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JP2003527018A - 移動環境で干渉を低減させるための切換ビームダイバーシチを有する平面アンテナ - Google Patents

移動環境で干渉を低減させるための切換ビームダイバーシチを有する平面アンテナ

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JP2003527018A
JP2003527018A JP2001567083A JP2001567083A JP2003527018A JP 2003527018 A JP2003527018 A JP 2003527018A JP 2001567083 A JP2001567083 A JP 2001567083A JP 2001567083 A JP2001567083 A JP 2001567083A JP 2003527018 A JP2003527018 A JP 2003527018A
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antenna
antennas
antenna device
conductive
elements
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JP2001567083A
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English (en)
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シーヴェンパイパー，ダニエル
フス，フイ−ピン
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HRL Laboratories LLC
Original Assignee
HRL Laboratories LLC
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 指向性アンテナおよび、アンテナによって受信され、そして／または、アンテナから送信される無線周波数波を方向付ける方法。アンテナは、高インピーダンス表面であって、そこに複数のアンテナ素子が配置されているところの高インピーダンス表面と、複数の関連付けられた復調器と、電力センサと、スイッチとを含むことが好ましい。ヴィヴァルディクローバリーフアンテナが開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、新規なアンテナ装置に関する。このアンテナ装置は指向性を有して
おり、その送受信部分は薄く平らな構造であることが好ましい。アンテナは、指
向性を与える複数の素子を有する。アンテナは、高インピーダンス表面に埋め込
まれてもよい。アンテナ装置には、無線通信の信号送受信を向上させるためのビ
ームダイバーシチハードウェアが含まれる。アンテナ装置の送受信部分を埋め込
むことができるため、自動車、トラック、船、列車、または航空機などの移動プ
ラットフォーム上で使用できることが有利である。
【０００２】 （発明の背景） 従来技術のアンテナおよび技術は、以下のものを含む： ・１９９９年７月１３日付のＴ．Ｓｃｈｗｅｎｇｌｅｒ，Ｐ．Ｐｅｒｉｎｉに
よる「Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄ
ｉｖｅｒｓｉｔｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ」という発明の名称の米国特許第５９２３
３０３号。空間と偏波の両方のダイバーシチを備えたアンテナシステムが第１の
アンテナアパーチャおよび第２のアンテナアパーチャを有し、第１のアンテナア
パーチャの偏波角と第２のアンテナアパーチャの偏波角との差異によって偏波分
離角が形成され、第２のアンテナアパーチャを第１のアンテナアパーチャの上方
に距離を置いて取り付けることによって垂直分離が形成され、その結果、偏波角
および垂直距離の両方によってダイバーシチ利得が達成される。空間と偏波の両
方のダイバーシチによって、より短いアンテナアパーチャの間隔と直角でない偏
波角が可能になる。ただし、現在の技術では、両方の偏波を有するアンテナを単
一面に配置することができないため、結果としてアンテナは本明細書に開示され
たような薄型のアンテナではなくなる。
【０００３】 ・Ｍ．Ｓｃｈｎｅｔｚｅｒによる「Ｔａｐｅｒｅｄ Ｎｏｔｃｈ Ａｎｔｅｎ
ｎａ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ」という発明の名称
の米国特許第５５１９４０８号。場合によっては、ヴィヴァルディアンテナとし
て知られているテーパノッチアンテナは、標準のプリント回路技術を使用して作
成することができる。
【０００４】 ・１９９８年３月３０日付出願のＤ．Ｓｉｅｖｅｎｐｉｐｅｒ、Ｅ．Ｙａｂｌ
ｏｎｏｖｉｔｃｈによる「Ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅ
ｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｏｎ Ｍｅｔａｌ
ｓ」という発明の名称の米国仮特許出願第６０／０７９９５３号。
【０００５】 ・従来技術では、適合する縦形アンテナまたはアレイをＨｉ−Ｚ表面上に配置
することも知られている。Ｈｉ−Ｚ材料は、埋込み型アンテナが縦形アンテナモ
ードで放射できるようにするものであり、放射線が水平を基準にしてわずかな角
度を付けて表面から放射されることが示されている。
【０００６】 従来の車両用アンテナは、車両の金属外面から突き出した垂直のモノポール、
あるいはフロントガラスまたは他のウィンドウに埋め込まれたダイポールからな
る。どちらのアンテナも、すべての方向からの信号を受信できるように、全指向
性放射パターンを有するように設計される。全指向性アンテナの１つの欠点は、
所望の基地局以外のソースからの望ましくない信号、またはマルチパスとして知
られる現象における環境で車体および他の物体からの反射信号のいずれかによっ
て引き起こされる、干渉およびフェージングの影響を特に受けやすいことである
。マルチパスの問題は、いくつかのアンテナが単一の受信機で使用されるアンテ
ナダイバーシチを使用して克服することができる。アンテナダイバーシチを使用
する受信機は、アンテナを切り換えて最も強い信号を見出す。より複雑な方式で
は、受信機はすべてのアンテナからの信号の線形組合せを選択することができる
。
【０００７】 アンテナダイバーシチの欠点は、複数のアンテナが必要なために、空気力学的
に優れていない不恰好な車両になってしまうことである。パッチアンテナ、平面
状の逆Ｆアンテナ、スロットアンテナ、その他を含む、アンテナのプロフィルを
小さくする多くの平面形状が提案されてきた。パッチアンテナおよびスロットア
ンテナについては、Ｃ．Ｂａｌａｎｉｓによる「Ａｎｔｅｎｎａ Ｔｈｅｏｒｙ
，Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ」第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆
Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９９７年）に記載されている。平面状の逆Ｆア
ンテナについては、１９９４年８月、Ｍ．Ａ．ＪｅｎｓｅｎおよびＹ．Ｒａｈｍ
ａｔ−Ｓａｍｉｉによる「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ ｈａｎｄｈｅｌｄ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ ｕ
ｓｉｎｇ ＦＤＴＤ」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ
ａｔ．，ｖｏｌ．４２、ｐ．１１０６〜１１１３に記載されている。これらのア
ンテナはすべて、望ましくない表面波の励振を被り、基板または空洞を厚くする
必要が生じる傾向にある。
【０００８】 したがって、薄型で、アンテナダイバーシチを利用するのに十分な指向性のあ
るアンテナが求められている。アンテナは、車両の金属外面上で表面波の影響を
受けないものであることが好ましい。
【０００９】 前述の米国仮特許出願第６０／０７９９５３号の主題である高インピーダンス
（Ｈｉ−Ｚ）表面は、短絡することなしに車両の伝導性表面に直接隣接して取り
付けることが可能な非常に薄いアンテナを製造する手段を提供する。この構造体
は、共振周波数近くで高い電磁インピーダンスを示す。これは、薄型アンテナの
表面で非ゼロの接線電界に適応し、車両の金属外面とアンテナとの間の遮蔽層と
して使用可能であることを意味する。合計高さは典型的には波長のごく一部であ
るため、この技術は寸法や空気力学が重要である移動通信にとって特に魅力的で
ある。このＨｉ−Ｚ材料の他の特性は、表面波の伝播を抑制できることである。
表面波は通常、車両の外部金属表皮を含む如何なる金属表面上にも存在し、多く
のアンテナ状況で干渉源になり得る。アンテナの周囲をわずかな面積のＨｉ−Ｚ
表面で囲むことで、これらの表面波からアンテナを遮蔽することができる。これ
は、グラウンド面縁部からの散乱によって発生するマルチパス干渉を減少させる
ことが認識されている。
【００１０】 １９９９年１０月７日付きをもって公開されたＰＣＴ特許出願第ＷＯ ９９／
５０９２９号のサブジェクトマターであり、図１ａに示されたＨｉ−Ｚ表面は、
平坦な金属グラウンド面１４上に配置構成された共振金属素子１２のアレイを含
む。各素子のサイズは動作波長よりかなり短い。構造体全体の厚さも、動作波長
よりかなり短い。共振素子の存在により、表面での境界条件を変える効果がもた
らされ、これは、電気導体ではなく人工的な磁気導体として発生すると思われる
。動作波長を基準にした構造体の厚さに応じて、数パーセントからほぼオクター
ブまでの範囲の帯域幅にわたってこの特性を有する。これは、波形金属表面２２
（図１ｂを参照）に多少類似しており、短絡を開路に変形させるために共振構造
体を使用することが知られている。波形金属表面２２の四分の一波長スロット２
４が、集中回路素子と共にＨｉ−Ｚ表面に配置され、その結果、図１ａに示され
るようにかなり薄い構造体となる。Ｈｉ−Ｚ表面は、コンデンサ極板が重なり合
った多層構造を含む、様々な形式で構成することができる。Ｈｉ−Ｚ構造は、素
子１２がその１つの主要な表面上に形成され、グラウンド面１４がその他の主要
な表面上に形成された、プリント回路基板（図１ａには図示せず）上に形成され
ることが好ましい。容量性負荷により、所定の厚さに対して周波数を下げること
が可能である。Ｈｉ−Ｚ表面の様々な平面形状を使用して、数百メガヘルツから
数十ギガヘルツにわたる動作周波数が実証されている。
【００１１】 アンテナはＨｉ−Ｚ表面に直接隣接して配置することが可能であり、異常な表
面インピーダンスによって短絡することがない。これはＨｉ−Ｚ表面が、通常の
平坦な導体上では不可能な条件である、非ゼロの接線無線周波数波数電界を可能
にするという事実に基づくものである。
【００１２】 （発明の概要） 本発明は、一つの態様において、無線周波数波を送受信するためのアンテナ装
置を提供するものであって、アンテナ装置は、高インピーダンス表面と、前記表
面に直接隣接して配置された複数のフレアノッチアンテナを含むアンテナと、関
連する前記複数のフレアノッチアンテナの１つにそれぞれが接続された複数の復
調器と、関連する前記複数の復調器の１つにそれぞれが接続された複数の電力セ
ンサと、前記電力センサの出力に応答して前記複数のアンテナのうち選択された
１つを出力に接続する電力決定回路とを含む。
【００１３】 本発明は、他の態様において、無線周波数波を送信および／または受信するた
めのアンテナ装置を提供するものであって、アンテナ装置は、高インピーダンス
表面と、前記表面に直接隣接して配置された複数のフレアノッチアンテナを含む
アンテナと、前記複数のフレアノッチアンテナに接続された少なくとも１つの復
調器と、前記少なくとも１つの復調器に接続された少なくとも１つの電力センサ
と、前記少なくとも１つの電力センサの出力に応答して前記複数のアンテナのう
ち選択された１つを出力に接続する電力決定回路とを含む。
【００１４】 本発明は、更に他の態様において、無線周波数波を送受信するためのアンテナ
装置を提供するものであって、アンテナ装置は、最大利得点が様々な方向を指す
ように互いに隣接して配置および配列された複数のフレアノッチアンテナを含み
、フレアノッチアンテナがそれぞれ無線周波数放射素子の対に関連付けられ、そ
れぞれの無線周波数放射素子が、２つの異なるフレアノッチアンテナの無線周波
数放射素子として働く。さらに装置は、関連する前記複数のフレアノッチアンテ
ナの１つにそれぞれが接続された複数の復調器と、関連する前記複数の復調器の
１つにそれぞれが接続された複数の電力センサと、前記電力センサの出力に応答
して前記複数のアンテナのうち選択された１つを出力に接続する電力決定回路と
を含む。
【００１５】 本発明は、更に他の態様において、高インピーダンス表面と、前記表面に直接
隣接して配置された複数のアンテナを含むアンテナとを含むアンテナ装置で、無
線周波数波を送信および／または受信する方法を提供するものであって、この方
法は、（ａ）前記アンテナからの信号を復調するステップと、（ｄ）前記アンテ
ナからの信号の電力を感知するステップと、（ｅ）前記複数のアンテナを前記ア
ンテナから感知された信号の電力に応じて出力に接続するステップとを含む。
【００１６】 （発明の詳細な説明） 本発明は、アンテナの利得および指向性における性能を向上させるために、薄
く、切換ビームダイバーシチ動作が可能なアンテナを提供するものである。切換
ビームアンテナ設計は、たとえば、移動環境で動作する無線通信システムの信号
／干渉率を向上させるための実用的な方法を提供する。アンテナは水平のプロフ
ィルを有することができるため、空気力学およびスタイルのために乗り物外装に
容易に組み込むことができる。マルチパス干渉を抑える際に効果的である可能性
があり、また、反妨害のために使用することもできる。
【００１７】 アンテナは、高インピーダンスグラウンド面上に取り付けられることが好まし
い、薄いアンテナ素子のアレイ、またはサブアレイを含む。高インピーダンスグ
ラウンド面は、（１）短絡することなしに、アンテナを車両の金属外部に直接隣
接して設置できること、および（２）表面波をアンテナの動作帯域内に抑制でき
ること、という２つの特徴を提供する。
