JP2003533080A - 一体化された回路を有する平面超広帯域アンテナ - Google Patents

一体化された回路を有する平面超広帯域アンテナ

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Abstract

(57)【要約】 電子回路の一体化を提供する平面超広帯域（ＵＷＢ）アンテナが開示される。アンテナは、一方の端部で端子に接続される第１のバランス要素を有する。第２のバランス要素は一方の端部で他の端子に接続される。第２のバランス要素は、第１および第２のバランス要素上のすべてのミラーポイントに対して対称面の任意の点が等距離である対称面が存在するように、第１のバランス要素の形状を反映する形状を有する。バランス要素の各々は、略導電性の材料から製造される。三角形の形状の接地要素は、対称面の対称軸を有する第１のバランス要素と第２のバランス要素との間に配置され、また三角形の底辺が端子に向かうように配向される。したがって、接地要素およびバランス要素の各々は２つのテーパ状のギャップを形成し、これらは、テーパ部が端子から外側方向に延在するにつれて広がり、接地要素の頂点で収束する。この構成の下で、感度の高いＵＷＢ電子回路を接地要素の周辺に収容することができ、これによって、伝送線の損失および分散が除去され、またシステムリンギングが最小になる。第１および第２のバランス要素の間に接続された抵抗性のループは、低周波レスポンスを高め、ＶＳＷＲを改善する。要素サイズよりもむしろアレイサイズによって規定される低周波カットオフを提供する要素アレイの接続方法が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （発明の分野） 本発明は、一般的に、アンテナ装置およびシステム、より詳しくは、非分散型
の超広帯域（ＵＷＢ）特性を有する平面アンテナに関する。
【０００２】 （背景の説明） レーダおよび通信システムのアンテナに関しては、アンテナのサイズ、空間対
周波数における放射パターン、効率対周波数、入力インピーダンス対周波数、お
よび分散に関係する５つの基本的な特性がある。典型的に、アンテナは、数パー
セントの帯域幅のみで動作し、また帯域幅は、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）が２：
１未満である連続周波数帯であるように規定される。対照的に、超広帯域（ＵＷ
Ｂ）アンテナは、従来のアンテナに見られる数パーセントよりもかなり大きな帯
域幅を提供し、また低い分散性を有する。例えば、Ｌｅｅ（米国特許第５，４２
８，３６４号）およびＭｃＣｏｒｋｌｅ（米国特許第５，８８０，６９９号、第
５，６０６，３３１および第５，５２３，７６７号）に記述されているように、
ＵＷＢアンテナは、分散なしに５つ以上のオクターブの帯域幅をカバーすること
ができる。他のＵＷＢアンテナの説明は、「超広帯域ショートパルス電磁気学」
（監修Ｈ．Ｂｅｒｔｏｎｉ，Ｌ．Ｃａｒｉｎ，ａｎｄ Ｌ．Ｆｅｌｓｅｎ），Ｐ
ｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９３（ＩＳＢＮ０−３０６−
４４５３０−１）に確認される。
【０００３】 しかし、本発明者が認識するように、上記のＵＷＢアンテナのいずれも、費用
効率の高い方法で高性能の非分散特性を提供していない。すなわち、これらのア
ンテナの製造および大量生産には費用がかかる。本発明者はまた、このような従
来のアンテナが無線送信および／または受信回路（例えば、スイッチ、アンプ、
ミキサ等）の一体化を許容せず、このため、損失およびシステムリンギング（以
下にさらに説明する）が生じる。
【０００４】 超広帯域幅は、システムの中心周波数にほぼ等しい帯域幅を占めるシステムに
適用される技術用語である（例えば、−１０ｄＢポイントの間の帯域幅は５０％
〜２００％である）。非分散型アンテナ（または一般的な回路）は、周波数に関
する位相導関数が定数である（すなわち、位相導関数は周波数に対して変化しな
い）ような伝達関数を有する。実際に、このことは、そのフーリエ成分の位相が
任意であることが許容されるため（パワースペクトルは維持されるが）時間ドメ
インで拡散される波形とは対照的に、受信されたパルスＥ−フィールド波形が、
パルス波形としてアンテナの出力端子に提供されることを意味する。このような
アンテナは、すべての無線周波数（ＲＦ）システムに有用である。非分散型アン
テナは、高い空間分解能を必要とする無線およびレーダシステム、特に、分散位
相歪みを軽減するための追加の逆フィルタリング構成要素に関連したコストに耐
えることができないシステムに、特定の用途を有する。
【０００５】 現在、本発明者によって認識されている他の共通の問題は、大部分のＵＷＢア
ンテナが、それらの給電がバランスされる（すなわち、差）のでバランを必要と
することである。これらのバランは、克服しなければならない追加の製造コスト
を伴い、低性能をもたらす。例えば、バランスされたアンテナに関連した放射パ
ターンの対称性（例えば、水平分極アンテナの方位対称性）は、不完全なバラン
から生じる給電アンバランスのために、劣っていることがある。フェライト材料
の限定されたレスポンスのため、バランは、アンテナの代わりにアンテナシステ
ムの帯域幅を限定する可能性がある。例えば、誘導バランは伝統的に使用され、
また高価であると同時に帯域幅を制限する。
【０００６】 従来のＵＷＢアンテナに関する他の問題は、システムリンギングを制御するこ
とが難しいことである。リンギングは、アンテナを送信機または受信機に接続す
る伝送線においてエコーのように往復して流れ、また跳ね返るエネルギによって
引き起こされる。実用上の観点から、このリンギングの問題は、アンテナのイン
ピーダンスおよびトランシーバのインピーダンスが伝送線のインピーダンスと決
して完全に整合しないので、常に存在する。この結果、伝送線のいずれかの方向
に移動するエネルギは、伝送線の端部で部分的に反射される。発生する往復のエ
コーは、これによってＵＷＢシステムの性能を悪化させる。すなわち、さもなけ
れば明瞭に受信されたであろう受信エネルギの一連のクリーンパルスは、信号が
無数のエコーに埋まるので、歪むことがある。高出力送信機からのエコーが、レ
ーダおよび通信システムで受信しなければならないマイクロワットの信号を判読
