特許 6382844 パッチアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6382844

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】パッチアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/08

【請求項の数】11

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2015-552684(P2015-552684)

(86)(22)【出願日】2014年1月15日

(65)【公表番号】特表2016-503275(P2016-503275A)

(43)【公表日】2016年2月1日

(86)【国際出願番号】US2014011745

(87)【国際公開番号】WO2014113513

(87)【国際公開日】20140724

【審査請求日】2016年11月30日

(31)【優先権主張番号】13/839,976

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/752,914

(32)【優先日】2013年1月15日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/841,954

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】399132320

【氏名又は名称】ティーイー・コネクティビティ・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＴＥ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】キャスリーン・フェイゼンフェスト

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２２１１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２９８３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００７５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１４０９２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０００１５７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２８７５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１０２７２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−３３２８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０１１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−４０５０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ１／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッチアンテナであって、
第１サイドから該第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板、
誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ、
誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、および
パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブ
を有して成り、
誘電体基板のボディは、第１サイドから第２サイドまでの基板厚さに沿って延在する少なくとも１つの側壁によって規定される外周部を有しており、また、誘電体基板のボディは、空気の誘電率よりも大きい誘電率を有しており、ならびに
前記少なくとも３つの給電プローブは、その隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられており、また、前記少なくとも３つの給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントにて放射パッチに給電するように構成されており、
誘電体基板は、そのボディの少なくとも１つの側壁に位置付けられた導電性ストリップを有して成り、
給電プローブは略真直ぐなピンを有して成り、該略真直ぐなピンが、対応するストリップに電気的に接続され、誘電体基板のボディの厚さに沿って延在するように該ボディの外周部の周りに位置付けられている、パッチアンテナ。

【請求項2】

隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディの外周部に沿って互いに離隔するように該外周部の周りに給電プローブが位置付けられており、
好ましくはパッチアンテナが４つの給電プローブを含み、
隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って略９０°で該ボディの外周部に沿うように互いに離隔しており、また、給電プローブが９０°のプログレッシブ位相シフトで放射パッチに給電するように構成されている、請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項3】

給電プローブは、対応する導電性ストリップに電気的に接続されるように該導電性ストリップにハンダ付けされている、請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項4】

誘電体基板のボディは、略５．０よりも大きい誘電率を有しており、好ましくは誘電体基板のボディがセラミック、ゴム、フルオロポリマー、複合材料、繊維ガラスおよびプラスチックの中から選択される少なくとも１種から形成されている、請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項5】

放射パッチが、少なくとも略１００ＭＨｚ、好ましくは少なくとも略４００ＭＨｚのバンド幅において無線周波数（ＲＦ）エネルギーの受信および送信の少なくとも一方を行うように構成されている、請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項6】

パッチアンテナが略２．０インチ（５０．８ｍｍ）未満の幅を有している、請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項7】

アンテナ・システムであって、
レシーバーおよびトランスミッターの少なくとも一方に操作可能に接続されるように構成された給電ネットワーク、
給電ネットワークからの無線周波数（ＲＦ）波の受信およびＲＦ波の給電ネットワークへの配信の少なくとも一方のために給電ネットワークに操作可能に接続されたパッチアンテナ、
を有して成り、
パッチアンテナが、
第１サイドから該第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板であって、基板ボディが空気の誘電率よりも大きい誘電率を有する誘電体基板、
誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ、
誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、
パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合した４つの給電プローブ
を有して成り、
給電プローブは、その隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられており、また、給電プローブは、略等しい電力振幅で４つのポイントにて放射パッチに給電するように構成されており、
誘電体基板は、そのボディの少なくとも１つの側壁に位置付けられた導電性ストリップを有して成り、
給電プローブは略真直ぐなピンを有して成り、該略真直ぐなピンが、対応するストリップに電気的に接続され、誘電体基板のボディの厚さに沿って延在するように該ボディの外周部の周りに位置付けられている、アンテナ・システム。

【請求項8】

パッチアンテナであって、
第１サイドから該第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板、
誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ、
誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、および
パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブ
を有して成り、
誘電体基板のボディは、そのボディの厚さを通るように延在するスルー開口部を有して成り、
放射パッチは、誘電体基板のボディの対応するスルー開口部と整列する穴を有して成り、
給電プローブの各々は、誘電体基板のボディの第２サイドから第１サイドへと該ボディの対応するスルー開口部内で延在する導電性パスを有して成り、該導電性パスの各々は放射パッチの穴を介して誘電体基板のボディの第１サイドに沿って露出しており、また、給電プローブは、その隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられており、また、給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントにて放射パッチに給電するように構成されている、パッチアンテナ。

【請求項9】

導電性パスが導電性ピンまたは電気的ビアによって規定されている、請求項８に記載のパッチアンテナ。

【請求項10】

パッチアンテナであって、
第１サイドから該第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを各々有する第１および第２として少なくとも２つ設けられる第１誘電体基板および第２誘電体基板、
第１誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、
第１基板のボディの第１サイドに位置付けられた第１放射パッチ、
第２基板のボディの第１サイドに位置付けられた第２放射パッチ、ならびに
パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように第１および第２の放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブ
を有して成り、
前記少なくとも２つの第１誘電体基板および第２誘電体基板の各々のボディは、該ボディの厚さに沿って延在する開口部を有して成り、
第２基板のボディの第２サイドが第１放射パッチと面するように第２基板のボディは第１放射パッチに位置付けられており、第１放射パッチが第１基板のボディの対応する開口部と整列する第１穴を有して成り、
第２放射パッチは、第２誘電体基板のボディの対応する開口部と整列する第２穴を有して成り、また
給電プローブの各々が、第１誘電体基板および第２誘電体基板の少なくとも一方のボディの対応する開口部内で延在する導電性パスを有して成り、また、給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントにて第１および第２の放射パッチに給電するように構成されている、パッチアンテナ。

【請求項11】

第１および第２の放射パッチは、同じまたは異なる周波数バンドで作動する、請求項１０に記載のパッチアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の主題は一般的にアンテナに関している。より詳細には本開示の主題はパッチアンテナ(patch antenna)に関している。

【背景技術】

【0002】

衛星ナビゲーション・システムは、自律的な地理空間位置を供するものとして良く知られている。衛星ナビゲーション・システムは、典型的には地球を周回する衛星の配置を含んでいる。衛星の配置は、周回する衛星からの無線周波（ＲＦ）波によって伝達される時間信号を用いて、電子レシーバーがその位置（例えば、経度、緯度および高度など）を決定するのを可能とする。地球規模を対象とした衛星ナビゲーション・システムは、グローバル・衛星ナビゲーション・システム（ＧＮＳＳ）と称される。ＧＮＳＳは地球規模を対象としているものの、種々のＧＮＳＳは異なる領域をカバーする。例えば、種々のＧＮＳＳは米国、ヨーロッパおよびロシアに供し得る。種々のＧＮＳＳの各々は独自の衛星配置を有しており、その衛星配置は独自の周波数バンド内で作動する。換言すれば、異なる領域に供する異なるＧＮＳＳは異なる周波数バンドにて作動し得る。

【0003】

パッチアンテナは、ＧＮＳＳ衛星配置と通信するための電子レシーバーと共に一般に使用される。パッチアンテナは、グランド面上に設けられる金属製のフラットなシートまたはパッチを典型的に含むアンテナ・タイプである。例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナの周波数バンドは狭すぎ、パッチアンテナが種々のＧＮＳＳ衛星配置の１つ以上と通信できないものがある。具体的には、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナは、１つ以上の種々のＧＮＳＳ衛星配置の周波数バンドとオーバーラップしない比較的狭い周波数バンドにわたって作動する。それゆえ、パッチアンテナは、かかるＧＮＳＳ衛星配置と通信することができない。なぜなら、パッチアンテナがＧＮＳＳ衛星配置の周波数バンド内にて作動しないからである。例えば、パッチアンテナの周波数バンドは、領域に供する第１のＧＮＳＳ衛星配置の周波数バンドにオーバーラップするか、あるいは、完全に収まり得る。しかしながら、パッチアンテナの周波数は狭くなりすぎ、異なる領域に供する第２のＧＮＳＳ衛星配置の周波数バンドにオーバーラップしない。従って、パッチアンテナは第１のＧＮＳＳ衛星配置と通信できるが、第２のＧＮＳＳ衛星配置と通信できない。少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナの周波数バンドは狭いので、パッチアンテナが、ＧＮＳＳの周波数バンドの一部分のみ（即ち、サブバンド）を使用する特定のＧＮＳＳ衛星配置との通信に限定される。

【0004】

少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナの別の不利益な点はそのサイズである。例えば、単一の電子レシーバーは、アレイ状に一体的に集合した複数のパッチアンテナと関連し得る。しかしながら、パッチアンテナのアレイを含むためのスペースは限られた分となり得、アレイ内に含めることができるパッチアンテナの数を制限し得る。例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナの幅および／または同様の寸法（例えば直径および／またはそれに類するもの）は、利用できるスペースにて横並びで配置できるパッチアンテナの数を制限する。

【発明の概要】

【0005】

ある態様において、パッチアンテナは、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板(dielectric substrate)を含んでいる。誘電体基板のボディは、第１サイドから第２サイドまでの基板厚さに沿って延在する少なくとも１つの側壁によって規定される外周部を有している。誘電体基板のボディは、空気の誘電率よりも大きい誘電率を有している。また、パッチアンテナは、誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ(radiating patch)、誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面(ground plane)、および、パッチアンテナが円偏波した放射パターン（circularly polarized radiation pattern）を生じるように放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブ(feed probe)を含んでいる。隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられている。また、少なくとも３つの給電プローブは、略等しい電力振幅(power amplitude)で少なくとも３つのポイントで放射パッチに給電するように構成されている。

【0006】

別の態様では、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板を含んでいる。誘電体基板のボディは、第１サイドから第２サイドまでの基板厚さに沿って延在する少なくとも１つの側壁によって規定される外周部を有している。誘電体基板のボディは、空気の誘電率よりも大きい誘電率を有している。また、パッチアンテナは、誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ、誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、および、パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合した４つの給電プローブを含んでいる。隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って略９０°で互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられている。また、給電プローブは、９０°のプログレッシブ位相シフト(progressive 90° phase shift)で放射パッチに給電するように構成されている。

【0007】

別の態様では、アンテナ・システムが提供される。アンテナ・システムは、レシーバーおよび／またはトランスミッターに操作可能に接続されて構成された給電ネットワーク、ならびに、給電ネットワークからの無線周波数（ＲＦ）の受信および／またはＲＦの給電ネットワークへの配信のために給電ネットワークに操作可能に接続されたパッチアンテナを含んでいる。かかるパッチアンテナは、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板を含んでいる。誘電体基板のボディは、空気の誘電率よりも大きい誘電率を有している。アンテナ・システムのパッチアンテナは、誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチ、誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられたグランド面、および、パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合した４つの給電プローブを含んでいる。給電プローブは、その隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられている。また、給電プローブは、略等しい電力振幅で４つのポイントで放射パッチに給電するように構成されている。

【0008】

別の態様では、パッチアンテナは、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを有する誘電体基板を含んでいる。誘電体基板のボディは、そのボディの厚さを通るように延在するスルー開口部（thru opening）を含んでいる。また、パッチアンテナは、誘電体基板のボディの第１サイドに位置付けられた放射パッチを含んでいる。放射パッチは、誘電体基板のボディの対応するスルー開口部と整列する穴を含んでいる。グランド面が誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられている。少なくとも３つの給電プローブは、パッチアンテナが円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合している。給電プローブの各々は、誘電体基板のボディの第２サイドから第１サイドへとかかるボディの対応するスルー開口部内で延在する導電性パスを含んでいる。導電性パスの各々は放射パッチの穴を介して誘電体基板のボディの第１サイドに沿って露出している。また、給電プローブは、その隣接する給電プローブ同士が誘電体基板のボディに沿って互いに離隔するように誘電体基板のボディに対して位置付けられている。また、給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントで放射パッチに給電するように構成されている。

【0009】

別の態様では、パッチアンテナは、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを各々有する第１および第２として少なくとも２つ設けられる第１誘電体基板および第２誘電体基板を含んでいる。かかる少なくとも２つの第１誘電体基板および第２誘電体基板の各々のボディは、そのボディの厚さに沿って延在する開口部を含んでいる。グランド面は第１誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられている。第１放射パッチは第１基板のボディの第１サイドに位置付けられている。第２基板のボディの第２サイドが第１放射パッチと面するように第２基板のボディが第１放射パッチに位置付けられている。第１放射パッチが第１基板のボディの対応する開口部と整列する第１穴を含んでいる。第２放射パッチは第２基板のボディの第１サイドに位置付けられている。第２放射パッチは、第２誘電体基板のボディの対応する開口部と整列する第２穴を含んでいる。パッチアンテナは、それが円偏波した放射パターンを生じるように第１および第２の放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブを含んでいる。給電プローブの各々が、第１誘電体基板および第２誘電体基板の少なくとも一方のボディの対応する開口部内で延在する導電性パスを含んでいる。また、給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントで第１および第２の放射パッチに給電するように構成されている。

