外側導体３２８Ａ（例えば、編組導体ジャケット）と内側導体３２８Ｂ（例えば、ワイヤ）を含む。外側導体３２８Ａは、電気接点３１１Ｂでラジエターパッチ３０８Ｈ及びメタライズ層３０１Ａと電気的に接触する。外側導体３２８Ａは、電気接点３１１Ｃでグランドプレーン３１０Ｈ及びメタライズ層３０１Ｂと電気的に接触する。内側導体端３２８Ｃとして参照される内側導体３２８Ｂの一端は、励磁回路３０４と電気的に接触する。内側導体端３２８Ｄとして参照される内側導体３２８Ｂの他端は、ＬＮＡ入力ポート３４２と電気的に接触する。
【００４６】
他の実施形態では、ラジエターパッチ３０８Ｈとグランドプレーン３１０Ｈは、誘電媒体として固体誘電体基板によって分離している。固体誘電媒体の誘電率がεならば、誘電媒体内の波長は、√εの倍数で減少し、その結果、パッチアンテナの共振サイズも√εの倍数で減少する。固体誘電体基板を組み込んだアンテナシステムの例が以下に記載されている。固体誘電体基板を使用する場合は、容量素子は一般には使用されない。
【００４７】
アンテナシステムは、単一の周波数帯域（シングルバンドアンテナシステム）で、２つの周波数帯域（デュアルバンドアンテナシステム）で、又は３つ以上の周波数帯域（マルチバンドアンテナシステム）で動作することができる。例えば、ＧＰＳは、Ｌ１帯とＬ２帯で動作する。ＧＰＳに対しては、シングルバンドアンテナシステムは、通常、Ｌ１帯で動作し、デュアルバンドアンテナシステムは、通常、Ｌ１帯とＬ２帯の両方で動作する。
【００４８】
地上設置用に最適化された従来技術のアンテナを、車両の表面上又は表面近くに配置すると、アンテナ動作の効率が落ち、マルチパスレベルが増加する。図３Ｂは、任意の取付面３０２に取り付けたとき、高いアンテナ性能を維持するために設計されたアンテナシステム３８０として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。いくつかの実施形態では、取付面３０２は、屋根、ボンネット、又は車体の他の部分などの伝導性表面（ここでは伝導性は導電性を指す）である。他の実施形態では、取付面３０２は、三脚のプラットフォームである。
【００４９】
アンテナシステム３８０は、２つの対応する同軸アンテナアセンブリを含む。上部アンテナアセンブリは、前で図３Ａに示されたアンテナシステム３００と類似している。図を簡略化するために、図３Ａの詳細のいくつかは、図３Ｂには示されていない。対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ３１４Ｈと、対応するグランドプレーン３１２Ｈを含む。ラジエターパッチ３１４Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、エアギャップによって分離している。容量素子３１４Ｖ１と容量素子３１４Ｖ２が、ラジエターパッチ３１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子３１２Ｖ１と容量素子３１２Ｖ２が、グランドプレーン３１２Ｈの周囲に沿ってある。一般的に、容量素子はラジエターパッチ３１４Ｈの周囲、グランドプレーン３１２Ｈの周囲、又はラジエターパッチ３１４Ｈの周囲とグランドプレーン３１２Ｈの周囲に沿って構成することができる。容量素子の長さと、グランドプレーンの容量素子に対するラジエターパッチの容量素子の相対位置を変化させることができる。設計パラメータの詳細については後述する。いくつかの実施形態では、グランドプレーン３１０Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、互いに電気的に接触している独立した構造であり、他の実施形態では、グランドプレーン３１０Ｈとグランドプレーン３１２Ｈは、単一の構造体として形成される。
【００５０】
上部アンテナアセンブリでは、高周波（ＲＦ）信号が励磁機３３０及び励磁回路３０４によってラジエターパッチ３０８Ｈに励磁される。励磁回路３０４からの出力信号は、同軸ケーブル３２８を経由してＬＮＡ３２４の入力ポートに結合される。同軸ケーブルは、ＬＮＡの出力ポート３４０をナビゲーションレシーバ又は他の電子アセンブリに結合するために使用することができる。ＬＮＡは、アンテナシステム内の他の場所（ラジエターパッチ３０８Ｈとラジエターパッチ３１４Ｈの間）に取り付けられることに留意されたい。
【００５１】
下部アンテナアセンブリには、励磁機も励磁回路もない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合され、下部アンテナアセンブリの電磁放射が、上部アンテナアセンブリからの電磁放射によって誘導される。下部ラジエターパッチからの電磁放射は、電磁結合を介して上部ラジエターパッチに戻って送信され、下部ラジエターパッチからの信号は、上部ラジエターパッチで励磁された信号と合成される。
【００５２】
ここで、信号ポートは、上部ラジエターパッチと下部ラジエターパッチからの合成信号にアクセスできるアクセスポイントを指す。信号ポートは、様々な物理ポートに対応することができる。図３Ａに戻って参照すると、信号ポートは、例えば、内側導体端３２８Ｄ、ＬＮＡ入力ポート３４２、又はＬＮＡ出力ポート３４０に配置することができる。図３Ｂでは、上部ラジエターパッチ３０８Ｈは信号ポートに電気的に接続されているが、下部ラジエターパッチ３１４Ｈは、（上記のように、下部アンテナアセンブリは上部アンテナアセンブリに電磁結合されているので、）信号ポートに電磁結合されていることに留意されたい。したがって、上部ラジエターパッチ３０８Ｈと信号ポートとの間の電磁結合は、下部ラジエターパッチ３１６Ｈと信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。
【００５３】
下部アンテナアセンブリは、その共振周波数が上部アンテナアセンブリの共振周波数にほぼ等しくなるように構成されている。上部アンテナアセンブリの共振周波数は、周波数帯域の中心動作周波数にチューニングされている。一実施形態では、上部アンテナアセンブリは、ＧＰＳのＬ１帯で動作する。そして、下部アンテナアセンブリの共振周波数は、上部アンテナアセンブリの共振周波数の約±５％以内にチューニングされている。
【００５４】
上部アンテナアセンブリと下部アンテナアセンブリは、下部アンテナアセンブリに誘導される電流場（フィールド）が、上部アンテナアセンブリに励磁される電流場と逆位相になるように構成されている。したがって、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算される。能動的に励磁された上部アンテナアセンブリを、（上部アンテナアセンブリからの電磁誘導を介して）受動的に励磁された下部アンテナアセンブリに結合し、下部アンテナアセンブリの共振周波数を、上部アンテナ素子の共振周波数にチューニングさせる組み合わせによって、アンテナシステムが取り付けられている下部表面からの反射信号の受信数を減少させる。その結果、下半球におけるアンテナ指向性パターンレベルが低減され、反射マルチパス信号が抑制される。
【００５５】
下部アンテナアセンブリの共振周波数は、補助ＲＦプローブで測定することができる（上部アンテナアセンブリがまず取り除かれる）。周波数の関数としての総入力抵抗が、補助プローブによって測定される。総入力抵抗の実部の最大周波数が共振周波数を示している。ダウン／アップ比を最小にするために、上部アンテナアセンブリと下部アンテナアセンブリ用のラジエターパッチ寸法の最終的なチューニングを行うことができる。周波数の関数としてのダウン／アップ比は、無残響室で測定される。一実施形態では、ダウン／アップ比の最小値は、下部アンテナアセンブリの容量素子の幾何学的構成を調整する（例えば、容量素子の位置と姿勢を互いに対して及びラジエターパッチやグランドプレーンに対して変える）ことによって、所望の周波数にシフトすることができる。
【００５６】
下部アンテナアセンブリのラジエターパッチとグランドプレーンが、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離する一実施形態では、ダウン／アップ比が最小となる周波数は、誘電体の誘電率を変化させることによってチューニングすることができる。
【００５７】
図３Ｃは、取付面３０２に取り付けられたアンテナシステム３９０として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。アンテナシステム３９０は、追加の要素とともにアンテナシステム３８０を含む。閉鎖空洞３１６は、ラジエターパッチ３１４Ｈ、空洞壁３１６Ｈ、空洞壁３１６Ｖ１、空洞壁３１６Ｖ２によって部分的に形成される。空洞壁は導電性がある。ナビゲーションレシーバ３２２が、空洞３１６の内側に取り付けられる。同軸ケーブル３４８は、ＬＮＡの出力ポート３４０を、ナビゲーションレシーバ３２２の入力ポートへ結合する。ここで、組み合わされたラジエターパッチ３１４Ｈ、空洞壁３１６Ｖ１、空洞壁３１６Ｖ２、空洞壁３１６Ｈは、下部アンテナアセンブリ用のラジエターパッチとして機能することに留意されたい。追加の空洞（図示せず）を、空洞３１６の下にスタック構成で構成することができる。補助ユニット（後述）を、これらの空洞に取り付けることができる。空洞の大きさは同じにすることが可能であり、又は異なっていることも可能である。アンテナシステムに統合した空洞内にナビゲーションレシーバ又は他の補助ユニットを取り付けることによって、アンテナシステムのパフォーマンスに影響を与えることなく、コンパクトなデザインを提供する。
【００５８】
図４は、アンテナシステム４００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの一実施形態を示す。各周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリと、対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、ラジエターパッチと、エアギャップによって分離した対応するグランドプレーンを含む。各アンテナアセンブリ用に、容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。一実施形態では、第１周波数帯は、ＧＰＳのＬ１帯（高周波帯域）であり、第２周波数帯は、ＧＰＳのＬ２帯（低周波数帯域）である。