不能にする場合、リンギングが特に問題となる。リンギングの持続時間は、伝送
線の長さとアンテナの反射係数とトランシーバの反射係数との積に比例する。リ
ンギングによって引き起こされる歪みに加え、伝送線は分散的である場合があり
、また低周波数よりも、常に高周波数をより大きく減衰し、伝送線を流れるパル
スの歪みとストレッチを引き起こす。
【０００７】 （発明の概要） 上述のことに鑑み、電子回路を一体化できる簡単なＵＷＢアンテナに対し技術
的な必要性がなお存在する。
【０００８】 また、本発明の目的は、帯域幅を制限する高価な誘導バランなしに、バランス
された信号を生成かつ受信するすべての電子手段を提供することである。
【０００９】 本発明の他の目的は、各アレイ要素が個別に電力供給される（すなわち、各ア
レイ要素のアクティブ電子回路用の接地および電源は、他の要素から切り離され
る）、ユニークな特性を有するアレイアンテナを作り上げることである。
【００１０】 また、本発明の目的は、廉価に大量生産されるＵＷＢアンテナを提供するため
の新規な装置およびシステムを提供することである。
【００１１】 また、本発明の目的は、超広帯域にわたって平坦な振幅応答と平坦な位相応答
とを有するＵＷＢアンテナを提供するための新規な装置およびシステムを提供す
ることである。
【００１２】 また、本発明の目的は、対称の放射パターンを有するＵＷＢアンテナを提供す
るための新規な装置およびシステムを提供することである。
【００１３】 また、本発明の目的は、効率的であるが、電気的に小さなＵＷＢアンテナを提
供するための新規な装置およびシステムを提供することである。
【００１４】 また、本発明の目的は、送信および受信回路を同一の基板の上に一体化するＵ
ＷＢアンテナを提供するための新規な装置およびシステムを提供することである
。
【００１５】 また、本発明の目的は、多くの対象物に容易に取り付けることができるように
、平面性及び順応性のあるＵＷＢアンテナを提供するための新規な装置およびシ
ステムを提供することである。
【００１６】 本発明のさらなる目的は、１Ｄ（次元）に配列できるＵＷＢアンテナを提供す
るための新規な装置およびシステムを提供することであり、このアンテナでは、
基板面に放射が指向される単一の基板上にＵＷＢアンテナのアレイが形成される
。
【００１７】 本発明の他の態様によれば、超広帯域（ＵＷＢ）特性を有するアンテナ装置は
、一方の端部で端子に結合された第１のバランス要素を有する。第２のバランス
要素は一方の端部で他の端子に結合され、第２のバランス要素は第１のバランス
要素と第２のバランス要素との間に対称面を提供するために第１のバランス要素
の形状を反映する形状を有し、バランス要素の各々は略導電性の材料から製造さ
れる。接地要素は、対称面に対称軸を有する第１のバランス要素と第２のバラン
ス要素との間に配置される。上記の装置は、アンテナ内の電子回路の配置を許容
するＵＷＢアンテナを提供する。
【００１８】 本発明の他の態様によれば、超広帯域（ＵＷＢ）アンテナシステムは複数のア
ンテナ要素を有する。複数のアンテナ要素の各々は、一方の端部で端子に結合さ
れる第１のバランス要素と、一方の端部で他の端子に結合される第２のバランス
要素とを含む。第２のバランス要素は第１のバランス要素の形状を反映する形状
を有し、バランス要素の各々は略導電性の材料から製造される。アンテナ要素の
各々はまた、第１のバランス要素と第２のバランス要素との間に配置される接地
要素を含む。時分割分配器／結合器回路は複数のアンテナに結合され、また複数
のアンテナに関連したビームを操作するように構成される。上記の装置は、費用
効果を維持しつつ、アンテナシステムの設計の柔軟性を有利に提供する。
【００１９】 本発明のなお他の態様によれば、超広帯域（ＵＷＢ）周波数スペクトルにわた
って信号を伝送するための方法が提供される。本方法は、送信機において入力ソ
ース信号を受信することを含む。本方法はまた、ＵＷＢアンテナを用いて、ソー
ス信号に応答して複数の端子において伝送信号を放射することを含む。ＵＷＢア
ンテナは、複数のバランス要素と、複数のバランス要素の間に配置される接地要
素とを含む。バランス要素は端子に結合される。接地要素は送信機を収容する。
複数の接地要素の１つは、複数の接地要素の他の形状を反映する形状を有する。
バランス要素の各々は、略導電性の材料から製造される。この方法の下で、費用
効率の高いＵＷＢアンテナは高性能を示す。
【００２０】 本発明のなお他の態様によれば、超広帯域（ＵＷＢ）周波数スペクトルにわた
って信号を受信するための方法が提供される。本方法は、ＵＷＢアンテナを介し
て信号を受信することを含む。ＵＷＢアンテナは、複数のバランス要素と、複数
のバランス要素の間に配置される接地要素とを含む。バランス要素は端子に結合
される。接地要素は送信機を収容する。複数の接地要素の１つは、複数の接地要
素の他の形状を反映する形状を有する。バランス要素の各々は、略導電性の材料
から製造される。本方法はまた、受信ステップに基づき差分信号を出力すること
を含む。この方法の下で、ＵＷＢアンテナは電子回路の一体化を行い、これによ
って、伝送ラインの損失とシステムリンギングとを最小にする。
【００２１】 本発明の他の態様によれば、超広帯域（ＵＷＢ）アンテナシステムは、１Ｄ（
次元）に配列された複数のアレイ要素を有する。複数のアンテナ要素の各々は、
一方の端部で端子に結合される第１のバランス要素と、一方の端部で他の端子に
結合される第２のバランス要素とを含む。第２のバランス要素は第１のバランス
要素と第２のバランス要素との間に対称面を提供するために第１のバランス要素
の形状を反映する形状を有し、バランス要素の各々は略導電性の材料から製造さ
れる。アンテナ要素の各々はまた、対称面に対称軸を有する第１のバランス要素
と第２のバランス要素との間に配置される接地要素を含む。時分割分配器／結合
器回路は、複数のアレイ要素に結合され、また複数のアレイ要素を制御するよう
に構成される。上記の構成は、アンテナシステムの設計の柔軟性を有利に提供す
る。
【００２２】 以下に明らかになり得る本発明の上記および他の目的、利点および特徴に関し
て、本発明、添付請求項の次の詳細な説明および本明細書の複数の図面を参照し
て、本発明の本質をより明瞭に理解することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のより完全な理解およびそれに付随する多くの利点は、添付図に関連し