【0010】

別の態様では、パッチアンテナは、第１サイドからその第１サイドに対向する第２サイドまでの厚さで延在するボディを各々有する第１、第２および第３として少なくとも３つ設けられる第１誘電体基板、第２誘電体基板および第３誘電体基板を含んでいる。かかる少なくとも３つの基板のうち少なくとも第１誘電体基板、第２誘電体基板および第３誘電体基板のボディは、そのボディの厚さに沿って延在する開口部を含んでいる。グランド面は第１誘電体基板のボディの第２サイドに位置付けられている。第１放射パッチは第１基板のボディの第１サイドに位置付けられている。第２基板のボディの第２サイドが第１放射パッチと面するように第２基板のボディが第１放射パッチに位置付けられている。第１放射パッチが第１基板のボディの対応する開口部と整列する第１穴を含んでいる。第２放射パッチは第２基板のボディの第１サイドに位置付けられている。第３基板のボディは、第３基板のボディの第２サイドが第２放射パッチと面するように第３基板のボディが第２放射パッチに位置付けられている。第２放射パッチは、第２誘電体基板のボディの対応する開口部と整列する第２穴を含んでいる。パッチアンテナは、それが円偏波した放射パターンを生じるように第１および第２の放射パッチに電磁結合した少なくとも３つの給電プローブを含んでいる。給電プローブの各々が、第１誘電体基板、第２誘電体基板および第３誘電体基板の少なくとも一方のボディの対応する開口部内で延在する導電性パスを含んでいる。また、給電プローブは、略等しい電力振幅で少なくとも３つのポイントで第１および第２の放射パッチに給電するように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、アンテナ・システムの例示的な態様の模式図である。

【図2】図２は、図１に示すアンテナ・システムのパッチアンテナの例示的な態様の斜視図である。

【図3】図３は、図２に示すパッチアンテナの平面図である。

【図4】図４は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図5】図５は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図6】図６は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図7】図７は、パッチアンテナの別の例示的な態様の斜視図である。

【図8】図８は、パッチアンテナの更に別の例示的な態様の斜視図である。

【図9】図９は、図１に示すアンテナ・システムのパッチアンテナの更に別の例示的な態様の斜視図である。

【図10】図１０は、図９に示すパッチアンテナの立体図である。

【図11】図１１は、図９および図１０に示すパッチアンテナの平面図である。

【図12】図１２は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図13】図１３は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図14】図１４は、パッチアンテナの別の例示的な態様の平面図である。

【図15】図１５は、パッチアンテナの別の例示的な態様の立体図である。

【図16】図１６は、図１５に示すパッチアンテナの平面図である。

【図17】図１７は、パッチアンテナの別の例示的な態様の立体図である。

【図18】図１８は、パッチアンテナの更に別の例示的な態様の立体図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、アンテナ・システム１０の例示的な態様の模式図である。アンテナ・システム１０は、複数の給電ネットワーク１２およびアンテナ・アッセンブリ１４を含んでいる。アンテナ・アッセンブリ１４は、グランド面１６、およびグランド面１６に位置付けられた１つ以上のパッチアンテナ１８を含んでいる。例示する態様のアンテナ・システム１０では、アンテナ・アッセンブリ１４は４つのパッチアンテナ１８のアレイ２０を含んでいる。しかしながら、アレイ２０は、いずれの数のパッチアンテナ１８を含んでもよく、アンテナ・アッセンブリ１４はいずれの数のアレイ２０を含んでよく、それゆえ、全体としてアンテナ・アッセンブリ１４はいずれの数のパッチアンテナ１８を含んでもよい。ある態様では、アンテナ・アッセンブリ１４は単一のパッチアンテナ１８のみを含んでいる。パッチアンテナ１８は、図１に示される以外のほかのいずれのパターンでアレイ２０として配置されていてよい。

【0013】

アンテナ・システム１０は、ＲＦ波をアンテナ・システム１０の環境（例えば大気）へと送信する送信アンテナ・システムとして機能したり、ＲＦ波をアンテナ・システム１０の環境から受ける受信アンテナ・システムとして機能したり、あるいは、送信と受信とが組み合わされたシステムとして機能する。各パッチアンテナ１８は、対応する給電ネットワーク１２からＲＦ波を受信するための及び／またはＲＦ波を対応する給電ネットワーク１２へと送るための対応する給電ネットワーク１２に動作可能に接続されている。図１に示すように、各給電ネットワーク１２は１つ以上の処理システム２２に動作可能に接続されており、アンテナ・システム１０の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。処理システム２２とパッチアンテナ１８との間の給電ネットワーク１２の動作可能な接続によって、給電ネットワーク１２が、パッチアンテナ１８と処理システム２２との間でＲＦエネルギーを供給できるようになっている。各給電ネットワーク１２は、パッチアンテナ１８によって受けられたＲＦ波をＲＦ電気信号（処理システム２２へ送るため及び／またはその逆のためのＲＦ電気信号）に変換するための１つ以上の要素を含んでいてもよい。オプションとしては、別の電気回路（図示せず）が、給電ネットワーク１２と処理システム２２との間で動作可能に接続されており、複数のパッチアンテナ１８と給電ネットワーク１２との対に対応するＲＦ電気信号同士を組み合わせる。

【0014】

処理システム２２は１つ以上のトランスミッター２４、１つ以上のレシーバー２６および／または１つ以上のトランシーバー２８を含んでいる。いずれのトランスミッター２４、いずれのレシーバー２６およびいずれのトランシーバー２８を含むかは、アンテナ・システム１０が送信アンテナ・システムとして機能するのか、受信アンテナ・システムとして機能するのか、あるいは、送信アンテナ・システムと受信アンテナ・システムとの組み合わせとして機能するのかに依存し得る。処理システム２２は、いずれかの数のトランスミッター２４、いずれかの数のレシーバー２６、および、いずれかの数のトランシーバー２８を含んでおり、その各々の数は、パッチアンテナ１８の数に対応し得るものであったり、そうでなかったりする。処理システム２２は、トランスミッター２４、レシーバー２６およびトランシーバー２８に加えて他の要素を含んでいるものであってよい。

【0015】

各パッチアンテナ１８は、受信アンテナ、送信アンテナ、または受信と送信との双方を兼ねたアンテナとして機能し得る。換言すれば、パッチアンテナ１８の各々は、ＲＦ波を環境へと送信したり、ＲＦ波を環境から受信したり、あるいは、ＲＦ波の送信と受信との双方を行ったりする。ある態様では、パッチアンテナ１８の全ては、ＲＦ波を送信しない受信アンテナである。また、別の態様では、パッチアンテナ１８の全ては、環境からＲＦ波を受信しない送信アンテナであり、あるいは、パッチアンテナ１８の全ては、ＲＦ波の送信と受信との双方を行う送受信アンテナである。更に別の態様では、アンテナ・アッセンブリ１４は、ＲＦ波を送信しない１つ以上の受信パッチアンテナ１８、ＲＦ波を受信しない１つ以上の送信パッチアンテナ１８、および／または、ＲＦ波の送信と受信との双方を行う１つ以上の送受信パッチアンテナ１８の組合せを含んでいる。

【0016】

例示的な態様のアンテナ・アッセンブリ１４では、グランド面１６は、パッチアンテナ１８の全てに共通するものとして示されている。換言すれば、パッチアンテナ１８の全ては同一のグランド面１６に位置付けられている。別法にて、アンテナ・アッセンブリ１４は１つよりも多いグランド面１６を含んでおり、その各々のグランド面１６が、その上に位置付けられた１つ以上の対応するパッチアンテナ１８を有している。ある態様では、各々のパッチアンテナ１８は、互いのパッチアンテナ１８と異なるグランド面１６に位置付けられている。グランド面１６は、その上に位置付けられるいずれのパッチアンテナ１８の要素としてみなされ得る。

【0017】

アンテナ・システム１０は、いずれの用途を有するアンテナ・システムのタイプであってよい。例えば、特に制限されないが、用途としては、制御されたレセプション・パターン・アンテナ（ＣＲＰＡ）、固定されたレセプション・パターン・アンテナ（ＦＲＰＡ）、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）アンテナ、グローバル・ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）アンテナおよび／またはそれに類するものが挙げられる。

【0018】

図２は、パッチアンテナ１８の１つ例示的な態様の斜視図である。パッチアンテナ１８は、中央軸３０に沿って高さＨを有するように延在している。パッチアンテナ１８は、誘電体基板３２，誘電体基板３２上に位置する放射パッチ３４、および、複数の給電プローブ３６を含んでいる。グランド面１６は図２に示されており、パッチアンテナ１８の要素と考えら得るものであり、あるいは、そうでなかったりする。給電プローブ３６は、放射パッチ３４を活性化（excite）させるため、即ち、放射パッチ３４にエネルギー(energize)を与えるため、給電ネットワーク１２と電気的に接続されている。給電プローブ３６によって活性化されると、パッチアンテナ１８は共鳴して、ＲＦ波の送信および／または受信を行う。

【0019】

パッチアンテナ１８の基板３２は、対向するサイド４０および４２を含んだボディ３８を有している。基板ボディ３８は、サイド４０からサイド４２まで中央軸３０に沿って厚さＴを有するように延在する。基板ボディ３８は直径ＤＩＡ_１を有している。基板ボディ３８はサイド４０からサイド４２までボディ３８の厚さＴに沿って延在する側壁４４を１つ以上含んでいる。例示的な態様の基板３２では、ｘ−ｙ平面（中央軸３０に略垂直に延在する面）に沿って切り取った基板ボディ３８の断面は円形を有している。従って、基板ボディ３８は、例示の態様において単一の連続的な側壁４４を含んでいる。しかしながら、基板ボディ３８は、より多くの数の側壁４４を含んでいてよく、基板ボディ３８のｘ−ｙ平面に沿って切り取られる断面形状が種々になっていてよい。本明細書では、基板ボディ３８のサイド４０は“第１サイド”と称する一方、基板ボディ３８のサイド４２は“第２サイド”と称する。

【0020】

基板ボディ３８の側壁４４は、その基板ボディ３８の外周部５０を規定する外面４８を有している。具体的には、外周部５０は、ラディアル外周部５０であり、外面４８が、中央軸３０に対して放射方向に最も外側に延在するボディ３８の部分を規定している。外周部５０は複数の側壁４４の外面４８によって規定されており、基板ボディ３８の断面が１つよりも多い壁４４を備えたボディ３８を供することを理解されよう。

【0021】

基板３２のボディ３８は固体のボディである。ここでいう「固体」とは、基板ボディ３８の少なくとも大部分の材料が固体相であることを意味している。基板３０の固体ボディ３８は、非固体ボディ（ボディの材料の大部分がガス相および／または液体相となっている非固体ボディ）と区別することができる。ここでいう「固体ボディ」は、ガス相（例えば、空気および／またはそれに類するもの）の材料を有する１つ以上の部分、および／または、液体相（例えば、水および／またはそれに類するもの）の材料を有する１つ以上の部分を含んだものであってよい。例えば、そのようなガス相および／または液体相の材料を有する１つ以上の部分は、固体ボディの１つ以上の内側ポケット（図示せず）の中に含まれていてよい。例示する態様の基板３２では、基板ボディ３８の略全ての材料が固体相となっている。しかし、上記説明から分かるように、別法において、基板３２のボディ３８は、ガスおよび／または液体の材料から成る１つ以上を含んでいるものであっても、「固体ボディ」とみなされる。

【0022】

基板ボディ３８は、空気の誘電率よりも大きい誘電率を有している。具体的には、空気はおよそ１．００１の誘電率を有している。基板ボディ３８はおよそ１．００１よりも大きい誘電率を有していてよい。ある態様では、基板３２のボディ３８は、およそ２．０よりも大きい誘電率、およそ５．０よりも大きい誘電率、および／または、およそ１０．０よりも大きい誘電率の誘電率を有している。基板ボディ３８は、そのボディに空気よりも大きい誘電率を供するいずれの材料から作製されてもよい。基板ボディ３８の適当な材料としては、制限されるわけではないが、セラミック、ゴム、フルオロポリマー、複合材料、ファイバー・ガラス、プラスチック、および／またはそれに類するものを挙げることができる。基板ボディ３８の非制限的な例として、基板ボディ３８がセラミックから作製されており、およそ１３．０の誘電率を有している。

【0023】

上述したように、基板３２の例示的な態様では、ｘ−ｙ平面で切り取った基板ボディ３８の断面が円形を有している。しかしながら、ｘ−ｙ平面で切り取られる基板ボディ３８の断面形状は、付加的に又は代替的に他の形状であってもよい。ｘ−ｙ平面で切り取られる基板ボディ３８の断面形状の他の例としては、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものを挙げることができる。更に、厚さＴに沿って略一定であるように示されているものの、基板ボディ３８の直径ＤＩＡ_１は、厚さＴに沿って可変なものであってもよい。換言すれば、基板ボディ３８の直径ＤＩＡ_１はｘ−ｚ面および／またはｙ−ｚ面に沿って切り取られた基板ボディ３８の断面内において可変であってよい。例えば、厚さＴはグランド面１６から放射パッチ３４へと延在するので、直径ＤＩＡ_１が漸次小さくなるか、または、漸次大きくなるようにテーパ状であってよい。ｘ−ｚ面および／またはｙ−ｚ面に沿って切り取られた基板３２の断面形状の例としては、制限されるわけではないが、台形、三角形、砂時計形状、および／またはそれに類する形状を挙げることができる。

