適合層状アンテナアレイ
平面型、柔軟性のある構造又は湾曲したアレイ構造の低コストアンテナアレイ及びその製造方法を開示する。このアンテナアレイは、金属接地層上に接合された発泡体コア層に形成された複数の金属製アンテナ電気素子及び放射器素子を有する。放射器素子は発泡体コア層に接合された薄い誘電体層上に形成されることが好ましい。このアンテナアレイは、電気素子上に取り付けられた１つ以上の付加的な誘電体層を含んでおり、各誘電体層上には複数の非励振放射器素子が設けられている。このアンテナアレイを製造する際には、それらの誘電体層を互いに接合することが望ましい。電気素子及び放射器素子は、発泡体コア層を接地層に接合する前にエッチングにより形成するのが望ましく、それから付加的な誘電体層及び非励振放射器が、接地層に既に形成された電気素子に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナアレイに関し、更に詳しくは、電気通信用のほぼ平坦な曲面を有する低コストアンテナアレイ及びアンテナアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナアレイは様々な型に作られ、通信分野において様々な用途がある。特に大量に使用されコスト面が問題となる用途としては、移動体通信システム、例えば、米国において約８００ＭＨｚで動作するセルラー通信や、約１９００ＭＨｚで動作するパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）通信、及びその他、世界中の無線通信や移動体通信などの基地局に使用される場合である。
【０００３】
基地局アンテナアレイは、様々な型、コスト、信頼性を有する多種多様の構造を使って構成されている。一般に、従来型の基地局アンテナアレイは、２以上の独立配置した放射器、アンテナのインタフェースポートから放射器間にＲＦパワーを配信する通信ネットワーク、全ての素子をアセンブリ内に設ける機械構造、及び保護用のレードームを備えている。基地局アンテナアレイの基本型の１つは、既知の円筒型ダイポールのアレイで形成される。一般にこれらのアンテナアレイは非常に多くの部品を必要とし、その構造を製造するには高コストがかかり、物理的にサイズが大きく、また比較的重量も重い。また基地局アンテナアレイの別の基本型では、シートメタルのダイポール放射器及び分離誘電体スペーサによって支持されたシートメタルで形成されたマイクロストリップ電力分配ネットワークを用いて形成される。通常、個々の金属部品はアルミニウムシート素材から打ち抜き形成され、労働集約的な作業で組立てられる。また別の従来型基地局アンテナアレイは電力分割回路用プリント回路基板（ＰＣＢ’ｓ）、及び同軸ケーブルを用いて相互接続された金属ダイポール放射器又はパッチ放射器を用いる。
【０００４】
従来型基地局アンテナアレイの別のタイプでは、電力分配ネットワーク用にＰＣＢ’ｓを用い、ダイポール放射器用に個々に分離したＰＣＢ’ｓを用いる。高利得で８個以上の放射器を備える基地局アンテナでは、信号消失によって起こるネットワーク損失を低く抑えるために、通常、電力分配ネットワーク用のＰＣＢ材料をベースとした高性能ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いる必要がある。ＰＣＢ材料をベースとした高性能ＰＴＦＥは、ＰＣＢ材料の他のタイプに比べ非常に高コストである。電力分配ネットワーク用及び放射器用にＰＣＢ’ｓを使用して構成される基地局アンテナは、シートメタルを用いて構成された同様のアンテナに比べ、製造工具コスト、再生産、組立容易性、及びより複雑な回路を構成できる点で優れている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造コスト、物理的な大きさ、アンテナアレイとしての重量を低減するために、様々な構成からなる平面アンテナアレイが提案されてきた。これらのアンテナアレイは、様々なサンドイッチ型の配列を用い、またアンテナ放射器や回路用に様々な種類の材料を用いていろいろな構造に形成されている。通常、平面アンテナアレイはスクリーン印刷によって、またパッチ放射器の打ち抜き又は金属層にパッチ放射器を形成するために金属を切断するなど物理的に金属層を切断することによって、若しくは所望のパターンを形成するために金属層をエッチングすることによって形成される。こういった種類のアンテナは、種々の一般に硬質の誘電体基板、例えばプラスチック、発泡材、スタイロフォーム（登録商標）、ＰＶＣ樹脂、グラスファイバー、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル、又はポリエチレンなどの誘電体基板上に支持又は配置された非常に薄い金属層又はホイルからなる１つ以上の回路及び放射器を備えている。これら従来型のアレイ構造では、部品数や重量などアンテナアレイのいくつかの特徴について改善されてはいるものの、電気的性能、製造コスト、得られる機械構造については改善が必要である。
【０００６】
従って、たとえば、コストを低減して製造することのできる基地局用途に使用されるアンテナアレイが必要である。また、アンテナアレイの所望の低コストを達成しつつ、同時にアンテナアレイの好ましい電気的性能を保持することが望ましい。さらに、特定用途用に曲面構造にすることのできる可撓性のあるアンテナアレイを形成することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基地局アンテナとして利用するなどの通信用途用の低コストアンテナアレイ及びそのようなアンテナアレイの製造方法に関する。また、本発明に係るアンテナアレイは、いくつかの用途において好ましい平面型、構造的に可撓性がある又は曲面のアレイ構造となるように設計しても良い。
【０００８】
本発明の実施形態に係るアンテナアレイは、複数の層からなり、好ましくは相互に接合された複数層からなる。このアンテナアレイは、金属接地層に順次接合されている２つ以上の誘電体層に形成された複数の金属放射器素子を備えることができる。その誘電体層の厚さは、放射器素子が機能するのに適当な間隔を確保するように選択される。放射器素子は可撓性キャリア誘電体層に設けるのが好ましく、そのキャリア誘電体層は、可撓性を持たせたり、平面型又は非平面型に成形又は切断したりすることのできる誘電性の発泡体コア層に接合することができる。アンテナアレイは、１つ以上の誘電体層を備えることができ、その誘電体層上には複数の非励振放射器素子が設けられ、そこで前記誘電体層が、金属放射器素子上に接合されているのが望ましい。この誘電体層及び接地層は、レードームを備え、周囲環境から保護し、他の構造よりもアンテナアセンブリを安全かつ頑丈な方法で取り付けやすい構造体中に収納することができる。
【０００９】
本発明の実施形態に係るアンテナアレイの製造方法では、相互に層を接合することができる。放射器素子は、発泡体コア誘電体層が接地層に接合される前に、金属層をエッチングすることによって形成するのが望ましい。また、非励振素子を有する誘電体層を、前もって形成された放射器素子に接合することができる。接地層は、必要があれば、部分的に又は全体的に曲げることができる。
【００１０】
本発明の各実施例に係る低コストアンテナアレイの設計はプリント回路基板製造技術用として好適な低コストの個別の部品を用いる。このプリント回路基板製造技術は短期間に組み立てでき、組み立て後に所望性能を実現するのに必要な調整がほとんど不要又は全く不要である。
【００１１】
したがって本発明によれば、複数個の放射器素子と給電素子とを備えた金属層と、第１の薄いキャリア誘電体層と、前記第１のキャリア誘電体層上に形成される前記金属層と、頂面と底面とを有する発泡体コア誘電体層とを備える複数個の層を有するアンテナアレイを提供することができ、その中で、前記第１の薄いキャリア誘電体層は前記発泡体コア誘電体層の頂面上に形成され、接着層が前記発泡体コア誘電体層の底面に形成されて該接着層が金属接地層に接合される。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明により容易に明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照するに、基地局即ちセルサイト１０は本発明に係るアンテナアレイ１２を少なくとも一個、一般的には複数個含み、それらの各例は図２〜図１６に詳細に開示されている。同じ参照番号は図において同じ又は類似の要素を参照するものとして用いられている。基地局アンテナアレイ１２は一般に実質的にシールドされたレードーム（図１４〜図１６参照）内に被覆されており、更に基地局塔１４上に通常の方法で装着されている。ここで用いられているように、アンテナアレイは、個々の放射器素子が結合して特定の方向には最大強度で且つ他の方向には最小電界強度を発生するように、アンテナ素子の寸法、間隔、照射順序の結合されたアセンブリである。アンテナアレイという語は、そのようなアセンブリを説明する際に用いることもできる。
【００１４】
各基地局アンテナアレイ１２は、アメリカ合衆国において約８００ＭＨｚで動作するセルラー伝送システム及び約１９００ＭＨｚで動作するパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）又は１つ若しくはそれ以上の受信可能範囲１６内のように固定あるいは移動無線ユーザシステムを備えた他の無線通信のような、移動又は固定通信システム（図示せず）のセルの受信可能範囲を提供する。本発明に係る基地局アンテナアレイは、アンテナアレイ１２のような平面構造のものと、湾曲したアンテナアレイ１８のような曲面構造のものが示されている（曲面構造の例は図１７〜図２０に詳細に開示されている）。曲面アンテナアレイ１８は第２の基地局塔１４’に装着されており、山中若しくは航空機１９内のように受信可能範囲１６の上方に基地局１０の通信範囲を拡大させることができる。
【００１５】
本発明に係るアンテナアレイの第１の実施例２０は図２の分解図に示されており、図を縮尺で作成するために種々の素子が省略されている。アンテナアレイの第１の実施例２０は二重の直交する直線偏波を有する二重偏波アンテナであり、１６個の個別の放射器でもって説明されている。本発明は二重偏波アンテナに限定するものではなく、単一の特性の偏波を有するアンテナに適用することができるばかりか、図示された具体例よりも少なく又はより多くの個別放射器を有するアンテナに応用することも可能であることは当業者であれば容易に理解することができるであろう。アンテナアレイ２０はＰＣＢ積層体若しくはサンドイッチ２２を含んでおり、そのＰＣＢ積層体は金属層６０（図５参照）によって形成された複数個の放射器素子若しくはパッチ２４を含んでおり、その積層体２２の長手方向に沿って従来の方法で放射器素子２４と相互に接続する所要の給電回路２６を使用して形成されている。好ましくは、金属層６０は先ず粘着層６２（図５参照）のような材料によって比較的薄いキャリア誘電体層２７上に装着若しくは接合され、次いで複数個の放射器素子又はパッチ２４が例えば通常の化学的エッチング処理によって形成され、積層体２２の長手方向に沿って放射器素子２４と相互接続する所要の給電回路２６を使用して形成されている。接合という語は接合のための従来技術を含むものであり、粘着物若しくはファスナーを用いた接合を含むものであるがそれに限定されるものではない。
【００１６】
ＰＣＢ積層体２２は次に粘着層３０によって比較的厚い発泡体コア誘電体層２８に接合される。アンテナアレイ２０の台は粘着及び開放層３２を含むことが望ましく、その開放層は始めに発泡体コア誘電体層２８の底面に接合され、両層が相互に接合された時に積層体又はサンドイッチアセンブリ３４が完成される。所要の給電回路２６を備えた複数個の放射器素子又はパッチ２４は、通常の化学的エッチング処理によってこの時点でこの積層体中に形成される。一旦放射器素子２４及び所要の給電回路２６が形成されると、積層体３４は通常の方法によって整備される。層３２の開放部分（図示しないが、ポリエステルか若しくは同様の剥離層など）は除去され、次いで積層体３４は接地層若しくは導電性トレイ３５に残存粘着剤を使用して接合される。
【００１７】
積層体２２、発泡体コア誘電体層２８及び導電性トレイ３５は夫々対になったセットの中心孔３６を含み、相互に結合されてＰＣＢ積層体２２上の給電回路２６にＲＦ結合するために用いられる。もう一つの複数のセットである結合孔３８は積層体２２、発泡体コア誘電体層２８及び導電性トレイ３５の縁に沿って形成され、これらの結合孔３８は装着ブラケット４８を導電性トレイ３５に物理的に装着するために利用される（図３参照）。導電性トレイ３５の中心孔３８はボルト若しくはリベット若しくは同様のデバイス（図示せず）を支承し、他方積層体２２内の中心孔３８及び発泡体コア誘電体層２８はボルトの頭に対してクリアランスを与えるものである。
【００１８】
積層体３４及び導電性トレイ３５はアンテナ構造４０内に装着され、且つ図３に示された要素と共にアンテナ構造４０の一部を形成している。アンテナ構造４０は雨、みぞれ、雪、泥、風等の周囲の環境条件からアンテナを保護するアンテナアレイ２０のための囲いを形成している。アンテナアレイ２０は一般に基地局の露出した位置に装着されるが、アレイ２０は他の応用例において他のタイプの保護器若しくは囲いの有無に関わらず装着することができる。アンテナ構造４０はレードームカバー部材４２を含み、このレードームカバー部材を導電性トレイ３５の底部に装着することができる。レードームカバー４２の両端は一対のエンドキャップ４４によって包囲されており、それらのエンドキャップはリベット（図示せず）などのファスナーによって接地層３５若しくはレードームカバー４２に固定され、包囲されたアンテナ構造４０を形成している。
【００１９】
レードームカバー４２は適当な規定外等級（ｏｕｔｄｏｏｒ ｇｒａｄｅ）のプラスチック材料を押出成形によって製造することができ、ロスに対して適当な無線周波数特性及び適切な誘電体定数を有している。その材料はまた適度な寸法に安定しており、且つ低温においても強度が高くなければならない。レードームの材料は外環境で長寿命を得られるように紫外線に対して安定した材料である規定外等級のポリビニルクロライド（ＰＶＣ）であることが望ましい。ＰＶＣ材料は好ましい選択であることは基地局のアンテナレードームとして用いられてきたことからも証明されている。
【００２０】
接地層３５は他の各層に形成された各中心孔３６と一致する一対にセットされた中心孔３６を有している。中心孔３６は、ＰＣＢ積層体２２上に設けられた給電回路２６にＲＦ電力を供給する一対のＲＦコネクタ４６に対して利用される。ＲＦコネクタ４６はアンテナ構造４０に対するインタフェースポート若しくはポートコネクタを形成している。アンテナ構造２０又は４０内においては金属と金属との接触のみであり、直接ＲＦ信号路がＲＦコネクタ４６にはんだ接続されているために、得られるアンテナ構造２０又は４０は良好な受動的相互変調（ＰＩＭ）動作を得ることができる。ＰＩＭはトーン毎に２０ワットの２キャリアトーンでテストをすると、一般に−１５０ｄＢｃより小さい。
