特表 2023-503294 電磁バンドギャップ構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-27

(54)【発明の名称】電磁バンドギャップ構造物

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20230120BHJP

   H01Q 9/16 20060101ALI20230120BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 Z

H01Q9/16

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022529617

(86)(22)【出願日】2020-06-10

(85)【翻訳文提出日】2022-05-20

(86)【国際出願番号】 KR2020007484

(87)【国際公開番号】W WO2021125466

(87)【国際公開日】2021-06-24

(31)【優先権主張番号】10-2019-0168698

(32)【優先日】2019-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521495699

【氏名又は名称】ディフェンス・エージェンシー・フォー・テクノロジー・アンド・クオリティ

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＦＥＮＳＥ ＡＧＥＮＣＹ ＦＯＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＱＵＡＬＩＴＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(72)【発明者】

【氏名】キム，スンハン

【テーマコード（参考）】

5J020

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA04

5J020BC09

5J020BD03

5J020BD04

(57)【要約】

本出願は電磁バンドギャップ構造物、これを含む指向性アンテナおよびこの用途に関し、本出願の電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナによると、軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。また、前記電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナは航空電子装備および携帯用測定装備に使われ得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板；
前記基板の下部に形成され、第１面に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第１スリットを含む下部層；および
前記基板の上部に形成され、第１面に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第２スリットを含む上部層を含み、
共振構造を有し、
少なくとも一つのスリットの幅または間隔はダイポールアンテナの共振周波数波長によって決定される、電磁バンドギャップ構造物。

【請求項2】

前記二つ以上の第１スリット間の間隔は共振周波数波長の０．００２以下である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項3】

前記第１スリットは幅が共振周波数波長の０．０１５～０．０２０である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項4】

前記第１スリットは長さが共振周波数波長の０．０５～０．１０である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項5】

前記第１スリットは厚さが共振周波数波長の０．０００２以下である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項6】

前記下部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成された、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項7】

前記第１スリットと第２スリットは互いに重ならないように等間隔で配置される、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項8】

前記二つ以上の第２スリット間の間隔は共振周波数波長の０．００２以下である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項9】

前記第２スリットは幅が共振周波数波長の０．０１５～０．０２０である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項10】

前記第２スリットは長さが共振周波数波長の０．０５～０．１０である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項11】

前記第２スリットは厚さが共振周波数波長の０．０００２以下である、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項12】

前記上部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成された、請求項１に記載の電磁バンドギャップ構造物。

【請求項13】

請求項１に記載された電磁バンドギャップ構造物；
前記電磁バンドギャップ構造物の下部層の第１面と離隔して備えられた第１ダイポール素子および前記電磁バンドギャップ構造物の上部層の第１面と離隔して備えられた第２ダイポール素子を有するダイポールアンテナ；および
前記ダイポールアンテナの第１ダイポール素子と第２ダイポール素子に電気的信号を印加する電源部を含む、指向性アンテナ。

【請求項14】

前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と平行であり、第１電源線および第２電源線それぞれによって前記電源部に連結される、請求項１３に記載の指向性アンテナ。

【請求項15】

前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは、前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と共振周波数波長の０．０６以下の間隔で備えられる、請求項１４に記載の指向性アンテナ。

【請求項16】

前記第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態で前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和は、共振周波数波長の０．３５～０．６である、請求項１４に記載の指向性アンテナ。

【請求項17】

前記ダイポールアンテナは共振周波数の帯域幅が１５％以上である、請求項１３に記載の指向性アンテナ。

【請求項18】

前記ダイポールアンテナは最大具現利得が２ｄＢｉ以上である、請求項１３に記載の指向性アンテナ。

【請求項19】

前記ダイポールアンテナは放射効率が８０％以上である、請求項１３に記載の指向性アンテナ。

【請求項20】

前記ダイポールアンテナは前後方放射比率が８ｄＢ以上である、請求項１３に記載の指向性アンテナ。

【請求項21】

請求項１３に記載された指向性アンテナを含む、航空電子装備。

【請求項22】

請求項１３に記載された指向性アンテナを含む、携帯用測定装備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は電磁バンドギャップ構造物、これを含む指向性アンテナおよびこの用途に関する。

