特開 2022-185566 集積ダイプレクサを備えた小型で薄型の開口アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185566

(43)【公開日】2022-12-14

(54)【発明の名称】集積ダイプレクサを備えた小型で薄型の開口アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20221207BHJP

   H01Q 13/02 20060101ALI20221207BHJP

   H01P 5/107 20060101ALI20221207BHJP

   H01P 1/213 20060101ALI20221207BHJP

   H01P 5/12 20060101ALI20221207BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

H01Q13/02

H01P5/107

H01P1/213 A

H01P5/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022070050

(22)【出願日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】63/195,987

(32)【優先日】2021-06-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(72)【発明者】

【氏名】ジュリオ・エー・ナヴァッロ

【テーマコード（参考）】

5J006

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J006LA21

5J006LA25

5J021AA09

5J021AB07

5J021FA23

5J021FA32

5J021JA07

5J045AB01

5J045AB05

5J045AB06

5J045DA01

5J045HA02

5J045JA14

5J045MA04

5J045MA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】効率的で薄型で軽量の固定ビーム（一定の出発角）開口アンテナを提供する。
【解決手段】開口アンテナ１０は、ストリップ線路分配ネットワークによって導波管ダイプレクサ６に結合されたホーン放射器２のアレイを含む。ストリップ線路分配ネットワークは、放射器プレート１２とダイプレクサプレート１４との間に挟まれたプリント配線板１８に埋め込まれている。ダイプレクサプレート１４及び裏側カバープレート１６は、導波管ダイプレクサを形成する。各ホーン放射器２は、プリント配線板１８に隣接する一方の端部にそれぞれの円形開口部を有する。ダイプレクサプレート１４は、ホーン放射器２の円形開口部と一致してそれぞれ位置合わせされる円形導波管バックショート２４のアレイを含む。放射器プレート１２は、ダイプレクサプレート１４の矩形ポートと一致して位置合わせされる矩形導波管バックショート２２をさらに含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイプレクサプレート（14）と、
前記ダイプレクサプレートに取り付けられ、ストリップ線路分配ネットワーク（20）を備えるプリント配線板（18）と、
前記プリント配線板に取り付けられた放射器プレート（12）と、
前記ダイプレクサプレートに取り付けられた裏側カバープレート（16）と
を備える開口アンテナ（10）であって、
前記ストリップ線路分配ネットワークが、ダイプレクサ供給プローブ（28）およびホーン供給プローブ（26）のアレイを含み、
前記放射器プレートが、アンテナ動作中に前記ホーン供給プローブの前記アレイにそれぞれ結合するように構成されたホーン放射器（2）のアレイを備え、
前記ダイプレクサプレートおよび前記裏側カバープレートが、アンテナ動作中に前記ダイプレクサ供給プローブに結合される導波管ダイプレクサ（6）を形成するように構成される、開口アンテナ（10）。

【請求項2】

前記導波管ダイプレクサが、
第1のポート（30）を有するT分岐部（8a）と、
前記T分岐部に接続され、送信フィルタ（60）を備える第1のダイプレクサアーム（8b）と、
前記第1のダイプレクサアームに接続され、第2のポート（32）を有する第1の屈曲部（8c）と、
前記T分岐部に接続され、受信フィルタ（62）を備える第2のダイプレクサアーム（8d）と、
前記第2のダイプレクサアームに接続され、第3のポート（34）を有する第2の屈曲部（8e）と
を備える、請求項1に記載の開口アンテナ。

【請求項3】

前記送信フィルタが第1の通過帯域を有し、前記受信フィルタが前記第1の通過帯域と重ならない第2の通過帯域を有する、請求項2に記載の開口アンテナ。

【請求項4】

前記プリント配線板が、金属製の一対の接地面（42、50）をさらに備え、各接地面が、前記ホーン放射器の前記アレイとそれぞれ位置合わせされた開口部（56）のアレイを有し、前記第1のポートと位置合わせされた開口部（58）を有する、請求項2に記載の開口アンテナ。

【請求項5】

前記ダイプレクサ供給プローブが、アンテナ動作中に前記導波管ダイプレクサの前記第1のポートに結合するように構成される、請求項2に記載の開口アンテナ。

【請求項6】

前記第1のポートが矩形であり、前記放射器プレートが、前記導波管ダイプレクサの前記第1のポートと一致して位置合わせされる矩形導波管バックショート（22）をさらに備える、請求項5に記載の開口アンテナ。