【００２１】
アンテナ構造４０は、前述した通り、中心孔３８を通してボルト若しくはリベット（図示せず）などのファスナーによって接地層３５に固定する一対の装着用ブラケット４８を含むことが望ましい。ブラケット４８はセル塔１４などの所望の位置にアンテナ１２を装着することに利用される。
【００２２】
積層体３４及び接地層３５は拡大部分斜視図として図４に示されている。放射器素子２４及び給電回路２６を備えたＴＣＢ積層体２２はより明瞭に図示されている。更に、少なくとも発泡体コア誘電体層２８及び接地層３５はそれぞれエンドキャップ４４が装着された一対の孔５０を含んでいる。孔５０はまた積層体２２、層２８、３０及び３２（各々は必要であれば孔５０を含むことができる）を相互に調整するために利用することができ、積層体３４が導電性トレイ３５上に製造され装着される。一般に、孔は積層体の種々の層に形成することができ、それらはファスナーの周囲にクリアランスを提供し、あるいは種々の積層体内で他の局所的に突出するという突出特性を提供するものである。
【００２３】
積層体３４及び導電性トレイ３５は図５に拡大端面図として示されている。また縮尺するために各素子は示されていない。更に、比較的薄いキャリア誘電体層２７は金属層６０から分離して示されており、この金属層はパターン化されて放射器２４及び給電回路２６が形成される。金属層６０は粘着層６２によりキャリア誘電体層２７に接合されて積層体２２を形成する。導電性トレイ３５もまた長手方向の対向する両側縁にレードームカバー４２にスライドさせるための溝６４及び６６を設けることが好ましく、その後エンドキャップ４４が導電性トレイ３５に装着される。
【００２４】
特殊な材料及び層の厚さは重要なものではないが、一般的な寸法及び材料は次の通りである。一つの好ましい実施の形態において、金属層６０は放射器素子２４及び給電回路２６を形成するためにエッチングされる薄い銅のホイルである。ホイル６０は、キャリア誘電体層２７上の粘着性層６２に接触している表面上に化学的処理を有する電着型銅ホイルであることが望ましく、処理時に一般に反転−処理銅ホイルと呼ばれる。金属層６０は約０．００１４インチの厚さに相当する１平方フィート当たりにつき１オンスの銅である。他の銅ホイル、例えば一般により高価なロール状の銅ホイル及び接合された表面上が縮減された表面を持つＥＤホイルも用いることができる。１平方フィート当たり１／２若しくは２オンスなど種々の重量の銅ホイルも使用することができる。１オンスの銅ホイルはコストの面及び基地局アンテナとして用いた場合に信号電流可能出力の面で好ましい。キャリア誘電体層２７は、好ましくは厚さ約０．００３〜０．００５インチで、上限が厚さ０．０１０インチの厚さである低損失のポリエステルフイルムが用いられる。金属層６０及び比較的薄いキャリア誘電体層２７は比較的薄い粘着層６２で接合され、粘着層６２には金属層６０及びキャリア誘電体層２７の間で温式被覆加工処理を適用することができ、かつ粘着層６２は処理する際、後に単一のアセンブリである積層体２２として扱われることになる積層板を形成する。得られた積層板アセンブリ又は積層体２２は一般に可撓性を有し、少なくとも１平面中に曲面部を有するように加工することができる。
【００２５】
発泡体コア誘電体層２８は好ましくは、閉じられたセル即ち独立気泡発泡体であり、実質上、アンテナ周辺環境の湿度の吸い上げを制限し、比較的水分吸収量の少ない発泡体コア誘電体層２８がプリント回路基板を湿らせやすくしている。発泡体コア誘電体層２８は一般に１立方フィート当たり２、４、６、９、若しくは１２ｌｂｓの密度を有する発泡したポリオレフィンプラスチック材料を使用することが可能である。かかる材料の１つに発泡ポリエチレンがあり、これは一般に製造中材料特性を高めるための放熱を利用して交差結合されることが好ましい。熱活性化された化学的交差結合動因は他の組成に用いられる。放熱を利用して交差結合された独立気泡の膨張型ポリエチレン発泡体は、デラウェア州の法人であるバルカン・インタナショナル・コーポレーション（Ｖｕｌｃａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の完全子会社であるテネシー州の法人バルカン・コーポレーション（Ｖｕｌｃａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されたバルトラセル（Ｖｕｌｔｒａ Ｃｅｌｌ）（登録商標）として知られている。第２の交差結合された膨張型ポリエチレン発泡体は、セキスイ・アメリカ・コーポレーション（Ｓｅｋｉｓｕｉ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の事業部であるボルテク（Ｖｏｌｔｅｋ）によって製造されたボララ（Ｖｏｌａｒａ）（登録商標）として知られている。ボルテクは他の種々の等級の交差結合された独立気泡のポリオレフィン発泡体材料を製造しており、それらの材料は本出願に適したものである。ロール型ポリオレフィン発泡体は可撓性があり、他の形状を採ることが可能で、接合されるそれらの材料はここで示された構成要素及び従来の処理及び組み立て技術を用いて１つ以上の平面内で曲面を有するアンテナの製造を可能としている。
【００２６】
発泡体コア誘電体層２８の誘電率は、発泡体コア誘電体層２８を形成するのに利用される発泡材料の密度と誘電率に依存している。モールドされた発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）などの硬質で低密度の発泡体は一般に１立方フィート当たり１．２５〜２．５ｌｂｓの密度を有する。これらの低密度の発泡体の誘電率は１．０２〜１．０４であって、空気の誘電率に近い。押出型ポリスチレン発泡体は膨張型ポリエチレン発泡体よりも好ましく、それは構造中の発泡体ビーズを用いて発泡した発泡体に発生する小さい隙間の溝が減少した結果上昇する湿気が減少したからである。それにもかかわらず、上記のＥＰＳはいくつかの応用にとって充分に低い湿度上昇特性を持っている。密度が１立方フィート当たり６ｌｂｓの押出処理型の交差結合されたポリエチレン発泡体の誘電率は典型的に２．３である。他の交差結合された膨張型ポリオレフィン発泡体は１．３５の誘電率値を持っている。本発明において利用される発泡体コア誘電体層２８は厚さが約０．０９０インチである。誘電率の低い値のものはプラスチック材料の低密度に起因して一般に低い散逸率を有している。
【００２７】
発泡体コア誘電体層２８に用いることができる硬質発泡体材料は、イギリス、ノリッジのエムカイ・プラスチックス・リミテッド（ＥＮＫＡＹ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｌｔｄ．）によって製造されたロハセル（Ｒｏｈａｃｅｌｌ）（登録商標）である。このロハセル（登録商標）は、ＣＦＣｓ、臭素及びハロゲンの無いがポリメタクリリミド（ＰＭＩ）硬質発泡体であって、１００％独立気泡で等方性があるとされている。このロハセル（登録商標）発泡体は優れた機械的特性、高度な耐熱寸法安定性、高い溶媒抵抗性及び特に低い熱伝導係数を有している。耐久力、弾性モジュール及び剪断変形は、現在のところ同じ密度の他の発泡プラスチックより優れている。このロハセル（登録商標）発泡体は、密度が１立方フィート当たり２、３．２５、４．６８及び６．８７ｌｂｓを含む種々の密度のものを入手することができる。一般にこのロハセル（登録商標）発泡体の誘電率は同じ密度の可撓性ポリオレフィン同属発泡体より低い値を示す。例えば、１立方フィート当たり４．６８ｌｂｓの密度を有するロハセル（登録商標）発泡体は２ＧＨｚで約１．０８の誘電率を有している。ロハセル（登録商標）発泡体は熱可塑性になり、従って１７０〜１９０°Ｃの温度で成形することができる。必要な成形温度は密度と成形の度合いに依存している。曲面発泡体の形状は熱を伴った機械加工若しくは成形加工によって形成される。
【００２８】
導電性トレイ３５は厚さが約０．１２５インチのアルミニウムで形成することができる。図示された実施例における導電性トレイ又は接地層３５はまた重要な構成要素の一つであり、硬度及び強度を強くするためにそれに関連した厚さを備えていることは当業者に理解されるであろう。重要な構成要素としてレードーム囲い４２を含む他の実施例も可能であり、その際には接地層３５は厚さが約０．００３〜０．０１０インチの範囲の比較的薄い金属層であるアルミニウム若しくは他の適当な導電性材料を用いることができる。
【００２９】
金属層６０、粘着層６２及び比較的薄いキャリア誘電体層２７を含む図５に示された積層体２２の一実施例は、ロードアイランド州イーストプロビデンス所在のアーロン・エンジニヤード・ラミネーツ・アンド・コーティング事業部（Ａｒｌｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）から銅張りポリエステル積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｌａｍｉｎａｔｅ（ＣＰＬ））の製品名で入手することができる。アーロン（Ａｒｌｏｎ）製ＣＰＬの粘着層６２はアーロン特許の熱硬化性ウレタン粘着システムである。金属により硬化された積層体２２は、比較的薄いキャリア誘電体層２７がデュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社により製造されたカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）フィルムとして知られているポリイミド材料である場合可撓性回路業界において数多くの業者から入手することができる。アーロン製ＣＰＬは比較的低い誘電率と実質的に低い吸水性のために積層されたポリイミドフイルムよりも好ましい。
【００３０】
粘着層３０及び６２は、例えばミネソタ州セントポールに所在する３エム・コーポレーション（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造された商品名ＶＨＢ（登録商標）のようなアクリル感圧転写接着剤を使用することができ、その製品の厚さは約０．００２〜０．００５インチである。また湿気応用システムを含む他のアクリル粘着システムも使用することができる。アクリルを用いた粘着システムは好ましいが、本発明はこのアクリル粘着システムを用いることに限定するものではない。感圧粘着剤（ＰＳＡ）を用いることは粘着層３２が積層体３４を接地層３５に対して組み立てるのが容易である。
【００３１】
比較的薄いキャリア誘電体層２７はポリエステル材料に限定されるものではなく、発泡体コア誘電体層２８と銅ホイル６０との間で不透過性の重合体薄膜として作用する比較的低湿気で低ＲＦエネルギー吸収の適当な低コストプラスチック材料を用いることができる。プラスチック材料はまたプリンティング、エッチング処理に対してスムーズな表面を作り、且つ更に典型的なＰＣＢによる化学処理によって発生する化学薬品が発泡体コア誘電体層２８の表面に浸透するのを阻止する作用をする。比較的薄いキャリア誘電体層２７は、低コストアンテナを構成するのに重要な要素であり、放射器素子２４に接続するのに必要な給電回路２６の導通パターンを形成するのに通常のＰＣＢ処理を用いて促進することが可能であり通常のアクリル接着システムを用いて発泡体コア誘電体層２８に容易に接着できる。発泡体コア誘電体層２８は可撓性を有することもでき、所望の平面若しくは非平面の構成にモールド若しくは切断することが可能である。
【００３２】
図６及び図７は部分的に組み立てられたアンテナ構造４０を示し、組み立てられた積層体２２及び３４、各層２８、３０及び３２は互いに接合され、接地層３５に装着され、レードームカバー４２は省略されている。
【００３３】
本発明に係る第２のアンテナアレイの実施例７０は、実質的に第１のアンテナアレイ実施例２０と同様の積層体３４を含み、図８の分解図に示されている。積層体３４の層に加えて、前述したように、アンテナ７０は、積層体２２と同じような積層体７１を含み、積層体７１は粘着層（図１１参照）によって薄いキャリア誘電体層７４上に形成されるか若しくは粘着されることが好ましい非励振放射器素子７２を備えている。非励振放射器素子７２は、非励振放射器素子７２を設けない同様のアンテナアレイを設計する時と比較して、放射器素子２４を駆動してアンテナアレイ２０の動作帯域幅を増大させるものである。薄いキャリア誘電体層７４は薄いキャリア誘電体層２７と同様のものである。放射器素子７２は放射器素子２４に対応するものと非励振結合されている。放射器素子７２は何ら給電回路を含んではおらず、それぞれの放射器素子２４と７２との間の好ましい非励振結合のための所定の距離に等しい厚みを有している誘電体層７６によって積層体２２から所定の上記距離だけスペースを置いている。誘電体層７６は粘着層７８によって積層体７１に接着若しくは粘着されている。放射器素子７２はまた層７４及び層７８を用いることなく、直接誘電体層７６に接着することも可能である。誘電体層７６はモールドされるか又は所望の寸法に切断された通常の発泡ポリスチレン材料から形成することができる。誘電体層７６の好ましい実施の形態は、比較的低密度値で且つ実質的に一定の厚さを有する単一の独立気泡発泡体である。誘電体層７６は次に粘着層８０によって積層体２２の頂部に接合される。素子７２を有するキャリア誘電体層７４を追加した積層体７１、誘電体層７６及び積層体３４は、更に積層体８２を形成し、前述の通り導電性トレイ３５に装着される。
【００３４】
導電性トレイ３５上の積層体８２は、また図３に関して前述したように同様の構成要素を備えて、図９に示されているようにアンテナ構造４０内に装着される。２つの層７４及び７６が追加されただけで、２つのアンテナ構造２０及び７０は殆んど同じである。
【００３５】
積層体８２は図１０に拡大部分斜視図として示されている。放射器２４及び給電回路２６を備えた金属積層体２２は積層体７１及び層７６とを備えた結合体として更に明瞭に示されている。発泡体コア誘電体層２８及び接地層３５はそれぞれエンドキャップ４４が装着される一対の孔５０を含んでいる。サンドイッチ８２は導電性トレイ３５上に形成され装着されるので、孔５０は各層を相互に調整させるのに使用できる。
【００３６】
積層体８２はまた図１１に導電性トレイ３５を備えて拡大端面図として示されている。層は縮尺するために示されていない。更に、誘電体層７４は金属層（図示せず）からパターン化される非励振放射器７２から分離して示されている。放射器７２は粘着層７３によってキャリア誘電体層７４に接合されている。１つの好ましい実施の形態においては、金属層７２は層６０のような薄い銅ホイルで構成することができる。キャリア誘電体層７４もまた、層２７のように厚さ約０．００３〜０．００５インチの比較的薄い低損失ポリエステル材料で形成することができる。誘電体層７６は低損失で低い誘電体率で且つ約０．３７５インチの厚さの独立気泡ポリスチレンで形成することができる。粘着層７３、７８及び８０は従来の感圧粘着剤であり、約０．００２〜０．００５インチの厚さを有している。他の実施例において、金属層７２はアルミニウム、真鍮若しくは銅のレーザーカット若しくはダイカットシートで形成することができ、厚さは約０．０５インチである。次いで個々の放射器７２は個々の部片にされ、続いてキャリア層７４に接着されるかあるいは誘電体層７６に直接接着される。個々の放射器が形成されたときに、それらの放射器７２は特定のアンテナ応用のために所望の適当な厚さ寸法に形成される。