【００５９】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４０８Ｈと、対応するグランドプレーン４１０Ｈを含む。容量素子４０８Ｖ１と容量素子４０８Ｖ２が、ラジエターパッチ４０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４１０Ｖ１と容量素子４１０Ｖ２が、グランドプレーン４１０Ｈの周囲に沿ってある。
【００６０】
第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４１４Ｈと、対応するグランドプレーン４１２Ｈを含む。容量素子４１４Ｖ１と容量素子４１４Ｖ２が、ラジエターパッチ４１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４１２Ｖ１と容量素子４１２Ｖ２が、グランドプレーン４１２Ｈの周囲に沿ってある。
【００６１】
第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４２８Ｈと、対応するグランドプレーン４３０Ｈを含む。容量素子４２８Ｖ１と容量素子４２８Ｖ２が、ラジエターパッチ４２８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４３０Ｖ１と容量素子４３０Ｖ２が、グランドプレーン４３０Ｈの周囲に沿ってある。
【００６２】
第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ４３４Ｈと、対応するグランドプレーン４３２Ｈを含む。容量素子４３４Ｖ１と容量素子４３４Ｖ２が、ラジエターパッチ４３４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子４３２Ｖ１と容量素子４３２Ｖ２が、グランドプレーン４３２Ｈの周囲に沿ってある。
【００６３】
グランドプレーン４１０Ｈとラジエターパッチ４２８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン４３０Ｈとグランドプレーン４３２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ４３４Ｈとグランドプレーン４１２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。
【００６４】
回路基板４０６は、メタライズ層（図示せず）によってラジエターパッチ４０８Ｈに結合されている。回路基板４０６は、第１周波数帯域用の励磁回路４０４を搭載している。回路基板４２０は、メタライズ層（図示せず）によって、グランドプレーン４３２Ｈに結合されている。回路基板４２０は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）４２４と第２周波数帯域用の励磁回路４２６を搭載している。第１周波数帯域用の励磁機である励磁機４４０は、グランドプレーン４１０Ｈを励磁回路４０４に結合する導電体である。励磁機４４０は、ラジエターパッチ４０８Ｈ（及びメタライズ層）から電気的に分離している。
【００６５】
第２周波数帯域用の励磁機である励磁機４４２は、ラジエターパッチ４２８Ｈを励磁回路４２６に結合している。図４に示される実施形態では、第１周波数帯域と第２周波数帯域の両方で信号を処理するために、単一の広帯域ＬＮＡが使用されている。広帯域ＬＮＡの出力ポートは、両方の周波数帯域に共通の信号ポートとして機能する。一般的には、各周波数帯域用に独立したＬＮＡを使用可能であり、そのため、第１周波数帯域用の信号ポートは、第２周波数帯域用の信号ポートから分離している。単一の広帯域ＬＮＡは、別々のＬＮＡよりもコンパクトなデザインを提供する。ＬＮＡは、アンテナシステム内の他の場所（ラジエターパッチ４０８Ｈとラジエターパッチ４１４Ｈの間）に取り付けることも可能であることに留意されたい。
【００６６】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４０６Ｈは、第１信号ポート（この例では共通の信号ポート）に電気的に接続され、対応する下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４１４Ｈは接続されていない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。電磁結合の度合いは、アンテナシステムの幾何学的構成を変えることによって、例えば、ラジエターパッチ４０６Ｈとラジエターパッチ４１４Ｈの間の軸方向の分離を変えることによって変化させることができる。ラジエターパッチ４０６Ｈと第１信号ポートとの間の電磁結合は、ラジエターパッチ４１４Ｈと第１信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。上述のように、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算されるため、マルチパス信号は抑制される。
【００６７】
第２周波数帯域用のアンテナ要素は、同様に構成されている。第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４２８Ｈは、第２信号ポート（この例では共通の信号ポート）に電気的に接続され、対応する下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ４３４Ｈは接続されていない。下部アンテナアセンブリは、上部アンテナアセンブリに電磁結合されている。電磁結合の度合いは、アンテナシステムの幾何学的構成を変えることによって、例えば、ラジエターパッチ４２８Ｈとラジエターパッチ４３４Ｈの間の軸方向の分離を変えることによって変化させることができる。ラジエターパッチ４２８Ｈと第２信号ポートとの間の電磁結合は、ラジエターパッチ４３４Ｈと第２信号ポートとの間の電磁結合よりも強い。上述のように、アンテナシステムの下半球内の場の振幅は、アンテナシステムの上半球内の場の振幅から減算されるため、マルチパス信号は抑制される。
【００６８】
本明細書内のアンテナシステムの実施形態の図では、種々の信号及び電源との接続やＬＮＡの動作用に使用されるケーブル、ナビゲーションレシーバ、及び補助ユニットは、表示されていない。これらは、当技術分野で周知であり、本明細書内では記載されていない。
【００６９】
図５は、アンテナシステム５００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの一実施形態を示している。各周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリと、対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、ラジエターパッチと、対応するグランドプレーンを含む。様々なラジエターパッチとグランドプレーンは、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離している。容量素子は使用されていない。
【００７０】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５０８と、対応するグランドプレーン５１０を含む。第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５１４と、対応するグランドプレーン５１２を含む。第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５２８と、対応するグランドプレーン５３０を含む。第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ５３４と、対応するグランドプレーン５３２を含む。
【００７１】
グランドプレーン５１０とラジエターパッチ５２８は、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン５３０とグランドプレーン５３２は、互いに電気的に接触している別の構造体であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ５３４とグランドプレーン５１２は、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、単一の構造体として形成することも可能である。
【００７２】
ラジエターパッチ５０８とグランドプレーン５１０は、固体誘電体基板５８２によって分離している。ラジエターパッチ５２８とグランドプレーン５３０は、固体誘電体基板５８４によって分離している。グランドプレーン５３２とラジエターパッチ５３４は、固体誘電体基板５８６によって分離している。グランドプレーン５１２とラジエターパッチ５１４は、固体誘電体基板５８８によって分離している。誘電体基板は、同じ材料又は異なる材料（例えば、異なる誘電率を有する）にすることができる。
【００７３】
回路基板５０６は、メタライズ層（図示せず）によってラジエターパッチ５０８に結合されている。回路基板５０６は、第１周波数帯域用の励磁回路５０４を搭載している。回路基板５２０は、メタライズ層（図示せず）によってグランドプレーン５３２に結合されている。回路基板５２６は、低雑音増幅装置（ＬＮＡ）５２４と、第２周波数帯域用の励磁回路５２６を搭載している。励磁機５４０は、グランドプレーン５１０を励磁回路５０４と結合する導電体である。励磁機５４０は、ラジエターパッチ５０８（及びメタライズ層）から電気的に分離している。励磁機５４２は、ラジエターパッチ５２８を励磁回路５２６に結合している。同軸ケーブル５４８は、ＬＮＡ５２４の出力をナビゲーションレシーバ５２２の入力に結合している。
【００７４】