【請求項7】

前記ダイプレクサ供給プローブが、前記第1のポートと前記矩形導波管バックショートとの間に配置される、請求項6に記載の開口アンテナ。

【請求項8】

前記導波管ダイプレクサの前記第2のポートおよび前記第3のポートが、前記裏側カバープレート内に形成される、請求項2に記載の開口アンテナ。

【請求項9】

前記ダイプレクサプレートが、前記ホーン放射器の前記アレイとそれぞれ一致して位置合わせされる円形導波管バックショート（24）のアレイを備える、請求項1に記載の開口アンテナ。

【請求項10】

前記ストリップ線路分配ネットワークが、
前記ダイプレクサ供給プローブに接続される複数の電力半値スプリッタ（36）と、
前記ホーン供給プローブの前記アレイにそれぞれ接続された分岐線路結合器（38）のアレイと
を備え、
前記分岐線路結合器が、前記電力半値スプリッタを介して前記ダイプレクサ供給プローブに接続されている、請求項1に記載の開口アンテナ。

【請求項11】

ダイプレクサプレート（14）と、
前記ダイプレクサプレートに取り付けられ、ストリップ線路分配ネットワーク（20）を備えるプリント配線板（18）と、
前記プリント配線板に取り付けられた放射器プレート（12）と
を備える開口アンテナ（10）であって、
前記放射器プレートが、前記プリント配線板の一方の側に隣接して配置されたホーン放射器（2）のアレイを備え、各ホーン放射器が、一方の端部にそれぞれの円形開口部を有し、
前記ダイプレクサプレートが、前記プリント配線板の他方の側に配置された円形導波管バックショート（24）のアレイを備え、
前記放射器プレートの前記円形開口部と前記ダイプレクサプレートの前記円形導波管バックショートとが一致してそれぞれ位置合わせされている、開口アンテナ（10）。

【請求項12】

前記ストリップ線路分配ネットワークが、前記放射器プレートの前記円形開口部の前記アレイと前記ダイプレクサプレートの前記円形導波管バックショートの前記アレイとの間にそれぞれ配置されたホーン供給プローブ（26）のアレイを備える、請求項11に記載の開口アンテナ。

【請求項13】

前記放射器プレートが、前記プリント配線板の前記一方の側に配置された矩形導波管バックショート（22）をさらに備え、
前記ダイプレクサプレートが、前記プリント配線板の他方の側に隣接して配置された矩形ポート（30）をさらに備え、
前記放射器プレートの前記矩形導波管バックショートと前記ダイプレクサプレートの前記矩形ポートとが一致して位置合わせされる、請求項11に記載の開口アンテナ。

【請求項14】

前記ストリップ線路分配ネットワークが、前記放射器プレートの前記矩形導波管バックショートと前記ダイプレクサプレートの前記矩形ポートとの間に配置されたダイプレクサ供給プローブ（28）をさらに備える、請求項13に記載の開口アンテナ。

【請求項15】

前記ダイプレクサプレートに取り付けられた裏側カバープレート（16）をさらに備え、前記ダイプレクサプレートおよび前記裏側カバープレートが、導波管ダイプレクサ（6）を形成するように構成され、さらに、前記導波管ダイプレクサが、
第1のポート（30）を有するT分岐部（8a）と、
前記T分岐部に接続され、送信フィルタ（60）を備える第1のダイプレクサアーム（8b）と、
前記第1のダイプレクサアームに接続され、第2のポート（32）を有する第1の屈曲部（8c）と、
前記T分岐部に接続され、受信フィルタ（62）を備える第2のダイプレクサアーム（8d）と、
前記第2のダイプレクサアームに接続され、第3のポート（34）を有する第2の屈曲部（8e）と
を備える、請求項13に記載の開口アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される技術は、一般に、アンテナシステムに関し、特に、開口アンテナ設計に関する。

【背景技術】

【0002】

任意の無線通信システムの必須構成要素は、電磁信号を送信および／または受信するアンテナである。開口アンテナは、一般に2種類存在する。第1の種類の開口アンテナは、典型的には、無線周波数（RF）信号を直接送信および／または受信するための電磁ホーン放射器（以下、「ホーン放射器」とする）の一群またはアレイを含むホーンアンテナである。第2の種類の開口アンテナは、一般に、RF信号を送信および／または受信するための1つまたは複数の供給ホーンによって補完された放物面反射鏡を含む反射鏡アンテナである。