【００１８】 アンテナは、八木−宇田アンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナ、ワイ
ヤアンテナ、ヴィヴァルディアンテナ、または好ましくは水平偏波が望ましい場
合には、本明細書に開示されたヴィヴァルディクローバリーフアンテナのアレイ
であればよい。八木−宇田アンテナの場合、個々のアンテナまたはアンテナ素子
のグループがそれぞれ、特定の指向性を有する（使用される素子の数に対応する
場合もある）ことが好ましく、この指向性は、適切に使用できるビーム数に影響
を与える。たとえば、全指向性放射パターン全体をいくつかの異なるセクタに分
割し、異なるアンテナが異なるセクタを対象とすることができる。次にアレイ内
の個々のアンテナ（または八木−宇田アンテナの場合はアンテナ素子のグループ
）が、単一のセクタを対象とすることができる。したがって、４つのアンテナを
１つのアレイで使用し、こうしたアンテナがそれぞれ指向性を有する場合、全指
向性のモノポールアンテナの４倍の性能となる。
【００１９】 図２は、実際に４つの異なるアンテナを形成する、４つのアンテナ素子５２Ａ
、５２Ｂ、５２Ｃ、および５２Ｄのアレイまたはグループから形成されるアンテ
ナ５０を示す平面図である。４つの素子５２はそれぞれの間に４つのフィードポ
イント５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、および５４Ｄを有し、アンテナ５０は各フィー
ドポイントに関連付けられた、利得が最大の４つの異なる指向５６Ａ、５６Ｂ、
５６Ｃ、および５６Ｄを有する。ただしアンテナは、所望であれば４つより多い
かまたは少ない素子５２を有することが可能であり、これに対応してフィードポ
イント５４の数も変更される。フィードポイントでのインピーダンスは、標準的
な５０Ω無線周波数送受信機に適合する。アンテナを構成する素子５２の数は、
設計上の選択的な事項である。本発明者は、現在までに４つの素子５２を備えた
アンテナしか作成しておらず、より優れた指向性を表すためにより多くの素子５
２を備えたアンテナが設計可能であると予想しているが、そのためにはより広い
面積とより多くのフィードポイントが必要となる。当業者であれば、指向性が向
上することは有利であるが、面積が広くなりフィード構造がより複雑になること
は一定の応用範囲にとっては好ましくないことを理解されるであろう。
【００２０】 図２ａは、２つの隣接する素子５２とその間のフィードポイント５４を示す詳
細な部分図である。フィードポイント５４は、隣接する素子５２の間に配置され
、従来の不平衡シールドケーブルを使用して、フィードポイントを、アンテナと
共に使用される無線周波数機器に接続してもよい。
【００２１】 各素子５２は、ギャップ５８によって部分的に２等分される。ギャップ５８は
、問題視される中心周波数の波長の約１／４長さ（λ）である。ギャップ５８は
部分的に各素子５２を２つのローブ６０に分割しており、これらのローブがギャ
ップ５８の範囲を超えて素子５２の外端６８に接続される。２つの隣接する素子
５８のローブ６０は、向かい合った隣接するローブ６０の縁部６２が好ましくは
滑らかな離反曲線の形状をとる、従来のヴィヴァルディノッチアンテナにある程
度類似している。この曲線のこの形状は、外見上は対数、指数、楕円、または何
らかの他の滑らかな形状であってもよい。隣接するローブ６０の縁部６２を形成
する曲線は、フィードポイント５４から離れて分岐する。素子５２は中心点６４
の周囲に配置され、その内端６６は、中心点６４を中心とする円の円周６９上に
位置することが好ましい。素子５２は、一般に円周６９によって形成される中央
領域から、一般に外側方向に延びる。フィードポイント５４もその円の円周上に
配置されることが好ましく、したがってそれぞれ、（ｉ）１つの素子５２の内端
６６がその縁部６２のうちの１つと一致する場所と、（ｉｉ）隣接する要素５２
の内端６６が第１に述べた素子５２の端部６２と向かい合うその端部６２と一致
する場所との間に配置される。
【００２２】 上述したアンテナ５０は、従来はプリント回路基板技術を使用して作成するこ
とが可能であるため、絶縁基板８８（図４を参照）上に形成されることが好まし
い。各素子５２の大きさは、問題視される中心周波数に合わせられる。たとえば
、前述のアンテナが１．８Ｇｈｚ帯域内でのセルラー式通信サービスで使用され
る場合、各要素５２のギャップ５８の長さは、周波数の波長（この例では１．８
Ｇｈｚ）の約１／４であり、各素子の幅は約１０ｃｍであり、内端６６から外端
６８までの放射状の範囲は約１１ｃｍであることが好ましい。アンテナは、非常
に広い帯域幅を有するため、アンテナのこれらの寸法および形状は必要に応じて
変えることが可能であり、絶縁基板として選択された材料と、アンテナ５０が高
インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）表面７０（図３および４を参照）に隣接して取り付
けられるか否かとに従って調整することが可能である。図では、外端６８はある
程度平坦に示されているが、所望であれば丸くすることができる。
【００２３】 好ましい実施形態において、素子５２は４つであり、そして、素子５２の各対
は、本明細書においては、ヴィヴァルディクローバリーフアンテナと呼ぶことの
あるヴィヴァルディ型のアンテナを形成するため、ヴィヴァルディクローバリー
フアンテナは、設計上の選択的な事項として、４つより少ない素子５２または４
つより多い素子５２を有することができることが理解される。
【００２４】 ヴィヴァルディクローバリーフアンテナ５０は、たとえば図３および４に示さ
れるように、高インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）表面７０に隣接して取り付けられる
ことが好ましい。従来技術の車両用アンテナにおいては、放射構造は、典型的に
は少なくとも４分の１の波長によって近接する金属表面から分離される。この制
約は、アンテナが車両に配置できる場所およびさらに重要な点としてはその構成
を厳しく制限するものである。具体的に言えば、従来技術の車両用アンテナは空
気力学的でない傾向があり、車両表面から突出しているか、または窓のような誘
電性表面に限定される傾向があるため、全指向性アンテナとして動作するのには
特に好適でない設計につながることが多かった。
【００２５】 単純な設計規則のセットに従うことで、特定周波数帯域内での束縛表面波の伝
播を防ぐように、Ｈｉ−Ｚ表面のバンドギャップを設計することができる。この
バンドギャップ内では、反応電磁表面インピーダンスが、平滑な導体の場合のよ
うにゼロに近いものではなく、高くなる（＞３７７Ω）。これによって、金属表
面に隣接して配置された場合のように短絡することなく、アンテナ５０をＨｉ−
Ｚ表面７０に直接隣接して配置することができる。Ｈｉ−Ｚ ７０は、自動車、
トラック、航空機、または他の車両外面の金属表皮などの連続する金属によって
裏打ちすることができる。アンテナ５０の全体構造に高インピーダンス表面７０
を加えても動作波長よりもかなり薄いため、薄型で空気力学的であり、現在の車
両のスタイリングにさらに容易に埋め込むことができる。さらに、標準のプリン
ト回路技法を使用した低コスト製造にも適している。
【００２６】 最下層７２が固体金属グラウンド面７３を提供し、その上の２層には方形の金
属パッチ７６、８２が含まれる、３層のプリント回路基板を含む高インピーダン