閉鎖空洞５７０は、ラジエターパッチ５１４、空洞壁５７０Ｈ、空洞壁５７０Ｖ１、空洞壁５７０Ｖ２によって部分的に形成される。閉鎖空洞５７２は、空洞壁５７０Ｈ、空洞壁５７２Ｖ１、空洞壁５７２Ｖ２、空洞壁５７２Ｈによって部分的に形成される。空洞壁は導電性がある。ナビゲーションレシーバ５２２は、空洞５７０内に取り付けられる。補助ユニット５３８は、空洞５７２内に取り付けられる。ここで、補助ユニットは、電気式、電子式、光学式、機械式コンポーネントを含む任意のユーザ定義のコンポーネントを指す。補助ユニット５３８の例としては、低雑音増幅装置、シグナルプロセッサ、姿勢トランスデューサ、傾斜センサが含まれる。追加の空洞は、空洞５７２の下にスタック構成で構成できる。空洞の大きさは、同じにすることが可能であり、又は異なっていることも可能である。種々の信号及び電源の接続とナビゲーションレシーバ及び補助ユニットの動作用に使用されるケーブルは図示されていない。
【００７５】
当業者であれば、２つを超える周波数帯域で動作するためのアンテナシステムの実施形態を開発することができる。
【００７６】
図６は、アンテナシステム６００として参照されるデュアルバンドアンテナシステムの概略寸法図を示している。図を簡略化するために、回路素子のほとんどは図示されていない。各周波数帯域用に、軸６０１に関して同軸上の上部アンテナアセンブリと対応する下部アンテナアセンブリがある。各アンテナアセンブリは、エアギャップによって分離したラジエターパッチと対応するグランドプレーンを含む。各アンテナアセンブリ用に、容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。
【００７７】
第１周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６０８Ｈと、対応するグランドプレーン６１０Ｈを含む。容量素子６０８Ｖ１と容量素子６０８Ｖ２が、ラジエターパッチ６０８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６１０Ｖ１と容量素子６１０Ｖ２が、グランドプレーン６１０Ｈの周囲に沿ってある。
【００７８】
第１周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６１４Ｈと、対応するグランドプレーン６１２Ｈを含む。容量素子６１４Ｖ１と容量素子６１４Ｖ２が、ラジエターパッチ６１４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６１２Ｖ１と容量素子６１２Ｖ２が、グランドプレーン６１２Ｈの周囲に沿ってある。
【００７９】
第２周波数帯域用に、上部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６２８Ｈと、対応するグランドプレーン６３０Ｈを含む。容量素子６２８Ｖ１と容量素子６２８Ｖ２が、ラジエターパッチ６２８Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６３０Ｖ１と容量素子６３０Ｖ２が、グランドプレーン６３０Ｈの周囲に沿ってある。
【００８０】
第２周波数帯域用に、対応する下部アンテナアセンブリは、ラジエターパッチ６３４Ｈと、対応するグランドプレーン６３２Ｈを含む。容量素子６３４Ｖ１と容量素子６３４Ｖ２が、ラジエターパッチ６３４Ｈの周囲に沿ってある。容量素子６３２Ｖ１と容量素子６３２Ｖ２が、グランドプレーン６３２Ｈの周囲に沿ってある。
【００８１】
グランドプレーン６１０Ｈとラジエターパッチ６２８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。グランドプレーン６３０Ｈとグランドプレーン６３２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。ラジエターパッチ６３４Ｈとグランドプレーン６１２Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、又は単一の構造体として形成することも可能である。
【００８２】
以下の寸法は、特定のアプリケーション用にユーザ（例えばアンテナエンジニアなど）によって指定することが可能な設計パラメータである。
ラジエターパッチとグランドプレーンの横寸法：
Ｄ１：ラジエターパッチ６０８Ｈ
Ｄ２：グランドプレーン６１０Ｈ
Ｄ３：ラジエターパッチ６２８Ｈ
Ｄ４：グランドプレーン６３０Ｈ
Ｄ５：グランドプレーン６３２Ｈ
Ｄ６：ラジエターパッチ６３４Ｈ
Ｄ７：グランドプレーン６１２Ｈ
Ｄ８：ラジエターパッチ６１４Ｈ
容量素子の長さ：
Ｌ１：容量素子６０８Ｖ１と容量素子６０８Ｖ２
Ｌ２：容量素子６１０Ｖ１と容量素子６１０Ｖ２
Ｌ３：容量素子６２８Ｖ１と容量素子６２８Ｖ２
Ｌ４：容量素子６３０Ｖ１と容量素子６３０Ｖ２
Ｌ５：容量素子６３２Ｖ１と容量素子６３２Ｖ２
Ｌ６：容量素子６３４Ｖ１と容量素子６３４Ｖ２
Ｌ７：容量素子６１２Ｖ１と容量素子６１２Ｖ２
Ｌ８：容量素子６１４Ｖ１と容量素子６１４Ｖ２
ラジエターパッチとグランドプレーン間の垂直方向の間隔：
Ｓ１：ラジエターパッチ６０８Ｈとグランドプレーン６１０Ｈの間
Ｓ２：ラジエターパッチ６２８Ｈとグランドプレーン６３０Ｈの間
Ｓ３：グランドプレーン６３２Ｈとラジエターパッチ６３４Ｈの間
Ｓ４：グランドプレーン６１２Ｈとラジエターパッチ６１４Ｈの間
【００８３】
アンテナシステムの一実施形態では、第１周波数帯域はＬ１帯であり、第２周波数帯域はＬ２帯である。第１周波数帯域の上部アンテナアセンブリ及び対応する下部アンテナアセンブリは、Ｌ１帯でユーザ指定のダウン／アップ比を提供するように構成され、第２周波数帯域の上部アンテナアセンブリ及び対応する下部アンテナアセンブリは、Ｌ２帯でユーザ指定のダウン／アップ比を提供するように構成される。例えば、Ｌ１帯（１５６３ＭＨｚ〜１６１６ＭＨｚ）とＬ２帯（１２１６ＭＨｚ〜１２６０ＭＨｚ）で、ＧＰＳとＧＬＯＮＡＳＳの両方の信号を受信するためには、Ｌ１帯において下部アンテナアセンブリの共振周波数が、Ｌ１帯の中心周波数（１５９０ＭＨｚ）の周りのおよそ−６０ＭＨｚ〜＋２５ＭＨｚの範囲内にあり、Ｌ２帯において下部アンテナアセンブリの共振周波数が、Ｌ２帯の中心周波数（１２４０ＭＨｚ）の周りのおよそ−５０ＭＨｚ〜＋２０ＭＨｚの範囲内にあるようにパラメータを選択する。
【００８４】
また、ユーザ指定のパラメータである横方向の寸法Ｗをもつハウジング６２２が、図６に示される。一実施形態では、ハウジング６２２は、図３Ｃの閉鎖空洞３１６などの閉鎖空洞である。別の一実施形態では、ハウジング６２２は、図３Ｃのナビゲーションレシーバ３２２などのナビゲーションレシーバのケースである。ナビゲーションレシーバのケースは導電性があり、ラジエターパッチ６１４Ｈと電気的に接触しており、閉鎖空洞は使用されない。アンテナシステムのパフォーマンス特性に影響を与えることなく、ハウジング６２２の別の寸法を使用することができる。一実施形態では、Ｗはほぼ（１−５）Ｄ６の範囲にある。第２実施形態では、ＷはＤ６にほぼ等しい。第３実施形態では、ＷはＤ８にほぼ等しい。
【００８５】
一実施形態では、ハウジング６２２は、閉鎖空洞を表し、アンテナアセンブリは、ジャッキパッド又は三脚に取り付けられ、ＷはＤ７よりも小さい。追加の空洞が、ハウジング６２２の下に取り付けられる場合は、追加の空洞の寸法は、Ｗ以下である。第２実施形態では、アンテナアセンブリは、車両の本体などの導電性表面に取り付けられ、ＷはＤ６以上である。追加の空洞が、ハウジング６２２の下に取り付けられる場合は、追加の空洞の寸法は、アンテナシステムの性能には影響しない。
【００８６】
図６に示される横方向の寸法は、ビューＥの断面平面内の横方向の寸法を表すことに留意されたい。しかしながら、上述のように、ラジエターパッチ及びグランドプレーンの形状は、正方形又は円形とは異なる場合がある。したがって、横方向の寸法は、他の断面に対しては異なる場合がある。
【００８７】
他の実施形態では、ラジエターパッチとそれに対応するグランドプレーンは、エアギャップの代わりに固体誘電体基板によって分離している。通常、これらの実施形態では容量素子は使用されない。図６に示されるものと同様の設計パラメータが適用される。追加の設計パラメータとして、固体誘電体基板の誘電率がある。
【００８８】
図８Ａは、直線偏光放射用アンテナシステム８００として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態の斜視図を示している。アンテナシステム８００は、上部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０２Ｈと、対応するグランドプレーン８０４Ｈ）と、対応する下部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０６Ｈと、対応するグランドプレーン８０８Ｈ）を含む。グランドプレーン８０４Ｈとグランドプレーン８０８Ｈは、互いに電気的に接触している別の構造であることが可能であり、単一の構造体から形成することも可能である。ラジエターパッチ８０２Ｈは、励磁機８１０によって供給される。励磁機８１０の位置は、ｘ軸に沿ってラジエターパッチ８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ラジエターパッチ８０６Ｈは、励磁機によって供給されない。
【００８９】
ラジエターパッチは、誘電媒体によってそれに対応するグランドプレーンから分離している。いくつかの実施形態では、誘電媒体は、固体誘電体基板である。他の実施形態では、図８Ａに示されるように、誘電媒体は空気である。グランドプレーン上でラジエターパッチを支持する構造要素は、これらの図には示されていない。支持構造要素の例としては、薄い誘電体支柱と薄い導電性ブリッジを含んでおり、これらはアンテナシステムのパフォーマンスに影響を与えない。
【００９０】
エアギャップを使用する場合は、パッチアンテナの共振サイズを小さくするために、容量素子の形態の遅波構造を、ラジエターパッチ、グランドプレーン、又はラジエターパッチとグランドプレーンの両方に構成可能である。容量素子は、Ｈ−平面（ｘ軸に直交する）に沿ってのみ構成される。図８Ａに示される実施形態では、容量素子（ＣＥ）は、上部ラジエターパッチ８０２Ｈに構成されるＣＥ ８０２Ｖ１及びＣＥ ８０２Ｖ２と、下部ラジエターパッチ８０６Ｈに構成されるＣＥ ８０６Ｖ１及びＣＥ ８０６Ｖ２である。
【００９１】
参照ジオメトリを以下に記載する。特に断りのない限り、本明細書内のすべての寸法は、特定用途用にユーザ指定できる設計パラメータである。
【００９２】