【００３７】
図１２及び図１３は部分的に組み立てられたアンテナ構造７０を示しており、組み立てられた積層体８２及び各層２２、２８、７４及び７６が相互に接続されて接地層３５に装着されており、ただレードームカバー４２は省略されている。
【００３８】
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５及び図１６は、アンテナアレイ７０を形成するレードームアンテナ構造４０内における組み立てられた積層体８２の種々の形態を示している。
【００３９】
図１７〜図２０は非平面のアンテナアレイ若しくは一部が非平面のアンテナアレイであるアンテナアレイの実施例を示している。これらのデザインは可撓性のある若しくは平坦なシートから熱形成される発泡体コア２８用の材料を用いて実施されるのが望ましい。
【００４０】
図１７は本発明に係る曲面のアンテナアレイ実施例９０を示す斜視図である。誘電体層２７及び２８は圧縮でき適合性のある発泡体材料などの可撓性材料により形成することができ、あるいは前述したようにモールド若しくはカットできる。そのようなアンテナアレイの例として、アレイ９０は円筒状基板即ち接地層９２上に形成され、複数個の放射器２４を有する一対のアンテナ２０を形成する２個の積層体３４を含んでいる。円筒状即ち曲面の基板９２上にアンテナ２０を形成することによって、アンテナ２０は実質上３６０度の受信可能範囲を提供することができる。構造４０（図示せず）のようなレードーム構造はアレイ９０上に装着され、寸法及び重量が減少され、更に見た目にも美しいアンテナ構造を形成することができる。次にアレイ９０はセル塔１４（図示せず）上のように所望される所に装着される。
【００４１】
図１８は図１７に示されたアンテナ２０の一部分を有するアンテナアレイ９０の拡大部分斜視図である。アレイ９０はまたレードームを使用せずに、特定の応用に必要ならば保護用被覆若しくは他の型のカバーを備えることができる。
【００４２】
図１７及び図１８に示された実施例におけるシリンダ９２の周囲のアンテナ２０の曲面はこのシリンダの長手方向に沿って存在するアレイ９０の平面に対してクロスする方向である。アンテナアレイ９０はアレイの主たる面に沿って真直である。曲面を有するアンテナアレイ９０のこの特別の実施例において、個々にアンテナアレイ放射器２４は同じ方向に置かれている。この配置は遠視野像特性の算定をする時にこのアレイの貢献から個々の放射器の貢献度を分離するのに適当な状態を提供する。図１７及び図１８に示されたこれらの特殊な実施例において、曲面にする目的は、アレイの曲面に対して交差する平面にパターンを形成し、中心装着構造の周囲に数多くのアンテナアレイをコンパクトに整列させることにある。２つ以上のアンテナアレイにとって、信号インタフェースは各アレイのセクタサービス適用範囲を分離することができるが、ワイドセクタあるいは全方向性の場合には各アレイに対応する信号は更に結合される。
【００４３】
図１９Ａ及び図１９Ｂはアレイに沿って湾曲したアンテナアレイ１００の斜視図である。図１９Ａは円筒状基板１０２にアレイが適合した一実施例を示し、かつ図１９Ｂは円筒状基板１０２の一様な曲面に対して一様でない曲面を有する実施例１００’を示している。この特定の実施例においては、個別アレイ放射器２４は種々の違った方向に置かれている。この実施例の一般的な条件はワイドセクタ若しくは全方向に対して適用範囲を提供するために有用である。形成されたパターンは一様でない振幅と相関的な位相で個々の放射器２４に信号を分配することが可能である。
【００４４】
図２０は本発明に係る１対の曲面アンテナアレイ１１０を基地局周辺において利用する場合の概略図である。図２０は非平面の各アレイの一部１１２を有する２つのアレイ１１０を示している。実施例１１０は装着構造の両側面の領域を強調する受信可能範囲を提供するが、一方エネルギーの一部は装着構造の上部に提供される。これは、地上から航空機で通信するような際にしばしば望まれるように形成されたビーム適用範囲を提供することが特に重要であり、前記地上では最大のアンテナ指向性が水平線に近く、装着構造の頂点に常に受信可能な範囲を設ける必要がある。こアレイ１１０はセル塔１４’の頂点に装着することができ、弓形の上端面１１２を含み、図１の曲面アンテナ１８に示されるようにセル塔１４’の上方に受信可能範囲を提供する。
【００４５】
図２１には本発明に係るアンテナアレイの第１の実施例を製造するための方法１２０が示されている。図５には、アンテナ２０を製造する実施例が初めて記述されている。ステップ１２２において、金属層６０が初めに粘着層６２を使用してキャリア誘電体層２７に接合される。次にステップ１２４において、キャリア誘電体層２７は粘着層３０を用いて発泡体コア誘電体層２８に接合される。誘電体層２７は一般に金属層６０に対して薄いキャリア層であり、一方発泡体コア誘電体層２８は放射器２４を適切に動作させるために所望の誘電体距離即ち厚みを与えている。
【００４６】
次いでステップ１２６において誘電体層３２は誘電体層２８に接合され、積層体又はサンドイッチ３４が形成される。粘着層３２は発泡体コア誘電体層２８の反対側に開放層（図示せず）を有する両面誘電体テープであることが好ましい。次いでステップ１２８において、アンテナの電気素子である放射器２４及び給電回路２６がエッチング処理により金属層６０から所望の放射器パターンが形成され、エッチングステップの後に一般に通常の方法で積層体３４のトリミング処理がなされる。次にステップ１３０で、すでに放射器２４及び給電回路２６を形成された積層体３４は粘着層３２を用いて接地層３５に装着されると共に開放層は除去される。ＲＦコネクタ４６が導電性トレイ３５に機械的に接続され、次いで金属層６０にはんだ付けされて適正な電気的接続がなされる。所望の際には、残された機械的要素が集合され、図３に示されるように、最終的な保護カバー即ちレードームアセンブリ４０が完成され、オプショナルステップ１３２に追加される。もし必要ならば、電気素子２４及び２６はステップ１２２の後に形成することもできる。
【００４７】
図２２には本発明に係るアンテナアレイの別の製造方法１４０が示されている。図１１には本発明に係るアンテナ７０の製造実施例が示されている。前記の方法１２０のステップ１２２〜ステップ１３０がプロセス１４０で反復される。ステップ１４２において金属層６０がキャリア誘電体層２７に粘着層６２を使用して接合される。次いでキャリア誘電体層２７はステップ１４４において粘着層３０を使用して発泡体コア誘電体層２８に接合される。次に粘着層３２がステップ１４６で発泡体コア誘電体層２８に接合されて積層体３４が形成される。粘着層３２は開放層（図示せず）を発泡体コア誘電体層２８の反対側に備えた両側誘電体テープであることが望ましい。次にステップ１４８において、アンテナ電気素子である放射器２４及び給電回路２６の所望のパターンが金属層６０からエッチング処理によって形成されるが、アンテナ電気素子である放射器２４及び給電回路２６はステップ１４２の後に形成されてもよい。すでに形成された放射器２４及び給電回路２６を備えた積層体３４は次にステップ１５０において粘着層３２を使用して導電性トレイ３５に接着される。
【００４８】
第１のオプショナル実施例として、ステップ１５２において非励振素子７２を形成するための金属層が粘着層７３を用いて薄いキャリア誘電体層７４に接着されて積層体７１が形成される。非励振素子は金属層からエッチング処理され、ステップ１５４で個々の放射器素子７２が形成される。次いでキャリア誘電体層７４を有する積層体７１はステップ１５６で粘着層７８を用いて誘電体層７６に接着される。誘電体層７６は、次いでステップ１５８において粘着層８０を用いて積層体２２上の対応する放射器２４の頂部に誘電体層７６を接着することによって、積層体３４に接合される。ＲＦコネクタ４６は再び導電性トレイ３５に機械的に接合され、次いで金属層６０にはんだ付けされて適切な電気的接続がなされる。前述した通り、所望される際には、その他の機械的要素が設備され、図９に示されているように、最終的な保護カバー即ちレードームアセンブリ４０が完成され、次いで、オプショナルステップ１６０に追加される。
【００４９】
他のオプショナル実施例において、放射器７２がまた誘電体層７６に直接接着され、キャリア誘電体層７４及びエッチングステップ１５４が省略、除去される。この実施例において、ステップ１５０に続いて、放射器７２はレーザ若しくはダイカットされ、ステップ１６２において個々の放射器が形成される。次いで素子７２はステップ１６４で個別に誘電体層７６に接着される。残ったステップは、前述のステップ１５８及びオプショナルステップ１６０と同様である。
【００５０】
前述の通り、接地層は金属層６０のような単に他の金属ホイルであってもよく、それによって硬質の金属支持体である導電性トレイ３５を省略することができる。本実施例において、接地層ホイルを有する積層体３４若しくは８２は、図２３〜図２５に示したレードーム１７０のような非導電性支持体によって支持されている。レードーム１７０は図示の如く、溶接若しくは機械的に接合することにより、若しくは押し出し成形ユニットによる集合あるいは単一の部分に形成する等により数多くの部品によって形成することができる。レードーム１７０はレードームカバー４２に用いた材料と同じ若しくは類似の材料から形成することができる。積層体３４若しくは８２のための支持体はいくつもの形態で形成されるが、レードーム１７０はレードーム１７０の両側壁１７６、１７８に形成された一対の両スロット１７２、１７４を含んでいる。側壁１７６及び１７８は隣接しており曲面形状を有するように示されたトップ上面カバー１８０を備えているが、希望するならば平面形状若しくは他の形状に形成することもできる。側壁１７６及び１７８はまた隣接しているが、底部材１８２を設けることもできる。また底部材１８２は平面形状で示されているが、所望により他の形状を備えることもできる。積層体８２はレードーム１７０内のスロット１７２及び１７４間に装着されている。メタルホイルバック平面３５を有する積層体３４若しくは積層体８２はレードーム１７０（図２５参照）内に滑動させられて、開放された両端にキャップ４４（図示せず）と類似のエンドキャップが嵌合される。底部材１８２は積層体３４若しくは８２を支持するために１つ以上の支持体１８４を有することが望ましく、それらは底部材に装着されるか若しくは形成されるとよい（１対の支持体は図示されている）。
【００５１】
上述の通り、本発明に係る低コストアンテナアレイの設計は組み立て後に所望の性能を得るための調整がほとんど又は全く必要なく短時間で組み立てることのできるプリント配線板製造技術に適合する低コストの個別の部品を使用する。
【００５２】
本発明のいくつかの好ましい実施の形態について説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく開示した本発明について数多くの変形、追加、削除をできることは当業者には容易に想起できるものである。例えば、上部に素子７２を有する非励振構造７６はアンテナ７０に関して１個だけと説明しているが、所望すればアンテナ７０の上面に１個以上の非励振構造を追加して装着することも可能である。発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は単一の構造として示されているが、熱を用いた溶接若しくは超音波技術などを用いて２つ以上の発泡体コア層を一緒にして多層若しくは積層構造とすることもできる。また、発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、湾曲した接地層を備えて用いられる場合には、また、発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、曲面の接地層に用いられた際には、連続した曲面セクションというよりはむしろ断片的な直線あるいは平面部分を形成されることにより“曲面化”することができる。したがって発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、断片的な直線あるいは実質的に連続した曲面接地層表面の一部分あるいは複数の部分として平面性近似にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例によるアンテナアレイの基地局周辺における使用を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるアンテナアレイの分解斜視図である。
【図３】完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図２のアンテナアレイの分解斜視図である。
【図４】図２に示されたアンテナアレイの部分拡大分解斜視図である。
【図５】図２に示されたアンテナアレイの拡大分解端面図である。
【図６】完全なアンテナ構造を部分的に形成するレードーム素子を備えた図２のアンテナアレイを示す斜視図である。
【図７】図６に示された部分的に完成されたアンテナ構造の平面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるアンテナアレイの分解斜視図である。
【図９】完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図８のアンテナアレイの実施例を示す分解斜視図である。
【図１０】図８に示されたアンテナアレイの実施例の部分拡大分解斜視図である。
【図１１】図８に示されたアンテナアレイの実施例の拡大分解端面図である。
【図１２】部分的に完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図８に示されたアンテナアレイの実施例の部分斜視図である。
【図１３】図１２の部分的に完成されたアンテナ構造の平面図である。
【図１４Ａ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の側面図である。
【図１４Ｂ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の底面図である。
【図１４Ｃ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の平面図である。
【図１５】図１４Ａの１５−１５線に沿って切断し矢印の方向に見た完全なアンテナアレイ及びレードーム構造の断面図である。
【図１６】図１５の完全なアンテナアレイ構造の斜視図である。