ス表面７０でテストを実施した。図５および６を参照されたい。上層８０は、６
．３５ｍｍの格子上に６．１０ｍｍの方形パッチ８２がプリントされ、これはめ
っき金属バイアス８４によってグラウンド面に接続される。第２に、埋込み層７
４には４．０６ｍｍの方形パッチ７６が含まれ、これは電気的に浮遊しており、
上層から１／２周期だけオフセットされている。２層のパッチは、０．１ｍｍの
ポリイミド絶縁体７８によって分離されている。下層にあるパッチは、ＦＲ４と
して一般に知られている標準のガラス繊維プリント回路基板材料で形成されるこ
とが好ましい５．１ｍｍの基板７９によって、固体金属層と分離されている。こ
のパターンから、それぞれが微小なＬＣ回路であると考えられる、接続共振器の
格子が形成される。このような平面形状では、面積キャパシタンス固有の単位は
ｐＦ*平方であり、面積インダクタンス固有の単位はｎＨ／平方である。２層の
パッチ間にある重複部分の面積キャパシタンスは、約１．２ｐＦ*平方であり、
構造体の厚さは約６．４ｎＨ／平方の面積インダクタンスを与える。その結果生
じる共振周波数は、次のとおりである。
【００２７】
【数１】
【００２８】 バンドギャップの幅は、次のように表すことができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】 この高インピーダンスの表面波伝送プロパティを特徴付けるために、小型の同
軸プローブを使用した。２本の半剛体同軸ケーブルから最後の１．５ｃｍの外部
心線が除去され、露出された中心心線が表面波アンテナとして作用する。図７の
プロットは、表面波伝送の振幅を周波数の関数として示す図である。１．６ＧＨ
ｚと２．０ＧＨｚとの間にバンドギャップが表示されており、伝送信号では３０
ｄＢの落ち込みを示している。バンドギャップの下にある表面は誘導性でＴＭ表
面波をサポートしており、バンドギャップの上は容量性でＴＥ表面波をサポート
している。この実験で使用されたプローブは当該の波長よりもかなり短いため、
ＴＭおよびＴＥの両方の偏波を励振する傾向があり、その結果、この測定で両方
の帯域を見ることができる。バンドギャップ内の周波数では、表面波は表面に固
定されることはなく、代わりに周辺空間に効率良く放射される。このような表面
に配置されたアンテナ５０は、誘導されたいずれの表面電流も周期的な表面テク
スチャにより伝播が妨げられ、グラウンド面縁部には決して達しないため、無限
のグラウンド面上に配置されたかのように挙動することになる。Ｈｉ−Ｚ表面７
０の領域に囲まれたアンテナ５０は、自由裁量で車両の金属外面上に配置するこ
とが可能であり、性能の変化はわずかである。表面波を抑制することにより、グ
ラウンド面の形状などの周囲の電磁環境の影響から部分的に遮蔽されたままとな
る。
【００３１】 表面の反射位相を、表面に垂直に方向付けられた１対のホーンアンテナを使用
して測定した。マイクロ波エネルギーは、送信側ホーンから放射され、表面で反
射して、受信側ホーンによって検出される。信号の位相が記録され、反射位相π
を有することで知られる平滑な金属面の基準スキャンと比較される。高インピー
ダンス表面の反射位相は、図８に周波数の関数としてプロットされている。表面
は小型共振器の格子で覆われ、これが電磁インピーダンスに影響を与える。共振
よりもかなり低いところでは、テクスチャ表面は通常の金属表面と同様にπ位相
シフトで反射する。共振付近では、表面はコンデンサを横切って有限接線電界を
支持し、接線磁界がゼロであるため、この表面は擬似「磁気導体」と呼ばれるこ
ともある。共振よりもかなり高いところでは、表面は通常の金属表面と同様に挙
動し、反射位相は−πに近づく。共振周波数１．８ＧＨｚ近くでは、アンテナ５
０は表面に直接隣接するように配置し、０．８ｍｍ厚さのＦＲ４などの薄い絶縁
体８８のみで分離することができる。アンテナ５０は、Ｈｉ−Ｚ表面７０との間
にわずかな距離（この実施形態では絶縁体８８によって０．８ｍｍ）の間隔を置
くことが好ましく、その結果アンテナ５０は、表面７０のキャパシタンスに干渉
されないことが好ましい。表面が高インピーダンスであることから、アンテナは
短絡することがなく、代わりに効率良く放射する。
【００３２】 １対の素子５２が所定の時間（アンテナ７０を使用して送信するとき）に励振
されるか、または所定の時間（アンテナ７０を使用して受信するとき）に受信機
に接続されることを想定すれば、４つのフィードポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４
Ｃ、および５４Ｄは、グラウンド面７３に隣接して配置された無線周波数スイッ
チ９０（図４を参照のこと）に接続可能であり、スイッチ９０は、５０Ω信号伝
送に適合するＨｉ−Ｚ表面７０を介して、フィードポイントとの間で無線周波数
エネルギーを伝導するために、短い長さ９２の好適に遮蔽された５０Ωケーブル
または他の手段によって、フィードポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、および５
４Ｄに接続される。アンテナ５０をこのように接続することにより、ＲＦスイッ
チ９０を使用して、制御ポイント９１に印加される制御信号によって、アンテナ
５０が５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、または５６Ｄのうちどの方向でその最大利得を
表すかを判定することができる。アンテナとの間のＲＦエネルギーは、ＲＦポー
ト９３を介して通信される。あるいは、ＲＦスイッチ９０を使用して最も強い信
号を選択する前に、受信される信号の強さを感知するために、それぞれのフィー
ドポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、および５４Ｄを復調器および電力メータに
接続することもできる。
【００３３】 図２および２ａで示された、４つのフレアノッチアンテナ５３を形成する４つ
の隣接する素子５２のテスト実施形態を、図５〜８を参照しながら上述したテス
ト形態に係る高インピーダンス表面上に、その絶縁基板８８と共に配置した。テ
スト実施形態の４つのアンテナフィードポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、およ
び５４Ｄは、４本の同軸ケーブル９２によってＨｉ−Ｚ表面７０の底部を介して
供給され、ここから内部および外部の心線が各フィードポイント５４の左側およ
び右側に接続される。４本のケーブル９２を、グラウンド面７３の下に取り付け
られた１×４マイクロ波スイッチ９０によって、単一のフィードに接続した。商
業的な実施においては、所望の場合には、このマイクロ波スイッチの小型版を回
路基板中央のくぼんだ部分に取り付けて、アンテナをさらに薄型にすることがで
きる。このテスト用のＨｉ−Ｚグラウンド面７０は、２５．４ｃｍ平方であり、
このテスト実施形態でのアンテナ５０の幅は２３．０ｃｍであった。各フレアノ
ッチは、０．０５ｃｍのフィードポイント５４からアンテナ先端の８．０８ｃｍ
まで、徐々に広がっている。このテスト実施形態では、ローブ６０の縁部６２の
形状は、それぞれ１１．４３ｃｍおよび４．０４ｃｍの大円弧および小円弧を有
する楕円形によって形成した。隣接する素子５２の間でのカップリングを減少さ
せるために含まれた隔離スロットまたはギャップ５８は、寸法が０．２５ｃｍ×