て考慮し、次の詳細な説明を参照してより良く理解することによって、容易に獲
得される。
【００２４】 次に、図面を参照すると、分かりやすくするために特定の用語が使用される。
しかし、本発明は、そのように選択される特定の用語に限定されることを意図す
るものではなく、明細書において参照される要素の各々は、同様の方法で動作す
るすべての技術的等価物を含むことが意図されることを理解すべきである。
【００２５】 図１は、本発明の一実施形態によるＵＷＢアンテナの図面である。ＵＷＢアン
テナ１００は、バランス要素１０１と１０２と、２つのバランス要素１０１と１
０２の間に配置された接地要素１０３とを含む。要素１０１〜１０３は、一般的
に導電性の材料（例えば銅）から製造され、すなわち、材料は抵抗性金属であり
得る。バランス要素１０１と１０２の各々はアンテナ１００の底部において端子
１０４と１０５にそれぞれ接続される。端子１０４と１０５は、アンテナ１００
にまたはそれから差分信号を送受信する。バランス要素１０１の形状の幅は端子
１０４の接続点から大きくなり、先端で丸くなる。他方のバランス要素１０２は
、第１および第２のバランス要素のすべてのミラーポイントに対し対称面の任意
の点が等距離である対称面が存在するように、バランス要素１０１の形状を反映
する形状を有する。接地要素１０３は、対称面の対称軸線と共に略三角形の形状
を有し、三角形の底辺が端子１０４と１０５に向かうように配向される。したが
って、接地要素１０３、およびバランス要素１０１と１０２の各々は２つのテー
パ状のギャップを形成し、テーパ部は端子１０４と１０５から外側方向に延在す
る。
【００２６】 典型的な実施形態では、アンテナ１００は、標準同軸ケーブル１０６と１０７
を使用して端子１０４と１０５に接続される。アンテナ１００の動作特性は、バ
ランス要素１０１と１０２の相対的構成および接地要素１０３の形状に主に関係
する。本実施例では、接地要素１０３とバランス要素１０１、１０２との間のテ
ーパ状のギャップがアンテナ１００のレスポンスを決定する。テーパ状のギャッ
プは、滑らかなインピーダンス遷移を行うために存在する。すなわち、テーパ状
のギャップに結合されたバランス要素１０１と１０２の形状により、インピーダ
ンスが円滑に増大する伝送線に沿って進行波が生成される。要素間のギャップに
結合されたバランス要素１０１と１０２の形状は、長方形領域の長側面対短側面
の任意の所望の比率のために、時間分域反射率計（ＴＤＲ）で測定されるような
滑らかなインピーダンス遷移を提供するように最適化される。好ましい実施形態
のバランス要素１０１と１０２の形状が、図１の正方形格子に示されている。よ
り狭い帯域幅の用途にも、ベクトルネットワーク解析器により周波数ドメインの
最適化を行い、特定の周波数帯域にわたって反射を最小にできる。
【００２７】 動作時、負のステップ電圧は、同軸ライン１０６を介してバランス要素１０１
に印加され、一方、正のステップ電圧は、同軸ライン１０７を通してバランス要
素１０２に印加され、前述の対称面が接地電位にあるバランスされたフィールド
が結果として得られ、したがって接地対称面と呼ばれる。構造に示されているよ
うに、アンテナ１００は、要素１０１〜１０３を含む面に対して垂直の接地対称
面を提供する。
【００２８】 アンテナ１００の寸法は、バランス要素１０１の外側縁部からバランス要素１
０２の他方の縁部への幅が、バランス要素１０１と１０２の底部から先端で測定
されるアンテナ１００の高さよりも大きくなるような寸法である。典型的な実施
形態では、アンテナ１００は長方形のプリント回路基板（図示せず）に形成され
る。アンテナ１００のエネルギは、端子１０４と１０５の反対側の長方形のＰＣ
基板の頂部（長側面）から指向される。
【００２９】 図２は、本発明の実施形態による細長いバランス要素を有するＵＷＢアンテナ
を示している。図１のアンテナ１００の構造と同様のアンテナ２００は、このよ
うな要素２０１と２０２の間に配置された接地要素２０３を有する２つのバラン
ス要素２０１と２０２を有する。図１のアンテナ１００と異なり、バランス要素
２０１と２０２は接地要素２０３よりも著しく長く、また大きく変化しない幅を
有する。典型的な実施形態では、アンテナ２００は、長方形のＰＣ基板（図示せ
ず）の右（短い）側からエネルギを指向するように最適化される。図示されてい
ないが、アンテナ２００は、アンテナ１００（図１）と同様の２つの給電点を含
む。
【００３０】 図３は、電磁界が図１のアンテナの長さに沿って伝搬する形態を示している。
上述のように、接地要素１０３の頂点および軸線は、バランス要素１０１と１０
２上の対向する電磁界に対し等距離である接地対称面にある。図１に戻ると、ア
ンテナ１００は２つの給電部（すなわち端子１０４と１０５）を有する。接地と
第１のバランス要素１０１との間に給電部１０４があり、ならびに接地と第２の
バランス要素１０２との間に給電部１０５がある。
【００３１】 図示したように、電磁界３０１は、バランス要素１０１から給電点１０４と１
０５からバランス要素１０２に、外側に伝搬する。矢印は正を示しており、した
がって、図１で説明したように励起が生じると、フィールド３０１は、駆動点１
０４からまた駆動点１０５から三角形の接地要素１０３の頂点に向かって伝搬す
る。接地要素１０３を越えて、電磁界３０１は接地要素１０３の介在なしに存在
し、空間に放射し続ける。
【００３２】 接地要素１０３は、第１および第２のバランス要素１０１と１０２の間の距離
の拡大を許容し、これによって、アンテナ１００の低周波カットオフ点を低減す
る。換言すれば、バランス要素１０１と１０２は、介在する接地要素１０３がな
い場合と較べて互いにさらに遠くに離して配置できる。アンテナ１００の低周波
カットオフ点はアンテナ１００の寸法に左右される。接地要素１０３はバランス
要素１０１と１０２を本質的に広げて、より大きな放射面積が得られるが、さら
に重要なことは、接地要素によってギャップが分割されることであり、このギャ
ップ内にフィールドがほぼ完全に収容される。
【００３３】 ギャップを分割する機能の結果、接地対称面は、給電位置１０４と１０５の近
くの小さな領域で有効に引き離される。したがって、アンテナ１００は、これら
の２つの給電点１０４と１０５において電子回路パッケージを有利に一体化でき