【背景技術】

【0002】

指向性アンテナはラジオおよびマイクロ波帯域を活用する航空機などの無線センサシステムに広く使われる。特に、レーダー警告システムのような航空電子装備およびその支援装備は、軽量、小型の指向性アンテナの適用が必須である。一般的に広く使われるダイポールアンテナは、反射板を使うことによって全方向性放射形態を指向性放射形態に変更して使うことができるが、この場合、放射性能の確保のために放射体と反射板の間の距離が１／４波長だけ離隔しなければならないため、小型化に困難がある。

【0003】

電磁バンドギャップ（ＥＢＧ）構造は周期的な金属パターンを通じて具現され、バンドギャップ周波数帯域では同位相反射特性を有すると知られている。このような特性によって、放射体をＥＢＧの接地面に近く位置させたとしても良い放射性能を確保できる利点がある。ＥＢＧ構造は特別なＬＣネットワークで一般化することができ、このＬＣネットワークを１次元または２次元で配列させて具現することができる。２次元のＥＢＧ構造を接地面に適用してその上にアンテナを適用する形状はアンテナの指向性を大きく向上させ得るが、具現が難しいという短所がある。これに反し、１次元のＥＢＧ構造を接地面に適用してその付近にアンテナを適用する形状は具現は容易であるものの、アンテナの指向性の向上には限界がある。ただし、１次元のＥＢＧ構造は軽量の小型アンテナを具現できるというさらに他の長所も有している。したがって、このような限界を改善する新しい形態の１次元のＥＢＧ構造が要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本出願の課題は、軽量および小型であり、かつ指向性が優秀な電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナを提供することである。このような、電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナは航空電子装備および携帯用測定装備に使われ得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するために、本出願のバンドギャップ構造物は、基板；前記基板の下部に形成され、第１面に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第１スリットを含む下部層；および前記基板の上部に形成され、第１面に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第２スリットを含む上部層を含み、共振構造を有し、少なくとも一つのスリットの幅または間隔はダイポールアンテナの共振周波数波長によって決定される。

【0006】

また、前記二つ以上の第１スリット間の間隔は共振周波数波長の０．００２以下であり得る。

【0007】

また、前記第１スリットは幅が共振周波数波長の０．０１５～０．０２０であり得る。

【0008】

また、前記第１スリットは長さが共振周波数波長の０．０５～０．１０であり得る。

【0009】

また、前記第１スリットは厚さが共振周波数波長の０．０００２以下であり得る。

【0010】

また、前記下部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成され得る。

【0011】

また、前記第１スリットと第２スリットは互いに重ならないように等間隔で配置され得る。

【0012】

また、前記二つ以上の第２スリット間の間隔は共振周波数波長の０．００２以下であり得る。

【0013】

また、前記第２スリットは幅が共振周波数波長の０．０１５～０．０２０であり得る。

【0014】

また、前記第２スリットは長さが共振周波数波長の０．０５～０．１０であり得る。

【0015】

また、前記第２スリットは厚さが共振周波数波長の０．０００２以下であり得る。

【0016】

また、前記上部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成され得る。

【0017】

また、本出願の指向性アンテナは、前記電磁バンドギャップ構造物；前記電磁バンドギャップ構造物の下部層の第１面と離隔して備えられた第１ダイポール素子および前記電磁バンドギャップ構造物の上部層の第１面と離隔して備えられた第２ダイポール素子を有するダイポールアンテナ；および前記ダイポールアンテナの第１ダイポール素子と第２ダイポール素子に電気的信号を印加する電源部を含む。