【図１７】本発明に係る曲面アンテナアレイの実施例を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示されたアンテナアレイ構造の拡大部分斜視図である。
【図１９Ａ】本発明に係る他の曲面アンテナアレイの実施例の斜視図である。
【図１９Ｂ】本発明に係る他の曲面アンテナアレイの実施例の平面図である。
【図２０】本発明に係る曲面アンテナアレイの基地局周辺内における使用を示す概略図である。
【図２１】本発明に係るアンテナアレイの一実施例を製造する処理ステップを示す図である。
【図２２】本発明に係るアンテナアレイの他の実施例を製造する処理ステップを示す図である。
【図２３】完全なアンテナ構造を支持する本発明に係るアンテナアレイレードームの実施例を示す部分斜視図である。
【図２４】内部に完全なアンテナ構造を備えた図２３のレードームの側面図及び端面図である。
【図２５】アンテナ構造が装着される図２３のレードームを示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…基地局
１２…アンテナアレイ
１６…受信可能範囲
１８…アンテナアレイ
２０…アンテナアレイ
２２…ＰＣＢ積層体／サンドイッチ
２４…放射器素子／パッチ
２６…給電回路
２７…キャリア誘電体層
２８…発泡体コア誘電体層
３０…粘着層
３２…開放層
３４…積層体／サンドイッチアセンブリ
３５…接地層／導電性トレイ
４０…アンテナアレイ
４２…レードームカバー
４４…エンドキャップ
６０…金属層
６２…粘着層
７０…アンテナアレイ
７１…積層体
７２…放射器素子
７４…キャリア誘電体層
８２…積層体
９０…曲面アンテナアレイ
９２…円筒形接地層
１００…アンテナアレイ
１０２…円筒形基体
１１０…曲面アンテナアレイ
１７０…レードーム
１８０…上面カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナアレイに関し、更に詳しくは、電気通信用のほぼ平坦な曲面を有する低コストアンテナアレイ及びアンテナアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナアレイは様々な型に作られ、通信分野において様々な用途がある。特に大量に使用されコスト面が問題となる用途としては、移動体通信システム、例えば、米国において約８００ＭＨｚで動作するセルラー通信や、約１９００ＭＨｚで動作するパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）通信、及びその他、世界中の無線通信や移動体通信などの基地局に使用される場合である。
【０００３】
基地局アンテナアレイは、様々な型、コスト、信頼性を有する多種多様の構造を使って構成されている。一般に、従来型の基地局アンテナアレイは、２以上の独立配置した放射器、アンテナのインタフェースポートから放射器間にＲＦパワーを配信する通信ネットワーク、全ての素子をアセンブリ内に設ける機械構造、及び保護用のレードームを備えている。基地局アンテナアレイの基本型の１つは、既知の円筒型ダイポールのアレイで形成される。一般にこれらのアンテナアレイは非常に多くの部品を必要とし、その構造を製造するには高コストがかかり、物理的にサイズが大きく、また比較的重量も重い。また基地局アンテナアレイの別の基本型では、シートメタルのダイポール放射器及び分離誘電体スペーサによって支持されたシートメタルで形成されたマイクロストリップ電力分配ネットワークを用いて形成される。通常、個々の金属部品はアルミニウムシート素材から打ち抜き形成され、労働集約的な作業で組立てられる。また別の従来型基地局アンテナアレイは電力分割回路用プリント回路基板（ＰＣＢ’ｓ）、及び同軸ケーブルを用いて相互接続された金属ダイポール放射器又はパッチ放射器を用いる。
【０００４】
従来型基地局アンテナアレイの別のタイプでは、電力分配ネットワーク用にＰＣＢ’ｓを用い、ダイポール放射器用に個々に分離したＰＣＢ’ｓを用いる。高利得で８個以上の放射器を備える基地局アンテナでは、信号消失によって起こるネットワーク損失を低く抑えるために、通常、電力分配ネットワーク用のＰＣＢ材料をベースとした高性能ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いる必要がある。ＰＣＢ材料をベースとした高性能ＰＴＦＥは、ＰＣＢ材料の他のタイプに比べ非常に高コストである。電力分配ネットワーク用及び放射器用にＰＣＢ’ｓを使用して構成される基地局アンテナは、シートメタルを用いて構成された同様のアンテナに比べ、製造工具コスト、再生産、組立容易性、及びより複雑な回路を構成できる点で優れている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造コスト、物理的な大きさ、アンテナアレイとしての重量を低減するために、様々な構成からなる平面アンテナアレイが提案されてきた。これらのアンテナアレイは、様々なサンドイッチ型の配列を用い、またアンテナ放射器や回路用に様々な種類の材料を用いていろいろな構造に形成されている。通常、平面アンテナアレイはスクリーン印刷によって、またパッチ放射器の打ち抜き又は金属層にパッチ放射器を形成するために金属を切断するなど物理的に金属層を切断することによって、若しくは所望のパターンを形成するために金属層をエッチングすることによって形成される。こういった種類のアンテナは、種々の一般に硬質の誘電体基板、例えばプラスチック、発泡材、スタイロフォーム（登録商標）、ＰＶＣ樹脂、グラスファイバー、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル、又はポリエチレンなどの誘電体基板上に支持又は配置された非常に薄い金属層又はホイルからなる１つ以上の回路及び放射器を備えている。これら従来型のアレイ構造では、部品数や重量などアンテナアレイのいくつかの特徴について改善されてはいるものの、電気的性能、製造コスト、得られる機械構造については改善が必要である。
【０００６】
従って、たとえば、コストを低減して製造することのできる基地局用途に使用されるアンテナアレイが必要である。また、アンテナアレイの所望の低コストを達成しつつ、同時にアンテナアレイの好ましい電気的性能を保持することが望ましい。さらに、特定用途用に曲面構造にすることのできる可撓性のあるアンテナアレイを形成することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基地局アンテナとして利用するなどの通信用途用の低コストアンテナアレイ及びそのようなアンテナアレイの製造方法に関する。また、本発明に係るアンテナアレイは、いくつかの用途において好ましい平面型、構造的に可撓性がある又は曲面のアレイ構造となるように設計しても良い。
【０００８】
本発明の実施形態に係るアンテナアレイは、複数の層からなり、好ましくは相互に接合された複数層からなる。このアンテナアレイは、金属接地層に順次接合されている２つ以上の誘電体層に形成された複数の金属放射器素子を備えることができる。その誘電体層の厚さは、放射器素子が機能するのに適当な間隔を確保するように選択される。放射器素子は可撓性キャリア誘電体層に設けるのが好ましく、そのキャリア誘電体層は、可撓性を持たせたり、平面型又は非平面型に成形又は切断したりすることのできる誘電性の発泡体コア層に接合することができる。アンテナアレイは、１つ以上の誘電体層を備えることができ、その誘電体層上には複数の非励振放射器素子が設けられ、そこで前記誘電体層が、金属放射器素子上に接合されているのが望ましい。この誘電体層及び接地層は、レードームを備え、周囲環境から保護し、他の構造よりもアンテナアセンブリを安全かつ頑丈な方法で取り付けやすい構造体中に収納することができる。
【０００９】
本発明の実施形態に係るアンテナアレイの製造方法では、相互に層を接合することができる。放射器素子は、発泡体コア誘電体層が接地層に接合される前に、金属層をエッチングすることによって形成するのが望ましい。また、非励振素子を有する誘電体層を、前もって形成された放射器素子に接合することができる。接地層は、必要があれば、部分的に又は全体的に曲げることができる。
【００１０】
本発明の各実施例に係る低コストアンテナアレイの設計はプリント回路基板製造技術用として好適な低コストの個別の部品を用いる。このプリント回路基板製造技術は短期間に組み立てでき、組み立て後に所望性能を実現するのに必要な調整がほとんど不要又は全く不要である。
【００１１】
したがって本発明によれば、複数個の放射器素子と給電素子とを備えた金属層と、第１の薄いキャリア誘電体層と、前記第１のキャリア誘電体層上に形成される前記金属層と、頂面と底面とを有する発泡体コア誘電体層とを備える複数個の層を有するアンテナアレイを提供することができ、その中で、前記第１の薄いキャリア誘電体層は前記発泡体コア誘電体層の頂面上に形成され、接着層が前記発泡体コア誘電体層の底面に形成されて該接着層が金属接地層に接合される。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明により容易に明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照するに、基地局即ちセルサイト１０は本発明に係るアンテナアレイ１２を少なくとも一個、一般的には複数個含み、それらの各例は図２〜図１６に詳細に開示されている。同じ参照番号は図において同じ又は類似の要素を参照するものとして用いられている。基地局アンテナアレイ１２は一般に実質的にシールドされたレードーム（図１４〜図１６参照）内に被覆されており、更に基地局塔１４上に通常の方法で装着されている。ここで用いられているように、アンテナアレイは、個々の放射器素子が結合して特定の方向には最大強度で且つ他の方向には最小電界強度を発生するように、アンテナ素子の寸法、間隔、照射順序の結合されたアセンブリである。アンテナアレイという語は、そのようなアセンブリを説明する際に用いることもできる。
【００１４】
各基地局アンテナアレイ１２は、アメリカ合衆国において約８００ＭＨｚで動作するセルラー伝送システム及び約１９００ＭＨｚで動作するパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）又は１つ若しくはそれ以上の受信可能範囲１６内のように固定あるいは移動無線ユーザシステムを備えた他の無線通信のような、移動又は固定通信システム（図示せず）のセルの受信可能範囲を提供する。本発明に係る基地局アンテナアレイは、アンテナアレイ１２のような平面構造のものと、湾曲したアンテナアレイ１８のような曲面構造のものが示されている（曲面構造の例は図１７〜図２０に詳細に開示されている）。曲面アンテナアレイ１８は第２の基地局塔１４’に装着されており、山中若しくは航空機１９内のように受信可能範囲１６の上方に基地局１０の通信範囲を拡大させることができる。
【００１５】
本発明に係るアンテナアレイの第１の実施例２０は図２の分解図に示されており、図を縮尺で作成するために種々の素子が省略されている。アンテナアレイの第１の実施例２０は二重の直交する直線偏波を有する二重偏波アンテナであり、１６個の個別の放射器でもって説明されている。本発明は二重偏波アンテナに限定するものではなく、単一の特性の偏波を有するアンテナに適用することができるばかりか、図示された具体例よりも少なく又はより多くの個別放射器を有するアンテナに応用することも可能であることは当業者であれば容易に理解することができるであろう。アンテナアレイ２０はＰＣＢ積層体若しくはサンドイッチ２２を含んでおり、そのＰＣＢ積層体は金属層６０（図５参照）によって形成された複数個の放射器素子若しくはパッチ２４を含んでおり、その積層体２２の長手方向に沿って従来の方法で放射器素子２４と相互に接続する所要の給電回路２６を使用して形成されている。好ましくは、金属層６０は先ず粘着層６２（図５参照）のような材料によって比較的薄いキャリア誘電体層２７上に装着若しくは接合され、次いで複数個の放射器素子又はパッチ２４が例えば通常の化学的エッチング処理によって形成され、積層体２２の長手方向に沿って放射器素子２４と相互接続する所要の給電回路２６を使用して形成されている。接合という語は接合のための従来技術を含むものであり、粘着物若しくはファスナーを用いた接合を含むものであるがそれに限定されるものではない。
【００１６】
ＰＣＢ積層体２２は次に粘着層３０によって比較的厚い発泡体コア誘電体層２８に接合される。アンテナアレイ２０の台は粘着及び開放層３２を含むことが望ましく、その開放層は始めに発泡体コア誘電体層２８の底面に接合され、両層が相互に接合された時に積層体又はサンドイッチアセンブリ３４が完成される。所要の給電回路２６を備えた複数個の放射器素子又はパッチ２４は、通常の化学的エッチング処理によってこの時点でこの積層体中に形成される。一旦放射器素子２４及び所要の給電回路２６が形成されると、積層体３４は通常の方法によって整備される。層３２の開放部分（図示しないが、ポリエステルか若しくは同様の剥離層など）は除去され、次いで積層体３４は接地層若しくは導電性トレイ３５に残存粘着剤を使用して接合される。
【００１７】
積層体２２、発泡体コア誘電体層２８及び導電性トレイ３５は夫々対になったセットの中心孔３６を含み、相互に結合されてＰＣＢ積層体２２上の給電回路２６にＲＦ結合するために用いられる。もう一つの複数のセットである結合孔３８は積層体２２、発泡体コア誘電体層２８及び導電性トレイ３５の縁に沿って形成され、これらの結合孔３８は装着ブラケット４８を導電性トレイ３５に物理的に装着するために利用される（図３参照）。導電性トレイ３５の中心孔３８はボルト若しくはリベット若しくは同様のデバイス（図示せず）を支承し、他方積層体２２内の中心孔３８及び発泡体コア誘電体層２８はボルトの頭に対してクリアランスを与えるものである。
【００１８】
積層体３４及び導電性トレイ３５はアンテナ構造４０内に装着され、且つ図３に示された要素と共にアンテナ構造４０の一部を形成している。アンテナ構造４０は雨、みぞれ、雪、泥、風等の周囲の環境条件からアンテナを保護するアンテナアレイ２０のための囲いを形成している。アンテナアレイ２０は一般に基地局の露出した位置に装着されるが、アレイ２０は他の応用例において他のタイプの保護器若しくは囲いの有無に関わらず装着することができる。アンテナ構造４０はレードームカバー部材４２を含み、このレードームカバー部材を導電性トレイ３５の底部に装着することができる。レードームカバー４２の両端は一対のエンドキャップ４４によって包囲されており、それらのエンドキャップはリベット（図示せず）などのファスナーによって接地層３５若しくはレードームカバー４２に固定され、包囲されたアンテナ構造４０を形成している。
【００１９】