る。例えば、送信または受信増幅器はアンテナ構造体１００それ自体の中に装着
できる。この能力は、介在バランおよび増幅器に至るケーブルの使用に関連した
問題に向けられる。したがって、高性能、高帯域幅のアンテナを経済的に獲得で
きる。電子回路をアンテナ１００内に一体化するこの構想が図４に示されている
。
【００３４】 図４は、本発明の実施形態による一体化された電子回路を有する接地要素の分
解図である。接地要素４０１は、アンテナ４００の反対側にある接地面（図示せ
ず）に接地要素４０１を接続できるバイア（ｖｉａｓ）４０３を含む。さらに、
バイア４０３は、多層の実施形態の内部層（図６Ａおよび図６Ｂに図示）を接続
することができる。アンテナ１００（図１）の接地要素１０３と対照的に、接地
要素４０１は切り取られた領域４０５を有する。切り取られた領域４０５内に、
種々の電子回路４０７を配置できる。例えば、広帯域増幅器またはスイッチまた
はミキサのようなネットワークが、接地要素４０１内に位置し得る。電子回路４
０７は、リードライン４０９と４１１を通してバランス要素１０１と１０２にそ
れぞれ接続される。図４は、図１に完全に示されているバランス要素１０１と１
０２を部分的にのみ示していることに留意されたい。電子回路４０７は三角形の
接地要素４０１内の切り取られた領域４０５を占有することができるが、この理
由は、アンテナのフィールドが、要素１０１と４０１の間の、および要素１０２
と４０１の間のギャップに主に存在するが、接地要素４０１それ自体の中には存
在しないからである。
【００３５】 接地要素４０１に示したように、周辺のみが接地として機能するように、接地
要素１０３は、金属（例えば銅）または一般的に導電性の材料の単一シートで形
成できる。したがって、今や電磁界は、バランス要素１０１と接地要素４０１と
の間に存在し、接地要素４０１の周辺はフィールドの位置を確立する。したがっ
て、アンテナ４００のインピーダンスは、切り取られた領域なしに接地要素を利
用する図１のアンテナ１００のインピーダンスと本質的に同一である。
【００３６】 上述の方法は、高感度の電子回路４０７（例えばＵＷＢ受信増幅器および／ま
たは送信増幅器）をアンテナ４００内に一体化する能力を提供することによって
、性能の向上およびパッケージの改良を有利に達成する。特に、例えば増幅器を
アンテナ端子に直接接続でき、これによって、伝送線の損失、分散、および従来
のＵＷＢアンテナに関連したリンギングを除去する。
【００３７】 図５Ａと図５Ｂは、本発明の実施形態によるＵＷＢアンテナの接地要素内に位
置する受信器および送信器のブロック図をそれぞれ示している。図５Ａでは、受
信器５０１は、バランス要素１０１の端子（図４）から入力信号（Ｖ1）を受信
するマイクロ波増幅器５０３を含む。増幅器５０３は増幅器５０７に接続される
。増幅器５０７は増幅器５０３から信号を受信して、加算接合回路５０９に出力
する。
【００３８】 受信器５０１はまた、第２のバランス要素１０２（図４）の端子に接続される
増幅器５１１を有する。バランス要素１０２は信号（Ｖ2）を増幅器５１１の入
力部に供給する。増幅器５０３、５０７、５１１の各々はマイクロ波増幅器であ
り、したがって、これらの増幅器５０３、５０７、５１１は入力信号を反転する
。位相の反転を補償するために、両方の経路を通した差分位相シフトがすべての
周波数において１８０°であり、また振幅が整合されることを前提として、奇数
の増幅器をバランス要素の一方（例えばバランス要素１０１）に、また偶数の増
幅器を他方のバランス要素（例えばバランス要素１０２）に利用することによっ
て、バランスされたアンテナシステムが形成される。例えば、受信器５０１は、
Ｍｉｎｉ−Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ＥＲＡ−５ＳＭ増幅器を使用可能であり、これら
の増幅器は１ＭＨｚ〜４ＧＨｚ±２°以内にある。
【００３９】 増幅器５１１は、バランス要素１０２を通して入力信号を受信し、その信号を
遅延回路５１３に出力する。遅延回路５１３は、増幅器５０７からの信号が回路
５０７に到達するのと同時に、増幅器５１１からの信号を加算接合回路５０９に
供給する。換言すれば、遅延回路５１３は、増幅器５０７と接続ライン長さとに
関連した遅延を考慮する。加算接合回路５０９は、次式による受信信号Ｖ1とＶ2 に応答して電圧ＶOUTを出力する。 ＶOUT（ｔ）＝Ｇｒ＊［Ｖ1（ｔ−ｘ）−Ｖ2（ｔ−ｘ）］ ここで、Ｇｒは受信器５０１の利得を表し、ｔは時間を表し、またｘは、増幅器
５０３と５１１への入力から加算接合出力への時間遅延を表す。
【００４０】 図５Ｂは、図４のＵＷＢアンテナの接地要素内に一体化できる送信機を示して
いる。送信器５２１は、信号源（図示せず）から入力信号を受信すると共にその
受信信号を２つの経路に分割する分配接合回路５２３を有する。分割信号の第１
の経路は、増幅器５２９に接続される増幅器５２５に転送される。増幅器５２９
は分割信号をバランス要素１０１の端子（図４）に出力する。分割信号の第２の
経路は遅延回路５３１に送信され、次に、信号を第２のバランス要素１０２（図
４）に出力する増幅器５３３に送信される。遅延回路５３１は、対応する分割信
号がバランス要素１０１の端子に到達するのと同時に、増幅器５３３からの出力
信号が第２のバランス要素１０２の端子（図４）に到達するのを保証する。増幅
器は反転し、また分割器が各経路に沿った利得に従って振幅を調整するので、増
幅器５２９の出力電圧Ｖ3は、増幅器５３３の出力電圧Ｖ4と振幅が等しく、また
位相が１８０°ずれている。したがって、分配接合回路５２３に給電される電圧
ＶINに応答して、２つの出力電圧は次式である。 Ｖ3（ｔ）＝−Ｖ4（ｔ）＝Ｇｔ＊ＶIN（ｔ−ｘ） ここで、Ｇｔは送信器５２１の利得を表し、ｔは時間を表し、またｘは、スプリ
ットジャンクション回路５２３への入力および増幅器５２９と５３３の出力から
の時間遅延を表す。
【００４１】 本発明によって、アンテナ構造内への受信器５０１および送信器５２１のよう
なアクティブ構成要素の一体化が有利に許容される。電子回路４０７を接地要素
４０１（図４）内に配置して、増幅器入カインピーダンスをアンテナに整合させ
、増幅器の逆の転送インピーダンスを有する伝送線インピーダンスからアンテナ
インピーダンスを絶縁し、また往復エコー時間を、アンテナそれ自体の伝送線構