【0018】

また、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と平行であり、第１電源線および第２電源線それぞれによって前記電源部に連結され得る。

【0019】

また、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは、前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と共振周波数波長の０．０６以下の間隔で備えられ得る。

【0020】

また、前記第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態での前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和は、共振周波数波長の０．３５～０．６であり得る。

【0021】

また、前記ダイポールアンテナは共振周波数の帯域幅が１５％以上であり得る。

【0022】

また、前記ダイポールアンテナは最大具現利得が２ｄＢｉ以上であり得る。

【0023】

また、前記ダイポールアンテナは放射効率が８０％以上であり得る。

【0024】

また、前記ダイポールアンテナは前後方放射比率が８ｄＢ以上であり得る。

【0025】

また、本出願の航空電子装備は前記指向性アンテナを含む。

【0026】

また、本出願の携帯用測定装備は前記指向性アンテナを含む。

【発明の効果】

【0027】

本出願の電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナによると、軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。また、前記電磁バンドギャップ構造物およびこれを含む指向性アンテナは航空電子装備および携帯用測定装備に使われ得る。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本出願の一実施形態に係る電磁バンドギャップ構造物を示した図面である。

【図2】電磁バンドギャップ構造物の第１スリットおよび第２スリットによって形成されたＬＣ回路を説明するために、例示的に電磁バンドギャップ構造物にＬＣ回路を示した図面である。

【図3】電磁バンドギャップ構造物の第１スリットおよび第２スリットによって形成されたＬＣ回路を例示的に示した図面である。

【図4】本出願の一実施形態に係る指向性アンテナを示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、添付された図面を参照で本出願の電磁バンドギャップ構造物を説明し、添付された図面は例示的なものであり、本出願の電磁バンドギャップ構造物が添付された図面に制限されるものではない。

【0030】

図１は、本出願の一実施形態に係る電磁バンドギャップ構造物を示した図面である。図１に示した通り、本出願の電磁バンドギャップ構造物は基板１１００、前記基板の下部に形成された下部層１２００、前記基板の上部に形成された上部層１３００を含む。前記下部層１２００は第１面１２１０に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第１スリット１２０１を含む。また、前記上部層１３００は第１面１３１０に互いに一定の間隔で配置された二つ以上の第２スリット１３０１を含む。本出願の電磁バンドギャップ構造物は前述した構造を有することによって、前記ダイポールアンテナの共振周波数および帯域幅のうちいずれか一つ以上が優秀であり、軽量および小型であり、後述するダイポールアンテナに適用して指向性が優秀であり得る。本明細書で間隔は、電磁バンドギャップ構造物の長さ方向、すなわちｘ軸方向を基準として測定した長さであり得る。また、本明細書で第１面はスリットによって形成されてパターン化された側面を意味する。また、本明細書で前記下部層の第１面および前記上部層の第１面は、前記下部層および上部層にそれぞれ形成され、同一の側の側面を意味する。本明細書で、「スリット（ｓｌｉｔ）」は細く長い穴を意味する。

【0031】

前記基板としては、ＦＲ４のような誘電率を有する非伝導性物質からなる基板を使うことができる。前記基板として前述した種類を使うことによって、絶縁性を示すことができる。

【0032】

また、前記電磁バンドギャップ構造物は第１スリットおよび第２スリットを含むことによって、共振構造を有する。本明細書で「共振構造」は、信号波、ポンプ波、変換波に対しては透過させ、二次調和波に対しては反射させて、外部に透過していくことができず、内部で往復または循環して共振するように構成する構造を意味する。図２は、電磁バンドギャップ構造物の第１スリットおよび第２スリットによって形成されたＬＣ回路を説明するために、例示的に電磁バンドギャップ構造物にＬＣ回路を示した図面である。また、図３は電磁バンドギャップ構造物の第１スリットおよび第２スリットによって形成されたＬＣ回路を例示的に示した図面である。図２および図３に示した通り、前記電磁バンドギャップ構造物は第１スリットおよび第２スリットによってＬＣ回路を形成することができ、前記ＬＣ回路によって共振構造を有することができる。