レードームカバー４２は適当な規定外等級（ｏｕｔｄｏｏｒ ｇｒａｄｅ）のプラスチック材料を押出成形によって製造することができ、ロスに対して適当な無線周波数特性及び適切な誘電体定数を有している。その材料はまた適度な寸法に安定しており、且つ低温においても強度が高くなければならない。レードームの材料は外環境で長寿命を得られるように紫外線に対して安定した材料である規定外等級のポリビニルクロライド（ＰＶＣ）であることが望ましい。ＰＶＣ材料は好ましい選択であることは基地局のアンテナレードームとして用いられてきたことからも証明されている。
【００２０】
接地層３５は他の各層に形成された各中心孔３６と一致する一対にセットされた中心孔３６を有している。中心孔３６は、ＰＣＢ積層体２２上に設けられた給電回路２６にＲＦ電力を供給する一対のＲＦコネクタ４６に対して利用される。ＲＦコネクタ４６はアンテナ構造４０に対するインタフェースポート若しくはポートコネクタを形成している。アンテナ構造２０又は４０内においては金属と金属との接触のみであり、直接ＲＦ信号路がＲＦコネクタ４６にはんだ接続されているために、得られるアンテナ構造２０又は４０は良好な受動的相互変調（ＰＩＭ）動作を得ることができる。ＰＩＭはトーン毎に２０ワットの２キャリアトーンでテストをすると、一般に−１５０ｄＢｃより小さい。
【００２１】
アンテナ構造４０は、前述した通り、中心孔３８を通してボルト若しくはリベット（図示せず）などのファスナーによって接地層３５に固定する一対の装着用ブラケット４８を含むことが望ましい。ブラケット４８はセル塔１４などの所望の位置にアンテナ１２を装着することに利用される。
【００２２】
積層体３４及び接地層３５は拡大部分斜視図として図４に示されている。放射器素子２４及び給電回路２６を備えたＴＣＢ積層体２２はより明瞭に図示されている。更に、少なくとも発泡体コア誘電体層２８及び接地層３５はそれぞれエンドキャップ４４が装着された一対の孔５０を含んでいる。孔５０はまた積層体２２、層２８、３０及び３２（各々は必要であれば孔５０を含むことができる）を相互に調整するために利用することができ、積層体３４が導電性トレイ３５上に製造され装着される。一般に、孔は積層体の種々の層に形成することができ、それらはファスナーの周囲にクリアランスを提供し、あるいは種々の積層体内で他の局所的に突出するという突出特性を提供するものである。
【００２３】
積層体３４及び導電性トレイ３５は図５に拡大端面図として示されている。また縮尺するために各素子は示されていない。更に、比較的薄いキャリア誘電体層２７は金属層６０から分離して示されており、この金属層はパターン化されて放射器２４及び給電回路２６が形成される。金属層６０は粘着層６２によりキャリア誘電体層２７に接合されて積層体２２を形成する。導電性トレイ３５もまた長手方向の対向する両側縁にレードームカバー４２にスライドさせるための溝６４及び６６を設けることが好ましく、その後エンドキャップ４４が導電性トレイ３５に装着される。
【００２４】
特殊な材料及び層の厚さは重要なものではないが、一般的な寸法及び材料は次の通りである。一つの好ましい実施の形態において、金属層６０は放射器素子２４及び給電回路２６を形成するためにエッチングされる薄い銅のホイルである。ホイル６０は、キャリア誘電体層２７上の粘着性層６２に接触している表面上に化学的処理を有する電着型銅ホイルであることが望ましく、処理時に一般に反転−処理銅ホイルと呼ばれる。金属層６０は約０．００１４インチの厚さに相当する１平方フィート当たりにつき１オンスの銅である。他の銅ホイル、例えば一般により高価なロール状の銅ホイル及び接合された表面上が縮減された表面を持つＥＤホイルも用いることができる。１平方フィート当たり１／２若しくは２オンスなど種々の重量の銅ホイルも使用することができる。１オンスの銅ホイルはコストの面及び基地局アンテナとして用いた場合に信号電流可能出力の面で好ましい。キャリア誘電体層２７は、好ましくは厚さ約０．００３〜０．００５インチで、上限が厚さ０．０１０インチの厚さである低損失のポリエステルフイルムが用いられる。金属層６０及び比較的薄いキャリア誘電体層２７は比較的薄い粘着層６２で接合され、粘着層６２には金属層６０及びキャリア誘電体層２７の間で温式被覆加工処理を適用することができ、かつ粘着層６２は処理する際、後に単一のアセンブリである積層体２２として扱われることになる積層板を形成する。得られた積層板アセンブリ又は積層体２２は一般に可撓性を有し、少なくとも１平面中に曲面部を有するように加工することができる。
【００２５】
発泡体コア誘電体層２８は好ましくは、閉じられたセル即ち独立気泡発泡体であり、実質上、アンテナ周辺環境の湿度の吸い上げを制限し、比較的水分吸収量の少ない発泡体コア誘電体層２８がプリント回路基板を湿らせやすくしている。発泡体コア誘電体層２８は一般に１立方フィート当たり２、４、６、９、若しくは１２ｌｂｓの密度を有する発泡したポリオレフィンプラスチック材料を使用することが可能である。かかる材料の１つに発泡ポリエチレンがあり、これは一般に製造中材料特性を高めるための放熱を利用して交差結合されることが好ましい。熱活性化された化学的交差結合動因は他の組成に用いられる。放熱を利用して交差結合された独立気泡の膨張型ポリエチレン発泡体は、デラウェア州の法人であるバルカン・インタナショナル・コーポレーション（Ｖｕｌｃａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の完全子会社であるテネシー州の法人バルカン・コーポレーション（Ｖｕｌｃａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されたバルトラセル（Ｖｕｌｔｒａ Ｃｅｌｌ）（登録商標）として知られている。第２の交差結合された膨張型ポリエチレン発泡体は、セキスイ・アメリカ・コーポレーション（Ｓｅｋｉｓｕｉ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の事業部であるボルテク（Ｖｏｌｔｅｋ）によって製造されたボララ（Ｖｏｌａｒａ）（登録商標）として知られている。ボルテクは他の種々の等級の交差結合された独立気泡のポリオレフィン発泡体材料を製造しており、それらの材料は本出願に適したものである。ロール型ポリオレフィン発泡体は可撓性があり、他の形状を採ることが可能で、接合されるそれらの材料はここで示された構成要素及び従来の処理及び組み立て技術を用いて１つ以上の平面内で曲面を有するアンテナの製造を可能としている。
【００２６】
発泡体コア誘電体層２８の誘電率は、発泡体コア誘電体層２８を形成するのに利用される発泡材料の密度と誘電率に依存している。モールドされた発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）などの硬質で低密度の発泡体は一般に１立方フィート当たり１．２５〜２．５ｌｂｓの密度を有する。これらの低密度の発泡体の誘電率は１．０２〜１．０４であって、空気の誘電率に近い。押出型ポリスチレン発泡体は膨張型ポリエチレン発泡体よりも好ましく、それは構造中の発泡体ビーズを用いて発泡した発泡体に発生する小さい隙間の溝が減少した結果上昇する湿気が減少したからである。それにもかかわらず、上記のＥＰＳはいくつかの応用にとって充分に低い湿度上昇特性を持っている。密度が１立方フィート当たり６ｌｂｓの押出処理型の交差結合されたポリエチレン発泡体の誘電率は典型的に２．３である。他の交差結合された膨張型ポリオレフィン発泡体は１．３５の誘電率値を持っている。本発明において利用される発泡体コア誘電体層２８は厚さが約０．０９０インチである。誘電率の低い値のものはプラスチック材料の低密度に起因して一般に低い散逸率を有している。
【００２７】
発泡体コア誘電体層２８に用いることができる硬質発泡体材料は、イギリス、ノリッジのエムカイ・プラスチックス・リミテッド（ＥＮＫＡＹ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｌｔｄ．）によって製造されたロハセル（Ｒｏｈａｃｅｌｌ）（登録商標）である。このロハセル（登録商標）は、ＣＦＣｓ、臭素及びハロゲンの無いがポリメタクリリミド（ＰＭＩ）硬質発泡体であって、１００％独立気泡で等方性があるとされている。このロハセル（登録商標）発泡体は優れた機械的特性、高度な耐熱寸法安定性、高い溶媒抵抗性及び特に低い熱伝導係数を有している。耐久力、弾性モジュール及び剪断変形は、現在のところ同じ密度の他の発泡プラスチックより優れている。このロハセル（登録商標）発泡体は、密度が１立方フィート当たり２、３．２５、４．６８及び６．８７ｌｂｓを含む種々の密度のものを入手することができる。一般にこのロハセル（登録商標）発泡体の誘電率は同じ密度の可撓性ポリオレフィン同属発泡体より低い値を示す。例えば、１立方フィート当たり４．６８ｌｂｓの密度を有するロハセル（登録商標）発泡体は２ＧＨｚで約１．０８の誘電率を有している。ロハセル（登録商標）発泡体は熱可塑性になり、従って１７０〜１９０°Ｃの温度で成形することができる。必要な成形温度は密度と成形の度合いに依存している。曲面発泡体の形状は熱を伴った機械加工若しくは成形加工によって形成される。
【００２８】
導電性トレイ３５は厚さが約０．１２５インチのアルミニウムで形成することができる。図示された実施例における導電性トレイ又は接地層３５はまた重要な構成要素の一つであり、硬度及び強度を強くするためにそれに関連した厚さを備えていることは当業者に理解されるであろう。重要な構成要素としてレードーム囲い４２を含む他の実施例も可能であり、その際には接地層３５は厚さが約０．００３〜０．０１０インチの範囲の比較的薄い金属層であるアルミニウム若しくは他の適当な導電性材料を用いることができる。
【００２９】
金属層６０、粘着層６２及び比較的薄いキャリア誘電体層２７を含む図５に示された積層体２２の一実施例は、ロードアイランド州イーストプロビデンス所在のアーロン・エンジニヤード・ラミネーツ・アンド・コーティング事業部（Ａｒｌｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）から銅張りポリエステル積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｌａｍｉｎａｔｅ（ＣＰＬ））の製品名で入手することができる。アーロン（Ａｒｌｏｎ）製ＣＰＬの粘着層６２はアーロン特許の熱硬化性ウレタン粘着システムである。金属により硬化された積層体２２は、比較的薄いキャリア誘電体層２７がデュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社により製造されたカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）フィルムとして知られているポリイミド材料である場合可撓性回路業界において数多くの業者から入手することができる。アーロン製ＣＰＬは比較的低い誘電率と実質的に低い吸水性のために積層されたポリイミドフイルムよりも好ましい。
【００３０】
粘着層３０及び６２は、例えばミネソタ州セントポールに所在する３エム・コーポレーション（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造された商品名ＶＨＢ（登録商標）のようなアクリル感圧転写接着剤を使用することができ、その製品の厚さは約０．００２〜０．００５インチである。また湿気応用システムを含む他のアクリル粘着システムも使用することができる。アクリルを用いた粘着システムは好ましいが、本発明はこのアクリル粘着システムを用いることに限定するものではない。感圧粘着剤（ＰＳＡ）を用いることは粘着層３２が積層体３４を接地層３５に対して組み立てるのが容易である。
【００３１】
比較的薄いキャリア誘電体層２７はポリエステル材料に限定されるものではなく、発泡体コア誘電体層２８と銅ホイル６０との間で不透過性の重合体薄膜として作用する比較的低湿気で低ＲＦエネルギー吸収の適当な低コストプラスチック材料を用いることができる。プラスチック材料はまたプリンティング、エッチング処理に対してスムーズな表面を作り、且つ更に典型的なＰＣＢによる化学処理によって発生する化学薬品が発泡体コア誘電体層２８の表面に浸透するのを阻止する作用をする。比較的薄いキャリア誘電体層２７は、低コストアンテナを構成するのに重要な要素であり、放射器素子２４に接続するのに必要な給電回路２６の導通パターンを形成するのに通常のＰＣＢ処理を用いて促進することが可能であり通常のアクリル接着システムを用いて発泡体コア誘電体層２８に容易に接着できる。発泡体コア誘電体層２８は可撓性を有することもでき、所望の平面若しくは非平面の構成にモールド若しくは切断することが可能である。
【００３２】
図６及び図７は部分的に組み立てられたアンテナ構造４０を示し、組み立てられた積層体２２及び３４、各層２８、３０及び３２は互いに接合され、接地層３５に装着され、レードームカバー４２は省略されている。
【００３３】
本発明に係る第２のアンテナアレイの実施例７０は、実質的に第１のアンテナアレイ実施例２０と同様の積層体３４を含み、図８の分解図に示されている。積層体３４の層に加えて、前述したように、アンテナ７０は、積層体２２と同じような積層体７１を含み、積層体７１は粘着層（図１１参照）によって薄いキャリア誘電体層７４上に形成されるか若しくは粘着されることが好ましい非励振放射器素子７２を備えている。非励振放射器素子７２は、非励振放射器素子７２を設けない同様のアンテナアレイを設計する時と比較して、放射器素子２４を駆動してアンテナアレイ２０の動作帯域幅を増大させるものである。薄いキャリア誘電体層７４は薄いキャリア誘電体層２７と同様のものである。放射器素子７２は放射器素子２４に対応するものと非励振結合されている。放射器素子７２は何ら給電回路を含んではおらず、それぞれの放射器素子２４と７２との間の好ましい非励振結合のための所定の距離に等しい厚みを有している誘電体層７６によって積層体２２から所定の上記距離だけスペースを置いている。誘電体層７６は粘着層７８によって積層体７１に接着若しくは粘着されている。放射器素子７２はまた層７４及び層７８を用いることなく、直接誘電体層７６に接着することも可能である。誘電体層７６はモールドされるか又は所望の寸法に切断された通常の発泡ポリスチレン材料から形成することができる。誘電体層７６の好ましい実施の形態は、比較的低密度値で且つ実質的に一定の厚さを有する単一の独立気泡発泡体である。誘電体層７６は次に粘着層８０によって積層体２２の頂部に接合される。素子７２を有するキャリア誘電体層７４を追加した積層体７１、誘電体層７６及び積層体３４は、更に積層体８２を形成し、前述の通り導電性トレイ３５に装着される。
【００３４】
導電性トレイ３５上の積層体８２は、また図３に関して前述したように同様の構成要素を備えて、図９に示されているようにアンテナ構造４０内に装着される。２つの層７４及び７６が追加されただけで、２つのアンテナ構造２０及び７０は殆んど同じである。
【００３５】