【0024】

図２に示すように、基板ボディ３８のサイド４２がグランド面１６と物理的に係合するようにパッチアンテナ１８の基板３２はグランド面１６に位置付けられている。換言すれば、グランド面１６は、基板ボディ３８の基板ボディ３８のサイド４２に位置付けられている。放射パッチ３４は、サイド４２と対向する基板ボディ３８のサイド４０に位置付けられている。このような基板ボディ３８の厚さＴによって、放射パッチ３４がグランド面１６から離隔するようになっている。放射パッチ３４は、直径ＤＩＡおよび厚さＴ_１を有している。

【0025】

放射パッチ３４は、導電性を呈するものであり、いずれの導電性材料から形成してよい。導電性材料としては、制限されるわけではないが、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、錫および／またはそれに類するものが挙げられる。放射パッチ３４の直径ＤＩＡおよび厚さＴ_１は、各々、本明細書で説明される及び／または示されるようにパッチアンテナ１８が機能できるような適当な値を有するものであってよい。ｘ方向およびｙ方向にて基板ボディ３８と略同じサイズを有するように示されているものの、放射パッチ３４は、ｘ方向に基板ボディ３８よりも大きく若しくは小さくなっていてもよく、および／または、ｙ方向に基板ボディ３８よりも大きく若しくは小さくなっていてもよい。例えば、放射パッチ３４の直径ＤＩＡは基板ボディ３８の直径ＤＩＡ_１と略同じ値を有するように示されているものの、放射パッチ３４の直径ＤＩＡが基板ボディ３８の直径ＤＩＡ_１よりも大きくてもよいし、あるいは、それよりも小さくてもよい。更に、基板ボディ３８のｘ−ｙ断面と同じ一般的な円形断面形状を有するように示されているものの、別法にて放射パッチ３４は基板ボディ３８のｘ−ｙ断面とは異なる断面形状を有するものであってもよい。ｘ−ｙ面に沿って切り取った放射パッチ３４の断面形状の他の例としては、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものであってよい。

【0026】

グランド面１６は、いずれの導電性材料から形成してよく、かかる導電性材料として、制限されるわけではないが、例えば銅、金、銀、アルミニウム、錫および／またはそれに類するものが挙げられる。パッチアンテナ１８の例示的な態様では、グランド面１６はｘ方向およびｙ方向の双方において放射パッチ３４よりも大きくなっている。しかしながら、グランド面１６は、ｘ方向にて放射パッチ３４よりも小さくてよく、若しくは、それと略同じサイズであってよく、および／または、ｙ方向にて放射パッチ３４よりも小さくてよく、若しくは、それと略同じサイズであってよい。グランド面１６がアンテナ・アッセンブリ１４（図１）の１つのパッチアンテナ１８よりも多くに共通するか否かで、本明細書で説明される及び／または示されるようにパッチアンテナ１８が機能できる放射パッチ１８に対して、グランド面１６のｘ方向のサイズおよびＹ方向のサイズはいずれのものであってよい。ｘ−ｙ面に沿って切り取った断面形状が円形を有するように示しているものの、別法にてグランド面１６はそれとは異なる形状を有するものでもよい。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものであってよい。

【0027】

上述したように、給電プローブ３６は放射パッチ３４を活性化させるために給電ネットワーク１２と電気的に接続されている。例示される態様のパッチアンテナ１８では、各々の給電プローブ３６が、端部５４から対向する端部５６までの長さを有するように延在するＬ形状のピン５２を含んでいる。ピン５２のＬ形状は、互いに角度を成すピン５２の２つのセグメント５８および６０によって規定される。例示される態様の給電プローブ３６では、セグメント５８と６０とは互いに略９０°の角度を成している。しかしながら、各々のピン５２のセグメント５８および６０は他の角度を成していてよく、本明細書で説明される及び／または示されるように給電プローブ３６が機能できるような角度を成していてよい。例えば、各々のピン５２のセグメント５８および６０は、およそ０°〜９０°の角度、もしくは、９０°〜１８０°の角度を成していてよい。

【0028】

各々のピン５２のセグメント５８は端部５４を有し、セグメント６０は端部５６を有している。各々のピン５２の端部５４は給電ネットワーク１２に電気的に接続されている。図２に示すように、各々のピン５２のセグメント５８は、グランド面１６の対応するスルー開口部６２を通るように延在している。このように各々のピン５２の端部５４は、給電ネットワーク１２への電気的接続のためにグランド面１６のサイド６４で露出している。他の態様では、給電ネットワーク１２への電気的接続のためのピン・セグメント５８の他のアレンジメントが用いられ得る。グランド面１６は、いずれの数のピン５２に対していずれの数のスルー開口部６２を含むものであってよい。

【0029】

各々のピン５２の他の端部５６は、基板３２とインターフェースをとっている。例えば、図２に示される例示の態様では、各々のピン５２の端部５６が基板ボディ３８の対応する開口部６４内にて受容される。具体的には、基板３２のボディ３８は複数の開口部６４を含んでおり、かかる複数の開口部６４は、基板ボディ３８の外周部５０に沿いの離隔した箇所において側壁４４内へと延在している。各々の開口部６４は深さＤＥＰとなるように基板ボディ３８内に延在している。例示される態様の基板３２では、開口部６４が中央軸３０に対して略垂直な角度を成すように基板ボディ３８内へと延在している。しかしながら、各々の開口部６４は、中央軸３０に対して他の角度を成すように基板ボディ３８内へと延在していてよく、本明細書で説明される及び／または示されるように給電プローブ３６が機能できるような角度を成すように基板ボディ３８内へと延在していてよい。例えば、各々の開口部６４は、中央軸３０に対して略０°〜略９０°の角度を成すように基板ボディ３８内へと延在していてよく、または、中央軸３０に対して略９０°〜略１８０°の角度を成すように基板ボディ３８内へと延在していてよい。各々の開口部６４の深さＤＥＰはいずれの適当な値を有するものであってよい。

【0030】

図２に示されるように、ピン５２の端部５６が開口部６４内で受容されるように各々のピン５２のセグメント６０が対応する開口部６４内へと延在している。各々のピン５２のセグメント６０は、深さＤＥＰ_１となるように対応する開口部６４内へと延在している。各セグメント６０の深さＤＥＰ_１は、いずれの値を有するものであってよく、対応する開口部６４の深さＤＥＰと略等しい値か、あるいは、それよりも小さい値であってよい。例示される態様の給電プローブ３６では、各セグメント６０の深さＤＥＰ_１は対応する開口部６４の深さＤＥＰ未満となっている。更に、ピン５２のセグメント６０が高さＨ_１で基板３２とインターフェースをとるようにグランド面１６に対して高さＨ_１で基板ボディ３８の厚さＴに沿って開口部６４は位置付けられている。高さＨ_１はいずれの値を有するものであってよい。例示される態様のパッチアンテナ１８では、高さＨ_１は、基板ボディ３８の厚さの略半分よりも大きくなっている。

【0031】

更に、例示される態様の給電プローブ３６では、各々のピン５２のセグメント６０は、対応する開口部６４内にて基板ボディ３８との物理的な接触が外されている。換言すれば、セグメント６０は、開口部６４を規定する基板ボディ３８の内壁と係合しない。別法にて、１つ以上のピン５２のセグメント６０は、対応する開口部６４内にて基板ボディ３８との物理的な接触がなされている。

【0032】

断面形状が円形を有するように示しているものの、ピン５２の断面形状は、他の形状、例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものであってよい。更に、開口部６４の断面形状が対応するピン５２の断面形状と同一か否かで、開口部６４の各々はいずれの断面形状を有し得る。

【0033】

他の態様では、給電プローブ３６と基板３２との間のインターフェースの他のアレンジメントが用いられ得る。給電プローブと基板３２との間のインターフェースの非制限的な例は、図７および図８を参照して以下で説明される。

【0034】

図３は、図２に示されるパッチアンテナ１８の平面図である。給電プローブ３６は、円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合しており、それによって、パッチアンテナ１８が円偏波した電磁波を放射するようになる。完全に環状の放射パターンおよび電磁波に加えて、本明細書で用いられる「円偏波した放射パターン」および「円偏波した電磁波」は、それぞれ、完全に円形状を有さない放射パターンおよび電磁波を含んでおり、例えば、限定されるわけではないが楕円形状および／またはそれに類する形状を有する放射パターンおよび電磁波を含んでいる。更に、「電磁的に結合」といった用語は、放射パッチ３４と物理的に接触しない給電プローブ３６を示すものを意図している。隣接する給電プローブ３６が基板ボディ３８に沿って互いに離隔するように、例示される態様のパターンアンテナ１８は基板ボディ３８に対して位置付けられた４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄを含んでいる。例示される態様のパッチアンテナ１８では、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄが互いに離隔した関係を有するように基板ボディ３８の外周部５０の周りに位置付けられている（図３参照）。具体的には、例示される態様のパッチアンテナ１８では、側壁４４の開口部６４は外周部５０に沿って互いに離隔している。従って、開口部６４内に延在する給電プローブ３６のセグメント６０は、外周部５０に沿って互いに離隔されている。

【0035】

４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの各々の活性相および角度方向（即ち、基板ボディ３８に沿った間隔パターン）は、円偏波した放射パターンを生じるように選択される。具体的には、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、略等しい電力振幅の４つのそれぞれの箇所６６ａ，６６ｂ，６６ｃおよび６６ｄ（各々が段階的に相遅れの状態にある４つの箇所）において放射パッチに給電する。給電ネットワーク１２（図１）は、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの各々の各々の相を制御するための１つ以上の種々の要素（図示せず）を含むものであってよく、かかる要素としては、制限されるわけではないが、例えばバラン、ハイブリッド・カプラー、遅延線および／またはそれに類するものを挙げることができる。正方形または矩形状のｘ−ｙ断面のパッチアンテナに対して、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの相対的な間隔および相遅れは、略等しい電力振幅を有するものの互いに相遅れがある２つの異なるモード（例えば直交モードであって、限定されるわけではないが、ＴＭ_０１０およびＴＭ_００１）を活性化する。異なるモードは別個に放射を行い、時間的に回転する磁場を生じるように組み合わせ、それによって、略円形の偏波した電磁波を生じる。円形のｘ−ｙ断面のパッチアンテナに対して、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの相対的間隔および相遅れは、円形の電界分布を有する単一のモード（例えば、限定するわけではないがＴＭ_１１０，ＴＭ_２１０，ＴＭ_３１０，またはＴＭ_４１０などのモード）。時間的な電磁場の回転は円形偏波の電磁波を生じる。他のｘ−ｙ断面のパッチアンテナは、マルチのモードの組合せ活性化することを通じて電磁波の回転を生じさせる。

【0036】

基板ボディ３８に沿った間隔および隣接する給電プローブ３６の位置の間の相遅れは、１つ以上の所定モードで作動すべくパッチアンテナ１８を構成するように選択され得る。パッチアンテナ１８は、いずれのモード（例えば、限定されるわけではないがＴＭ_１１０，ＴＭ_２１０，ＴＭ_３１０，ＴＭ_４１０および／またはそれに類するモード）で作動し得る。例示される態様のパッチアンテナ１８では、基板３２の外周部５０に沿って略９０°離れるように給電プローブ３６の間隔を空けることによって、また、９０°のプログレッシブ相シフトを有する放射パッチ３４に給電するように給電プローブ３６が構成されるように給電プローブ３６の相を制御することによって、ＴＭ_１１０のモードに対する円偏波が達成される。換言すれば、給電プローブ３６が放射パッチ３４の中央から互いに略等しい間隔で外周部５０に沿って離隔しており、それによって、外周部に沿った隣接する給電プローブ３６が互いに略９０°の相シフト遅れるようになっている。例えば、図３に示すように、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ、略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の角度方向を有しており、また、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ、略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の面を有している。

【0037】

例示される態様のパッチアンテナ１８は、放射パッチ３４を活性化させるために、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄを含んでいるものの、別法にてパッチアンテナ１８が３つのみの給電プローブ３６または４つよりも多い給電プローブ３６を使用できることも考えられる。３つ又は４よりも多い給電プローブ３６が使用される態様では、外周部に沿った隣接する給電プローブ３６が互いに所定の相シフト遅れるようになるように、給電プローブ３６が放射パッチ３４の中央から互いに略等しい間隔で基板ボディ３８に沿って離隔したものであってよい。更に、給電プローブ３６に加えて、パッチアンテナ１８は、基板ボディ３８内に位置付けられた１つ以上の付加的な導電性ピン（例えば、図３に示すような導電性ピン３９）を含むものであってよい。導電性ピン３９は中央軸３０に沿った長さを有するように延在している。導電性ピン３９が基板ボディ３８の中央に位置付けられるように中央軸３０と整列するように示されているものの、導電性ピン３９は、基板ボディ３８に沿って他のｘ−ｙ位置に位置付けられたものであってよい。更に、導電性ピン３９はいずれの長さで延在していてよく、また、基板ボディ３８の厚さＴ（図２）に沿ったいずれの位置に位置付けられるものであってよい。例示される態様の導電性ピン３９では、導電性ピン３９はサイド４０からサイド４２までの厚さＴの略全部に沿って延在している。導電性ピン３９は、中央軸３０に対して基板ボディ３８内においていずれの向きを有する。