３．８１ｃｍであり、円形の中央部分６９は直径が２．５４ｃｍである。
【００３４】 放射パターンを測定するために、基板７０を備えたテスト形態に係るアンテナ
５０を回転ステージ上に取り付け、１×４ ＲＦスイッチ９０を使用して単一の
ビームを選択した。テスト形態に係るものが回転している間に、放射された電力
を固定ホーンによって監視した。図９の高さ方向パターンに示されるように、４
つのノッチアンテナ５３それぞれが、水平よりおよそ３０度上の方向に向けて水
平に偏波されたビームを放射した。その後、受信側ホーンを上げ、方位をスキャ
ンすることによって、放射パターンの３０度の円錐方位曲線が得られた。各フレ
アノッチアンテナ５３の円錐方位角方向パターンは、図１０に示されるような単
一の四分円領域をカバーするものである。パターンがわずかに非対称なのは、同
軸フィードがアンバランスなためである。そのため、本発明を実施するものの中
には、代わりにバランスの取れたフィードの使用を希望するものある。ただし、
同軸ケーブルを使用してアンテナフィードポイント５４との間の信号を経路指定
する方が簡単であるため、アンバランスなフィードが好ましい。
【００３５】 アンテナ５０の動作周波数および帯域幅は、主にその下のＨｉ−Ｚ表面７０の
特性によって決定される。アンテナ５０の最大利得は、Ｈｉ−Ｚ表面の共振周波
数に近い周波数１．８ＧＨｚで発生した。利得は、帯域幅１０％では３ｄＢ、帯
域幅３０％では６ｄＢ減少した。高さ方向パターンでは、最大利得の角度は、１
．６ＧＨｚのほぼ垂直から２．２ＧＨｚの水平まで変化した。これは主に、Ｈｉ
−Ｚ表面７０が周波数依存型の表面インピーダンスを有するという事実によるも
のである。方位角方向パターンはより一定であり、４つのノッチアンテナ５３は
それぞれ、広い帯域幅に渡って単一の四分円を満たした。具体的に言えば、ノッ
チアンテナ５３の中心線５６から４５度離れた場所での電力は、１．７から２．
３ＧＨｚの範囲に亘って最大値の−３から−６ｄＢの間であった。
【００３６】 図１１は、薄型プロフィル切換ビームダイバーシチアンテナシステムのシステ
ムダイアグラムである。アンテナ５０の素子５２は、図１ａに示されたタイプの
高インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）表面７０によって、または好ましくは図５〜８を
参照しながら図示および説明した３層のＨｉ−Ｚ表面によって、金属車両外面１
００から遮蔽される。アンテナ５０およびＨｉ−Ｚ表面７０の合計高さは、アン
テナが通常動作する周波数の波長（λ）よりも著しく短い。各アンテナのフィー
ドポイント５４からの信号は、受信した信号を中間周波数（ＩＦ）信号２４に復
調するために、変調器／復調器２０で適切な入力周波数またはＣＤＭＡコード２
２を使用して復調される。アンテナ５０を使用してＲＦ信号を伝送する場合、ラ
イン２９の信号は送信信号を生成するために変調される。図１１のシステムが受
信機として使用される場合、各ＩＦ信号２４の電力レベルが電力計量回路２６に
よって特定され、様々なセクタからの最も強い信号が決定回路２８によって選択
されることが好ましい。決定回路２８には、関連付けられたモデム２０を介して
信号入力および出力をアンテナ５０の適切なフィードポイント５４に渡すための
、無線周波数スイッチ９０が含まれる。この実施形態では、各フィードポイント
５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、および５４Ｄに別々の変調器／復調器２０が関連付け
られるが、ここでは図をわかりやすくするために変調器／復調器２０を２つだけ
図示している。したがって図１１では、アンテナ５０は、関連付けられた２つの
ビーム１、２を有するように示されている。もちろん、図２に示されたアンテナ
はそれぞれのフィードポイント５４に１つずつ、４つの関連付けられたビームを
有することになる。
【００３７】 Ｈｉ−Ｚ表面７０上にあるアンテナ５０の隣接する素子５２の各対は、図１０
か理解されるように、特定の角度領域をカバーする放射パターンを有するノッチ
アンテナを形成する。素子５２の対の中には、送信機から直接信号を受信できる
ものがあり、他の対は近くの物体から反射された信号を受信し、さらに他の対は
他の送信機からの干渉信号を受信する。フィードポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４
Ｃ、および５４Ｄからのそれぞれの信号は復調または復号され、各信号のフラク
ションは数字２４で示された個所に位置する信号スプリッタによって別の電力メ
ータ２６に分割される。電力メータ２６からの出力は、様々な復調器からの出力
１３を切り換える決定回路２８を起動するのに使用される。マルチパス干渉が存
在する場合、最も強い信号が選択される。同じネットワーク上の他のユーザなど
のその他の干渉が存在する場合、正しい情報を備えた信号１３が選択される。こ
の場合、所望の信号の選択は、意図された受け取り手を識別する各信号フレーム
に関連付けられたヘッダによって決定されることが好ましい。このタスクは、変
調器／復調器内の回路で処理されることが好ましい。
【００３８】 アンテナ５０は、いくつかの角度区分に分けられた放射パターンを有する。全
体構造は非常に薄く（厚さ１ｃｍ未満）、たとえば車両の形状に一致させること
が可能である。アンテナ５０は、図４に示したように配置構成された、４つのフ
レアノッチアンテナ５３のグループによって提供されることが好ましい。図４の
アンテナ配置構成は、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社のＨＦＳＳソフトウェ
アを使用してシミュレートされたものである。金属素子５２内にある４つの矩形
スロットまたはギャップ５８は、約１／４波長であり、隣接するアンテナ５３を
隔離するものである。スロットの重要性を、シミュレーションにおいて示す。１
つのフレアノッチアンテナ５３を励振することで生成される電界が、図１２に示
されている。左上の四分円がフィードポイント５４Ｄの小型電圧源によって励振
され、図から明らかなように、電界がフレアノッチセクションに沿って外側に放
射している。同様に、円形の中央部分６９の縁部に沿って内側にも放射している
が、電流を効果的に消去する矩形スロット５８に至る。その結果、放射パターン
は、図１３に示すような１つの四分円領域をカバーすることになる。他の３つの
フィードポイント５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃを同様の方法で励振すると、３６０度
をカバーすることができる。より精密なビーム幅制御を達成するために、４つよ
り多くの素子５２を使用することができる。
【００３９】 図１１を参照しながら説明した切換ビームダイバーシチおよびＨｉ−Ｚ表面技
術は、こうしたシステムで使用されるアンテナとして、必ずしもヴィヴァルディ
クローバリーフアンテナを使用する必要はない。ただし、ヴィヴァルディクロー
バリーフアンテナ５０を使用することには、（１）水平方向に偏波されたＲＦビ
ームを生成すること、（２）このビームを指向的に制御できること、（３）物理
的にアンテナの向きを調節する必要がないこと、および（４）アンテナを一般に
車両の外面に見られるような金属表面に隣接して配置できること、という特定の
利点がある。