図８Ｂは、ラジエターパッチ８０２Ｈ及びグランドプレーン８０４Ｈ用の参照ジオメトリを提供する。ビューＣを参照。グランドプレーン８０４Ｈは、ｘ軸に沿った寸法ｄ１とｙ軸に沿った寸法ｄ２を有する。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｘ軸に沿った寸法ｄ３とｙ軸に沿った寸法ｄ４を有する。ラジエターパッチ８０２Ｈの寸法は、グランドプレーン８０４Ｈの寸法よりも小さい、等しい、又は大きいことが可能である。アンテナシステムのダウン／アップ比を向上させるために、通常、ｄ１＝〜（１−３．５）ｄ３、ｄ２＝〜（１−３．５）ｄ４である。
【００９３】
ビューＢ及びビューＡを参照。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｚ軸に沿った寸法ｄ６だけグランドプレーン８０４Ｈから分離している。容量素子ＣＥ ８０２Ｖ１及びＣＥ ８０２Ｖ２は、ｙ軸に沿った寸法ｄ４とｚ軸に沿った寸法ｄ５を有する。
【００９４】
同様の参照ジオメトリが、ラジエターパッチ８０６Ｈ及びグランドプレーン８０８Ｈに適用される。一実施形態では、ラジエターパッチ８０６Ｈは、ラジエターパッチ８０２Ｈと同じサイズであり、グランドプレーン８０８Ｈは、グランドプレーン８０４Ｈと同じサイズであり、下部アンテナアセンブリと上部アンテナアセンブリはｘ−ｙ平面に対して鏡面対称性を有する。一般的に、下部アンテナアセンブリの寸法は、対応する上部アンテナアセンブリの寸法よりも小さい、等しい、又は大きいことが可能である。一実施形態では、ダウン／アップ比を減少させるために、下部アンテナアセンブリの寸法は、上部アンテナアセンブリの対応する寸法の約３．５倍までである。
【００９５】
図９Ａ〜図９Ｄは、米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４０９３０号に更に詳細に記載されている容量素子の他の実施形態を示している。図９Ａを参照。ラジエターパッチ８０２Ｈは、ｙ軸に沿って寸法ｄ４を有する。図８Ｂでは、ＣＥ ８０２Ｖ２が、ラジエターパッチ８０２Ｈの全長に沿っている。一般的に、ＣＥ ９０２Ｖ２は、ｙ軸に沿った寸法ｄ７を有し、ｄ７≦ｄ４である。
【００９６】
図９Ｂ〜図９Ｄを参照。図９Ｂでは、ＣＥ ９０２Ｓ１及びＣＥ ９０２Ｓ２は、ストレート形状を有する。容量素子の厚さは、寸法ｄ９と表記されている。図９Ｃでは、ＣＥ ９０２Ｉ１（セグメント９０２Ｉ１−１及びセグメント９０２Ｉ１−２を含む）と、ＣＥ ９０２Ｉ２（セグメント９０２Ｉ２−１及びセグメント９０２Ｉ２−２を含む）は、内曲形状（内側に曲がった形状）を有する。セグメント９０２Ｉ１−２及びセグメント９０２Ｉ２−２の寸法は、ｘ軸に沿ってｄ１０である。図９Ｃでは、ＣＥ ９０２Ｏ１（セグメント９０２Ｏ１−１及びセグメント９０２Ｏ１−２を含む）と、ＣＥ ９０２Ｏ２（セグメント９０２Ｏ２−１及びセグメント９０２Ｏ２−２を含む）は、外曲形状（外側に曲がった形状）を有する。セグメント９０２Ｏ１−２及びセグメント９０２Ｏ２−２の寸法は、ｘ軸に沿ってｄ１１である。一般的に、容量素子とラジエターパッチ又はグランドプレーンとの間の角度は、９０度以外でもよい。一般的に、内曲及び外曲容量素子の曲げ角度は、９０度以外でもよい。
【００９７】
図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄでは、ｘ軸に沿った容量素子間の距離はｄ８である。
【００９８】
容量素子ＣＥ ９０２Ｖ２は、連続的なストリップとして構成され、拡張連続構造（ＥＣＳ）と呼ばれている。図９Ｂに示される形状は、ストレートＥＣＳと呼ばれている。図９Ｃに示される形状は、内曲ＥＣＳと呼ばれている。図９Ｄに示される形状は、外曲ＥＣＳと呼ばれている。
【００９９】
図９Ｅ〜図９Ｌは、ラジエターパッチ、グランドプレーン、及びＥＣＳ容量素子の様々な構成の直交図を示している。
図９Ｅ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：なし
グランドプレーン８０８Ｈ：なし
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０２６２）
注意事項：なし。
図９Ｆ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図９Ｇ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチはグランドプレーンよりも大きい。
図９Ｈ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンはラジエターパッチよりも大きい。
図９Ｉ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０２Ｓ１、９０２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０４Ｉ１、９０４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０８Ｉ１、９０８１２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０６Ｓ１、９０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチはグランドプレーンよりも大きい。
図９Ｊ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０２Ｉ１、９０２Ｉ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０６Ｉ１、９０６Ｉ２）
注意事項：グランドプレーンはラジエターパッチよりも大きい。
図９Ｋ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０２Ｏ１、９０２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０４Ｓ１、９０４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＥＣＳ（９０８Ｓ１、９０８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０６Ｏ１、９０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図９Ｌ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０２Ｏ１、９０２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０４Ｉ１、９０４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＥＣＳ（９０８Ｉ１、９０８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＥＣＳ（９０６Ｏ１、９０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１００】
図１０Ａは、連続線形構造（ＳＬＳ）として構成された容量素子を示している。これらの容量素子は、アンテナシステムのＲＦ応答をチューニングするための追加の設計パラメータを提供している。容量素子ＳＬＳ １００２Ｖ２は、複数のセグメント、１００２Ｖ２−Ａ、１００２Ｖ２−Ｂ、１００２Ｖ２−Ｃ、１００２Ｖ２−Ｄ、及び１００２Ｖ２−Ｅを含む。各セグメントの寸法は、ｙ軸に沿ってｄ１２であり、隣接するセグメント間の間隔は、ｙ軸に沿ってｄ１３である。図１０Ｂ〜図１０Ｃに示されるように、ＳＬＳの形状は、ストレート（ＳＬＳ １００２Ｓ１、ＳＬＳ １００２Ｓ１）、内曲（ＳＬＳ １００２Ｉ１、ＳＬＳ １００２Ｉ２）、又は外曲（ＳＬＳ １００２Ｏ１、ＳＬＳ １００２Ｏ２）がそれぞれ可能である。各セグメントの断面は、正方形、長方形、円形、楕円形、又はその他のユーザ定義形状が可能である。図に示されている寸法は、すべてユーザ指定の設計パラメータである。一実施形態では、ｄ１３＞０．１ｄ１２である。一般的に、容量素子とラジエターパッチ又はグランドプレーンとの間の角度は９０度以外でもよい。一般的に、内曲及び外曲容量素子の曲げ角度は、９０度以外でもよい。
【０１０１】
局所構造の寸法及び数は、全等価容量を決定する。共振アンテナのサイズを最小化するために、ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子との間の重複領域を最大化する必要がある。ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子は、物理的に分離されているので、重複領域は、ラジエターパッチの容量素子とグランドプレーンの対応する容量素子の互いに対向する領域によって決定される（つまり、ラジエターパッチの容量素子の表面が、グランドプレーンの対応する容量素子の表面に直角に突き出している場合、重複領域は、ラジエターパッチの容量素子の突出した表面が、グランドプレーンの容量素子の表面と重複する領域である）。したがって、拡張連続構造として構成された容量素子は、最小の共振サイズを生成する。
【０１０２】
図１０Ｅ〜図１０Ｏは、ＳＬＳ容量素子の様々な構成の直交図を示している。
図１０Ｅ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：なし
グランドプレーン８０８Ｈ：なし
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：なし。
図１０Ｆ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１０Ｇ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｈ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１０Ｉ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子からオフセットしている。
図１０Ｊ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。グランドプレーンの容量素子は、ラジエターパッチの容量素子よりも広い。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子からオフセットしている。