【0038】

他の態様では給電プローブ３６の他の間隔パターンが用いられ得る。例えば、図４はパッチアンテナ１１８の別の例示的な態様の平面図を示している。パッチアンテナ１１８は、誘電体基板１３２，誘電体基板１３２上に位置する放射パッチ１３４、および、４つの給電プローブ１３６（即ち、給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄ）を含んでいる。グランド面１１６は、パッチアンテナ１１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0039】

図４に見られるように、４つの給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄは、基板１３２のボディ１３８の外周部１５０の周りに離隔した関係で位置付けられている。例示される態様のパッチアンテナ１１８では、外周部１５０に沿った間隔および給電プローブ１３６間の相遅れはパッチアンテナ１８がモードＴＭ_２１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄが、それぞれ略０°、略１３５°、略１８０°、略３１５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略０°、略９０°の面を有するように、外周部１５０沿いに給電プローブ同士１３６が離隔され、それら給電プローブ１３６の相が制御されることによって、ＴＭ_２１０のモードのための円偏波が達成される。

【0040】

更に、例えば、図５は、モードＴＭ_３１０で作動すべく構成されたパッチアンテナ２１８の別の例示態様の平面図である。パッチアンテナ２１８は、誘電体基板２３２，誘電体基板２３２上に位置する放射パッチ２３４、および、４つの給電プローブ２３６を含んでいる。４つの給電プローブ２３６ａ,２３６ｂ，２３６ｃおよび２３６ｄは、基板２３２のボディ２３８の外周部２５０の周りに離隔した関係で位置付けられている。外周部２５０に沿った間隔および給電プローブ２３６間の相遅れはパッチアンテナ２１８がモードＴＭ_３１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ２３６ａ,２３６ｂ，２３６ｃおよび２３６ｄが、それぞれ略０°、略１５０°、略１８０°、略３３５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の面を有するように、外周部２５０沿いに給電プローブ２３６が離隔され、それら給電プローブ２３６の相が制御されることによって、ＴＭ_３１０のモードのための円偏波が達成される。グランド面２１６は、パッチアンテナ２１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0041】

図６は、モードＴＭ_４１０で作動すべく構成されたパッチアンテナ３１８の別の例示態様の平面図である。パッチアンテナ３１８は、誘電体基板３３２，誘電体基板３３２上に位置する放射パッチ３３４、および、４つの給電プローブ３３６を含んでいる。４つの給電プローブ３３６ａ,３３６ｂ，３３６ｃおよび３３６ｄは、基板３３２のボディ３３８の外周部３５０の周りに離隔した関係で位置付けられている。外周部３５０に沿った間隔および給電プローブ３３６間の相遅れはパッチアンテナ３１８がモードＴＭ_４１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ３３６ａ,３３６ｂ，３３６ｃおよび３３６ｄが、それぞれ略０°、略１１２．５°、略１８０°、略２９２．５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略０°、略９０°の面を有するように、外周部３５０沿いに給電プローブ３３６が離隔され、それら給電プローブ３３６の相が制御されることによって、ＴＭ_４１０のモードのための円偏波が達成される。グランド面３１６は、パッチアンテナ３１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0042】

ここで、図２およびにパッチアンテナ１８に関して説明する。パッチアンテナ１８は、動作中、ＲＦ波を環境中に送信したり、および／または、環境中からＲＦ波を受信したりする。具体的には、パッチアンテナ１８は誘電体装荷空洞と似ている。パッチアンテナ１８内の電磁場は、空洞共振器としてパッチアンテナ１８を扱うことによってみることができる。給電プローブ３６は、非所望の空洞モードを抑えつつも所望の空洞モードを効率的に活性化させるように構成され得る。空洞内の所望モードの電界分布の最大にて給電プローブ３６が比較的良くパッチアンテナ１８に結合する際にパッチアンテナ１８の所望の空洞モードが活性化される。給電プローブ３６は、パッチアンテナ１８と処理システム２２（図１）との間で比較的効率的なインピーダンス整合を供し得る。更に、給電プローブ３６は、給電プローブ３６の入力リアクタンスが最小限化するように構成されている。給電プローブ３６の付加的な長さＬは給電プローブ・インダクタンスを増加させる一方、放射パッチ３４および／またはグランド面１６に対する給電プローブ３６の距離が給電プローブ３６のキャパシタンスを増加させる。給電プローブ３６の長さＬおよび／または高さＨ_１を調整することは、給電プローブ３６のリアクタンスを最小限にすることを可能とし得、パッチアンテナ１８の性能を増加させ得る。パッチアンテナの「性能」は、所望モードを活性化しつつも非所望のモード（例えば高次モード）を抑えるパッチアンテナ１８の能力を意味している。

【0043】

パッチアンテナ１８はいずれの周波数でも作動し得る。「作動する」とは、パッチアンテナ１８が特定の周波数でＲＦ波を送信および／または受信できることを意味している。パッチアンテナ１８の作動周波数の例としては、特に制限されるわけではないが、略０．５ＧＨｚよりも大きい周波数、略１．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略３．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略２．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略１．００ＧＨｚ〜略２．００ＧＨｚの周波数などを挙げることができる。パッチアンテナ１８は、いずれのバンド幅を有する周波数バンドにわたって作動し得る。パッチアンテナ１８の作動周波数バンドのバンド幅の例としては、特に制限されるわけではないが、略１００ＭＨｚ、略４００ＭＨｚ、略５００ＭＨｚ、略６００ＭＨｚおよび／またはそれに類するものを挙げることができる。パッチアンテナ１８は、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８と比べてより大きいバンド幅を有し得る。例えば、幾つかの既知のパッチアンテナ１８はわずかに略５ＭＨｚのバンド幅を有する一方、他の既知のパッチアンテナ１８は２４ＭＨｚまでのバンド幅を有し得る。

【0044】

パッチアンテナ１８の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得る。例えば、放射パッチ３４の直径ＤＩＡ、基板ボディ３８の直径ＤＩＡ_１（上述したように厚さＴに沿って可変または一定であり得る直径ＤＩＡ_１）、基板ボディ３８の厚さＴの値、および／または、基板ボディ３８の誘電率は、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得、例えば、少なくとも既知のパッチアンテナに対して大きいバンド幅および／または小さいサイズとなるように選択され得る。ある態様では、基板ボディ３８の厚さＴは、基板２における波長の少なくとも略０．２倍である。略０．０５波長〜略０．７波長よりも大きいパッチアンテナ１８の基板厚さＴは、パッチアンテナ１８が少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８のバンド幅よりも大きいバンド幅を有することを容易にし得る。パッチアンテナ１８のバンド幅は、基板ボディ３８誘電率の平方根に逆比例し、基板ボディ３８の厚さＴに直接的に比例する。

【0045】

更に、給電プローブ３６の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得る。給電プローブ３６のかかる種々のパラメーターの例としては、特に制限されるわけではないが、使用される給電プローブ３６の数、基板ボディ３８内に延在する各給電プローブ３６の深さＤＥＰ_１、開口部６４の高さＨ_１、基板ボディ３８内に延在するピン５２の角度、ピン５２のサイズ（例えば直径）、ピン５２が開口部６４内で基板ボディ３８と係合しているか否か、開口部６４内でのピン５２と基板ボディ３８との離隔量、および／またはそれらに類するものを挙げることができる。上述したように、（例えば、単に２つの給電プローブ３６を使用することと比べて）４つの給電プローブ３６を含めることは、パッチアンテナ１８が少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８のバンド幅よりも大きいバンド幅を有することを容易にし得る。例えば、アンテナ・アッセンブリ１４（図１）において、４つの給電プローブ３６を含めることは、２つのみの給電プローブ３６を含めることと比較して、パッチアンテナ１８間の相互の結合をより大きく減じ得る。更に、例えば、４つの給電プローブ３６を含めることは、非所望のモード（例えば高次モード）を抑制し得、放射純度の向上につながり得る。

【0046】

パッチアンテナ１８はいずれのサイズをも有し得る。例えば、パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法、パッチアンテナ１８の全体的なｙ寸法、放射パッチ３４の寸法ＤＩＡ、基板ボディ３８の寸法ＤＩＡ_１（上述したように厚さＴに沿って可変または一定となり得る寸法）は、各々、いずれの値をも有し得る。パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法、パッチアンテナ１８の全体的なｙ寸法、放射パッチ３４の寸法ＤＩＡ、基板ボディ３８の寸法ＤＩＡ_１の各々の値を例示すると、制限されるわけではないが、略１０２ｍｍ（４インチ）未満、略７６ｍｍ（３．０インチ）未満、略５１ｍｍ（２．０インチ）未満、略１０２ｍｍ（４．０インチ）未満、略３５．６ｍｍ（１．４インチ）〜略４０．６ｍｍ（１．６インチ）、および／またはそれに類するものを挙げることができる。直径ＤＩＡおよびＤＩＡ_１につき本明細書で述べられる例示的な寸法は、パッチアンテナ１８が非円形なｘ−ｙ面に沿った断面形状を有する態様において、パッチアンテナ１８のいずれの長さおよび／または幅に応用することができる。例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８は、少なくとも７６ｍｍ（３．０インチ）の幅、長さ、および／または直径を有している。

【0047】

パッチアンテナ１８の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定のサイズを供するように選択され得るものであり、例えば直径ＤＩＡおよびＤＩＡ_１の所定の値を供するように選択され得るものである。例えば、基板ボディ３８の誘電率は、パッチアンテナ１８に所定のサイズを供するにように選択され得るものであり、例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナと比べて減じられたサイズを供するように選択され得るものである。一般的に、パッチアンテナ１８の所与の共鳴振動数に対しては、放射パッチ３４の直径ＤＩＡは基板ボディ３８の誘電率の平方根に逆比例しており、それによって、誘電率が増加するに伴ってパッチアンテナ１８のサイズが減じられるようになっている。更に、パッチアンテナ１８の幅、長さおよび／または直径は、周波数バンドの中央にて略半波長となっている。従って、基板ボディ３８の誘電率が増加すれば、パッチアンテナ１８の波長が減じられ、それによって、パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法および／またはｙ寸法（例えば、全体的な長さ、全体的な幅、および／または全体的は直径）の低減が可能となる。一般的に、誘電率の増加に伴ってパッチアンテナのバンド幅が減じられることになるようにパッチアンテナのバンド幅はパッチアンテナの基板の誘電率に逆相関している。しかしながら、パッチアンテナ１８では、そのようなバンド幅のロスは、基板ボディ３８の厚さＴの増加によって補填することができる。

【0048】

図７は、パッチアンテナ４１８の別の例示的な態様の斜視図であり、パッチアンテナ４１８の給電プローブ４３６と基板４３２との間のインターフェースのアレンジメントの別の例示的な態様を示している。パッチアンテナ４１８は、中央軸４３０に沿った高さを有するように延在しており、誘電体基板４３２，誘電体基板４３２上に位置する放射パッチ４３４、および、複数の給電プローブ４３６を含んでいる。図７に示されるグランド面４１６は、パッチアンテナ４１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0049】

パッチアンテナ４１８の基板４３２は、対向するサイド４４０および４４２を含んだボディ４３８を有している。基板ボディ４３８は、サイド４４０からサイド４４２まで中央軸４３０に沿って厚さＴを有するように延在している。基板ボディ４３８はサイド４４０からサイド４４２までボディ４３８の厚さに沿って延在する側壁４４４を１つ以上含んでいる。基板ボディ４３８の側壁４４４は、その基板ボディ４３８の外周部４５０を規定する外面４４８を有している。基板ボディ４３８のサイド４４２がグランド面４１６と物理的に係合するように基板４３２はグランド面４１６に位置付けられている。放射パッチ４３４は、サイド４４２と対向する基板ボディ４３８のサイド４４０に位置付けられている。基板ボディ４３８のサイド４４０は“第１サイド”と称され得る一方、基板ボディ４３８のサイド４４２は“第２サイド”と称され得る。

【0050】

基板４３２は、基板ボディ４３８の側壁４４４に位置付けられた導電性ストリップ（electrically conductive strip）４７０を含んでいる。導電性ストリップ４７０は、図７に示すように、基板ボディ４３８の外周部４５０に沿って離隔している。例示する態様のパッチアンテナ４１８では、各々の給電プローブ４３６は、端部４５４からその反対の端部４５６までの長さを有するように延在する略真直ぐのピン（approximately straight pin）４５２を含んでいる。各々のピン４５２の端部４５４は給電ネットワーク１２（図１）に電気的に接続されている。例示される態様の給電プローブ４３６では、各々のピン４５２の端部４５４は、給電ネットワーク１２への電気接続のためグランド面４１６のサイド４６４にて露出している。

【0051】

ピン４５２は、サイド４６４とは反対側のグランド面４１６のサイド４７４に延在するピン４５２のセグメント４７２に沿って基板４３２とインターフェースをとっている。ピン４５２の長さは、中央軸４３０に沿って延在しており、それゆえ、ボディ４３８の厚さに沿って延在している。各々のピン４５２のセグメント４７２が対応するストリップ４７０に電気的に接続されることになるように、ピン４５２は基板ボディ４３８の外周部１５０の周りに位置付けられている。例示される態様のパッチアンテナ４１８では、ピン４５２は、対応するストリップ４７０に電気的に接続されるように当該ストリップ４７０にハンダ付けされている。しかしながら、ハンダの使用に加えて又はそれに代えて、ピン・セグメント４７２は、他のいずれかのアレンジメントを用いて対応するストリップ４７０に電気的に接続されていてよい（特に制限するわけではないが、部率的に接触による接続や、導電性エポキシをした接続、および／またはそれに類するものを挙げることができる）。