【0033】

前記電磁バンドギャップ構造物は、少なくとも一つのスリットの幅または間隔はダイポールアンテナの共振周波数波長によって決定される。本明細書で共振周波数は、回路に含まれるＬとＣによって決定される固有周波数と電源の周波数が一致すると共振現象を起こして電流または電圧が最大となる周波数を意味する。前記共振周波数は、Ｒ、Ｌ、Ｃの直列回路（ｓｅｒｉｅｓ ｃｉｒｃｕｉｔ）で起きる直列共振での共振周波数ｆ_ｓｃとＲ、Ｌ、Ｃの並列回路（ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）で起きる並列共振での共振周波数ｆ_ｐｃは、それぞれ下記の数１および数２の数式によって計算され得る。

【0034】

【数1】

【数2】

【0035】

前記数１および数２の数式で、Ｌ_Ｌは第１および第２スリットの導体からなる下部層および上部側それぞれによって形成されるインダクタンスを意味し、Ｃ_Ｌは第１スリットおよび第２スリット間に形成されるキャパシタンスを意味し、Ｃ_ｅは第１および第２スリットそれぞれの離隔間隔によって形成されるキャパシタンスを意味する。

【0036】

前記共振周波数（ｆ_ｒｅｓ）は前記数１および数２の数式で決定されるｆ_ｓｃおよびｆ_ｐｃのうち小さい値に決定され得る。また、本明細書で「共振周波数波長」は光の速度から前記共振周波数を割った値を意味する。例えば、共振周波数が２．５ＧＨｚである場合、共振周波数波長は１２０ｍｍであり得る。この場合、前記二つ以上の第１スリット間の間隔（ｇ_１）は０．００１７以下であり得る。

【0037】

一つの例示において、前記二つ以上の第１スリット間の間隔（ｇ_１）は共振周波数波長の０．００２以下であり得、具体的には、０．００１以下であり得る。また、前記二つ以上の第１スリット間の間隔の下限は共振周波数波長の０．０００１以上または０．０００５以上であり得る。前記二つ以上の第１スリット間の間隔は互いに隣り合う第１スリット間の間隔を意味する。前記第１スリットは隣り合う第１スリットと前述した範囲の間隔を有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0038】

また、一つの例示において、前記第１スリットの幅（ｗ_１）は共振周波数波長の０．０１５～０．０２０であり得、具体的には、０．０１６～０．０１９または０．０１７～０．０１８であり得る。前記第１スリットは前述した範囲の幅を有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0039】

また、一つの例示において、前記第１スリットの長さ（ｌ_１）は共振周波数波長の０．０５～０．１０であり得、具体的には、０．０６～０．０９または０．０７～０．０８であり得る。前記第１スリットは前述した範囲の長さを有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0040】

また、一つの例示において、前記第１スリットの厚さ（ｔ_１）は共振周波数波長の０．０００２以下であり得、具体的には、０．０００１以下であり得る。また、前記第１スリットの厚さの下限は０．００００１以上または０．００００５以上であり得る。前記第１スリットは前述した範囲の厚さを有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0041】

前記下部層は導体であり得る。具体的には、前記下部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成され得る。前記下部層で前述した種類の金属を使うことによって、電子を移動させることができる。

【0042】

前記下部層は前記基板の上部に前述した種類の金属をプリントして形成することができる。前記プリント技法は当業界で公知となっているすべての技法を使うことができるため、特に制限されるものではない。

【0043】

前記第１スリットと第２スリットは互いに重ならないように等間隔で配置され得る。具体的には、前記第１スリットと第２スリットは高さ方向に互いに重ならないように配置され得る。前記第１スリットと第２スリットは互いに重ならないように等間隔で配置されることによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0044】