造体における固有の往復エコー時間に最小化することによって、システムリンギ
ングが最小にされる。さらに、図６Ａと図６Ｂに関して以下に説明するように、
設計の柔軟性が大幅に強化される。
【００４２】 図６Ａは、本発明の実施形態による多面（または多層）ＵＷＢアンテナ設計の
断面図を示している。図６Ａから理解されるように、ＵＷＢアンテナシステム６
００は３つの基板層６０１、６０３、６０５を有し、これらの基板層はそれぞれ
の両面にＵＷＢアンテナ１００の要素１０１〜１０３を含む。典型的な実施形態
によれば、基板層はＰＣ基板であり、またＵＷＢアンテナ構成要素１０１〜１０
３は銅である。接地要素１０３の各面は電子回路を収容でき、このようにして、
電子回路が異なる面の間に分布されるように、ＵＷＢアンテナシステム６００を
設計できる。例えば、層６０１の上部の接地要素１０３は、受信器５０１（図５
Ａ）を含むように設計でき、一方、層６０５の底部の接地要素１０３は、送信器
５２１（図５Ｂ）を収容できる。代わりに、層６０３の表面の接地要素１０３は
、受信器５０１と送信器５２１の両方に共通の構成要素を有することが可能であ
り、例えば、共通の構成要素は、遅延回路（例えば５１３と５３１）であり得る
。実際の実施では、遅延回路は伝送線から形成され、したがって、ＵＷＢアンテ
ナシステム６００では、この遅延回路は層６０３のストリップラインまたはマイ
クロストリップラインであり得る。典型的な実施形態では、層６０３の接地要素
１０３の一方の面は電源を収容するように構成でき、この電源において接地要素
１０３の他方の面は接地面として機能する。バイア６０７と６０９は、バランス
要素１０１およびバランス要素１０２の多数の面をそれぞれ接続する。接地要素
１０３の多数の面はバイア６１１を通して接続される。上述の装置の下で、ＵＷ
Ｂアンテナシステム６００を任意の数の層で設計して、多数の電子部品を一体化
できることが認識される。重要なことは、アンテナ性能を犠牲にすることなく、
これらの電子部品（例えば遅延回路）の数を低減するような方法で、本発明によ
り多層が許容される。したがって、Ｔ／Ｒ（送信器／受信器）の切換えは、非常
に小さな領域のごく少ない構成要素によって容易に達成できる。
【００４３】 図６Ｂは、本発明の一実施形態による単一基板層を有するＵＷＢアンテナシス
テムを示している。ＵＷＢアンテナシステム６５０は、本質的に、図６ＡのＵＷ
Ｂアンテナシステム６００の多層設計の１つの層である。特に、基板層６０１は
、アンテナ構成要素１０１〜１０３を両面に含む。バイア６１１は接地要素１０
３を接続する。バイア６０７と６０９はバランス要素１０１と１０２をそれぞれ
接続する。本発明は、設計上相当な柔軟性を提供できることが明瞭である。この
能力によって、別個の構成要素の数を低減でき、また既存の製造工程に容易に適
合できるという点で、製造コストが減少される。
【００４４】 図６Ｃは、本発明の実施形態による単一層のＵＷＢアンテナ設計を示している
。バランス要素１０１と１０２ならびに接地要素１０３は基板６０１の一方の表
面のみに形成される。図６Ｄに示した他の実施形態では、バランス要素１０２の
１つが基板６０１の底面に形成される。このようにして、本発明は、多数のコン
フォーマル設計パラメータおよび目的に基づき、ＵＷＢアンテナを構成する際に
大きな柔軟性を提供する。
【００４５】 図７は、本発明の実施形態による抵抗性の導電性ループ接続部を有する図１の
ＵＷＢアンテナの図面を示している。低周波で特に顕著な信号反射は、システム
リンギングを引き起こすことに加えて、アンテナ１００内の高感度の電子回路を
損傷する可能性がある。この影響を最小にするため、抵抗性の導電性ループ７０
８がアンテナ７００に取り付けられ、ＤＣ経路を設ける。抵抗性の導電性ループ
７０８は、点７１０においてバランス要素１０１に、点７０９においてバランス
要素１０２に接続される。抵抗性の導電性ループ７０８は低周波の復帰路を提供
し、また点７１１、７１２、７１３、７１４において連続的または集合的（ｌｕ
ｍｐｅｄ）であり得る。例えば、ニクロムまたは抵抗性インクのような抵抗性材
料を使用でき、これによって、連続的に抵抗性のループ７０８を提供する。代わ
りに、抵抗器７１２〜７１４をループ７０８に取り付けて、導電性ループ７０８
を抵抗性にすることができる。
【００４６】 さらに、このループ７０８は、低周波においてアンテナ７００がループアンテ
ナとして動作することを可能にする。さらに、低周波において、抵抗性の導電性
ループ７０８はＶＳＷＲを改善する。図７に示したループ７０８は、低周波エネ
ルギがアンテナから高周波と同一の方向に指向されるように、端子１０４と１０
５の後部に配置される。アンテナの応答は、次のファクタ、すなわち、バランス
要素１０１と１０２の取付点７１０と７０９の位置、ループ７０８の長さ、端子
１０４と１０５に対するループの配置（例えば端子１０４と１０５の前部、後部
、またはそれらの間）、およびループの抵抗によって指定されることに留意され
たい。ループ７０８の長さについては、より長いループは、より大きな低周波放
射を有する。より低周波のループ動作とより高周波の進行波動作との間の滑らか
なインピーダンス遷移のために、より短いループがより優れた結果を提供する。
【００４７】 図８は、短い電源／接地バーを利用する、本発明の実施形態による図４のＵＷ
Ｂアンテナを示している。単一層の設計のために、バー８０１は、電子回路４０
７に接続するための便利な電源／接地バーを提供する。比較的短いバー８０１は
電磁界との相互作用をほとんど行わない。代わりに、図９のようにバー８０１を
延長することができる。
【００４８】 図９は、延在した電源／接地バーを有する本発明の一実施形態による図４のＵ
ＷＢアンテナを示している。図８のバー８０１と同様に、延在したバー９０１は
電子回路４０７への接続を行う。さらに、延在したバー９０１はリフレクタとし
て機能し、アンテナ４０１の放射パターンと異なる放射パターンをもたらす。よ
り長いバー９０１を使用して、パルス応答の形状ならびにアンテナ９００の前部
対後部の比率を変更できる。
【００４９】 図１０は、抵抗性の導電性ループと共に抵抗性の負荷がバランス要素に適用さ
れる本発明の実施形態によるＵＷＢアンテナの図面を示している。図１の設計と
同様に、ＵＷＢアンテナ１０００は２つのバランス要素１００１と１００２と三