【0052】

図８は、パッチアンテナ５１８の更に別の例示的な態様の斜視図であり、パッチアンテナ５１８の給電プローブ５３６と基板５３２との間のインターフェースのアレンジメントの別の例示的な態様を示している。パッチアンテナ５１８は、誘電体基板５３２，誘電体基板５３２上に位置する放射パッチ５３４、および、複数の給電プローブ５３６を含んでいる。図８に示されるグランド面５１６は、パッチアンテナ５１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0053】

パッチアンテナ５１８の基板５３２は、基板ボディ５３８のサイド５４０から基板ボディ５３８の反対側のサイド５４２までの厚さを有するように中央軸５３０に沿って延在している。基板ボディ５３８は、サイド５４０からサイド５４２まで延在する１つ以上の側壁５４４を含んでいる。基板ボディ５３８の側壁５４４は、その基板ボディ５３８の外周部５５０を規定する外面５４８を有している。基板ボディ５３８のサイド５４２がグランド面５１６と物理的に係合するように基板５３２はグランド面５１６に位置付けられている。放射パッチ５３４は、サイド５４２と反対側の基板ボディ５３８のサイド５４０に位置している。基板ボディ５３８のサイド５４０は“第１サイド”と称され得る一方、基板ボディ５３８のサイド５４２は“第２サイド”と称され得る。

【0054】

基板ボディ５３８は、基板ボディ５３８のサイド５４２内に延在する開口部５６４を含んでいる。図８では分かり易さの観点から開口部５６４の幾つかの構造は、その一部分のみを示している。図８に示すように、開口部５６４は、基板ボディ５３８の外周部５５０に沿って互いに離隔している。各開口部５６４は基板ボディ５３８内に深さを有するように延在し得る。例示される態様の基板５３２では、開口部５６４は中央軸５３０に対して略平行な角度を成すように基板ボディ５３８内に延在している。しかしながら、対応する給電プローブ５３６が本明細書で説明される及び／または示されるように機能するように中央軸５３０に対して他の角度を成すように各々の開口部５６４が基板ボディ５３８内に延在していてよい。例えば、中央軸５３０に対して略０°〜略９０°の角度もしくは略９０°〜略１８０°の角度を成すように各々の開口部５６４が基板ボディ５３８内に延在していてよい。

【0055】

例示する態様のパッチアンテナ５１８では、各々の給電プローブ５３６は、端部５５４からその反対の端部５５６までの長さを有するように延在する略真直ぐのピン５５２を含んでいる。図８では分かり易さの観点から端部５５４の一部のみが示されている。各々のピン５５２の端部５５４は給電ネットワーク１２（図１）に電気的に接続されている。例示される態様の給電プローブ５３６では、各々のピン５５２の端部５５４が、給電ネットワーク１２への電気接続のためグランド面５１６のサイド５６４にて露出している。

【0056】

ピン５５２はグランド面５１６の対応するスルー開口部５６２を通ように延在している。図８では分かり易さの観点から開口部５６４の幾つかの構造は、その一部分のみを示している。ピン５５２の端部５５６は基板５３２とインターフェースをとっている。具体的には、図８に示されるように、隣接する給電プローブが基板ボディ５３８に沿って互いに離隔することになるようにピン５５２の端部５５６は基板ボディ５３８に対して位置付けられている。各々のピン５５２の端部５５６は、基板ボディ５３８の対応する開口部５６４内で受容される。ピン５５２の端部５５６が開口部５６４内で受容されるように各々のピン５５２が対応する開口部５６４内へと延在している。従って、各々のピン５５２は、基板ボディ５３８のサイド５４２を通るように基板ボディ５３８内へと延在している。各々のピン５５２は、対応する開口部５６４内へと深さを有するように延在し得る。各々のピン５５２は、対応する開口部５６４内にて基板ボディ５３８との物理的な接触が外されているものであってよく、あるいは、対応する開口部５６４内にて基板ボディ５３８との物理的な接触がなされているものであってよい。

【0057】

図９は、パッチアンテナ１８の１つの例示的な態様の斜視図である。図１０は、図９に示すパッチアンテナ１８の立体図である。ここで、図９および図１０を参照すると、パッチアンテナ１８は、中央軸３０に沿って高さＨを有するように延在している。パッチアンテナ１８は、誘電体基板３２，誘電体基板３２上に位置する放射パッチ３４、および、複数の給電プローブ３６を含んでいる。図９および図１０に示されるグランド面１６は、パッチアンテナ１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。給電プローブ３６は、放射パッチ３４を活性化させるため（即ち、放射パッチ３４にエネルギーを与えるため）、給電ネットワーク１２（図１）と電気的に接続されている。給電プローブ３６によって活性化されると、パッチアンテナ１８は共鳴して、ＲＦ波の送信および／または受信を行う。

【0058】

パッチアンテナ１８の基板３２は、対向するサイド４０および４２を含んだボディ３８を有している。基板ボディ３８は、サイド４０からサイド４２まで中央軸３０に沿って厚さＴを有するように延在する。基板ボディ３８は直径ＤＩＡ（図９では示さず）を有している。基板ボディ３８はサイド４０からサイド４２までボディ３８の厚さＴに沿って延在する側壁４４を１つ以上含んでいる。例示的な態様の基板３２では、ｘ−ｙ平面（中央軸３０に略垂直に延在する面）に沿って切り取った基板ボディ３８の断面は円形を有している。従って、基板ボディ３８は、例示の態様において単一の連続的な側壁４４を含んでいる。しかしながら、基板ボディ３８は、より多くの数の側壁４４を含んでいてよく、基板ボディ３８のｘ−ｙ平面に沿って切り取られる断面形状が種々になっていてよい。本明細書では、基板ボディ３８のサイド４０は“第１サイド”と称する一方、基板ボディ３８のサイド４２は“第２サイド”と称する。

【0059】

基板ボディ３８の側壁４４は、その基板ボディ３８の外周部５０を規定する外面４８を有している。具体的には、外周部５０は、ラディアル外周部５０であり、外面４８が、中央軸３０に対して放射方向に最も外側に延在するボディ３８の部分を規定している。外周部５０は複数の側壁４４の外面４８によって規定されており、基板ボディ３８の断面が１つよりも多い壁４４を備えたボディ３８を供することを理解されよう。

【0060】

基板ボディ３８は、ボディ３８の厚さＴを通るように延在するスルー開口部５２を含んでいる。具体的には、各々のスルー開口部５２はサイド４０と４２との間で延在しており、サイド４０とサイド４２との間においてボディ３８を完全に通るように延在している。以下で説明するように、スルー開口部５２は、その中で給電プローブ３６を受けるように構成されている。円筒形（即ち、円形の断面）を有するように示しているものの、スルー開口部５２の各々はいずれの断面形状をも有し得る（スルー開口部５２の形状が対応する給電プローブ３６の形状と同じか否かによらず、いずれの断面形状を有し得る）。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類する形状をスルー開口部５２の各々は有し得る。なお、４つのスルー開口部５２が示されているものの（図１０ではその図面の向きに起因して３つしか示されていない）、基板ボディ３８には、いかなる数の給電プローブ３６を受けるためのスルー開口部５２はいかなる数含まれていてもよい。

【0061】

基板３２のボディ３８は固体のボディである。ここでいう「固体」とは、基板ボディ３８の少なくとも大部分の材料が固体相であることを意味している。基板３０の固体ボディ３８は、非固体ボディ（ボディの材料の大部分がガス相および／または液体相となっている非固体ボディ）と区別することができる。ここでいう「固体ボディ」は、ガス相（例えば、空気および／またはそれに類するもの）の材料を有する１つ以上の部分、および／または、液体相（例えば、水および／またはそれに類するもの）の材料を有する１つ以上の部分を含んだものであってよい。例えば、そのようなガス相および／または液体相の材料を有する１つ以上の部分は、固体ボディの１つ以上の内側ポケット（図示せず）の中に含まれていてよい。例示する態様の基板３２では、基板ボディ３８の略全ての材料が固体相となっている。しかし、上記説明から分かるように、別法において、基板３２のボディ３８は、ガスおよび／または液体の材料から成る１つ以上を含んでいるものであっても、「固体ボディ」とみなされる。

【0062】

基板ボディ３８は、空気の誘電率よりも大きい誘電率をオプション的に有している。具体的には、空気はおよそ１．００１の誘電率を有している。ある態様では、基板ボディ３８はおよそ１．００１よりも大きい誘電率を有していてよい。ある態様では、基板３２のボディ３８は、およそ２．０よりも大きい誘電率、およそ６．０よりも大きい誘電率、および／または、およそ１０．０よりも大きい誘電率の誘電率を有している。他の態様では、基板ボディ３８は、空気の誘電率と略等しい誘電率を有している。基板ボディ３８はいずれの材料から作製されてもよい。基板ボディ３８の適当な材料としては、制限されるわけではないが、セラミック、ゴム、フルオロポリマー、複合材料、ファイバー・ガラス、プラスチック、および／またはそれに類するものを挙げることができる。基板ボディ３８の非制限的な例として、基板ボディ３８がセラミックから作製されており、およそ１３．０の誘電率を有している。

【0063】

上述したように、基板３２の例示的な態様では、ｘ−ｙ平面で切り取った基板ボディ３８の断面が円形を有している。しかしながら、ｘ−ｙ平面で切り取られる基板ボディ３８の断面形状は、付加的に又は代替的に他の形状であってもよい。ｘ−ｙ平面で切り取られる基板ボディ３８の断面形状の他の例としては、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものを挙げることができる。更に、厚さＴに沿って略一定であるように示されているものの、基板ボディ３８の直径ＤＩＡは、厚さＴに沿って可変なものであってもよい。換言すれば、基板ボディ３８の直径ＤＩＡはｘ−ｚ面および／またはｙ−ｚ面に沿って切り取られた基板ボディ３８の断面内において可変であってよい。例えば、厚さＴはグランド面１６から放射パッチ３４へと延在するので、直径ＤＩＡ_１が漸次小さくなるか、または、漸次大きくなるようにテーパ状であってよい。ｘ−ｚ面および／またはｙ−ｚ面に沿って切り取られた基板３２の断面形状の例としては、制限されるわけではないが、台形、三角形、砂時計形状、および／またはそれに類する形状を挙げることができる。

【0064】

図２に示すように、基板ボディ３８のサイド４２がグランド面１６と物理的に係合するようにパッチアンテナ１８の基板３２はグランド面１６に位置付けられている。換言すれば、グランド面１６は、基板ボディ３８の基板ボディ３８のサイド４２に位置付けられている。放射パッチ３４は、サイド４２と対向する基板ボディ３８のサイド４０に位置付けられている。このような基板ボディ３８の厚さＴによって、放射パッチ３４がグランド面１６から離隔するようになっている。放射パッチ３４は、直径ＤＩＡ_１（図９では示さず）および厚さＴ_１を有している。

【0065】

放射パッチ３４は、導電性を呈するものであり、いずれの導電性材料から形成してよい。導電性材料としては、制限されるわけではないが、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、錫および／またはそれに類するものが挙げられる。放射パッチ３４の直径ＤＩＡ_１および厚さＴ_１は、各々、本明細書で説明される及び／または示されるようにパッチアンテナ１８が機能できるような適当な値を有するものであってよい。ｘ方向およびｙ方向にて基板ボディ３８と略同じサイズを有するように示されているものの、放射パッチ３４は、ｘ方向に基板ボディ３８よりも大きく若しくは小さくなっていてもよく、および／または、ｙ方向に基板ボディ３８よりも大きく若しくは小さくなっていてもよい。例えば、放射パッチ３４の直径ＤＩＡ_１は基板ボディ３８の直径ＤＩＡと略同じ値を有するように示されているものの、放射パッチ３４の直径ＤＩＡ_１が基板ボディ３８の直径ＤＩＡよりも大きくてもよいし、あるいは、それよりも小さくてもよい。更に、基板ボディ３８のｘ−ｙ断面と同じ一般的な円形断面形状を有するように示されているものの、別法にて放射パッチ３４は基板ボディ３８のｘ−ｙ断面とは異なる断面形状を有するものであってもよい。ｘ−ｙ面に沿って切り取った放射パッチ３４の断面形状の他の例としては、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものであってよい。

【0066】

放射パッチ３４は、その厚さＴ_１を通るように延在する穴５４を含んでいる。図９および図１０にて分かるように、放射パッチ３４の各穴５４は基板ボディ３８の対応するスルー開口部５２と整列している。円筒形（即ち、円形の断面）を有するように示しているものの、穴５４の各々はいずれの断面形状をも有し得る。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類する形状を各穴５４は有し得る。なお、図９に示されるように、放射パッチ３４が４つの穴５４を含むように示されている。しかしながら、放射パッチ３４はいずれの数の穴５４を含むものであってもよい。