【００４０】 垂直に偏波されたビームを所望する場合は、ヴィヴァルディクローバリーフア
ンテナ５０の代わりに、図１４および１５に示されたワイヤアンテナ５０を使用
することができる。図１４には、４つのワイヤアンテナ素子５２が示されている
。各素子５２は、一方の縁部にフィードポイントを有し、当該周波数の１／２波
長（０．５*λ）よりも大きく、当該周波数の１波長（λ）よりも少ない長さを
有する、細長いワイヤ片である。各ワイヤアンテナ素子５２は、ＲＦスイッチ９
０に接続され、たとえばそれらの間に配置されたポリイミドの薄い中間層８８を
伴ってＨｉ−Ｚ表面７０に配置されることが好ましい。
【００４１】 図１６は、図５および６の高インピーダンス表面に配置されたワイヤアンテナ
素子５２から放射されるビームの高さ方向パターンを示すグラフであり、図１７
は、図５および６の高インピーダンス表面に配置されたワイヤアンテナ素子５２
から伝送されるビームの３０度円錐方位曲線を介して得られる放射パターンのグ
ラフである。図から理解されるように、このアンテナは適度に指向性を有するた
め、図１１の切換ビームダイバーシチシステムで使用するアンテナとしては適切
な選択である。
【００４２】 他のアンテナの平面形状もＨｉ−Ｚ表面７０に有限指向性をもたらすことが可
能であり、図１１の切換ビームダイバーシチシステムにおいて使用するのに適し
ている。
【００４３】 以上、本発明について、好ましい実施形態に関して述べてきたが、当業者であ
れば、ここで修正が提案できることは明らかであろう。したがって本発明は、添
付の特許請求の範囲によって要求される場合を除いて、開示された実施形態に限
定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 Ｈｉ−Ｚ表面を示す透視図である。
【図１ｂ】 向かい合う表面を示す透視図である。
【図１ｃ】 Ｈｉ−Ｚ表面上の共振素子用の等価回路を示す図である。
【図２】 本発明の一態様に従ったヴィヴァルディクローバリーフアンテナを示す平面図
である。
【図２ａ】 ヴィヴァルディクローバリーフアンテナのフィードポイントのうち１つを示す
詳細図である。
【図３】 Ｈｉ−Ｚ表面に対して配置されたヴィヴァルディクローバリーフアンテナを示
す平面図である。
【図４】 図３に示されたアンテナおよびＨｉ−Ｚ表面を示す高さ方向パターンである。
【図５】 ３層の高インピーダンス表面の小部分を示す概略平図である。
【図６】 図５の３層の高インピーダンス表面を示す側面図である。
【図７】 図５および６の３層の高インピーダンス表面に対する周波数の関数としての表
面波伝送の大きさをプロットしたグラフである。
【図８】 周波数の関数としてプロットされた図５および６の３層の高インピーダンス表
面を示す、反射位相のグラフである。
【図９】 図５および６の高インピーダンス表面上に配置されたヴィヴァルディクローバ
リーフアンテナのフレアノッチから放射されたビームの立面パターンを示すグラ
フである。
【図１０】 図５および６の高インピーダンス表面上に配置されたヴィヴァルディクローバ
リーフアンテナのフレアノッチから伝送されたビームを、３０度の円錐方位曲線
で表した放射パターンを示すグラフである。
【図１１】 薄型の切換ビームダイバーシチアンテナを示すシステム図である。
【図１２】 ヴィヴァルディクローバリーフアンテナの左上四分円で１つのフレアノッチア
ンテナを励振することで生成される、電界を示す図である。
【図１３】 ヴィヴァルディクローバリーフアンテナの左上四分円に対するフィードポイン
トが励振されるときに、放射パターンを示す図である。
【図１４】 高インピーダンス表面に対して配置されたワイヤアンテナ素子を示す平面図で
ある。
【図１５】 図１４に示されたアンテナおよび高インピーダンス表面の高さ方向パターンで
ある。
【図１６】 図５および６の高インピーダンス表面上に配置されたワイヤアンテナから放射
されるビームの立面パターンを示すグラフである。
【図１７】 図５および６の高インピーダンス表面上に配置されたワイヤアンテナのフレア
ノッチから伝送されるビームを、３０度の円錐方位曲線で表した放射パターンを
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 13/02 Ｈ０１Ｑ 13/02 ５Ｋ０５９ 13/08 13/08 13/10 13/10 Ｈ０４Ｂ 1/40 Ｈ０４Ｂ 1/40 7/08 7/08 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 タンゴナン，グレッグ ＴＡＮＧＯＮＡＮ， Ｇｒｅｇ アメリカ合衆国，93035 カリフォルニア 州，オックスナード，サンタ ロサ アヴ ェニュー 141 141 Ｓａｎｔａ Ｒｏｓａ Ａｖｅｎｕ ｅ， Ｏｘｎａｒｄ， ＣＡ 93035， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍ ｅｒｉｃａ (72)発明者 シーヴェンパイパー，ダニエル アメリカ合衆国，90064 カリフォルニア 州，ロス アンジェルス，11300 エクス ポジション ブールヴァード ＃215 (72)発明者 フス，フイ−ピン アメリカ合衆国，91325 カリフォルニア 州，ノースリッジ，ゼルザー アヴェニュ ー 9360 Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA09 AA10 AA11 AB06 CA06 DB05 EA04 GA02 GA07 GA08 HA06 HA08 HA10 5J045 AA05 AA21 AB05 CA02 CA03 DA10 EA07 FA02 GA03 HA06 JA03 JA11 NA01 NA02 NA03 NA04 5J046 AA04 AB03 AB10 AB13 MA09 NA11 5J047 AA04 AB03 AB10 AB13 FD01 5K011 AA06 JA01 5K059 CC01 DD09

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線周波数波を送信および／または受信するためのアンテナ
    装置であって、 （ａ）高インピーダンス表面と、 （ｂ）前記表面に直接隣接して配置された複数のフレアノッチアンテナを含む
    アンテナと、 （ｃ）各々が、前記複数のフレアノッチアンテナのうちの関連する１つにそれ
    ぞれ接続された複数の復調器と、 （ｄ）各々が、前記複数の復調器のうちの関連する１つにそれぞれ接続された
    複数の電力センサと、 （ｅ）前記電力センサの出力に応答して、前記複数のアンテナのうちの選択さ
    れた１つを出力に接続するための電力決定回路と を含むアンテナ装置。
  2. 【請求項２】 前記複数のフレアノッチアンテナが、複数のヴィヴァルディ
    アンテナを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 【請求項３】 前記フレアノッチアンテナの各々が１対の素子に関連付けら
    れており、各々のフレアノッチアンテナが隣接するフレアノッチアンテナと素子
    を共用する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 【請求項４】 各素子が、実質的に平面状の導電素子であり、前記導電素子
    は、各素子の幅が中央領域から外端までの距離の大半に亘って増加するように、