図１０Ｋ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子は、ラジエターパッチの容量素子と互いに入り込んでいる。
図１０Ｌ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００２Ｓ１、１００２Ｓ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００４Ｉ１、１００４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００８Ｉ１、１００８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００６Ｓ１、１００６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｍ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００２Ｉ１、１００２Ｉ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００６Ｉ１、１００６Ｉ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１０Ｎ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００２Ｏ１、１００２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００４Ｓ１、１００４Ｓ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１００８Ｓ１、１００８Ｓ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００６Ｏ１、１００６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１０Ｏ：
ラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００２Ｏ１、１００２Ｏ２）
グランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００４Ｉ１、１００４Ｉ２）
グランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１００８Ｉ１、１００８Ｉ２）
ラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１００６Ｏ１、１００６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１０３】
図１１Ａは、円偏光放射用のアンテナシステム１１００として参照されるシングルバンドアンテナシステムの一実施形態の斜視図を示している。アンテナシステムは、上部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０２Ｈと、対応するグランドプレーン８０４Ｈ）と、下部アンテナアセンブリ（ラジエターパッチ８０６Ｈと、対応するグランドプレーン８０８Ｈ）を含む。図１１Ａに示される実施形態では、ラジエターパッチ及びグランドプレーンは、長方形の形状を有する。他の実施形態では、円形形状などの他の形状を使用することができる。各ラジエターパッチは、エアギャップによって、それに対応するグランドプレーンから分離している。他の実施形態では、各ラジエターパッチは、固体誘電体基板によって、それに対応するグランドプレーンから分離している。
【０１０４】
容量素子は、ラジエターパッチの４つのすべての縁部に沿ったＳＬＳとして構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、ラジエターパッチ８０２Ｈのｙ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、ラジエターパッチ８０２Ｈのｘ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０６Ｖ１及びＳＬＳ １１０６Ｖ２は、ラジエターパッチ８０６Ｈのｙ軸に沿って構成されている。容量素子ＳＬＳ １１０６Ｖ３及びＳＬＳ １１０６Ｖ４は、ラジエターパッチ８０６Ｈのｘ軸に沿って構成されている。
【０１０５】
図１１Ａに示される実施形態では、ラジエターパッチ８０２Ｈ及びラジエターパッチ８０６Ｈは、両方ともｙ軸に沿った長さｂ及びｘ軸に沿った幅ａを有する長方形である。長方形の形状は、円偏光放射用のパッチアンテナの実施形態で頻繁に使用されている正方形の形状（ａ＝ｂ）のケースを含むことに留意されたい。グランドプレーン８０４Ｈは、ラジエターパッチ８０２Ｈよりも大きくすることが可能であり、グランドプレーン８０８Ｈは、ラジエターパッチ８０６Ｈよりも大きくすることが可能である。
【０１０６】
上部アンテナアセンブリのラジエターパッチ８０２Ｈは、励磁ロッドによって励磁され、下部アンテナアセンブリのラジエターパッチ８０６Ｈは、励磁されない。円偏光場は、互いに直交し位相が９０度ずれた２つの直線偏光の和である。この場を励磁するために、ロッド１１１０Ａ及びロッド１１１０Ｂの２つのロッドが使用される。ロッド１１１０Ｂの位置は、ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ロッド１１１０Ａの位置は、ｙ軸に沿った放射素子８０２Ｈの幾何学的中心からずれている。ｘ−ｚ平面は、ロッド１１１０Ｂによって励磁された場のＥ−平面と、ロッド１１１０Ａによって励磁された場のＨ−平面である。ロッド１１１０Ｂによって励磁された場に対して、ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、（Ｈ−平面内の）磁場ベクトルに沿って整列される。ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、（Ｅ−平面内の）電場ベクトルに沿って整列される。同様に、ロッド１１１０Ａによって励磁された場に対して、ＳＬＳ １１０２Ｖ１及びＳＬＳ １１０２Ｖ２は、（Ｅ−平面内の）電場ベクトルに沿って整列される。ＳＬＳ １１０２Ｖ３及びＳＬＳ １１０２Ｖ４は、（Ｈ−平面内の）磁場ベクトルに沿って整列される。
【０１０７】
図１１Ｂ〜図１１Ｌは、円偏光アンテナシステムの他の実施形態の直交図を示している。一般的には、ＳＬＳ容量素子をラジエターパッチの周囲、グランドプレーンの周囲、又はラジエターパッチの周囲とグランドプレーンの周囲に沿って構成することができる。
図１１Ｂ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：なし
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１１Ｃ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：なし
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：なし
注意事項：なし。
図１１Ｄ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ４）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１１Ｅ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｆ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ１、１１０２Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子に対してオフセットしている。
図１１Ｇ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子に対してオフセットしている。
図１１Ｈ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子は、グランドプレーンの容量素子と互いに入り込んでいる。
図１１Ｉ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０２Ｓ３、１１０２Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ３、１１０４Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ３、１１０８Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ１、１１０８Ｉ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ３、１１０６Ｓ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０６Ｓ１、１１０６Ｓ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｊ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０２Ｉ３、１１０２Ｉ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０６Ｉ３、１１０６Ｉ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０６Ｉ１、１１０６Ｉ２）
注意事項：ラジエターパッチの容量素子の外側にグランドプレーンの容量素子がある。