積層体８２は図１０に拡大部分斜視図として示されている。放射器２４及び給電回路２６を備えた金属積層体２２は積層体７１及び層７６とを備えた結合体として更に明瞭に示されている。発泡体コア誘電体層２８及び接地層３５はそれぞれエンドキャップ４４が装着される一対の孔５０を含んでいる。サンドイッチ８２は導電性トレイ３５上に形成され装着されるので、孔５０は各層を相互に調整させるのに使用できる。
【００３６】
積層体８２はまた図１１に導電性トレイ３５を備えて拡大端面図として示されている。層は縮尺するために示されていない。更に、誘電体層７４は金属層（図示せず）からパターン化される非励振放射器７２から分離して示されている。放射器７２は粘着層７３によってキャリア誘電体層７４に接合されている。１つの好ましい実施の形態においては、金属層７２は層６０のような薄い銅ホイルで構成することができる。キャリア誘電体層７４もまた、層２７のように厚さ約０．００３〜０．００５インチの比較的薄い低損失ポリエステル材料で形成することができる。誘電体層７６は低損失で低い誘電体率で且つ約０．３７５インチの厚さの独立気泡ポリスチレンで形成することができる。粘着層７３、７８及び８０は従来の感圧粘着剤であり、約０．００２〜０．００５インチの厚さを有している。他の実施例において、金属層７２はアルミニウム、真鍮若しくは銅のレーザーカット若しくはダイカットシートで形成することができ、厚さは約０．０５インチである。次いで個々の放射器７２は個々の部片にされ、続いてキャリア層７４に接着されるかあるいは誘電体層７６に直接接着される。個々の放射器が形成されたときに、それらの放射器７２は特定のアンテナ応用のために所望の適当な厚さ寸法に形成される。
【００３７】
図１２及び図１３は部分的に組み立てられたアンテナ構造７０を示しており、組み立てられた積層体８２及び各層２２、２８、７４及び７６が相互に接続されて接地層３５に装着されており、ただレードームカバー４２は省略されている。
【００３８】
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５及び図１６は、アンテナアレイ７０を形成するレードームアンテナ構造４０内における組み立てられた積層体８２の種々の形態を示している。
【００３９】
図１７〜図２０は非平面のアンテナアレイ若しくは一部が非平面のアンテナアレイであるアンテナアレイの実施例を示している。これらのデザインは可撓性のある若しくは平坦なシートから熱形成される発泡体コア２８用の材料を用いて実施されるのが望ましい。
【００４０】
図１７は本発明に係る曲面のアンテナアレイ実施例９０を示す斜視図である。誘電体層２７及び２８は圧縮でき適合性のある発泡体材料などの可撓性材料により形成することができ、あるいは前述したようにモールド若しくはカットできる。そのようなアンテナアレイの例として、アレイ９０は円筒状基板即ち接地層９２上に形成され、複数個の放射器２４を有する一対のアンテナ２０を形成する２個の積層体３４を含んでいる。円筒状即ち曲面の基板９２上にアンテナ２０を形成することによって、アンテナ２０は実質上３６０度の受信可能範囲を提供することができる。構造４０（図示せず）のようなレードーム構造はアレイ９０上に装着され、寸法及び重量が減少され、更に見た目にも美しいアンテナ構造を形成することができる。次にアレイ９０はセル塔１４（図示せず）上のように所望される所に装着される。
【００４１】
図１８は図１７に示されたアンテナ２０の一部分を有するアンテナアレイ９０の拡大部分斜視図である。アレイ９０はまたレードームを使用せずに、特定の応用に必要ならば保護用被覆若しくは他の型のカバーを備えることができる。
【００４２】
図１７及び図１８に示された実施例におけるシリンダ９２の周囲のアンテナ２０の曲面はこのシリンダの長手方向に沿って存在するアレイ９０の平面に対してクロスする方向である。アンテナアレイ９０はアレイの主たる面に沿って真直である。曲面を有するアンテナアレイ９０のこの特別の実施例において、個々にアンテナアレイ放射器２４は同じ方向に置かれている。この配置は遠視野像特性の算定をする時にこのアレイの貢献から個々の放射器の貢献度を分離するのに適当な状態を提供する。図１７及び図１８に示されたこれらの特殊な実施例において、曲面にする目的は、アレイの曲面に対して交差する平面にパターンを形成し、中心装着構造の周囲に数多くのアンテナアレイをコンパクトに整列させることにある。２つ以上のアンテナアレイにとって、信号インタフェースは各アレイのセクタサービス適用範囲を分離することができるが、ワイドセクタあるいは全方向性の場合には各アレイに対応する信号は更に結合される。
【００４３】
図１９Ａ及び図１９Ｂはアレイに沿って湾曲したアンテナアレイ１００の斜視図である。図１９Ａは円筒状基板１０２にアレイが適合した一実施例を示し、かつ図１９Ｂは円筒状基板１０２の一様な曲面に対して一様でない曲面を有する実施例１００’を示している。この特定の実施例においては、個別アレイ放射器２４は種々の違った方向に置かれている。この実施例の一般的な条件はワイドセクタ若しくは全方向に対して適用範囲を提供するために有用である。形成されたパターンは一様でない振幅と相関的な位相で個々の放射器２４に信号を分配することが可能である。
【００４４】
図２０は本発明に係る１対の曲面アンテナアレイ１１０を基地局周辺において利用する場合の概略図である。図２０は非平面の各アレイの一部１１２を有する２つのアレイ１１０を示している。実施例１１０は装着構造の両側面の領域を強調する受信可能範囲を提供するが、一方エネルギーの一部は装着構造の上部に提供される。これは、地上から航空機で通信するような際にしばしば望まれるように形成されたビーム適用範囲を提供することが特に重要であり、前記地上では最大のアンテナ指向性が水平線に近く、装着構造の頂点に常に受信可能な範囲を設ける必要がある。こアレイ１１０はセル塔１４’の頂点に装着することができ、弓形の上端面１１２を含み、図１の曲面アンテナ１８に示されるようにセル塔１４’の上方に受信可能範囲を提供する。
【００４５】
図２１には本発明に係るアンテナアレイの第１の実施例を製造するための方法１２０が示されている。図５には、アンテナ２０を製造する実施例が初めて記述されている。ステップ１２２において、金属層６０が初めに粘着層６２を使用してキャリア誘電体層２７に接合される。次にステップ１２４において、キャリア誘電体層２７は粘着層３０を用いて発泡体コア誘電体層２８に接合される。誘電体層２７は一般に金属層６０に対して薄いキャリア層であり、一方発泡体コア誘電体層２８は放射器２４を適切に動作させるために所望の誘電体距離即ち厚みを与えている。
【００４６】
次いでステップ１２６において誘電体層３２は誘電体層２８に接合され、積層体又はサンドイッチ３４が形成される。粘着層３２は発泡体コア誘電体層２８の反対側に開放層（図示せず）を有する両面誘電体テープであることが好ましい。次いでステップ１２８において、アンテナの電気素子である放射器２４及び給電回路２６がエッチング処理により金属層６０から所望の放射器パターンが形成され、エッチングステップの後に一般に通常の方法で積層体３４のトリミング処理がなされる。次にステップ１３０で、すでに放射器２４及び給電回路２６を形成された積層体３４は粘着層３２を用いて接地層３５に装着されると共に開放層は除去される。ＲＦコネクタ４６が導電性トレイ３５に機械的に接続され、次いで金属層６０にはんだ付けされて適正な電気的接続がなされる。所望の際には、残された機械的要素が集合され、図３に示されるように、最終的な保護カバー即ちレードームアセンブリ４０が完成され、オプショナルステップ１３２に追加される。もし必要ならば、電気素子２４及び２６はステップ１２２の後に形成することもできる。
【００４７】
図２２には本発明に係るアンテナアレイの別の製造方法１４０が示されている。図１１には本発明に係るアンテナ７０の製造実施例が示されている。前記の方法１２０のステップ１２２〜ステップ１３０がプロセス１４０で反復される。ステップ１４２において金属層６０がキャリア誘電体層２７に粘着層６２を使用して接合される。次いでキャリア誘電体層２７はステップ１４４において粘着層３０を使用して発泡体コア誘電体層２８に接合される。次に粘着層３２がステップ１４６で発泡体コア誘電体層２８に接合されて積層体３４が形成される。粘着層３２は開放層（図示せず）を発泡体コア誘電体層２８の反対側に備えた両側誘電体テープであることが望ましい。次にステップ１４８において、アンテナ電気素子である放射器２４及び給電回路２６の所望のパターンが金属層６０からエッチング処理によって形成されるが、アンテナ電気素子である放射器２４及び給電回路２６はステップ１４２の後に形成されてもよい。すでに形成された放射器２４及び給電回路２６を備えた積層体３４は次にステップ１５０において粘着層３２を使用して導電性トレイ３５に接着される。
【００４８】
第１のオプショナル実施例として、ステップ１５２において非励振素子７２を形成するための金属層が粘着層７３を用いて薄いキャリア誘電体層７４に接着されて積層体７１が形成される。非励振素子は金属層からエッチング処理され、ステップ１５４で個々の放射器素子７２が形成される。次いでキャリア誘電体層７４を有する積層体７１はステップ１５６で粘着層７８を用いて誘電体層７６に接着される。誘電体層７６は、次いでステップ１５８において粘着層８０を用いて積層体２２上の対応する放射器２４の頂部に誘電体層７６を接着することによって、積層体３４に接合される。ＲＦコネクタ４６は再び導電性トレイ３５に機械的に接合され、次いで金属層６０にはんだ付けされて適切な電気的接続がなされる。前述した通り、所望される際には、その他の機械的要素が設備され、図９に示されているように、最終的な保護カバー即ちレードームアセンブリ４０が完成され、次いで、オプショナルステップ１６０に追加される。
【００４９】
他のオプショナル実施例において、放射器７２がまた誘電体層７６に直接接着され、キャリア誘電体層７４及びエッチングステップ１５４が省略、除去される。この実施例において、ステップ１５０に続いて、放射器７２はレーザ若しくはダイカットされ、ステップ１６２において個々の放射器が形成される。次いで素子７２はステップ１６４で個別に誘電体層７６に接着される。残ったステップは、前述のステップ１５８及びオプショナルステップ１６０と同様である。
【００５０】
前述の通り、接地層は金属層６０のような単に他の金属ホイルであってもよく、それによって硬質の金属支持体である導電性トレイ３５を省略することができる。本実施例において、接地層ホイルを有する積層体３４若しくは８２は、図２３〜図２５に示したレードーム１７０のような非導電性支持体によって支持されている。レードーム１７０は図示の如く、溶接若しくは機械的に接合することにより、若しくは押し出し成形ユニットによる集合あるいは単一の部分に形成する等により数多くの部品によって形成することができる。レードーム１７０はレードームカバー４２に用いた材料と同じ若しくは類似の材料から形成することができる。積層体３４若しくは８２のための支持体はいくつもの形態で形成されるが、レードーム１７０はレードーム１７０の両側壁１７６、１７８に形成された一対の両スロット１７２、１７４を含んでいる。側壁１７６及び１７８は隣接しており曲面形状を有するように示されたトップ上面カバー１８０を備えているが、希望するならば平面形状若しくは他の形状に形成することもできる。側壁１７６及び１７８はまた隣接しているが、底部材１８２を設けることもできる。また底部材１８２は平面形状で示されているが、所望により他の形状を備えることもできる。積層体８２はレードーム１７０内のスロット１７２及び１７４間に装着されている。メタルホイルバック平面３５を有する積層体３４若しくは積層体８２はレードーム１７０（図２５参照）内に滑動させられて、開放された両端にキャップ４４（図示せず）と類似のエンドキャップが嵌合される。底部材１８２は積層体３４若しくは８２を支持するために１つ以上の支持体１８４を有することが望ましく、それらは底部材に装着されるか若しくは形成されるとよい（１対の支持体は図示されている）。
【００５１】
上述の通り、本発明に係る低コストアンテナアレイの設計は組み立て後に所望の性能を得るための調整がほとんど又は全く必要なく短時間で組み立てることのできるプリント配線板製造技術に適合する低コストの個別の部品を使用する。
【００５２】
本発明のいくつかの好ましい実施の形態について説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく開示した本発明について数多くの変形、追加、削除をできることは当業者には容易に想起できるものである。例えば、上部に素子７２を有する非励振構造７６はアンテナ７０に関して１個だけと説明しているが、所望すればアンテナ７０の上面に１個以上の非励振構造を追加して装着することも可能である。発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は単一の構造として示されているが、熱を用いた溶接若しくは超音波技術などを用いて２つ以上の発泡体コア層を一緒にして多層若しくは積層構造とすることもできる。また、発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、湾曲した接地層を備えて用いられる場合には、また、発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、曲面の接地層に用いられた際には、連続した曲面セクションというよりはむしろ断片的な直線あるいは平面部分を形成されることにより“曲面化”することができる。したがって発泡体コア誘電体層２８及び発泡体層７６は、断片的な直線あるいは実質的に連続した曲面接地層表面の一部分あるいは複数の部分として平面性近似にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例によるアンテナアレイの基地局周辺における使用を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるアンテナアレイの分解斜視図である。
【図３】完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図２のアンテナアレイの分解斜視図である。
【図４】図２に示されたアンテナアレイの部分拡大分解斜視図である。
【図５】図２に示されたアンテナアレイの拡大分解端面図である。
【図６】完全なアンテナ構造を部分的に形成するレードーム素子を備えた図２のアンテナアレイを示す斜視図である。
【図７】図６に示された部分的に完成されたアンテナ構造の平面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるアンテナアレイの分解斜視図である。
【図９】完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図８のアンテナアレイの実施例を示す分解斜視図である。
【図１０】図８に示されたアンテナアレイの実施例の部分拡大分解斜視図である。
【図１１】図８に示されたアンテナアレイの実施例の拡大分解端面図である。