【0003】

通信衛星でよく使用される1つのアンテナ構造は、マイクロストリップパッチ素子またはストリップ線路ダイプレクサ供給プローブのアレイにそれぞれ電磁的に結合される（以下、「結合される」 とする）ホーン放射器のアレイを含む。本明細書で使用される場合、「ストリップ線路」 という用語は、高周波無線信号を搬送するために使用される導電性伝送線路を指し、この伝送線路は、2つの接地面の間に挟まれた誘電体（絶縁体）基板に埋め込まれている。一部のアンテナはダイプレクサをさらに含み、ダイプレクサは導波管を使用して実装されてもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多くのアンテナ設計は、アンテナを支持するために別個の構造部材を利用する。このようなアンテナ設計はまた、アレイを形成するように組み立てられた、個別に製造された供給ホーンもしくはアンテナ要素を使用する。これにより、過度の重量、体積および製造コストが加わる。重量および体積は、宇宙船のアンテナの設計において特に重要な制約である。例えば、より低い質量およびより低い体積のアンテナは、宇宙船がより小型で、より低コストでビークルの打ち上げを行うことを可能にすることができる。さらに、個々のホーンもしくはアンテナ要素の設置は、寸法の積み上げおよび組立てのフロー時間に複雑さを加える。

【0005】

典型的な民生品（COTS）の解決策は、アンテナアレイ、フィルタ、ダイプレクサおよび電子機器を、コネクタおよびアダプタを必要とする別個の部品として使用する。この種の手法の1つの肯定的な態様は、個々の部品を交換できることである。しかし、このような構造の不利益は、完成したアセンブリが大きく、重く、かさばる傾向にあることである。構造的に効率的であり、質量および／または体積が低減されたアンテナシステムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に詳細に開示される主題は、効率的で薄型で軽量の固定ビーム（一定の出発角）開口アンテナに関する。一実施形態によれば、開口アンテナは、ストリップ線路分配ネットワークによって導波管ダイプレクサに結合されたホーン放射器のアレイを含む。ストリップ線路分配ネットワークは、（ホーン放射器を組み込んだ）放射器プレートとダイプレクサプレートとの間に挟まれたプリント配線板（PWB）に埋め込まれている。開口アンテナは、ダイプレクサプレートの底部に取り付けられる金属製の裏側接地面をさらに含んでもよい。ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートは、導波管ダイプレクサを形成するように構成される。その結果、小型で、薄型で、軽量のパッケージにおいて効率的な高利得アンテナが得られる。

【0007】

一実施形態によれば、導波管ダイプレクサは、T分岐部と、送信フィルタおよび受信フィルタと、それぞれの屈曲部（例えば、E面屈曲部および／またはH面屈曲部）とを含む。屈曲部は、裏側接地面のそれぞれの開口部と整列する。任意選択的に、送受信電子機器（例えば、高出力増幅器（HPA）、低雑音増幅器（LNA）、リミッタなど）は、裏側接地面に取り付けられてもよい。より多くの送受信間の分離、適応周波数ヌリング、および組込み試験を提供するために、追加の回路を含めることができる。

【0008】

集積導波管ダイプレクサを有する開口アンテナの様々な実施形態が以下にある程度詳細に説明されるが、それらの実施形態のうちの1つまたは複数は、以下の態様のうちの1つまたは複数によって特徴付けられてもよい。

【0009】

以下にある程度詳細に開示される主題の一態様は、ダイプレクサプレートと、ダイプレクサプレートに取り付けられ、ストリップ線路分配ネットワークを備えるプリント配線板と、プリント配線板に取り付けられた放射器プレートと、ダイプレクサプレートに取り付けられた裏側カバープレートとを備える開口アンテナである。ストリップ線路分配ネットワークは、ダイプレクサ供給プローブと、ホーン供給プローブのアレイとを備える。放射器プレートは、アンテナ動作中にホーン供給プローブのアレイにそれぞれ結合するように構成されたホーン放射器のアレイを備える。ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートは、アンテナ動作中にダイプレクサ供給プローブに結合される導波管ダイプレクサを形成するように構成される。放射器プレートは、導波管ダイプレクサの矩形ポートと一致して位置合わせされる矩形導波管バックショートをさらに備える。ダイプレクサ供給プローブは、矩形ポートと矩形導波管バックショートとの間に配置される。ダイプレクサプレートは、ホーン放射器の円形開口部とそれぞれ一致して位置合わせされる円形導波管バックショートのアレイをさらに含む。ホーン供給プローブは、ダイプレクサプレートの円形導波管バックショートとホーン放射器の円形開口部との間に配置される。