図１１Ｋ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０２Ｏ３、１１０２Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０４Ｏ１、１１０４Ｏ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ３、１１０４Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０４Ｓ１、１１０４Ｓ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ３、１１０８Ｓ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：ストレートＳＬＳ（１１０８Ｓ１、１１０８Ｓ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ３、１１０６Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ１、１１０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
図１１Ｌ：
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０２Ｏ３、１１０２Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０２Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０４Ｏ１、１１０４Ｏ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ３、１１０４Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０４Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０４Ｉ１、１１０４Ｉ２）
ｘ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ３、１１０８Ｉ４）
ｙ軸に沿ったグランドプレーン８０８Ｈ：内曲ＳＬＳ（１１０８Ｉ１、１１０８Ｉ２）
ｘ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ３、１１０６Ｏ４）
ｙ軸に沿ったラジエターパッチ８０６Ｈ：外曲ＳＬＳ（１１０６Ｏ１、１１０６Ｏ２）
注意事項：グランドプレーンの容量素子の外側にラジエターパッチの容量素子がある。
【０１０８】
図７は、Ｌ１及びＬ２の周波数帯域内の２つのアンテナシステム用のダウン／アップ比のプロットを示している。横軸７０２はＭＨｚ単位で周波数を表している。縦軸はｄＢ単位でダウン／アップ比を表している。プロット７１０Ａ及びプロット７１０Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナシステムのＬ１及びＬ２周波数帯での結果をそれぞれ示している。比較のために、プロット７１２Ａ及びプロット７１２Ｂは、従来技術のアンテナシステムにおけるＬ１及びＬ２周波数帯での結果をそれぞれ示している。
【０１０９】
実際には、ダウン／アップ比が特定の最大値（例えば、−１５ｄＢ又は−２０ｄＢ）未満である周波数範囲が、アンテナシステムのマルチパス耐性を特徴付けるために使用されている。Ｌ１帯におけるプロット７１０Ａ及びプロット７１２Ａの比較とＬ２帯におけるプロット７１０Ｂ及びプロット７１２Ｂの比較は、−１５ｄＢ〜−２０ｄＢの最大ダウン／アップ比に対して、本発明の一実施形態に係るアンテナ用の周波数範囲が、従来技術のアンテナの周波数範囲よりも２０〜３０％大きいことを示している。
【０１１０】
上記の詳細な説明は、あらゆる点において、実例的・例示的であり、限定的なものではなく、本明細書内で開示される発明の範囲は、詳細な説明から決定されるのではなく、特許法によって認められている全範囲に従って解釈されるような特許請求の範囲から決定されることを理解すべきである。本明細書内で示され説明された実施形態は、本発明の原理の単なる例示であり、その種々の変形が本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく当業者によって実施可能であることを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、他の様々な特徴の組み合わせを実施することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナアセンブリであって、
第１周囲を有する第１ラジエターパッチと、
第２周囲を有する第１グランドプレーンと、
前記第１ラジエターパッチと前記第１グランドプレーンの間に配置された第１誘電媒体と、
前記第１ラジエターパッチ内で第１電磁信号を励磁するように構成された励磁機を含む第１アンテナアセンブリと、
前記第１アンテナアセンブリと電磁結合された第２アンテナアセンブリであって、
第３周囲を有し、前記第１電磁信号によって誘導された第３電磁信号に応答して第２電磁信号を励磁するように構成された第２ラジエターパッチと、
第４周囲を有し、前記第１グランドプレーンに電気的に接続される第２グランドプレーンと、
前記第２ラジエターパッチと前記第２グランドプレーンの間に配置された第２誘電媒体を含む第２アンテナアセンブリと、
前記第１ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第２ラジエターパッチに電磁結合された信号ポートを含むパッチアンテナシステム。
【請求項２】
前記第１電磁信号と前記第２電磁信号は逆位相を有する請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３】
前記第１アンテナアセンブリは第１共振周波数を有し、
前記第２アンテナアセンブリは前記第１共振周波数にほぼ等しい第２共振周波数を有する請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項４】
前記第１共振周波数は、全地球的航法衛星システム動作周波数帯の中心動作周波数であり、
前記第２共振周波数は、前記第１共振周波数の±５％以内である請求項４に記載のパッチアンテナシステム。
【請求項５】
前記第１誘電媒体は、第１誘電率を有する第１固体誘電体基板を含み、
前記第２誘電媒体は、第２誘電率を有する第２固体誘電体基板を含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項６】
前記第１誘電媒体及び前記第２誘電媒体は空気を含み、
前記第１周囲と前記第２周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第１セットと、
前記第３周囲と前記第４周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第２セットを更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項７】
前記容量素子の第１セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項８】
前記容量素子の第２セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項９】
前記パッチアンテナシステムは、直線偏光モードで動作するように構成されている請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１０】
前記パッチアンテナシステムは、円偏光モードで動作するように構成されている請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１１】
前記パッチアンテナシステム内に配置された低雑音増幅装置を更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１２】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性ケースを有するナビゲーションレシーバを更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１３】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１４】
前記導電性閉鎖空洞内に配置されたナビゲーションレシーバを更に含む請求項１３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１５】
前記導電性閉鎖空洞は第１導電性閉鎖空洞であり、
前記第１導電性閉鎖空洞に電気的に接続された第２導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１６】
前記第２導電性閉鎖空洞内に配置された補助ユニットを更に含む請求項１５記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１７】
前記補助ユニットは、
低雑音増幅装置、
シグナルプロセッサ、
姿勢センサ、又は
傾斜センサのうちの１つを含む請求項１６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１８】
第１アンテナアセンブリであって、
第１周囲を有する第１ラジエターパッチと、
第２周囲を有する第１グランドプレーンと、
前記第１ラジエターパッチと前記第１グランドプレーンの間に配置された第１誘電媒体と、
前記第１ラジエターパッチ内で第１周波数を有する第１電磁信号を励磁するように構成された第１励磁機を含む第１アンテナアセンブリと、
前記第１アンテナアセンブリと電磁結合された第２アンテナアセンブリであって、
第３周囲を有し、前記第１電磁信号によって誘導された第３電磁信号に応答して第２電磁信号を励磁するように構成された第２ラジエターパッチと、
第４周囲を有する第２グランドプレーンと、
前記第２ラジエターパッチと前記第２グランドプレーンの間に配置された第２誘電媒体を含む第２アンテナアセンブリと、
前記第１ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第２ラジエターパッチに電磁結合された第１信号ポートと、
第３アンテナアセンブリであって、
第５周囲を有する第３ラジエターパッチと、
第６周囲を有する第３グランドプレーンと、
前記第３ラジエターパッチと前記第３グランドプレーンの間に配置された第３誘電媒体と、
前記第３ラジエターパッチ内で第２周波数を有する第４電磁信号を励磁するように構成された第２励磁機を含む第３アンテナアセンブリと、