【0067】

グランド面１６は、いずれの導電性材料から形成してよく、かかる導電性材料として、制限されるわけではないが、例えば銅、金、銀、アルミニウム、錫および／またはそれに類するものが挙げられる。パッチアンテナ１８の例示的な態様では、グランド面１６はｘ方向およびｙ方向の双方において放射パッチ３４よりも大きくなっている。しかしながら、グランド面１６は、ｘ方向にて放射パッチ３４よりも小さくてよく、若しくは、それと略同じサイズであってよく、および／または、ｙ方向にて放射パッチ３４よりも小さくてよく、若しくは、それと略同じサイズであってよい。グランド面１６がアンテナ・アッセンブリ１４（図１）の１つのパッチアンテナ１８よりも多くに共通するか否かで、本明細書で説明される及び／または示されるようにパッチアンテナ１８が機能できる放射パッチ１８に対して、グランド面１６のｘ方向のサイズおよびＹ方向のサイズはいずれのものであってよい。ｘ−ｙ面に沿って切り取った断面形状が円形を有するように示しているものの、別法にてグランド面１６はそれとは異なる形状を有するものでもよい。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、三角形、台形、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類するものであってよい。

【0068】

グランド面１６は厚さＴ_２を有している。グランド面１６は、その厚さＴ２を通るように延在する穴５６を有している。グランド面１６の各穴５６は基板ボディ３８の対応する開口部５２と整列している。例示される態様のグランド面１６では、図９に示されるように、グランド面１６が４つの穴５６を含んでいる。しかしながら、グランド面１６はいずれの数の穴５６を含むものであってもよい。円筒形（即ち、円形の断面）を有するように示しているものの、穴５６の各々はいずれの断面形状をも有し得る。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類する形状を各穴５６は有し得る。

【0069】

上述したように、給電プローブ３６は放射パッチ３４を活性化させるために給電ネットワーク１２と電気的に接続されている。各々の給電プローブ３６は導電性パス５８を含んでいる。導電性パス５８は、基板ボディ３８の第２サイド４２から第１サイド４０まで基板ボディ３８の対応するスルー開口部５２内を延在している。それによって、各導電性パス５８は、基板ボディ３８の厚さＴの略全体に沿って延在している。例示される態様の給電プローブ３６では、各々の導電性パス５８は、端部６０とそれに対向する端部６２との間で長さを有するように延在する略真直ぐの導電性ピン５８である。オプションとしては、各導電性ピン５８の端部６０および／または端部６２は、基板ボディ３８のそれぞれのサイド４０および４２を超えるように延在している。各導電性ピン５８はいずれの長さをも有し得る。導電性ピン５８に代えて、各給電プローブ３６の導電性パス５８は電気的ビア（例えば、図１８に示されるめっきされた電気的ビア６５８）によって規定されるものであってよい。かかる電気的ビアとしては、制限されるわけではないが、めっきされた電気的ビア、充填された電気的ビア、および／またはそれに類するものを挙げることができる。

【0070】

放射パッチ３４の各穴５４は、基板ボディ３８のサイド４０に沿って対応する導電性ピン５８の端部６０を露出する。換言すれば、導電性ピン５８の端部６０は、穴５４を介して基板ボディ３８のサイド４０に沿って露出している。オプションとして、導電性パッド６４が基板ボディ３８のサイド４０に位置付けられている。各導電性パッド６４は対応する穴５４内に位置付けられており、対応する導電性ピン５８の端部６０に電気的に接続されている（例えば、各導電性パッド６４が対応する導電性ピン５８の端部６０と物理的に接触している、ハンダ付けされている、および／またはそれに類するものがなされている）。図９および図１０に示されるように、導電性パッド６４と放射パッチ３４との間で延在する半径方向（放射方向）のクリアランス６６を有するように、導電性パッド６４は穴５４内にて放射パッチ３４と離隔している。具体的には、図１０を参照すると（分かり易さの観点からここでは図１０のみを参照する）、各半径方向のクリアランス６６は、対応する導電性パッド６４の側壁６８と、対応する穴５４を規定する放射パッチ３４の側壁７０との間で延在している。穴５４、導電性パッド６４、半径方向のクリアランス６６は、各々、全体としていずれのサイズをも有し得、また、相互の関係において相対的ないずれのサイズをも有し得る。

【0071】

グランド面１６の各々の穴５６は、基板ボディ３８の第１サイド４２に沿って、対応する導電性ピン５８の端部６２を露出する。換言すれば、導電性ピン５８の端部６２は穴５６を介して基板ボディ３８のサイド４２に沿って露出している。サイド４２に沿った端部６２の露出は、導電性ピン６４の給電ネットワーク１２への電気的な接続を可能とする。ある態様では、端部６２が給電ネットワーク１２への電気的な接続のためのグランド面１６のサイド７２にて露出するように導電性ピン５８の端部６２はグランド面１６の穴５６を通るように延在する。他の態様では、上述の導電性パッド６４と実質的に同様の手法および構成でもって、導電性パッド（図示せず）は導電性ピン５８の端部６２と電気的接続するように穴５６内に位置付けられている（例えば、導電性パッドが導電性ピン５８の端部６２と物理的に接触している、ハンダ付けされている、および／またはそれに類するものがなされている）。導電性ピン５８が給電ネットワーク１２に電気的に接続されるように、穴５６内にて延在する導電性パッドは給電ネットワーク１２に電気的に接続されている。導電性パッドが穴５６内に位置付けられている態様では、導電性パッドと放射パッチ１６との間で延在する半径方向（放射方向）のクリアランス（図示せず）を有するように、導電性パッドは穴５６内にてグランド面１６と離隔している。導電性ピン５８の端部６２を給電ネットワーク１２に電気的に接続するための他のアレンジメントも可能である。穴５６、導電性パッド６４、半径方向のクリアランスは、各々、全体としていずれのサイズをも有し得、相互の関係において相対的ないずれのサイズをも有し得、また、いずれの形状をも有し得る。グランド面１６には、いかなる数の導電性ピン５８のための穴５６はいかなる数含まれていてもよい。

【0072】

図９および図１０を参照して説明する。円筒形（即ち、円形の断面）を有するように示しているものの、導電性ピン５８の各々はいずれの断面形状をも有し得る。例えば、特に制限されるわけではないが、正方形状、矩形状、楕円形（または卵形）、閉鎖的な曲線、４つよりも多い側部を有する形状、および／またはそれらに類する形状を各導電性ピン５８は有し得る。

【0073】

図１１は、図９および図１０に示されるパッチアンテナ１８の平面図である。給電プローブ３６の導電性ピン５８は、円偏波した放射パターンを生じるように放射パッチに電磁結合しており、それによって、パッチアンテナ１８が円偏波した電磁波を放射するようになる。完全に環状の放射パターンおよび電磁波に加えて、本明細書で用いられる「円偏波した放射パターン」および「円偏波した電磁波」は、それぞれ、完全に円形状を有さない放射パターンおよび電磁波を含んでおり、例えば、限定されるわけではないが楕円形状および／またはそれに類する形状を有する放射パターンおよび電磁波を含んでいる。更に、「電磁的に結合」といった用語は、放射パッチ３４と物理的に接触しない給電プローブ３６の導電性ピン５８を示すものを意図している。

【0074】

隣接する給電プローブ３６が基板ボディ３８に沿って互いに離隔するように、例示される態様のパターンアンテナ１８は基板ボディ３８に対して位置付けられた４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄを含んでいる。４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの各々の活性相および角度方向（即ち、基板ボディ３８に沿った間隔パターン）は、円偏波した放射パターンを生じるように選択される。具体的には、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、略等しい電力振幅の４つのそれぞれの箇所７４ａ，７４ｂ，７４ｃおよび７４ｄ（各々が段階的に相遅れの状態にある４つの箇所）において放射パッチに給電する。給電ネットワーク１２（図１）は、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの各々の各々の相を制御するための１つ以上の種々の要素（図示せず）を含むものであってよく、かかる要素としては、制限されるわけではないが、例えばバラン、ハイブリッド・カプラー、遅延線および／またはそれに類するものを挙げることができる。正方形または矩形状のｘ−ｙ断面のパッチアンテナに対して、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの相対的な間隔および相遅れは、略等しい電力振幅を有するものの互いに相遅れがある２つの異なるモード（例えば直交モードであって、限定されるわけではないが、ＴＭ_０１０およびＴＭ_００１）を活性化する。異なるモードは別個に放射を行い、時間的に回転する磁場を生じるように組み合わせ、それによって、略円形の偏波した電磁波を生じる。円形のｘ−ｙ断面のパッチアンテナに対して、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄの相対的間隔および相遅れは、円形の電界分布を有する単一のモード（例えば、限定するわけではないがＴＭ_１１０，ＴＭ_２１０，ＴＭ_３１０，またはＴＭ_４１０などのモード）。時間的な電磁場の回転は円形偏波の電磁波を生じる。他のｘ−ｙ断面のパッチアンテナは、マルチのモードの組合せ活性化することを通じて電磁波の回転を生じさせる。

【0075】

基板ボディ３８に沿った間隔および隣接する給電プローブ３６の位置の間の相遅れは、１つ以上の所定モードで作動すべくパッチアンテナ１８を構成するように選択され得る。パッチアンテナ１８は、いずれのモード（例えば、限定されるわけではないがＴＭ_１１０，ＴＭ_２１０，ＴＭ_３１０，ＴＭ_４１０および／またはそれに類するモード）で作動し得る。例示される態様のパッチアンテナ１８では、基板ボディ３８に沿って略９０°離れるように給電プローブ３６の間隔を空けることによって、また、９０°のプログレッシブ相シフトを有する放射パッチ３４に給電するように給電プローブ３６が構成されるように給電プローブ３６の相を制御することによって、ＴＭ_１１０のモードに対する円偏波が達成される。換言すれば、給電プローブ３６が放射パッチ３４の中央から互いに略等しい間隔で基板ボディ３８に沿って離隔しており、それによって、外周部に沿った隣接する給電プローブ３６が互いに略９０°の相シフト遅れるようになっている。例えば、図１１に示すように、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ、略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の角度方向を有しており、また、給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ、略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の面を有している。

【0076】

例示される態様のパッチアンテナ１８は、放射パッチ３４を活性化させるために、４つの給電プローブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄを含んでいるものの、別法にてパッチアンテナ１８が３つのみの給電プローブ３６または４つよりも多い給電プローブ３６を使用できることも考えられる。３つ又は４よりも多い給電プローブ３６が使用される態様では、外周部に沿った隣接する給電プローブ３６が互いに所定の相シフト遅れるようになるように、給電プローブ３６が放射パッチ３４の中央から互いに略等しい間隔で基板ボディ３８に沿って離隔したものであってよい。更に、給電プローブ３６の導電性パス５８に加えて、パッチアンテナ１８は、基板ボディ３８内に位置付けられた１つ以上の付加的な導電性ピン（例えば、図１１に示すような導電性ピン３９）を含むものであってよい。導電性ピン３９は中央軸３０に沿った長さを有するように延在している。導電性ピン３９が基板ボディ３８の中央に位置付けられるように中央軸３０と整列するように示されているものの、導電性ピン３９は、基板ボディ３８に沿って他のｘ−ｙ位置に位置付けられたものであってよい。更に、導電性ピン３９はいずれの長さで延在していてよく、また、基板ボディ３８の厚さＴ（図９および図１０）に沿ったいずれの位置に位置付けられるものであってよい。例示される態様の導電性ピン３９では、導電性ピン３９はサイド４０からサイド４２までの厚さＴの略全部に沿って延在している。導電性ピン３９は、中央軸３０に対して基板ボディ３８内においていずれの向きを有する。

【0077】

他の態様では給電プローブ３６の導電性ピン５８の他の間隔パターンが用いられ得る。例えば、図１２はパッチアンテナ１１８の別の例示的な態様の平面図を示している。パッチアンテナ１１８は、誘電体基板１３２，誘電体基板１３２上に位置する放射パッチ１３４、および、導電性パス１５８を有する４つの給電プローブ１３６（即ち、給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄ）を含んでいる。グランド面１１６は、パッチアンテナ１１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0078】

図１２に見られるように、４つの給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄは、基板１３２のボディ１３８に沿って離隔した関係で位置付けられている。例示される態様のパッチアンテナ１１８では、基板ボディ１３８に沿った間隔および給電プローブ１３６間の相遅れはパッチアンテナ１８がモードＴＭ_２１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ１３６ａ,１３６ｂ，１３６ｃおよび１３６ｄが、それぞれ略０°、略１３５°、略１８０°、略３１５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略０°、略９０°の面を有するように、基板ボディ１３８沿いに給電プローブ同士１３６が離隔され、それら給電プローブ１３６の相が制御されることによって、ＴＭ_２１０のモードのための円偏波が達成される。

【0079】

更に、例えば、図１３は、モードＴＭ_３１０で作動すべく構成されたパッチアンテナ２１８の別の例示態様の平面図である。パッチアンテナ２１８は、誘電体基板２３２，誘電体基板２３２上に位置する放射パッチ２３４、および、４つの給電プローブ２３６を含んでいる。導電性パス２５８を有する４つの給電プローブ２３６ａ,２３６ｂ，２３６ｃおよび２３６ｄは、基板２３２のボディ２３８の周りに離隔した関係で位置付けられている。基板ボディ２３８に沿った間隔および給電プローブ２３６間の相遅れはパッチアンテナ２１８がモードＴＭ_３１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ２３６ａ,２３６ｂ，２３６ｃおよび２３６ｄが、それぞれ略０°、略１５０°、略１８０°、略３３５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略１８０°、略２７０°の面を有するように、基板ボディ２３８沿いに給電プローブ２３６が離隔され、それら給電プローブ２３６の相が制御されることによって、ＴＭ_３１０のモードのための円偏波が達成される。グランド面２１６は、パッチアンテナ２１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0080】