【0010】

以下にある程度詳細に開示される主題の別の態様は、ダイプレクサプレートと、ダイプレクサプレートに取り付けられ、ストリップ線路分配ネットワークを備えるプリント配線板と、プリント配線板に取り付けられた放射器プレートとを備える開口アンテナである。放射器プレートは、プリント配線板の一方の側に隣接して配置されたホーン放射器のアレイを備え、各ホーン放射器は、一方の端部にそれぞれの円形開口部を有する。ダイプレクサプレートは、プリント配線板の他方の側に配置された円形導波管バックショートのアレイを備える。放射器プレートの円形開口部とダイプレクサプレートの円形導波管バックショートとは一致して、それぞれ位置合わせされている。ストリップ線路分配ネットワークは、放射器プレートの円形開口部のアレイとダイプレクサプレートの円形導波管バックショートのアレイとの間にそれぞれ配置されたホーン供給プローブのアレイを備える。

【0011】

以下に開示される主題のさらなる態様は開口アンテナであって、当該開口アンテナは、ストリップ線路分配ネットワークを備えるプリント配線板であって、ストリップ線路分配ネットワークがダイプレクサ供給プローブとホーン供給プローブのアレイとを備える、プリント配線板と、プリント配線板の一方の側に隣接して配置された放射器プレートであって、放射器プレートがホーン放射器のアレイを備え、各ホーン放射器が一方の端部にそれぞれの円形開口部を有する、放射器プレートと、プリント配線板の一方の側に隣接して配置されたダイプレクサプレートであって、ダイプレクサプレートが、放射器プレートの円形開口部とそれぞれ位置合わせされる円形導波管バックショートのアレイを備え、ホーン供給プローブのアレイが、ダイプレクサプレートの円形導波管バックショートのアレイと放射器プレートの円形開口部との間にそれぞれ配置される、ダイプレクサプレートと、ダイプレクサプレートに隣接して配置される裏側カバープレートとを備え、ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートが、ダイプレクサプレート内に形成される第1のポートと、裏側カバープレート内に形成される第2のポートおよび第3のポートとを有する導波管ダイプレクサを形成するように構成される。

【0012】

集積型導波管ダイプレクサを有する開口アンテナの他の態様を以下に開示する。

【0013】

前項で説明した形態、機能および利点は、様々な実施形態において個別に実現されたり、さらに別の実施形態に組み込まれたりしてもよい。上述の態様および他の態様を説明するために、様々な実施形態を図面を参照して以下に説明する。どの図も一定の縮尺で描かれていない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートによって形成される集積導波管ダイプレクサに結合されるホーン放射器のアレイを含む薄型開口アンテナの三次元（3D）図である。

【図2】一実施形態による、放射器プレート、プリント配線板（PWB）、ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートを含む薄型開口アンテナの断面図である。

【図3】図2に示す開口アンテナのPWBに埋め込まれたRFストリップ線路分配ネットワークの上面図である。

【図4】提案された一実施態様によるPWBの一部分の断面図である。

【図5】図4に部分的に描かれたPWBの接地面の上面図である。

【図6】一実施形態による、T分岐部、送受信フィルタおよびE面屈曲部を有する導波管ダイプレクサを表す図である。

【図7】提案された代替的な実施態様による、図2に描かれた開口アンテナの裏側カバープレートの底面図である。破線は、隠れた導波管ダイプレクサを表している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、異なる図面における類似の要素に同じ参照番号が付されている図面を参照する。

【0016】

集積導波管ダイプレクサを有する開口アンテナの例示的な実施形態が、以下にある程度詳細に説明される。ただし、実際の実施形態の全ての形態が本明細書で説明されているわけではない。このような実際の実施形態の開発においては、システム関連および事業関連の制約の遵守などの開発者の特定の目標を達成するために、多くの実施に特定した判断をする必要があり、このような実施は1つずつ異なることは当業者には理解されよう。さらに、このような発展に要する労力は煩雑で時間を要するものであるかもしれないが、それでも本開示の利益を享受する当業者にとっては特別な作業にはならないことが理解されよう。

【0017】

図1は、放射器プレート12、ダイプレクサプレート14および裏側カバープレート16を含む機械加工された金属プレートのスタックを備える薄型開口アンテナ10の三次元（3 D）図である。図1に見られるように、ダイプレクサプレート14は、放射器プレート12と裏側カバープレート16との間に配置されている。開口アンテナ10は、放射器プレート12とダイプレクサプレート14との間に配置されるプリント配線板（図示せず）を備える。

【0018】

放射器プレート12は、ホーン放射器2のアレイを形成するように機械加工されている。使用時には、ホーン放射器2の開口部は、無線周波を透過させて湿気を排除するプラスチックシート（図1に示されていないプラスチックカバー）によって覆われてもよい。図1では見られないが、開口アンテナ10は、図2を参照して後述するように、ダイプレクサプレート14と裏側カバープレート16とによって形成される集積導波管ダイプレクサを組み込む。