前記第３アンテナアセンブリと電磁結合された第４アンテナアセンブリであって、
第７周囲を有し、前記第４電磁信号によって誘導された第６電磁信号に応答して第５電磁信号を励磁するように構成された第４ラジエターパッチと、
第８周囲を有する第４グランドプレーンと、
前記第４ラジエターパッチと前記第４グランドプレーンの間に配置された第４誘電媒体を含む第４アンテナアセンブリと、
前記第３ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第４ラジエターパッチに電磁結合された第２信号ポートを含むパッチアンテナシステム。
【請求項１９】
前記第１電磁信号と前記第２電磁信号は逆位相を有し、
前記第４電磁信号と前記第５電磁信号は逆位相を有する請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２０】
前記第１アンテナアセンブリは第１共振周波数を有し、
前記第２アンテナアセンブリは第２共振周波数を有し、
前記第３アンテナアセンブリは第３共振周波数を有し、
前記第４アンテナアセンブリは第４共振周波数を有する請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２１】
前記第１共振周波数は、全地球的航法衛星システム第１動作周波数帯の中心動作周波数であり、
前記第２共振周波数は、前記第１共振周波数の±５％以内であり、
前記第３共振周波数は、全地球的航法衛星システム第２動作周波数帯の中心動作周波数であり、全地球的航法衛星システム第２動作周波数帯は、全地球的航法衛星システム第１動作周波数帯と異なり、
前記第４共振周波数は、前記第３共振周波数の±５％以内である請求項２０に記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２２】
前記第１誘電媒体は、第１誘電率を有する第１固体誘電体基板を含み、
前記第２誘電媒体は、第２誘電率を有する第２固体誘電体基板を含み、
前記第３誘電媒体は、第３誘電率を有する第３固体誘電体基板を含み、
前記第４誘電媒体は、第４誘電率を有する第４固体誘電体基板を含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２３】
前記第１誘電媒体、前記第２誘電媒体、前記第３誘電媒体、及び前記第４誘電媒体は空気を含み、
前記第１周囲と前記第２周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第１セットと、
前記第３周囲と前記第４周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第２セットと、
前記第５周囲と前記第６周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第３セットと、
前記第７周囲と前記第８周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第４セットを更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２４】
前記容量素子の第１セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２５】
前記容量素子の第２セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２６】
前記容量素子の第３セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２７】
前記容量素子の第４セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２８】
前記パッチアンテナシステムは、直線偏光モードで動作するように構成されている請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２９】
前記パッチアンテナシステムは、円偏光モードで動作するように構成されている請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３０】
前記パッチアンテナシステム内に配置された低雑音増幅装置を更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３１】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性ケースを有するナビゲーションレシーバを更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３２】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３３】
前記導電性閉鎖空洞内に配置されたナビゲーションレシーバを更に含む請求項３２記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３４】
前記導電性閉鎖空洞は第１導電性閉鎖空洞であり、
前記第１導電性閉鎖空洞に電気的に接続された第２導電性閉鎖空洞を更に含む請求項３２記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３５】
前記第２導電性閉鎖空洞内に配置された補助ユニットを更に含む請求項３４記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３６】
前記補助ユニットは、
低雑音増幅装置、
シグナルプロセッサ、
姿勢センサ、又は
傾斜センサのうちの１つを含む請求項３５記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１】
第１アンテナアセンブリであって、
第１周囲を有する第１ラジエターパッチと、
第２周囲を有する第１グランドプレーンと、
前記第１ラジエターパッチと前記第１グランドプレーンの間に配置された第１誘電媒体と、
前記第１ラジエターパッチ内で第１電磁信号を励磁するように構成された励磁機を含む第１アンテナアセンブリと、
前記第１アンテナアセンブリと電磁結合された第２アンテナアセンブリであって、
第３周囲を有し、前記第１電磁信号によって誘導された第３電磁信号に応答して第２電磁信号を励磁するように構成された第２ラジエターパッチと、
第４周囲を有し、前記第１グランドプレーンに電気的に接続される第２グランドプレーンと、
前記第２ラジエターパッチと前記第２グランドプレーンの間に配置された第２誘電媒体を含む第２アンテナアセンブリと、
前記第１ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第２ラジエターパッチに電磁結合された信号ポートを含むパッチアンテナシステム。
【請求項２】
前記第１電磁信号と前記第２電磁信号は逆位相を有する請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３】
前記第１アンテナアセンブリは第１共振周波数を有し、
前記第２アンテナアセンブリは前記第１共振周波数にほぼ等しい第２共振周波数を有する請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項４】
前記第１共振周波数は、全地球的航法衛星システム動作周波数帯の中心動作周波数であり、
前記第２共振周波数は、前記第１共振周波数の±５％以内である請求項４に記載のパッチアンテナシステム。
【請求項５】
前記第１誘電媒体は、第１誘電率を有する第１固体誘電体基板を含み、
前記第２誘電媒体は、第２誘電率を有する第２固体誘電体基板を含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項６】
前記第１誘電媒体及び前記第２誘電媒体は空気を含み、
前記第１周囲と前記第２周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第１セットと、
前記第３周囲と前記第４周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第２セットを更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項７】
前記容量素子の第１セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項８】
前記容量素子の第２セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項９】
前記パッチアンテナシステムは、直線偏光モードで動作するように構成されている請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１０】
前記パッチアンテナシステムは、円偏光モードで動作するように構成されている請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１１】
前記パッチアンテナシステム内に配置された低雑音増幅装置を更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１２】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性ケースを有するナビゲーションレシーバを更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１３】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１４】
前記導電性閉鎖空洞内に配置されたナビゲーションレシーバを更に含む請求項１３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１５】
前記導電性閉鎖空洞は第１導電性閉鎖空洞であり、
前記第１導電性閉鎖空洞に電気的に接続された第２導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１６】
前記第２導電性閉鎖空洞内に配置された補助ユニットを更に含む請求項１５記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１７】