図１４は、モードＴＭ_４１０で作動すべく構成されたパッチアンテナ３１８の別の例示態様の平面図である。パッチアンテナ３１８は、誘電体基板３３２，誘電体基板３３２上に位置する放射パッチ３３４、および、導電性パス３５８を有する４つの給電プローブ３３６を含んでいる。４つの給電プローブ３３６ａ,３３６ｂ，３３６ｃおよび３３６ｄは、基板３３２のボディ３３８に沿って離隔した関係で位置付けられている。基板ボディ３３８に沿った間隔および給電プローブ３３６間の相遅れはパッチアンテナ３１８がモードＴＭ_４１０で作動すべく構成されるように選択されている。給電プローブ３３６ａ,３３６ｂ，３３６ｃおよび３３６ｄが、それぞれ略０°、略１１２．５°、略１８０°、略２９２．５°の角度方向を有し、また、それぞれ略０°、略９０°、略０°、略９０°の面を有するように、外周部３５０沿いに給電プローブ３３６が離隔され、それら給電プローブ３３６の相が制御されることによって、ＴＭ_４１０のモードのための円偏波が達成される。グランド面３１６は、パッチアンテナ３１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。

【0081】

図９および図１０ならびにパッチアンテナ１８に関して説明する。パッチアンテナ１８は、動作中、ＲＦ波を環境中に送信したり、および／または、環境中からＲＦ波を受信したりする。具体的には、パッチアンテナ１８は誘電体装荷空洞と似ている。パッチアンテナ１８内の電磁場は、空洞共振器としてパッチアンテナ１８を扱うことによってみることができる。給電プローブ３６は、非所望の空洞モードを抑えつつも所望の空洞モードを効率的に活性化させるように構成され得る。空洞内の所望モードの電界分布の最大にて給電プローブ３６が比較的良くパッチアンテナ１８に結合する際にパッチアンテナ１８の所望の空洞モードが活性化される。給電プローブ３６は、パッチアンテナ１８と処理システム２２（図１）との間で比較的効率的なインピーダンス整合を供し得る。更に、給電プローブ３６は、給電プローブ３６の入力リアクタンスが最小限化するように構成されている。導電性ピン５８の付加的な長さは給電プローブ・インダクタンスを増加させる一方、半径方向クリアランス（例えば、半径方向クリアランス６６）の大きさ、穴５４の大きさおよび／または穴５６の大きさは給電プローブ３６のキャパシタンスを増加させ得る。導電性ピン５８の長さ、半径方向クリアランスの大きさ、穴５４のサイズ、および／または穴５６のサイズを調整することは、給電プローブ３６のリアクタンスを最小限にすることを可能とし得、パッチアンテナ１８の性能を増加させ得る。パッチアンテナの「性能」は、所望モードを活性化しつつも非所望のモード（例えば高次モード）を抑えるパッチアンテナ１８の能力を意味している。

【0082】

パッチアンテナ１８はいずれの周波数でも作動し得る。「作動する」とは、パッチアンテナ１８が特定の周波数でＲＦ波を送信および／または受信できることを意味している。パッチアンテナ１８の作動周波数の例としては、特に制限されるわけではないが、略０．５ＧＨｚよりも大きい周波数、略１．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略３．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略２．００ＧＨｚよりも大きい周波数、略１．００ＧＨｚ〜略２．００ＧＨｚの周波数などを挙げることができる。パッチアンテナ１８は、いずれのバンド幅を有する周波数バンドにわたって作動し得る。パッチアンテナ１８の作動周波数バンドのバンド幅の例としては、特に制限されるわけではないが、略１００ＭＨｚ、略４００ＭＨｚ、略５００ＭＨｚ、略６００ＭＨｚおよび／またはそれに類するものを挙げることができる。パッチアンテナ１８は、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８と比べてより大きいバンド幅を有し得る。例えば、幾つかの既知のパッチアンテナ１８はわずかに略５ＭＨｚのバンド幅を有する一方、他の既知のパッチアンテナ１８は２４ＭＨｚまでのバンド幅を有し得る。パッチアンテナ１８は、基板ボディ３８の外面４８内に延在するＬ形状の給電プローブ（図示せず）を含む同様のパッチアンテナよりも動作バンドの点でより少ないバンド幅でしかしより多くのゲインを有し得る。

【0083】

パッチアンテナ１８の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得る。例えば、放射パッチ３４の直径ＤＩＡ、基板ボディ３８の直径ＤＩＡ（上述したように厚さＴに沿って可変または一定であり得る直径ＤＩＡ）、基板ボディ３８の厚さＴの値、および／または、基板ボディ３８の誘電率は、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得、例えば、少なくとも既知のパッチアンテナに対して大きいバンド幅および／または小さいサイズとなるように選択され得る。ある態様では、基板ボディ３８の厚さＴは、基板２における波長の少なくとも略０．２倍である。略０．０５波長〜略０．７波長よりも大きいパッチアンテナ１８の基板厚さＴは、パッチアンテナ１８が少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８のバンド幅よりも大きいバンド幅を有することを容易にし得る。パッチアンテナ１８のバンド幅は、基板ボディ３８誘電率の平方根に逆比例し、基板ボディ３８の厚さＴに直接的に比例する。

【0084】

更に、給電プローブ３６の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定の動作周波数および／または所定のバンド幅を供するように選択され得る。給電プローブ３６のかかる種々のパラメーターの例としては、特に制限されるわけではないが、使用される給電プローブ３６の数、導電性ピン５８の長さ、導電性ピン５８の大きさ（例えば、直径）導電性ピン５８がスルー開口部５２内で基板ボディ３８と係合するか否か、スルー開口部５２内での導電性ピン５８と基板ボディ３８との離隔量、および／またはそれらに類するものを挙げることができる。上述したように、（例えば、単に２つの給電プローブ３６を使用することと比べて）４つの給電プローブ３６を含めることは、パッチアンテナ１８が少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８のバンド幅よりも大きいバンド幅を有することを容易にし得る。例えば、アンテナ・アッセンブリ１４（図１）において、４つの給電プローブ３６を含めることは、２つのみの給電プローブ３６を含めることと比較して、パッチアンテナ１８間の相互の結合をより大きく減じ得る。更に、例えば、４つの給電プローブ３６を含めることは、非所望のモード（例えば高次モード）を抑制し得、放射純度の向上につながり得る。

【0085】

パッチアンテナ１８はいずれのサイズをも有し得る。例えば、パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法、パッチアンテナ１８の全体的なｙ寸法、放射パッチ３４の寸法ＤＩＡ_１、基板ボディ３８の寸法ＤＩＡ（上述したように厚さＴに沿って可変または一定となり得る寸法）は、各々、いずれの値をも有し得る。パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法、パッチアンテナ１８の全体的なｙ寸法、放射パッチ３４の寸法ＤＩＡ_１、基板ボディ３８の寸法ＤＩＡの各々の値を例示すると、制限されるわけではないが、略１０２ｍｍ（４インチ）未満、略７６ｍｍ（３．０インチ）未満、略５１ｍｍ（２．０インチ）未満、略１０２ｍｍ（４．０インチ）未満、略３５．６ｍｍ（１．４インチ）〜略４０．６ｍｍ（１．６インチ）、および／またはそれに類するものを挙げることができる。直径ＤＩＡおよびＤＩＡ_１につき本明細書で述べられる例示的な寸法は、パッチアンテナ１８が非円形なｘ−ｙ面に沿った断面形状を有する態様において、パッチアンテナ１８のいずれの長さおよび／または幅に応用することができる。例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナ１８は、少なくとも７６ｍｍ（３．０インチ）の幅、長さ、および／または直径を有している。

【0086】

パッチアンテナ１８の種々のパラメーターは、パッチアンテナ１８に所定のサイズを供するように選択され得るものであり、例えば直径ＤＩＡおよびＤＩＡ_１の所定の値を供するように選択され得るものである。例えば、基板ボディ３８の誘電率は、パッチアンテナ１８に所定のサイズを供するにように選択され得るものであり、例えば、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナと比べて減じられたサイズを供するように選択され得るものである。一般的に、パッチアンテナ１８の所与の共鳴振動数に対しては、放射パッチ３４の直径ＤＩＡ_１は基板ボディ３８の誘電率の平方根に逆比例しており、それによって、誘電率が増加するに伴ってパッチアンテナ１８のサイズが減じられるようになっている。更に、パッチアンテナ１８の幅、長さおよび／または直径は、周波数バンドの中央にて略半波長となっている。従って、基板ボディ３８の誘電率が増加すれば、パッチアンテナ１８の波長が減じられ、それによって、パッチアンテナ１８の全体的なｘ寸法および／またはｙ寸法（例えば、全体的な長さ、全体的な幅、および／または全体的は直径）の低減が可能となる。一般的に、誘電率の増加に伴ってパッチアンテナのバンド幅が減じられることになるようにパッチアンテナのバンド幅はパッチアンテナの基板の誘電率に逆相関している。しかしながら、パッチアンテナ１８では、そのようなバンド幅のロスは、基板ボディ３８の厚さＴの増加によって補填することができる。

【0087】

図１５はパッチアンテナ４１８の別の例示態様の立体図である。図９は、パッチアンテナの平面図である。パッチアンテナ４１８は、中央軸４３０に沿って高さを有するように延在している。パッチアンテナ４１８は、２つの誘電体基板４３２，４３６、２つの放射パッチ４３４，４３８、および、複数の給電プローブ４３６を含んでいる。基板４３２はグランド面４１６に位置している。放射パッチ４３４は基板４３２に位置している。基板４７６は放射パッチ４３４に位置付けられており、放射パッチ４７８は基板４７６に位置している。グランド面４１６は、パッチアンテナ４１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。本明細書では、基板４３２を“第１基板”と称する一方、基板４７６を“第２基板”と称する。また、放射パッチ４３４を“第１放射パッチ”と称す一方、放射パッチ４７８を“第２放射パッチ”と称す。

【0088】

基板４３２および４７６は、それぞれ、個々のボディ４３８および４８０を含んでいる。基板４３２のボディ４３８は、ボディ４３８のサイド４４０（図９では示さず）からそれに対向するサイド４４２（図９では示さず）まで厚さを有するように延在している。基板４３２のボディ４３８は、ボディ４３８の厚さを通るように延在するスルー開口部４５２を含んでいる。同様に、基板４７６のボディ４８０は、そのサイド４８２（図１６では表示せず）から対向するサイド４８４（図１６では表示せず）までの厚さを有するように延在している。基板４７６のボディ４８０は、その厚さを通るように延在するスルー開口部４８６を含んでいる。図１５に示すように、基板４３２のスルー開口部４５２は、基板４７６の対向するスルー開口部４８６と整列している。本明細書では、基板４３８のサイド４４０を“第１サイド”と称す一方、基板４３８のサイド４４２を“第２サイド”と称す。また、基板ボディ４８０のサイド４８２を“第１サイド”と称す一方、基板４８０のサイド４８４を“第２サイド”と称す。

【0089】

図１５に最も良く示されているように、グランド面４１６は、基板４３２のボディ４３８のサイド４４２に位置付けられている一方、放射パッチ４３４は基板ボディ４３８の対向するサイド４４０に位置付けられている。ボディ４８０のサイド４８４が放射パッチ４３４と面するように基板４７６のボディ４８０が放射パッチ４３４に位置付けられている。放射パッチ４７８は、基板４７６のボディ４８０のサイド４８２に位置付けられている。

【0090】

給電プローブ４３６は、放射パッチ４３４を活性化すべく給電ネットワーク１２と電気的に接続されるように構成された給電プローブ４３６ａ、および、放射パッチ４７８を活性化すべく給電ネットワーク１２と電気的に接続されるように構成された給電プローブ４３６ｂを含んでいる。例示される態様の給電プローブ４３６ａでは、各々の給電プローブ４３６ａは、基板４３２の対応するスルー開口部４５２内にて延在する略真直ぐの導電性ピン４５８を含んでいる。同様に、例示される態様の給電プローブ４３６ｂでは、各々の給電プローブ４３６ｂは、基板４７６の対応するスルー開口部４８６内にて延在する略真直ぐの導電性ピン４５８を含んでいる。４つが示されているものの（図１５では３つのみが示されている）、パッチアンテナ４１８は、いずれの数の給電プローブ４３６ａおよびいずれの数の給電プローブ４３６ｂを含むものであってよい。

【0091】

グランド面４１６は、その厚さを通るように延在する穴４５６を有している。図１５に示すように、グランド面４１６の各穴４５６は基板ボディ４３８の対応するスルー開口部４５２と整列している。放射パッチ４３４は、その厚さを通るように延在する穴４５４を含んでいる。放射パッチ４３４の各穴４５４は基板ボディ４３８の対応するスルー開口部４５２と整列しており、また、基板ボディ４８０の対向するスルー開口部４５２と整列している。放射パッチ４７８は、その厚さを通るように延在する穴４８８を含んでいる。各穴４８８は、基板ボディ４８０の対応するスルー開口部４８６と整列している。穴４５４を“第１穴”と称す一方、穴４８８を“第２穴”と称す。