【図１２】部分的に完全なアンテナ構造を形成するレードーム素子を備えた図８に示されたアンテナアレイの実施例の部分斜視図である。
【図１３】図１２の部分的に完成されたアンテナ構造の平面図である。
【図１４Ａ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の側面図である。
【図１４Ｂ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の底面図である。
【図１４Ｃ】レードーム内に装着された完成のアンテナアレイ構造の平面図である。
【図１５】図１４Ａの１５−１５線に沿って切断し矢印の方向に見た完全なアンテナアレイ及びレードーム構造の断面図である。
【図１６】図１５の完全なアンテナアレイ構造の斜視図である。
【図１７】本発明に係る曲面アンテナアレイの実施例を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示されたアンテナアレイ構造の拡大部分斜視図である。
【図１９Ａ】本発明に係る他の曲面アンテナアレイの実施例の斜視図である。
【図１９Ｂ】本発明に係る他の曲面アンテナアレイの実施例の平面図である。
【図２０】本発明に係る曲面アンテナアレイの基地局周辺内における使用を示す概略図である。
【図２１】本発明に係るアンテナアレイの一実施例を製造する処理ステップを示す図である。
【図２２】本発明に係るアンテナアレイの他の実施例を製造する処理ステップを示す図である。
【図２３】完全なアンテナ構造を支持する本発明に係るアンテナアレイレードームの実施例を示す部分斜視図である。
【図２４】内部に完全なアンテナ構造を備えた図２３のレードームの側面図及び端面図である。
【図２５】アンテナ構造が装着される図２３のレードームを示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…基地局
１２…アンテナアレイ
１６…受信可能範囲
１８…アンテナアレイ
２０…アンテナアレイ
２２…ＰＣＢ積層体／サンドイッチ
２４…放射器素子／パッチ
２６…給電回路
２７…キャリア誘電体層
２８…発泡体コア誘電体層
３０…粘着層
３２…開放層
３４…積層体／サンドイッチアセンブリ
３５…接地層／導電性トレイ
４０…アンテナアレイ
４２…レードームカバー
４４…エンドキャップ
６０…金属層
６２…粘着層
７０…アンテナアレイ
７１…積層体
７２…放射器素子
７４…キャリア誘電体層
８２…積層体
９０…曲面アンテナアレイ
９２…円筒形接地層
１００…アンテナアレイ
１０２…円筒形基体
１１０…曲面アンテナアレイ
１７０…レードーム
１８０…上面カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記頂面に形成される発泡体コア層と、
前記発泡体コア層の前記底面に形成されると共に金属接地層に接合されている接着層と、
を含み、複数個の層を有するアンテナアレイ。
【請求項２】
前記金属層が前記第１の薄いキャリア誘電体層に粘着的に接合される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３】
前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記発泡体コア層に粘着的に接合される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４】
前記金属接地層が薄い金属層である請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項５】
前記アンテナ各層を包囲すると共にそれらを支持する非導電性レードームカバーを更に含む請求項４に記載のアンテナアレイ。
【請求項６】
前記各アンテナ層が相互に粘着的に接合されている請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項７】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項８】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項９】
前記複数個のアンテナ層が前記曲面接地層に適合した可撓性材料で形成される請求項８に記載のアンテナアレイ。
【請求項１０】
前記発泡体コア層が前記曲面接地層に適合した曲面形状に形成されている請求項８に記載のアンテナアレイ。
【請求項１１】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１２】
更に前記金属層上に形成され、該金属層内の対応する放射器素子に電気的に結合される複数個の非励振放射器素子を表面に形成された第２の誘電体層を少なくとも含む請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１３】
更に第２の薄いキャリア誘電体層の上面に形成された前記複数個の非励振放射器素子を少なくとも含み、該第２の薄いキャリア誘電体層が前記第２の誘電体層上に形成されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１４】
前記各層は相互に粘着性的に接合されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１５】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１６】
前記金属接地層が薄い金属接地層である請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１７】
前記各アンテナ層を包囲すると共に支持する非導電性レードームカバー構造を更に含む請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項１８】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１９】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層に適合する可撓性材料で形成されている請求項１８に記載のアンテナアレイ。
【請求項２０】
前記発泡体コア層が湾曲形状に形成されて前記曲面接地層に適合する請求項１８に記載のアンテナアレイ。
【請求項２１】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２２】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上部に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、該頂面に前記第１の薄いキャリア誘電体層が形成される発泡体コア層と、
前記金属層上に形成される少なくとも１つの第２の誘電体層と、
前記金属層内の対応する放射器素子と電気的に結合される複数個の非励振素子がその頂面に形成された第２の薄いキャリア誘電体層と、
前記第２の誘電体層上に前記第２の薄い誘電体層が形成され、そこでそれらの各層が相互に接合されて形成される積層体と、
を含み、
前記積層体の前記発泡体コア層の底面に接着層が形成されて前記積層体が該接着層によって前記金属接地層に接合されることを特徴とする複数個の層を有するアンテナアレイ。
【請求項２３】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２４】
前記金属接地層が薄い金属層である請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２５】
前記各アンテナ層を包囲して前記各アンテナ層を支持する非導電性のレードームカバー構造を更に含む請求項２４に記載のアンテナアレイ。
【請求項２６】
前記複数個の各アンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成されている請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２７】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層形状に適合する可撓性材料で形成される請求項２６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２８】
前記発泡体コア層が前記曲面接地層に適合する曲面形状に形成される請求項２６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２９】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項３０】
頂面及び底面を有する発泡体コア層を形成するステップと、
第１の薄いキャリア誘電体層上に金属層を接合し且つ前記発泡体コア層の頂面に前記第１の薄いキャリア誘電体層を接合するステップと、
前記発泡体コア層の底面上に接着層を供給するステップと、
前記金属層に複数個の放射器素子及び給電素子をエッチングするステップと、
金属接地層を形成し前記接着層により前記発泡体コア層、前記第１の薄いキャリア誘電体層及び前記金属層を前記金属接地層に接着するステップと、
を含むアンテナアレイの製造方法。
【請求項３１】
前記各アンテナ層をレードームカバーに包囲するステップを更に含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３２】
前記金属を薄い金属層で形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３３】
前記各アンテナ層を支持する非導電性レードームカバー構造を形成し、該レードームカバー構造内に該アンテナ層を包囲して支持する請求項３２に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３４】
曲面の接地層上に前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３５】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層形状に適合する可撓性材料で形成される請求項３４に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３６】
前記発泡体コア層を前記曲面接地層に適合させる曲面形状に形成するステップを含む請求項３４に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３７】
前記金属接地層を前記各アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３８】
少なくとも１つの第２の誘電体層を前記金属層に接合して該第２の誘電体層の頂面に複数個の非励振放射器素子を形成し、前記金属層に形成されている対応する放射器素子と結合させるステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３９】
前記複数個の非励振放射器素子を第２の薄いキャリア誘電体層に形成し前記第２の薄いキャリア誘電体層を前記第２の誘電体層に接合するステップを更に含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４０】
前記各アンテナ層をレードームカバー構造に包囲するステップを更に含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４１】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を曲面接地層に形成するステップを含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４２】
前記各複数個のアンテナ層を可撓性材料で形成し前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４１に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４３】
前記発泡体コア層を曲面形状に形成し、前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４１に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４４】
前記金属接地層を前記アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４５】
頂面及び底面を有する発泡体コア層を形成するステップと、
第１の薄いキャリア誘電体層上に金属層を接合し該第１の薄いキャリア誘電体層を前記発泡体コア層の頂面に接合するステップと、
前記発泡体コア層の底面に接着層を供給するステップと、
前記金属層に複数個の放射器素子と給電素子をエッチングするステップと、
金属接地層を形成し前記接着層により前記発泡体コア層、前記第１の薄いキャリア誘電体層及び前記金属層を前記金属接地層に接合するステップと、
少なくとも１つの第２の誘電体層を前記金属層放射器及び給電素子に接合するステップと、
前記第２の誘電体層の頂面に複数個の非励振放射器素子を形成するステップと、
を含むアンテナアレイの製造方法。
【請求項４６】
前記アンテナ層をレードームカバーに包囲するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４７】
前記金属接地層を薄い金属層で形成するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４８】
非導電性レードームカバー構造を形成し、該レードームカバー構造内に前記アンテナ層を包囲して支持するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４９】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を曲面接地層の上に形成するステップを含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５０】
前記各複数個のアンテナ層を可撓性材料で形成し、前記各アンテナ層を前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４９に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５１】
前記発泡体コア層を曲面形状に形成し前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４９に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５２】
前記金属接地層を前記アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記頂面に形成される発泡体コア層と、