前記補助ユニットは、
低雑音増幅装置、
シグナルプロセッサ、
姿勢センサ、又は
傾斜センサのうちの１つを含む請求項１６記載のパッチアンテナシステム。
【請求項１８】
第１アンテナアセンブリであって、
第１周囲を有する第１ラジエターパッチと、
第２周囲を有する第１グランドプレーンと、
前記第１ラジエターパッチと前記第１グランドプレーンの間に配置された第１誘電媒体と、
前記第１ラジエターパッチ内で第１周波数を有する第１電磁信号を励磁するように構成された第１励磁機を含む第１アンテナアセンブリと、
前記第１アンテナアセンブリと電磁結合された第２アンテナアセンブリであって、
第３周囲を有し、前記第１電磁信号によって誘導された第３電磁信号に応答して第２電磁信号を励磁するように構成された第２ラジエターパッチと、
第４周囲を有する第２グランドプレーンと、
前記第２ラジエターパッチと前記第２グランドプレーンの間に配置された第２誘電媒体を含む第２アンテナアセンブリと、
前記第１ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第２ラジエターパッチに電磁結合された第１信号ポートと、
第３アンテナアセンブリであって、
第５周囲を有する第３ラジエターパッチと、
第６周囲を有する第３グランドプレーンと、
前記第３ラジエターパッチと前記第３グランドプレーンの間に配置された第３誘電媒体と、
前記第３ラジエターパッチ内で第２周波数を有する第４電磁信号を励磁するように構成された第２励磁機を含む第３アンテナアセンブリと、
前記第３アンテナアセンブリと電磁結合された第４アンテナアセンブリであって、
第７周囲を有し、前記第４電磁信号によって誘導された第６電磁信号に応答して第５電磁信号を励磁するように構成された第４ラジエターパッチと、
第８周囲を有する第４グランドプレーンと、
前記第４ラジエターパッチと前記第４グランドプレーンの間に配置された第４誘電媒体を含む第４アンテナアセンブリと、
前記第３ラジエターパッチに電気的に接続され、前記第４ラジエターパッチに電磁結合された第２信号ポートを含むパッチアンテナシステム。
【請求項１９】
前記第１電磁信号と前記第２電磁信号は逆位相を有し、
前記第４電磁信号と前記第５電磁信号は逆位相を有する請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２０】
前記第１アンテナアセンブリは第１共振周波数を有し、
前記第２アンテナアセンブリは第２共振周波数を有し、
前記第３アンテナアセンブリは第３共振周波数を有し、
前記第４アンテナアセンブリは第４共振周波数を有する請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２１】
前記第１共振周波数は、全地球的航法衛星システム第１動作周波数帯の中心動作周波数であり、
前記第２共振周波数は、前記第１共振周波数の±５％以内であり、
前記第３共振周波数は、全地球的航法衛星システム第２動作周波数帯の中心動作周波数であり、全地球的航法衛星システム第２動作周波数帯は、全地球的航法衛星システム第１動作周波数帯と異なり、
前記第４共振周波数は、前記第３共振周波数の±５％以内である請求項２０に記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２２】
前記第１誘電媒体は、第１誘電率を有する第１固体誘電体基板を含み、
前記第２誘電媒体は、第２誘電率を有する第２固体誘電体基板を含み、
前記第３誘電媒体は、第３誘電率を有する第３固体誘電体基板を含み、
前記第４誘電媒体は、第４誘電率を有する第４固体誘電体基板を含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２３】
前記第１誘電媒体、前記第２誘電媒体、前記第３誘電媒体、及び前記第４誘電媒体は空気を含み、
前記第１周囲と前記第２周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第１セットと、
前記第３周囲と前記第４周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第２セットと、
前記第５周囲と前記第６周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第３セットと、
前記第７周囲と前記第８周囲の少なくとも一方に沿った容量素子の第４セットを更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２４】
前記容量素子の第１セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２５】
前記容量素子の第２セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２６】
前記容量素子の第３セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２７】
前記容量素子の第４セットは、
ストレート拡張連続構造のセット、
内曲拡張連続構造のセット、
外曲連続構造のセット、
ストレート連続局所構造、
内曲連続局所構造、又は
外曲連続局所構造のうちの１つを含む請求項２３記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２８】
前記パッチアンテナシステムは、直線偏光モードで動作するように構成されている請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項２９】
前記パッチアンテナシステムは、円偏光モードで動作するように構成されている請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３０】
前記パッチアンテナシステム内に配置された低雑音増幅装置を更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３１】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性ケースを有するナビゲーションレシーバを更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３２】
前記第２ラジエターパッチに電気的に接続された導電性閉鎖空洞を更に含む請求項１８記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３３】
前記導電性閉鎖空洞内に配置されたナビゲーションレシーバを更に含む請求項３２記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３４】
前記導電性閉鎖空洞は第１導電性閉鎖空洞であり、
前記第１導電性閉鎖空洞に電気的に接続された第２導電性閉鎖空洞を更に含む請求項３２記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３５】
前記第２導電性閉鎖空洞内に配置された補助ユニットを更に含む請求項３４記載のパッチアンテナシステム。
【請求項３６】
前記補助ユニットは、
低雑音増幅装置、
シグナルプロセッサ、
姿勢センサ、又は
傾斜センサのうちの１つを含む請求項３５記載のパッチアンテナシステム。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図１Ｊ】
【図１Ｋ】
【図１Ｌ】
【図１Ｍ】
【図１Ｎ】
【図１Ｏ】
【図１Ｐ】
【図１Ｑ】
【図１Ｒ】
【図１Ｓ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図９Ｇ】
【図９Ｈ】
【図９Ｉ】
【図９Ｊ】
【図９Ｋ】
【図９Ｌ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｋ】
【図１０Ｌ】
【図１０Ｍ】
【図１０Ｎ】
【図１０Ｏ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１１Ｈ】
【図１１Ｉ】
【図１１Ｊ】
【図１１Ｋ】
【図１１Ｌ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図１Ｊ】
【図１Ｋ】
【図１Ｌ】
【図１Ｍ】
【図１Ｎ】
【図１Ｏ】
【図１Ｐ】
【図１Ｑ】
【図１Ｒ】
【図１Ｓ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図９Ｇ】
【図９Ｈ】
【図９Ｉ】
【図９Ｊ】
【図９Ｋ】
【図９Ｌ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｋ】
【図１０Ｌ】
【図１０Ｍ】
【図１０Ｎ】
【図１０Ｏ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１１Ｈ】
【図１１Ｉ】
【図１１Ｊ】
【図１１Ｋ】
【図１１Ｌ】
【公表番号】特表２０１３−５１１１８７（Ｐ２０１３−５１１１８７Ａ）
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３８４３０（Ｐ２０１２−５３８４３０）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００２９０１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６１５８９
【国際公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０５３１５７４２）トプコン ポジショニング システムズ， インク． (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００２９０１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６１５８９
【国際公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０５３１５７４２）トプコン ポジショニング システムズ， インク． (11)
【Ｆターム（参考）】
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