【0019】

図1に示す例では、開口アンテナ10は、説明のために4×4アレイのホーン放射器2を含む。しかし、本明細書で提案される革新的な技術は、任意の数のホーン放射器を有する開口アンテナに組み込まれてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲が、特定の数のホーン放射器を必要とすると解釈されるべきではないことが理解されよう。

【0020】

図2は、ダイプレクサプレート14と、ダイプレクサプレート14に取り付けられたプリント配線板18（以下、「PWB18」とする）と、PWB18に取り付けられた放射器プレート12と、ダイプレクサプレート14に取り付けられた裏側カバープレート16とを含む薄型開口アンテナ10の断面図である。PWB18の層は図2には示されていないが、図4を参照して後述する。特に、PWB18は、図2には示されていないストリップ線路分配ネットワーク（ただし、図3に示すストリップ線路分配ネットワーク20を参照）を含む。

【0021】

再び図2を参照すると、PWB18は、放射器プレート12とダイプレクサプレート14との間に挟まれている。放射器プレート12は、PWB18の一方の側に配置されたホーン放射器2のアレイを備える。各ホーン放射器2は、放射器プレート12に機械加工されたそれぞれの軸対称面であってもよい。軸対称面は、円錐部分を有するフレア状導波管を形成するように構成された空隙部を形成する。図2に示す例では、各ホーン放射器2の軸対称面は、第1の直径を有する第1の円筒面4aと、第1の直径よりも大きい第2の直径を有する第2の円筒面4cと、第1の円筒面および第2の円筒面に接続された円錐面4bとを含む。円錐面4bは、フレア状導波管の円錐部分を画定する境界を形成する。第1の円筒面4aの端部の円形開口部は、PWB18に当接する。第2の円筒面4cの端部の円形開口部は、ホーン放射器2の物理的開口（開口部）である。

【0022】

図2に示す実施形態によれば、ダイプレクサプレート14は、導波管として機能する円筒形空隙部23のアレイを含むように機械加工されている。各円筒形空隙部23は、図2の断面図が取り込まれた平面に対して垂直な平面において、円形部分を有する。各円筒形空隙部23は、それぞれの円形導波管バックショート24を形成する下面によって部分的に境界されている。提案された一実施態様によれば、円形導波管バックショート24は、ホーン放射器2のアレイの第1の円筒面4aの端部の円形開口部とそれぞれ一致して位置合わせされている。円形導波管バックショート24は、入射するEM放射を反射してPWB18に戻す。

【0023】

図3は、誘電体材料で作られた基板（以下、「誘電体層44」とする）上に印刷されたストリップ線路分配ネットワーク20の上面図を表す図であり、この誘電体層は、図2に示す開口アンテナ10のPWB18の積層構造の一部である。軽量化のために、ストリップ線路分配ネットワーク20は、好ましくは誘電体層44に形成された経路指定されたチャネル54内に配置される。

【0024】

ストリップ線路分配ネットワーク20は、ホーン導波管からストリップ線路への遷移を可能にする二極ホーン供給プローブ26（以下、「ホーン供給プローブ26」とする）のアレイと、ダイプレクサ導波管からストリップ線路への遷移を可能にするダイプレクサ供給プローブ28とを含む。開口アンテナ10は、各ホーン放射器2に対して1つのホーン供給プローブ26を含む。例えば図1に示す開口アンテナ10では、ストリップ線路分配ネットワーク20は4×4アレイのホーン供給プローブ26を含む。各ホーン供給プローブ26は、ダイプレクサプレート14のそれぞれの円筒形バックショート空隙部23と、それぞれのホーン放射器2の第1の円筒面4aによって形成されたホーン導波管のそれぞれの円筒形部分との間に配置される。

【0025】

図4は、提案された一実施態様による、積層構造40を有するPWB18の一部分の断面図である。積層構造は、上側接地面42と、ストリップ線路分配ネットワーク20が印刷された第1の誘電体層44と、プリプレグ（予備含浸）材料層46と、第2の誘電体層48と、下側接地面50とを含む。プリプレグ材料層46は、誘電体層44および誘電体層48を一緒に保持する。1つの適切な誘電材料は、セラミック充填ポリテトラフルオロエチレン複合材料である。上側接地面42および下側接地面50は、多数の金属めっきビア52によって電気的に接続され、そのうちの一方のみが図4に示されている。多くの金属めっきビア52は、接地モード抑制を提供するために、ストリップ線路の両側の線路（遷移領域を除く）を辿るように配置されてもよい。