角形の接地要素１００３とを含む。２つのバランス要素１００１と１００２の形
状は互いに反映し、形状の各々は、バランス要素１００１とバランス要素１００
２とにそれぞれ接続される端子１００４と１００５から外側方向にテーパ状であ
る。バランス要素１００１と１００２の各々は３つのセクションに分割される。
すなわち、バランス要素１００１はパーティション１００１ａ、１００１ｂ、１
００１ｃを有する。同様に、バランス要素１００２は３つのセクション１００２
ａ、１００２ｂ、１００２ｃに分割される。抵抗性シートを形成するために、抵
抗器１０５１はバランス要素１００１と１００２の個々のセクションに接合する
。抵抗性の負荷により、アンテナ１０００は、効率を周波数に対する利得リップ
ルおよびＶＳＷＲリップルの低減と交換することができる。パーティションを形
成するために、本発明の一実施形態によれば、ギャップ１０５０はバランス要素
１００１と１００２内にエッチングされる。２つのバランス要素１００１と１０
０２は、抵抗性シートを模倣するためにギャップ１０５０を横切って取り付けら
れた抵抗器１０５１を有する。代わりに、抵抗性の金属シートまたは導電性イン
クを要素１００１と１００２に使用できる。
【００５０】 さらに、アンテナ１０００は、抵抗器１０１１〜１０１４を有すると共に端子
１００４と１００５の後部にループされる抵抗性の導電性ループ１００８を使用
する。これらの端子１００４と１００５は接地要素１００３内の電子回路４０７
に接続される。
【００５１】 図１１は、本発明の実施形態によるＵＷＢアンテナの１Ｄアレイの図面を示し
ている。ＵＷＢアンテナアレイ１１００は、時分割分配器／結合器回路１１０９
に接続される任意の数のアレイ要素１１０１、１１０３、１１０５、１１０７を
含むことができる。時分割分配器／結合器回路１１０９は、アレイ要素１１０１
、１１０３、１１０５、１１０７に給電される信号を遅延し、かつそれに重みを
付けることによって、アレイ１１００に関連するビームの操作を制御する。アレ
イ要素１１０１、１１０３、１１０５、１１０７の各々のフェライトコア１１１
１は、アクティブ電子回路用の接地および電源の切り離しを行う。この切り離し
によって、要素サイズではなく、アレイ１１００のサイズ全体による低周波カッ
トオフの決定が可能になる。要素１１０１、１１０３、１１０５、１１０７は、
空中で直列に結合し、しかし分配器／結合器回路１１０９で並列に結合して、操
作可能なアレイ１１００に、要素１１０１、１１０３、１１０５、１１０７より
も大きな帯域幅を付与することができる。
【００５２】 本明細書に記述した技術は、従来の方法と較べて複数の利点を高性能、低コス
トのＵＷＢアンテナの製造に提供する。一実施形態によれば、本発明は、バラン
スされた放射構造体の間の接地対称面の近くにある接地要素（すなわち分離され
た銅領域）を銅パターンに設ける。この接地要素は、電子回路を接地対称領域に
配置できるように当該領域を形成する。電子回路をアンテナ構造に統合すること
によって、性能の向上およびパッケージの改良が達成される。高感度のＵＷＢ受
信増幅器および／または送信増幅器を接地要素内にパックすることによって、増
幅器をアンテナ端子に直接接続できる。この直接接続は、通常の伝送線の損失お
よび分散を除去し、システムリンギングを最小にする。
【００５３】 上述の教示を考慮すれば、本発明の多くの修正と変更が可能であることが明ら
かである。したがって、添付特許請求の範囲内で、本明細書に具体的に記述した
のとは別の方法で本発明が実施可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 長方形のプリント回路基板の上部（長い）側からエネルギを指向するように構
成された本発明の実施形態に係るＵＷＢアンテナの図である。
【図２】 長方形のプリント回路基板の右（短い）側からエネルギを指向するように構成
された本発明の実施形態に係るＵＷＢアンテナの図である。
【図３】 図１のＵＷＢアンテナの長さに沿って伝搬する電磁フィールドの図である。
【図４】 電子回路がアンテナ内に一体化された本発明の実施形態に係るＵＷＢアンテナ
の接地要素の分解図である。
【図５Ａ】 図４のＵＷＢアンテナに配置し得る受信回路および送信回路の図である。
【図５Ｂ】 図４のＵＷＢアンテナに配置し得る受信回路および送信回路の図である。
【図６Ａ】 ＵＷＢアンテナの異なる層状構造を含む本発明の典型的な種々の実施形態の図
である。
【図６Ｂ】 ＵＷＢアンテナの異なる層状構造を含む本発明の典型的な種々の実施形態の図
である。
【図６Ｃ】 ＵＷＢアンテナの異なる層状構造を含む本発明の典型的な種々の実施形態の図
である。
【図６Ｄ】 ＵＷＢアンテナの異なる層状構造を含む本発明の典型的な種々の実施形態の図
である。
【図７】 低周波の復帰路を提供する抵抗性の導電性ループ接続部を有する本発明の実施
形態に係る図１のＵＷＢアンテナの図である。
【図８】 アンテナの後部に配置された短い接地バー（または電源バー）を有する本発明
の実施形態に係る図４のＵＷＢアンテナの図である。
【図９】 アンテナの後部に配置された長い接地バー（または電源バー）を有する本発明
の実施形態による図４のＵＷＢアンテナの図である。
【図１０】 抵抗性の負荷ならびに抵抗性の導電性ループを有する本発明の実施形態に係る
ＵＷＢアンテナの図である。
【図１１】 本発明の実施形態に係るＵＷＢアンテナの１Ｄアレイの図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA09 AA11 AB05 BA01 CA05 CA06 DB03 FA05 FA09 FA14 FA26 FA32 GA01 HA04 HA05 HA10 JA02 JA08 5J046 AA03 AA09 AB06 PA07 【要約の続き】 された抵抗性のループは、低周波レスポンスを高め、Ｖ ＳＷＲを改善する。要素サイズよりもむしろアレイサイ ズによって規定される低周波カットオフを提供する要素 アレイの接続方法が開示される。

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超広帯域（ＵＷＢ）特性を有するアンテナ装置であって、 一方の端部で端子に結合された第１のバランス要素と、 一方の端部で他の端子に結合された第２のバランス要素であって、前記第２の