【0092】

オプションとして、導電性パッド４６４が放射パッチ４３４の穴４５４内に位置付けられており、および／または、導電性パッド４９０が放射パッチ４７８の穴４８８内に位置付けられている。各々の導電性パッド４６４は、対応する給電プローブ４３６ａの導電性ピン４５８および対応する給電プローブ４３６ｂの導電性ピン４５８に電気的に接続されている（例えば、それらが互いに物理的に接触している、ハンダ付けされている、および／またはそれに類するものがなされている）。それによって、導電性パッド４６４は、給電プローブ４３６ａの導電性ピン４５８を、対応する給電プローブ４３６ｂの導電性ピン４５８に電気的に接続する。各々の導電性パッド４９０は、対応する給電プローブ４３６ｂの導電性ピン４５８に電気的に接続されている（例えば、それらが互いに物理的に接触している、ハンダ付けされている、および／またはそれに類するものがなされている）。例示される態様のパッチアンテナ４１８では、導電性ピン４５８ならびに導電性パッド４９０および４６４は、パッチアンテナ４１８の高さの略全体に沿って延在する電気パスを規定する。他の態様では、パッチアンテナ４１８は、導電性パッド４９０および／または導電性パッド４６４を含んでおらず、パッチアンテナ４１８の高さの略全てに沿って延在する電気パスは、以下の（１）〜（３）のいずれかのみによって規定される。
（１）導電性ピン４５８、
（２）導電性ピン４５８および導電性パッド４６４、または
（３）導電性ピン４５８および導電性パッド４９０
例えば、単一の導電性ピン４５８は、基板４３２のスルー開口部４５２および基板４７６の対応する（即ち、整列する）スルー開口部４８６の双方内にて延在し得る。対応するスルー開口部４５２，４８６内にて延在する単一の導電性ピン４５８に代えて、対応するスルー開口部４５２，４８６の別個の導電性ピン４５８は、互いに物理的接触状態で当接する。更に、例えば、対向するスルー開口部４５２，４８６内にて延在する単一の導電性ピン４５８に代えて、単一の電気的ビアが基板４３２のスルー開口部４５２と基板４７６の対応するスルー開口部４８６との双方内にて延在していてよい。かかる電気的ビアとしては、制限されるわけではないが、めっきされた電気的ビア、充填された電気的ビア、および／またはそれに類するものを挙げることができる。

【0093】

放射パッチ４３４および４３８の各々はいずれの周波数でも作動し得る。ある態様では、放射パッチ４３４および４３８は、オーバーラップし得る又はオーバーラップし得ない周波数でも作動する。

【0094】

基板４７６のボディ４８０の厚さを通るように延在する“スルー”開口部４８６として示されて説明されているものの、別法では、開口部４８６は、基板ボディ４８０の厚さを全て通ように延在していないものであってもよい。具体的には、そのような代替的な態様では、対応する導電性ピン４５８の対応する端部（即ち、近位端部）が基板ボディ４８０の材料によってサイド４８２からサイド４８４の方へと離隔することになるように、開口部４８６は基板ボディ４８０のサイド４８２を通るように延在していない。

【0095】

各々が２つとして示されているものの、パッチアンテナ４１８は、放射パッチの数が基板の数と同じであるかに拘わらず、いずれの数の誘電体基板およびいずれの数の放射パッチを有するものであってよい。

【0096】

図１７は、パッチアンテナ５１８の別の例示態様の立体図である。かかるパッチアンテナ５１８は、図１５および図１６に示されるパッチアンテナ４１８と似ている。例えば、パッチアンテナ５１８は、２つの誘電体基板５３２，５７６、２つの放射パッチ５３４，５３８、および、略真直ぐの導電性ピン５５８を含んだ複数の給電プローブ５３６ａ，５３６ｂ，５３６ｃを含んでいる。基板５３２はグランド面５１６に位置している。放射パッチ５３４は基板５３２に位置している。基板５７６は放射パッチ５３４に位置付けられており、放射パッチ５７８は基板５７６に位置している。しかしながら、パッチアンテナ５１８は、放射パッチ５７８に位置付けられている別の誘電体基板５９２を含んでいる。グランド面５１６は、パッチアンテナ５１８の要素とみなすことができ、あるいは、そのような要素とみなされない場合もある。本明細書では、基板５３２を“第１基板”と称する一方、基板５７６を“第２基板”と称する。また、放射パッチ５３４を“第１放射パッチ”と称す一方、放射パッチ５７８を“第２放射パッチ”と称す。

【0097】

基板５９２は、ボディ５９４のサイド５９６（図９では示さず）からそれに対向するサイド５９８まで厚さを有するように延在するボディ５９４を含んでいる。基板ボディ５９４のサイド５９８が放射パッチ５７８と面するように基板５９２が放射パッチ５７８に位置付けられている。基板５９２のボディ５９４は、ボディ５９４の厚さを通るように延在するスルー開口部６００を含んでいる。スルー開口部６００は基板５７６の対向するスルー開口部４８６と整列している。本明細書では、基板ボディ５９４のサイド５９６を“第１サイド”と称す一方、その基板５９４のサイド５９８を“第２サイド”と称す。

【0098】

グランド面５１６は、その厚さを通るように延在する穴５５６を有している。グランド面５１６の各々の穴５５６は、グランド面５１６の各穴５５６は基板の対向するスルー開口部５５２と整列している。放射パッチ５３４は、その厚さを通るように延在する穴５５４を含んでいる。放射パッチ５３４の各穴５５４は基板５３２の対応するスルー開口部５５２と整列しており、また、基板５７６の対向するスルー開口部５８６と整列している。放射パッチ５７８は、その厚さを通るように延在する穴５５８を含んでいる。放射パッチの各穴５８８は基板５７６の対応するスルー開口部５８６と整列しており、また、基板ボディ５９４の対向するスルー開口部６００と整列している。本明細書において穴５５４を“第１穴”と称す一方、穴５８８を“第２穴”と称す。また、グランド面５１６の穴５５６は“第３穴”と称す。

【0099】

給電プローブ５３６ｃの導電性ピン５５８は基板５９２の対応するスルー開口部６００内に延在しており、また、放射パッチ５７８内にて基板５７６に位置付けられるオプションとしての導電性パッド５９０に電気的に接続されている。オプションとして、導電性パッド６０２は、対応する給電プローブ５３６ｃの導電性ピン５５８と電気的に接続された状態で基板ボディ５９４のサイド５９６に位置付けられている。図１７に示すように、例示的な態様のパッチアンテナ５１８は、放射パッチ５３４内にて基板５３２に位置付けられるオプションとしての導電性パッド５６４を含んでいる。パッチアンテナ５１８に含まれる給電プローブ５３６ａ，５３６ｂおよび５３６ｃの数はそれぞれいかなるものであってもよい。

【0100】

例示的な態様のパッチアンテナ５１８では、導電性ピン５５８および導電性パッド５６４，５９０および６０２は、パッチアンテナ５１８の高さの略全体に沿って延在する電気パスを規定する。他の態様では、パッチアンテナ５１８は、導電性パッド５６４、導電性パッド５９０および／または導電性パッド６０２を含んでおらず、パッチアンテナ５１８の高さの略全てに沿って延在する電気パスは、以下の（１）〜（４）のいずれかのみによって規定される。
（１）導電性ピン５５８、
（２）導電性ピン５５８および導電性パッド５６４、
（３）導電性ピン５５８および導電性パッド５９０、または
（４）導電性ピン５５８および導電性パッド６０２
例えば、単一の導電性ピン５５８は、基板４３２のスルー開口部５５２、基板４７６の対応する（即ち、整列する）スルー開口部５８６、および、基板５９２の対応するスルー開口部６００にて延在し得る。対応するスルー開口部５５２，５８６および６００内にて延在する単一の導電性ピン５５８に代えて、対応するスルー開口部５５２，５８６および６００の別個の導電性ピン５５８は、互いに物理的接触状態で当接する。更に、例えば、単一の電気的ビアが基板５３２のスルー開口部５５２、基板５７６の対応するスルー開口部５８６、ならびに、基板５９２の対応するスルー開口部６００内にて延在していてよい。かかる電気的ビアとしては、制限されるわけではないが、めっきされた電気的ビア、充填された電気的ビア、および／またはそれに類するものを挙げることができる。

【0101】

基板５７６のボディの厚さを通るように延在する“スルー”開口部５８６として示されて説明されているものの、別法では、開口部５８６は、基板５７６のボディの厚さを全て通ように延在していないものであってもよい。具体的には、そのような代替的な態様では、対応する給電プローブ５３６ｂの対応する導電性ピン５５８の対応する端部（即ち、近位端部）が、基板５７６のボディの材料によって、放射パッチ５７８が位置付けられているサイドから離隔することになるように、開口部５８６は放射パッチ５７８が位置付けられた基板５７６のサイドを通ようには延在していない。更に、開口部５８６が基板５７６のボディの厚さを通るように延在していないスルー開口部５８６となっている態様では、基板５９２のボディ５９４のスルー開口部６００は、基板ボディ５９４の厚さを全て通ように延在していないものであってもよい。具体的には、対応する給電プローブ５３６ｃの対応する導電性ピン５５８の対応する端部（即ち、近位端部）が基板ボディ５９４の材料によって基板ボディ５９４のサイド５９６からサイド５９８の方へと離隔することになるように、開口部６００は基板ボディ５９４のサイド５９６を通ように延在していない。

【0102】

３つの基板５３６，５７６，５９２および２つの放射パッチ５３４，５７８が示されているものの、放射パッチの数が基板の数と同一であるか否かに拘わらず、パッチアンテナ５１８は、いずれかの数の誘電体基板およびいずれの数の放射パッチを有するものであってよい。例えば、放射パッチ（図示せず）は、基板５９２のボディ５９４のサイド５９６に位置付けられるものであってよい。

【0103】

図１８は、給電プローブ３６（図９〜１１）の別の例示的な態様を示すパッチアンテナ６１８の更に別の例示的態様の断面図である。パッチアンテナ６１８は、誘電体基板６３２，誘電体基板６３２上に位置する放射パッチ６３４、および、複数の給電プローブ６３６を含んでいる。グランド面６１６は図１８に示されており、パッチアンテナ６１８の要素と考えら得るものであり、あるいは、そうでなかったりする。

【0104】

パッチアンテナ６１８の基板６３２はボディ６３８を有しており、かかる基板ボディ６３８は、そのサイド６４０からそれに対向するサイド６４２まで中央軸６３０に沿って厚さを有するように延在している。基板ボディ６３８は、そのボディの厚さを通るように延在するスルー開口部６５２を含んでいる。しかしながら、導電性ピン５８（図９〜図１１）に代えて、給電プローブ６３６は、スルー開口部６５２内に形成される電気的ビア６５８を含んでいる。具体的には、各々のスルー開口部６５２の１つ以上の内壁７０４はめっき処理されていたり、および／または、そうでない場合には導電性材料７０６で形成されていたりしており、それによって、対応する電気的ビア６５８が形成される。電気的ビア６５８はスルー開口部６５２内で延在する導電性パスを規定している。パッチアンテナ５１８は、いずれの数の給電プローブ６３６を含むものであってよい。本明細書では、各々の電気的ビア６５８は“導電性パス”とも称され得る。

【0105】

本明細書で説明される及び／または示される態様では、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナよりも広い周波数バンドで作動するパッチアンテナが供され得る。本明細書で説明される及び／または示される態様では、２つ以上の種々のＧＮＳＳ衛星配置の種々の周波数バンドとオーバーラップする周波数バンドを有するパッチアンテナが供され得る。本明細書で説明される及び／または示される態様では、種々の周波数バンドにわたって作動する２つ以上の種々のＧＮＳＳ衛星配置と通信できるパッチアンテナが供され得る。本明細書で説明される及び／または示される態様では、特定のＧＮＳＳ衛星配置の周波数バンドの複数の種々の周波数サブバンドで作動するパッチアンテナが供され得る。換言すれば、本明細書で説明される及び／または示される態様では、単一の衛星配置のためのマルチプルな周波数バンドにわたって適用範囲を有するパッチアンテナが供され得る。

【0106】

本明細書で説明される及び／または示される態様では、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナよりも小さいパッチアンテナが供され得る。例えば、本明細書で説明される及び／または示される態様では、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナよりも小さい幅、長さ、直径、半径および／またはそれに類するものが挙げられる。本明細書で説明される及び／または示される態様では、少なくとも幾つかの既知のパッチアンテナよりも多くのパッチアンテナを含むことができるアレイが供されている。

【関連出願の相互参照】

【0107】

本出願は、米国仮出願第６１／７５２,９１４号（２０１３年１月１５日出願）、米国出願第１３／８３９，９７６号（２０１３年３月１５日出願）および米国出願第１３／８４１，９５４号（２０１３年３月１５日出願）に基づく優先権の利益を主張する、これらの内容は引用することによって本明細書に組み込まれる。

【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14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】