前記発泡体コア層の前記底面に形成されると共に金属接地層に接合されている接着層と、
を含み、複数個の層を有するアンテナアレイ。
【請求項１】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記頂面に形成される発泡体コア層と、
前記発泡体コア層の前記底面に形成されると共に金属接地層に接合されている接着層と、
を含み、複数個の層を有するアンテナアレイ。
【請求項２】
前記金属層が前記第１の薄いキャリア誘電体層に粘着的に接合される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３】
前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記発泡体コア層に粘着的に接合される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４】
前記金属接地層が薄い金属層である請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項５】
前記アンテナ各層を包囲すると共にそれらを支持する非導電性レードームカバーを更に含む請求項４に記載のアンテナアレイ。
【請求項６】
前記各アンテナ層が相互に粘着的に接合されている請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項７】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項８】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成される請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項９】
前記複数個のアンテナ層が前記曲面接地層に適合した可撓性材料で形成される請求項８に記載のアンテナアレイ。
【請求項１０】
前記発泡体コア層が前記曲面接地層に適合した曲面形状に形成されている請求項８に記載のアンテナアレイ。
【請求項１１】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１２】
更に前記金属層上に形成され、該金属層内の対応する放射器素子に電気的に結合される複数個の非励振放射器素子を表面に形成された第２の誘電体層を少なくとも含む請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１３】
更に第２の薄いキャリア誘電体層の上面に形成された前記複数個の非励振放射器素子を少なくとも含み、該第２の薄いキャリア誘電体層が前記第２の誘電体層上に形成されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１４】
前記各層は相互に粘着性的に接合されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１５】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１６】
前記金属接地層が薄い金属接地層である請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１７】
前記各アンテナ層を包囲すると共に支持する非導電性レードームカバー構造を更に含む請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項１８】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成されている請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１９】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層に適合する可撓性材料で形成されている請求項１８に記載のアンテナアレイ。
【請求項２０】
前記発泡体コア層が湾曲形状に形成されて前記曲面接地層に適合する請求項１８に記載のアンテナアレイ。
【請求項２１】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２２】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上部に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、該頂面に前記第１の薄いキャリア誘電体層が形成される発泡体コア層と、
前記金属層上に形成される少なくとも１つの第２の誘電体層と、
前記金属層内の対応する放射器素子と電気的に結合される複数個の非励振素子がその頂面に形成された第２の薄いキャリア誘電体層と、
前記第２の誘電体層上に前記第２の薄い誘電体層が形成され、そこでそれらの各層が相互に接合されて形成される積層体と、
を含み、
前記積層体の前記発泡体コア層の底面に接着層が形成されて前記積層体が該接着層によって前記金属接地層に接合されることを特徴とする複数個の層を有するアンテナアレイ。
【請求項２３】
前記各アンテナ層を包囲するレードームカバー構造を更に含む請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２４】
前記金属接地層が薄い金属層である請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２５】
前記各アンテナ層を包囲して前記各アンテナ層を支持する非導電性のレードームカバー構造を更に含む請求項２４に記載のアンテナアレイ。
【請求項２６】
前記複数個の各アンテナ層の少なくとも一部が曲面接地層上に形成されている請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２７】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層形状に適合する可撓性材料で形成される請求項２６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２８】
前記発泡体コア層が前記曲面接地層に適合する曲面形状に形成される請求項２６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２９】
前記金属接地層が実質的に硬質の支持金属層である請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項３０】
頂面及び底面を有する発泡体コア層を形成するステップと、
第１の薄いキャリア誘電体層上に金属層を接合し且つ前記発泡体コア層の頂面に前記第１の薄いキャリア誘電体層を接合するステップと、
前記発泡体コア層の底面上に接着層を供給するステップと、
前記金属層に複数個の放射器素子及び給電素子をエッチングするステップと、
金属接地層を形成し前記接着層により前記発泡体コア層、前記第１の薄いキャリア誘電体層及び前記金属層を前記金属接地層に接着するステップと、
を含むアンテナアレイの製造方法。
【請求項３１】
前記各アンテナ層をレードームカバーに包囲するステップを更に含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３２】
前記金属を薄い金属層で形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３３】
前記各アンテナ層を支持する非導電性レードームカバー構造を形成し、該レードームカバー構造内に該アンテナ層を包囲して支持する請求項３２に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３４】
曲面の接地層上に前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３５】
前記複数個の各アンテナ層が前記曲面接地層形状に適合する可撓性材料で形成される請求項３４に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３６】
前記発泡体コア層を前記曲面接地層に適合させる曲面形状に形成するステップを含む請求項３４に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３７】
前記金属接地層を前記各アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３８】
少なくとも１つの第２の誘電体層を前記金属層に接合して該第２の誘電体層の頂面に複数個の非励振放射器素子を形成し、前記金属層に形成されている対応する放射器素子と結合させるステップを含む請求項３０に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項３９】
前記複数個の非励振放射器素子を第２の薄いキャリア誘電体層に形成し前記第２の薄いキャリア誘電体層を前記第２の誘電体層に接合するステップを更に含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４０】
前記各アンテナ層をレードームカバー構造に包囲するステップを更に含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４１】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を曲面接地層に形成するステップを含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４２】
前記各複数個のアンテナ層を可撓性材料で形成し前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４１に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４３】
前記発泡体コア層を曲面形状に形成し、前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４１に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４４】
前記金属接地層を前記アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項３８に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４５】
頂面及び底面を有する発泡体コア層を形成するステップと、
第１の薄いキャリア誘電体層上に金属層を接合し該第１の薄いキャリア誘電体層を前記発泡体コア層の頂面に接合するステップと、
前記発泡体コア層の底面に接着層を供給するステップと、
前記金属層に複数個の放射器素子と給電素子をエッチングするステップと、
金属接地層を形成し前記接着層により前記発泡体コア層、前記第１の薄いキャリア誘電体層及び前記金属層を前記金属接地層に接合するステップと、
少なくとも１つの第２の誘電体層を前記金属層放射器及び給電素子に接合するステップと、
前記第２の誘電体層の頂面に複数個の非励振放射器素子を形成するステップと、
を含むアンテナアレイの製造方法。
【請求項４６】
前記アンテナ層をレードームカバーに包囲するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４７】
前記金属接地層を薄い金属層で形成するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４８】
非導電性レードームカバー構造を形成し、該レードームカバー構造内に前記アンテナ層を包囲して支持するステップを更に含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項４９】
前記複数個のアンテナ層の少なくとも一部を曲面接地層の上に形成するステップを含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５０】
前記各複数個のアンテナ層を可撓性材料で形成し、前記各アンテナ層を前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４９に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５１】
前記発泡体コア層を曲面形状に形成し前記曲面接地層に適合させるステップを含む請求項４９に記載のアンテナアレイの製造方法。
【請求項５２】
前記金属接地層を前記アンテナ層に対して実質的に硬質の支持金属層として形成するステップを含む請求項４５に記載のアンテナアレイの製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のアンテナ電気放射器素子及び給電素子が形成される金属層と、
前記金属層が上に形成される第１の薄いキャリア誘電体層と、
頂面及び底面を有し、前記第１の薄いキャリア誘電体層が前記頂面に形成される発泡体コア層と、
前記発泡体コア層の前記底面に形成されると共に金属接地層に接合されている接着層と、
を含み、複数個の層を有するアンテナアレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公表番号】特表２００６−５１４４６３（Ｐ２００６−５１４４６３Ａ）
【公表日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６７９５７（Ｐ２００４−５６７９５７）
【出願日】平成１５年１月３１日（２００３．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００２７５２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７０８７８
【国際公開日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（３０２０６９７０１）イーエムエス テクノロジーズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１月３１日（２００３．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００２７５２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７０８７８
【国際公開日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（３０２０６９７０１）イーエムエス テクノロジーズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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