    バランス要素は前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要素との間に対称
    面を形成するために前記第１のバランス要素の形状を反映する形状を有し、前記
    バランス要素の各々が略導電性の材料から製造され、 前記対称面に対称軸を有し、前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要
    素との間に配置された接地要素とを有するアンテナ装置。
  2. 【請求項２】 前記接地要素が、前記第１のバランス要素の端子と前記第２
    のバランス要素の端子とに向かって配向された基部を有するに三角状を有する請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第１のバランス要素の形状と前記第２のバランス要素の
    形状とが、前記端子から外側方向にテーパ状である請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第１のバランス要素、前記第２のバランス要素、および
    前記接地要素が、滑らかなインピーダンス遷移を維持するように物理的に構成さ
    れる請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記バランス要素の各々が、前記接地要素と共にギャップを
    形成し、前記ギャップが前記端子から外側方向にテーパ状である請求項１に記載
    の装置。
  6. 【請求項６】 前記バランス要素の形状の各々が、前記一方の端部と反対側
    の端部に円形形状を有する請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記接地要素が切り取られた領域を有し、前記装置は前記切
    り取られた領域内に配置された電子回路をさらに有する請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 電子回路に結合され且つ前記端子の下に配置された接地バー
    および電源バーの少なくとも１つをさらに有し、前記接地バーが接地を提供し及
    び前記電源バーが電力を供給する請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記接地バーと前記電源バーとが、リフレクタとして動作す
    るのに十分な長さを有する請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記電子回路が、受信機、送信機、増幅器、スイッチ、お
    よびバランの少なくとも１つを有する請求項７に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記バランス要素の各々が、複数の部分に分割され、前記
    複数の部分が抵抗器によって接続される請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記バランス要素の各々が、抵抗性の導電性材料である請
    求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要素とに接
    続された導電性ループをさらに有する請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要素とに接
    続された導電性ループをさらに有し、前記導電性ループの中央部分が前記接地要
    素の一方の端部の後部に配置される請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 超広帯域（ＵＷＢ）アンテナシステムであって、 複数のアンテナであって、前記複数のアンテナの各々が、 一方の端部で端子に結合された第１のバランス要素と、 一方の端部で他の端子に結合された第２のバランス要素であって、前記第２
    のバランス要素が前記第１のバランス要素の形状を反映する形状を有し、前記バ
    ランス要素の各々が略導電性の材料から製造され、 前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要素との間に配置された接地
    要素とを有し、 前記複数のアンテナに結合され、また前記複数のアンテナに関連したビームを
    操作するように構成された時分割分配器／結合器回路とを有するシステム。
  16. 【請求項１６】 複数の誘電層をさらに有し、前記複数のアンテナが前記誘
    電層上に形成される請求項１５に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記接地要素が、前記第１のバランス要素の端子と前記第
    ２のバランス要素の端子とに向かって配向された基部を有する三角形状を有する
    請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記複数のアンテナの各々の前記第１のバランス要素の形
    状と前記第２のバランス要素の形状とが、前記端子から外側方向にテーパ状であ
    る請求項１５に記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記複数のアンテナの各々の前記第１のバランス要素、前
    記第２のバランス要素、および前記接地要素が、滑らかなインピーダンス遷移を
    維持するように物理的に構成される請求項１５に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記バランス要素の各々が、前記複数のアンテナの各々の
    前記接地要素と共にギャップを形成し、前記ギャップが前記端子から外側方向に
    テーパ状である、請求項１５に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記複数のアンテナの各々の前記バランス要素の形状の各
    々が、前記一方の端部と反対側の端部に円形形状を有する請求項１５に記載のシ
    ステム。
  22. 【請求項２２】 前記複数のアンテナの１つの前記接地要素が切り取られた
    領域を有し、前記システムが、前記１つのアンテナの切り取られた領域に配置さ