    前記中央領域から前記外端まで実質的に延びており、そして、各素子が、前記中
    央領域に隣接する領域において、前記ギャップによって分断される、請求項３に
    記載のアンテナ装置。
  5. 【請求項５】 各素子の幅が、前記中央領域から前記外端までの距離の大半
    に亘って徐々に増加する、請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 【請求項６】 各素子が、円の一部を形成する内端を有しており、そして、
    前記複数の素子が、その内端が共通の円を形成するように配置され、そのギャッ
    プが前記共通の円に関して実質的に放射状に配置されている、請求項５に記載の
    アンテナ装置。
  7. 【請求項７】 各素子の縁部が、隣接する素子の縁部から徐々に離れており
    、そして、前記フレアノッチアンテナのうちの１つのフィードポイントが、隣接
    する素子の縁部が相互に最も接近した場所に形成される、請求項６に記載のアン
    テナ装置。
  8. 【請求項８】 前記素子の前記縁部が楕円の一部を形成する、請求項７に記
    載のアンテナ装置。
  9. 【請求項９】 前記高インピーダンス表面が絶縁基板を含む、請求項１に記
    載のアンテナ装置。
  10. 【請求項１０】 高インピーダンス表面が、複数の導電領域のアレイを含む
    絶縁層をさらに含み、前記複数の導電領域のうち隣接するものは相互に離隔して
    配置されており、各導電領域が前記素子のうち１つの面積の０．０１倍よりも小
    さい面積を有する、請求項９に記載のアンテナ装置。
  11. 【請求項１１】 高インピーダンス表面が、複数の導電領域の前記アレイに
    対して均一の間隔を置いた関係で配置された導電性のグラウンド面をさらに含む
    、請求項１０に記載のアンテナ装置。
  12. 【請求項１２】 前記高インピーダンス表面が、複数の導電領域の第２のア
    レイをさらに含み、前記第２のアレイの導電領域のうち隣接するものは相互に離
    隔して配置されており、前記第２のアレイの各導電領域が前記素子のうち１つの
    面積の０．０１倍よりも小さい面積を有する、請求項１１に記載のアンテナ装置
    。
  13. 【請求項１３】 前記第２のアレイの導電領域の各々を前記グランド面に接
    続する複数の導電素子をさらに含む、請求項１１または１２に記載のアンテナ装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記複数の導電領域が複数の導電領域の前記アレイであっ
    て、前記高インピーダンス表面が前記無線周波数波に対してゼロの位相シフトを
    有するようにサイズ決めされる、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のア
    ンテナ装置。
  15. 【請求項１５】 各導電領域が直線状である、請求項１０から１４のいずれ
    か一項に記載のアンテナ装置。
  16. 【請求項１６】 無線周波数波を送信および／または受信するためのアンテ
    ナ装置であって、 （ａ）高インピーダンス表面と、 （ｂ）前記表面に直接隣接して配置された複数のアンテナを含むアンテナと、 （ｃ）前記複数のアンテナに接続された少なくとも１つの復調器と、 （ｄ）前記少なくとも１つの復調器に接続された少なくとも１つの電力センサ
    と、 （ｅ）前記少なくとも１つの電力センサの出力に応答して、前記複数のアンテ
    ナのうちの選択された１つを出力に接続するための電力決定回路と を含むアンテナ装置。
  17. 【請求項１７】 前記複数のアンテナが、複数のヴィヴァルディアンテナを
    含む、請求項１６に記載のアンテナ装置。
  18. 【請求項１８】 前記複数のアンテナが複数のフレアノッチアンテナを含み
    、前記複数のフレアノッチアンテナの各々が１対の素子に関連付けられ、各々の
    フレアノッチアンテナが異なる隣接するフレアノッチアンテナとその対の素子の
    各々を共用する、請求項１６または１７に記載のアンテナ装置。
  19. 【請求項１９】 各素子が、実質的に平面状の導電素子であり、前記導電素
    子は、各素子の幅が中央領域から外端までの距離の大半に亘って増加するように
    、前記中央領域から前記外端まで実質的に延びており、そして、各素子が、前記
    中央領域に隣接する領域において、前記ギャップによって分断される、請求項１
    ８に記載のアンテナ装置。
  20. 【請求項２０】 各素子の幅が、前記中央領域から前記外端までの距離の大
    半に亘って徐々に増加する、請求項１９に記載のアンテナ装置。
  21. 【請求項２１】 各素子が、円の一部を形成する内端を有しており、そして
    、前記複数の素子が、その内端が共通の円を形成するように配置され、そのギャ
    ップが前記共通の円に関して実質的に放射状に配置されている、請求項２０に記
    載のアンテナ装置。
  22. 【請求項２２】 各素子の縁部が、隣接する素子の縁部から徐々に離れてお
    り、そして、前記フレアノッチアンテナのうちの１つのフィードポイントが、隣
    接する素子の縁部が相互に最も接近した場所に形成される、請求項２１に記載の
    アンテナ装置。
  23. 【請求項２３】 前記素子の前記縁部が楕円の一部を形成する、請求項２２
    に記載のアンテナ装置。
  24. 【請求項２４】 前記高インピーダンス表面が絶縁基板を含む、請求項１６
    から２３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  25. 【請求項２５】 高インピーダンス表面が、複数の導電領域のアレイを含む
    絶縁層をさらに含み、前記複数の導電領域のうち隣接するものは相互に離隔して
    配置されており、各導電領域が前記素子のうち１つの面積の０．０１倍よりも小
    さい面積を有する、請求項２４に記載のアンテナ装置。
  26. 【請求項２６】 高インピーダンス表面が、複数の導電領域の前記アレイに
    対して均一の間隔を置いた関係で配置された導電性のグラウンド面をさらに含む
    、請求項２５に記載のアンテナ装置。
  27. 【請求項２７】 前記高インピーダンス表面が、複数の導電領域の第２のア
    レイをさらに含み、前記第２のアレイの導電領域のうち隣接するものは相互に離
    隔して配置されており、前記第２のアレイの各導電領域が前記素子のうち１つの
    面積の０．０１倍よりも小さい面積を有する、請求項２６に記載のアンテナ装置
    。
  28. 【請求項２８】 前記第２のアレイの導電領域の各々を前記グランド面に接
    続する複数の導電素子をさらに含む、請求項２６または２７に記載のアンテナ装
    置。
  29. 【請求項２９】 前記複数の導電領域が複数の導電領域の前記アレイであっ
    て、前記高インピーダンス表面が前記無線周波数波に対してゼロの位相シフトを
    有するようにサイズ決めされる、請求項２５から２８のいずれか一項に記載のア
    ンテナ装置。
  30. 【請求項３０】 各導電領域が直線状である、請求項２５から２９のいずれ
    か一項に記載のアンテナ装置。
  31. 【請求項３１】 前記複数のアンテナが、第１および第２の縁部を有する複