【0026】

図5に見られるように、PWB18の接地面42および接地面50は、ダイプレクサ供給プローブ28と位置合わせされたそれぞれの矩形開口部58と、4×4アレイのホーン供給プローブ26と位置合わせされたそれぞれの4×4アレイの円形開口部56とを有する。供給プローブから出射したEM放射は、供給プローブとそれぞれ位置合わせされた開口部を通って伝播する。

【0027】

再び図3を参照すると、送信中、ホーン供給プローブ26のアレイは、複数の電力半値スプリッタ36によってダイプレクサ供給プローブ28から分割電力を受信する。図3に見られるように、ストリップ線路分配ネットワーク20は、ホーン供給プローブ26のアレイにそれぞれ接続された分岐線路結合器38のアレイをさらに含む。分岐線路結合器38は、電力半値スプリッタ36を介してダイプレクサ供給プローブ28に接続されている。図3に示す例では、ダイプレクサ供給プローブ28によって4×4アレイのホーン供給プローブ26の各ホーン供給プローブ26に供給される電力は、（4つの電力半値スプリッタ36によって）4回分割され、次いで、分岐線路結合器38によって円偏波される。各分岐線路結合器38は、入力を位相が90度離れた2つの信号に分割する直交結合器である。分岐線路結合器38は、ホーン供給プローブ26が送信中に左円偏波EM放射を出射するように構成される。

【0028】

ダイプレクサ供給プローブ28は、導波管ダイプレクサからのEM放射を、送信中にEM放射を出射するようにホーン供給プローブ26に電力を供給する交流電流に変換するように構成される。図2に注目すると、ダイプレクサプレート14および裏側カバープレート16は、矩形断面を有する導波管ダイプレクサ6を形成するように機械加工されている。導波管ダイプレクサ6は、第1のポート30を有するT分岐部8aと、T分岐部8aに接続された第1のダイプレクサアーム8bと、第1のダイプレクサアーム8bに接続され、第2のポート32を有する第1のE面屈曲部8cと、T分岐部8aに接続された第2のダイプレクサアーム8dと、第2のダイプレクサアーム8dに接続され、第3のポート34を有する第2のE面屈曲部8eとを備える。導波管ダイプレクサ6の各部分は、矩形断面を有する。より具体的には、矩形導波管ダイプレクサの3つの壁がダイプレクサプレート14に機械加工され、導波管ダイプレクサの第4の壁が裏側カバープレート16の上面によって形成される。

【0029】

さらに、第1のポート30がダイプレクサプレート14に機械加工される一方で、第2のポート32および第3のポート34は裏側カバープレート16に機械加工される。第1のポート～第3のポートのそれぞれは、矩形断面を有する。第2のポート32は送信機（図示せず）に結合されている。第3のポート34は受信機（図示せず）に結合されている。第1のポート30は矩形ダイプレクサ供給入力／出力を形成する。送信中、EM放射は、第1のE面屈曲部8cの第2のポート32から第1のE面屈曲部8cへ、そして第1のダイプレクサアーム8bを通って伝播し、T分岐部8aの第1のポート30を出る。受信中、EM放射は、最初に、T分岐部8aの第1のポート30から第2のダイプレクサアーム8dへ進み、第2のE面屈曲部8eを通って伝播し、第2のE面屈曲部8eの第3のポート34を出る。第3のポートは、図2の断面図が取り込まれた平面に対して垂直な平面において、矩形断面を有する。

【0030】

導波管ダイプレクサを形成する部品を組み立てる方法は、ダイプレクサアームの各々に使用されるフィルタの種類に応じて変化してもよい。機械加工は、段部およびポケット内の角曲げ半径を制限する。ワイヤ放電加工（EDM）またはシンカEDMを使用することもできる。付加的な製造は、導波管ダイプレクサを製造するための別の潜在的により安価な技術である。

【0031】

ホーン放射器2に加えて、図2に示す放射器プレート12は、図2の断面図が取り込まれた平面に対して垂直な平面において矩形断面を有する箱形（平行六面体）の空隙部21を含むように機械加工されてもよい。空隙部21は、矩形導波管バックショート22を形成する上面によって部分的に境界されている。矩形導波管バックショート22は、ダイプレクサ供給プローブ28によって出射されたEM放射を反射する。提案されている一実施態様によれば、矩形導波管バックショート22は、導波管ダイプレクサ6の矩形の第1のポート30と一致して位置合わせされる。矩形導波管バックショート22は、入射するEM放射を反射してPWB18に戻す。ダイプレクサ供給プローブ28は、放射器プレート12の箱形空隙部21と導波管ダイプレクサ6の第1のポート30との間に配置される。