また、一つの例示において、前記二つ以上の第２スリット間の間隔（ｇ_２）は共振周波数波長の０．００２以下であり得、具体的には、０．００１以下であり得る。また、前記二つ以上の第２スリット間の間隔の下限は共振周波数波長の０．０００１以上または０．０００５以上であり得る。前記二つ以上の第２スリット間の間隔は互いに隣り合う第２スリット間の間隔を意味する。前記第２スリットは隣り合う第２スリットと前述した範囲の間隔を有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0045】

また、一つの例示において、前記第２スリットの幅（ｗ_２）は共振周波数波長の０．０１５～０．０２０であり得、具体的には、０．０１６～０．０１９または０．０１７～０．０１８であり得る。前記第２スリットは前述した範囲の幅を有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0046】

また、一つの例示において、前記第２スリットの長さ（ｌ_２）は共振周波数波長の０．０５～０．１０であり得、具体的には、０．０６～０．０９または０．０７～０．０８であり得る。前記第２スリットは前述した範囲の長さを有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0047】

また、一つの例示において、前記第２スリットの厚さ（ｔ_２）は共振周波数波長の０．０００２以下であり得、具体的には、０．０００１以下であり得る。また、前記第２スリットの厚さの下限は０．００００１以上または０．００００５以上であり得る。前記第２スリットは前述した範囲の厚さを有することによって、本出願の電磁バンドギャップ構造物を後述するダイポールアンテナに適用した時、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0048】

前記上部層は導体であり得る。具体的には、前記上部層は銅、金、銀およびアルミニウムからなる群から選択された一つ以上の金属で形成され得る。前記上部層で前述した種類の金属を使うことによって、電子を移動させることができる。

【0049】

前記上部層は前記基板の下部に前述した種類の金属をプリントして形成することができる。前記プリント技法は当業界で公知となっているすべての技法を使うことができるため、特に制限されるものではない。

【0050】

本出願はまた、指向性アンテナに関する。前記指向性アンテナは前述した電磁バンドギャップ構造物を含むものであり、後述する電磁バンドギャップ構造物に対する具体的な事項は前記電磁バンドギャップ構造物で記述した内容が同一に適用され得るため、これを省略することにする。

【0051】

図４は、本出願の一実施形態に係る指向性アンテナを示した図面である。図４に示した通り、本出願の指向性アンテナは電磁バンドギャップ構造物４１００、ダイポールアンテナ４２００および電源部４３００を含む。前記ダイポールアンテナは前記電磁バンドギャップ構造物の下部層の第１面と離隔して備えられた第１ダイポール素子４２１０および前記電磁バンドギャップ構造物の上部層の第１面と離隔して備えられた第２ダイポール素子４２２０を有することができる。すなわち、前記第１ダイポール素子と第２ダイポール素子は離隔して配置され得る。また、前記電源部は前記ダイポールアンテナの第１ダイポール素子と第２ダイポール素子に電気的信号を印加することができる。本出願の指向性アンテナは前述した構造を有することによって、軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。本明細書で「指向性」は、声、電波、光などの送受信において、それらの装置特性が特定の方向に強い性質を示す現象、すなわち、定められた方向に進もうとする性質を意味する。また、本明細書で、「指向性アンテナ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ／ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ ａｎｔｅｎｎａ）」は、等方性アンテナ（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ａｎｔｅｎｎａ）を除いたすべてのアンテナを指し、特定の方位角にのみビームが形成されるようにしたアンテナを意味する。また、本明細書で、「等方性アンテナ」はいずれの方向にも放射強度が一定となるアンテナを意味する。本明細書で、「ダイポール（ｄｉｐｏｌｅ）」は互いに対応する極が二つあるものを意味する。また、本明細書で、「ダイポールアンテナ（ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）」は実効アンテナの長さが２分の１波長である導線の中央部で給電して、アンテナの中央を基準として上下または左右の線上電位分布および極性が常に対称となってダイポールのように作用するアンテナを意味する。