    数の細長いワイヤアンテナを含み、前記複数の細長いワイヤアンテナの各々が前
    記第１の縁部でフィードされる、請求項１６に記載のアンテナ装置。
  32. 【請求項３２】 無線周波数波を送信および／または受信するためのアンテ
    ナ装置であって、 （ａ）相互に隣接して配置され、そして、最大利得点の方向が異なる方向を指
    すように配列された複数のフレアノッチアンテナであって、前記複数のフレアノ
    ッチアンテナの各々が一対の無線周波数放射素子に関連付けられ、そして、無線
    周波数放射素子の各々が、２つの異なるフレアノッチアンテナのための無線周波
    数放射素子として作用するところのフレアノッチアンテナと、 （ｂ）各々が，前記複数のフレアノッチアンテナのうちの関連する１つにそれ
    ぞれ接続された複数の復調器と、 （ｃ）各々が、前記複数の復調器のうちの関連する１つにそれぞれ接続された
    複数の電力センサと、 （ｄ）前記電力センサの出力に応答して、前記複数のアンテナのうちの選択さ
    れた１つを出力に接続するための電力決定回路と を含むアンテナ装置。
  33. 【請求項３３】 各素子が、実質的に平面状の導電素子であり、前記導電素
    子は、各素子の幅が中央領域から外端までの距離の大半に亘って増加するように
    、前記中央領域から前記外端まで実質的に延びており、そして、各素子が、前記
    中央領域に隣接する領域において、前記ギャップによって分断される、請求項３
    ２に記載のアンテナ。
  34. 【請求項３４】 各素子の幅が、前記中央領域から前記外端までの距離の大
    半に亘って徐々に増加する、請求項３３に記載のアンテナ。
  35. 【請求項３５】 各素子が、円の一部を形成する内端を有しており、そして
    、前記複数の素子が、その内端が共通の円を形成するように配置され、そのギャ
    ップが前記共通の円に関して実質的に放射状に配置されている、請求項３４に記
    載のアンテナ。
  36. 【請求項３６】 各素子の縁部が、隣接する素子の縁部から徐々に離れてお
    り、そして、前記フレアノッチアンテナのうちの１つのフィードポイントが、隣
    接する素子の縁部が相互に最も接近した場所に形成される、請求項３５に記載の
    アンテナ。
  37. 【請求項３７】 前記素子の前記縁部が楕円の一部を形成する、請求項３６
    に記載のアンテナ。
  38. 【請求項３８】 前記複数のフレアノッチアンテナが絶縁基板上に配置され
    る、請求項３７に記載のアンテナ。
  39. 【請求項３９】 高インピーダンス表面と前記表面に直接隣接するように配
    置された複数のアンテナを含むアンテナとを含むアンテナ装置で、無線周波数波
    を送信および／または受信する方法であって、 （ａ）前記アンテナからの信号を復調するステップと、 （ｄ）前記アンテナからの信号の電力を感知するステップと、 （ｅ）前記複数のアンテナを、前記複数のアンテナから感知された信号の電力
    の関数として、出力に接続するステップと を含む方法。
  40. 【請求項４０】 前記複数のアンテナが、複数のヴィヴァルディフレアノッ
    チアンテナを含む、請求項３９に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記複数のアンテナの各々が１対の素子に関連付けられて
    おり、各々のアンテナが隣接するアンテナと素子を共用する、請求項３９または
    ４０に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 各素子が、実質的に平面状の導電素子であり、前記導電素
    子は、各素子の幅が中央領域から外端までの距離の大半に亘って増加するように
    、前記中央領域から前記外端まで実質的に延びており、そして、各素子が、前記
    中央領域に隣接する領域において、ギャップによって分断される、請求項４１に
    記載の方法。
  43. 【請求項４３】 各素子の幅が、前記中央領域から前記外端までの距離の大
    半に亘って徐々に増加する、請求項４２に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 各素子が円の一部を形成する内端を有しており、そして、
    前記複数の素子のギャップが前記共通の円に関して実質的に放射状に配置される
    状態で、その内端が共通の円を形成するように、前記複数の素子を配置するステ
    ップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 各素子の縁部が、隣接する素子の縁部から徐々に離れてお
    り、そして、前記少なくとも１つの復調器を、隣接する素子の縁部が相互に最も
    接近した場所にある前記複数のアンテナのうちの１つのフィードポイントに接続
    するステップをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記素子の前記縁部が楕円の一部を形成する、請求項４５
    に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記高インピーダンス表面が複数の導電領域のアレイを有
    する絶縁層を含み、そして、前記複数のアンテナが複数の導電素子を含んでおり
    、そして、 前記複数の導電領域のうちの隣接するものを相互に離隔して配置するステップ
    と、 前記複数の導電素子のうちの１つの面積の０．０１倍よりも小さい面積を有す
    るように、各導電領域をサイズ決めするステップと をさらに含む、請求項３９から４６のいずれか一項に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記高インピーダンス表面が、複数の導電領域の前記アレ
    イに対して均一の間隔を置いた関係で配置された導電性のグラウンド面をさらに
    含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記高インピーダンス表面が複数の導電領域の第２のアレ
    イをさらに含み、 前記第２のアレイの導電領域のうちの隣接するものを相互に離隔して配置する
    ステップと、 前記複数の導電素子のうちの１つの面積の０．０１倍よりも小さい面積を有す
    るように、前記第２のアレイの各導電領域をサイズ決めするステップと をさらに含む、請求項４８に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 複数の導電素子を提供するステップと、前記複数の導電素
    子の各々を、前記第２のアレイの前記複数の導電領域および前記グラウンド面に
    接続するステップとをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記高インピーダンス表面が前記無線周波数波に対してゼ
    ロの位相シフトを有するように、導電領域の前記アレイである前記複数の導電領
    域をサイズ決めするステップをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
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