【0032】

送信中、導波管ダイプレクサ6からのEM放射はダイプレクサ供給プローブ28に入射する。結果として生じる電磁結合は、ストリップ線路分配ネットワーク20によってホーン供給プローブ26に供給される無線周波数AC電力を生成し、ホーン供給プローブ26にEM放射を反対方向に放出させる。各ホーン放射器2の開口部に向かって放出されたEM放射は、第1の円筒面4a、円錐面4bおよび第2の円筒面4cによって境界された連続空間を伝播し、次いでホーン放射器2の開口部を出る。各ホーン供給プローブ26によって反対方向に放射されたEM放射は、それぞれの円形導波管バックショート24に入射し、それによって反射される。バックショートによって反射されたEM放射は、ホーン放射器2の開口部に向かって伝播し、また、ホーン放射器2の開口部から出る。

【0033】

受信中、ホーン放射器2に入るEM放射は、ホーン供給プローブ26に入射する。結果として生じる電磁結合は、ストリップ線路分配ネットワーク20内に交流電流を生成し、ダイプレクサ供給プローブ28にEM放射を反対方向に放出させる。EM放射は、第1のポート30に向かって放射され、第1のダイプレクサアーム8bおよび第1のE面屈曲部8cを通って伝搬し、第2のポート32を出る。ダイプレクサ供給プローブ28によって反対方向に放射されたEM放射は、矩形導波管バックショート22に入射し、それによって反射される。バックショートによって反射されたEM放射は、T分岐部8aの第1のポート30に向かって伝播してそこに入る。

【0034】

ダイプレクサは、周波数領域多重化を実施する受動素子である。ダイプレクサは、典型的には、送信信号と受信信号とを分離するために、重なり合わない周波数帯域を有するローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含む。

【0035】

図6は、T分岐部8aと、第1のダイプレクサアーム8bおよび第2のダイプレクサアーム8dと、第1のE面屈曲部8cおよび第2のE面屈曲部8eとを含む導波管ダイプレクサ6を示す図である。T分岐部8aは、第1のポート30を有する。第1のダイプレクサアーム8bはT分岐部8aに接続され、送信フィルタ60を備える。第1のE面屈曲部8cは第1のダイプレクサアーム8bに接続され、送信機（図示せず）に結合される第2のポート32を有する。第2のダイプレクサアーム8dはT分岐部8aに接続され、受信フィルタ62を備える。第2のE面屈曲部8eは第2のダイプレクサアーム8dに接続され、受信機（図示せず）に結合される第3のポート34を有する。

【0036】

送信フィルタ60は第1の通過帯域を有し、受信フィルタ62は第1の通過帯域と重ならない第2の通過帯域を有する。したがって、送信フィルタ60が送信機の第2のポート32を受信信号から分離する一方で、受信フィルタ62は第3のポート34を送信信号から分離する。

【0037】

図6に示す実施形態によれば、ダイプレクサアームは同一直線上にある。代替実施形態によれば、導波管ダイプレクサ6は蛇行構成を有してもよい。図7は、提案された代替的な実施態様による、図2に描かれた開口アンテナ10の裏側カバープレート16の底面図である。破線は、蛇行構成を有する隠れた導波管ダイプレクサ6を表す。この底面図では、第2のポート32および第3のポート34が視認可能であり、したがって角が丸い実線の矩形で表されている。対照的に、第1のポート30は裏側カバープレート16の背後にあるダイプレクサプレートの他方の側に隠れているため、第1のポート30は角が丸い破線の矩形で表されている。

【0038】

図7に示す導波管ダイプレクサ6は、送信フィルタ60と受信フィルタ62とを備える。送信フィルタと受信フィルタとの違いは、送信フィルタおよび受信フィルタが、フィルタを作成するように異なる形状寸法に変換する異なる動作周波数にあることを強調するためにのみ示されている。蛇行は長さを加えることを意図しており、これにより、送信周波数帯域と受信周波数帯域との間のフィルタの選択性および分離を増加させるより多くのフィルタ部分が可能になる。深さを確保し、かつ重量を低減するために、直線部分の代わりに、一体化された蛇行設計を使用してもよいが、製造のためのより多くの時間および労力を伴う。

【0039】

第2のポート32および第3のポート34の存在により、裏側カバープレート16は、（集積送受信機を完成させる）必要なアップ／ダウン変換、変調／復調およびバイアス回路を有する受信低雑音増幅器および送信高出力増幅器を含む理想的な場所となる。より具体的には、高利得低雑音増幅器が裏側カバープレート16に取り付けられ、第2のポート32に結合されてもよく、高出力増幅器が裏側カバープレート16に取り付けられ、第3のポート34に結合されてもよい。