    れた電子回路をさらに有する請求項１５に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 前記電子回路が、受信機、送信機、増幅器、スイッチ、お
    よびバランの少なくとも１つを有する請求項２２に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 前記バランス要素の各々が、複数の部分に分割され、前記
    複数の部分が抵抗器によって接続される請求項１５に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 前記アンテナの１つが、前記第１のバランス要素と前記第
    ２のバランス要素とに接続された導電性ループをさらに有する請求項１５に記載
    のシステム。
  26. 【請求項２６】 前記アンテナの１つが、前記第１のバランス要素と前記第
    ２のバランス要素とに接続された導電性ループをさらに有し、前記導電性ループ
    の中央部分が前記接地要素の一方の端部の後部に配置される請求項１５に記載の
    システム。
  27. 【請求項２７】 前記バランス要素の各々が、抵抗性の導電性材料である請
    求項１５に記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 超広帯域（ＵＷＢ）周波数スペクトルにわたって信号を伝
    送する方法であって、 送信機において入力ソース信号を受信し、 ＵＷＢアンテナを用いて複数の端子において前記ソース信号に応答して伝送信
    号を放射し、前記ＵＷＢアンテナは、複数のバランス要素と前記複数のバランス
    要素の間に配置された接地要素とを有し、前記バランス要素が端子に結合され、
    前記接地要素が前記送信機を収容し、 前記複数の接地要素の１つが、前記複数の接地要素の他の形状を反映する形状
    を有し、前記バランス要素の各々が、略導電性の材料から製造される方法。
  29. 【請求項２９】 前記放射ステップにおいて、前記接地要素が前記端子に配
    向される基部を有する三角形状を有する請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 さらに、前記バランス要素と前記接地要素の物理的形状に
    基づき滑らかなインピーダンス遷移を維持する請求項２８に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記放射ステップが、 前記受信したソース信号を複数の信号成分に分割し、 前記信号成分の１つを増幅し、 前記増幅ステップに基づき前記信号成分の他の１つを遅延し、 他方の信号成分を増幅し、そこで前記１つの信号成分と前記他方の信号成分と
    が整合された振幅を有し且つ１８０°位相がずれている請求項２７に記載の方法
    。
  32. 【請求項３２】 超広帯域（ＵＷＢ）周波数スペクトルにわたって信号を受
    信する方法であって、 ＵＷＢアンテナを介して信号を受信し、前記ＵＷＢアンテナは、複数のバラン
    ス要素と、前記複数のバランス要素の間に配置された接地要素とを有し、前記バ
    ランス要素が端子に結合され、前記接地要素が送信機を収容し、そこで前記複数
    のバランス要素の１つが前記複数のバランス要素の他の形状を反映する形状を有
    し、前記バランス要素の各々が略導電性の材料から製造され、 前記受信ステップに基づき差分信号を出力することを有する方法。
  33. 【請求項３３】 前記受信ステップにおいて、前記接地要素が前記端子に配
    向される基部を有する三角形状を有する請求項３２に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 さらに、前記バランス要素と前記接地要素の物理的形状に
    基づき滑らかなインピーダンス遷移を維持する請求項３２に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記出力ステップが、 前記信号の１つを増幅し、 前記信号の他の１つを増幅し、 前記１つの信号の増幅ステップに基づき前記信号の他の１つを遅延し、 前記１つの信号と前記他の信号とを加算し、そこで前記１つの信号成分と前記
    他の信号成分とが整合された振幅を有し且つ１８０°位相がずれている請求項３
    ２に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 ビーム操作をするための超広帯域（ＵＷＢ）アンテナアレ
    イであって、 １Ｄ（次元）に配列された複数のアレイ要素であって、前記複数のアレイ要素
    の各々が、 一方の端部で端子に結合された第１のバランス要素と、 一方の端部で他の端子に結合された第２のバランス要素であって、前記第２
    のバランス要素が前記第１のバランス要素と前記第２のバランス要素との間に対
    称面を形成するために前記第１のバランス要素の形状を反映する形状を有し、前
    記バランス要素の各々が略導電性の材料から製造され、 前記対称面に対称軸を有する、前記第１のバランス要素と前記第２のバラン
    ス要素との間に配置された接地要素とを有し、 前記複数のアレイ要素に結合され、また前記複数のアレイ要素を制御するよう
    に構成された時分割分配器／結合器回路とを有するアンテナアレイ。
  37. 【請求項３７】 複数の誘電層をさらに有し、前記複数のアレイ要素が前記
    誘電層上に形成される請求項３６に記載のシステム。
  38. 【請求項３８】 前記接地要素が、前記第１のバランス要素の端子と前記第
    ２のバランス要素の端子とに向かって配向される基部を有する三角形状を有する
    請求項３６に記載のシステム。
  39. 【請求項３９】 前記複数のアレイ要素の各々の前記第１のバランス要素の
    形状と前記第２のバランス要素の形状とが、前記端子から外側方向にテーパ状で
    ある請求項３６に記載のシステム。
  40. 【請求項４０】 前記アレイ要素の各々が、切り離しを行うためのフェライ
    トコアを有する同軸ケーブルを介して前記時分割分配器／結合器回路に接続され
    る請求項３６に記載のシステム。
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