【0040】

様々な実施形態を参照して集積導波管ダイプレクサを有する開口アンテナを説明してきたが、本明細書の教示から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素を等価物に置き換えることができることを当業者は理解するであろう。さらに、本明細書に開示された実施のための概念および削減を特定の状況に適合させるために、多くの修正がなされてもよい。したがって、特許請求の範囲によって包含される主題は、開示された実施形態に限定されるものではない。

【0041】

本明細書に添付された方法クレームでは、ステップの任意のアルファベット順が先行するステップへのその後の簡潔な参照を可能にすることのみを目的としており、方法ステップがアルファベット順で実行されることを要求するために特許請求の範囲を限定することを目的としていない。

【0042】

なお、以下の段落では、本開示のさらなる態様について説明する。
A1．開口アンテナ（10）は、
ストリップ線路分配ネットワーク（20）を備えるプリント配線板（18）であって、ストリップ線路分配ネットワークがダイプレクサ供給プローブ（28）とホーン供給プローブ（26）のアレイとを備える、プリント配線板（18）と、
プリント配線板の一方の側に配置された放射器プレート（12）であって、放射器プレートがホーン放射器（2）のアレイを備え、各ホーン放射器が一方の端部にそれぞれの円形開口部を有する、放射器プレート（12）と、
プリント配線板の一方の側に隣接して配置されたダイプレクサプレート（14）であって、ダイプレクサプレートが、放射器プレートの円形開口部とそれぞれ位置合わせされる円形導波管バックショート（24）のアレイを備え、ホーン供給プローブのアレイが、ダイプレクサプレートの円形導波管バックショートのアレイと放射器プレートの円形開口部との間にそれぞれ配置される、ダイプレクサプレート（14）と、
ダイプレクサプレートに隣接して配置される裏側カバープレート（16）とを備え、ダイプレクサプレートおよび裏側カバープレートが、ダイプレクサプレート内に形成される第1のポート（30）と、裏側カバープレート内に形成される第2のポート（32）および第3のポート（34）とを有する導波管ダイプレクサ（6）を形成するように構成される。

【0043】

A2．段落A1に記載の開口アンテナでは、
放射器プレートが、プリント配線板の一方の側に配置された矩形導波管バックショート（22）をさらに備え、
ダイプレクサプレートに形成された第1のポートが矩形であり、プリント配線板の他方の側に隣接して配置され、
ダイプレクサ供給プローブが、ダイプレクサプレートの第1のポートと放射器プレートの矩形導波管バックショートとの間に配置される。

【0044】

A3．段落A2に記載の開口アンテナでは、
ストリップ線路分配ネットワークが、
ダイプレクサ供給プローブに接続される複数の電力半値スプリッタ（36）と、
ホーン供給プローブのアレイにそれぞれ接続された分岐線路結合器（38）のアレイとを備え、
分岐線路結合器が、電力半値スプリッタを介してダイプレクサ供給プローブに接続されている。

【0045】

A4．段落A1に記載の開口アンテナでは、
導波管ダイプレクサが、
第1のポート（30）を有するT分岐部（8a）と、
T分岐部に接続され、送信フィルタ（60）を備える、第1のダイプレクサアーム（8b）と、
第1のダイプレクサアームに接続され、第2のポート（32）を有する第1の屈曲部（8c）と、
T分岐部に接続され、受信フィルタ（62）を備える第2のダイプレクサアーム（8d）と、
第2のダイプレクサアームに接続され、第3のポート（34）を有する第2の屈曲部（8e）とを備える。

【符号の説明】

【0046】

2 ホーン放射器
4a 第1の円筒面
4b 円錐面
4c 第2の円筒面
6 導波管ダイプレクサ
8a T分岐部
8b 第1のダイプレクサアーム
8c 第1のE面屈曲部
8d 第2のダイプレクサアーム
8e 第2のE面屈曲部
10 開口アンテナ
12 放射器プレート
14 ダイプレクサプレート
16 裏側カバープレート
18 プリント配線板、PWB
20 ストリップ線路分配ネットワーク
21 空隙部
22 矩形導波管バックショート
23 円筒形空隙部
24 円形導波管バックショート
26 ホーン供給プローブ
28 ダイプレクサ供給プローブ
30 第1のポート
32 第2のポート
34 第3のポート
36 電力半値スプリッタ
38 分岐線路結合器
40 積層構造
42、50 接地面
44 第1の誘電体層
46 プリプレグ材料層
48 第2の誘電体層
52 金属めっきビア
54 チャネル
56 円形開口部
58 矩形開口部
60 送信フィルタ
62 受信フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】