【0052】

前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは前記電磁バンドギャップ構造物の第１面４１１０と平行であり、第１電源線４３１０および第２電源線４３２０それぞれによって前記電源部に連結され得る。また、前記第１電源線および第２電源線はそれぞれは前記下部層の第１接地面１２０２および上部層の第１接地面１３０２に接地された状態であり得る。また、前記第１電源線および第２電源線それぞれは前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と垂直となり得る。

【0053】

前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子を有するダイポールアンテナが電源部に連結されることによって、電源の供給を受けることができる。

【0054】

前記電磁バンドギャップ構造物の第１面は、前記電磁バンドギャップ構造物に含まれた前記下部層および上部層それぞれの第１スリットおよび第２スリットによってパターン化されたいずれか一つの側面であり得る。

【0055】

前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは、前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と共振周波数波長の０．０６以下の間隔（ｇ_４）で備えられ得る。前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれは前記電磁バンドギャップ構造物の第１面と前述した間隔で備えられることによって、後述する範囲の共振周波数および／または帯域幅を有することができ、これによって軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0056】

一つの例示において、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子は第１電源線および第２電源線を基準として対称となり得る。例えば、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子は、第１電源線および第２電源線を基準として前記第１ダイポール素子と前記第２ダイポール素子が対称となるのであれば、第１ダイポール素子と第２ダイポール素子それぞれの長さ方向が特に制限されるものではない。これによってダイポールのように作用するダイポールアンテナを形成することができる。

【0057】

もう一つの例示において、第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態で前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和（ｌ_３）は、共振周波数波長の１／２の長さを有することができる。例えば、前記第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態で前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和（ｌ_３）は０．３５～０．６であり得、具体的には、０．４～０．５５または０．４５～０．５であり得る。前記第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態で前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和は、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子が対称となっている状態で前記第１電源線および第２電源線が重なるため、前記第１電源線および第２電源線の幅を除いて、前記第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さを足した長さとなり得る。

【0058】

前記ダイポールアンテナは共振周波数の帯域幅が１５％以上であり得る。具体的には、前記ダイポールアンテナの共振周波数の帯域幅が１６％以上、１７％以上または１８％以上であり得る。前記ダイポールアンテナの共振周波数の帯域幅の上限は２０％以下または１９％以下であり得る。前記ダイポールアンテナは前述した範囲の共振周波数の帯域幅を有することによって、多様な周波数または広い周波数を使用する通信およびセンサ用として使うことができる。前記共振周波数の帯域幅は共振現象を起こす周波数範囲を意味し得る。前記ダイポールアンテナの共振周波数の帯域幅は下記の数３の数式を通じて計算され得る。

【0059】

【数3】

【0060】

前記数３の数式で、ｆ_ｒｅｓは共振周波数であり、βｆは帯域幅であり、Ｃ_ｅｆｆは共振に影響を及ぼすキャパシタンスであり、Ｌ_Ｌは前述されたインダクタンスである。

【0061】

前記ダイポールアンテナの最大具現利得は２ｄＢｉ以上であり得、具体的には、３ｄＢｉ以上または４ｄＢｉ以上であり得る。前記ダイポールアンテナの最大具現利得の上限は特に制限されるものではないが、例えば、７ｄＢｉ以下、６ｄＢｉ以下または５ｄＢｉ以下であり得る。前記ダイポールアンテナは前述した範囲の最大具現利得を有することによって、アンテナの指向性が優秀であり得る。前記最大具現利得はアンテナの指向性を決定する指標を意味し得る。

【0062】

前記ダイポールアンテナの放射効率は８０％以上であり得る。具体的には、前記ダイポールアンテナの放射効率は８１％以上、８２％以上、８３％以上または８４％以上であり得る。また、前記ダイポールアンテナの放射効率の上限は大きいほど有利であり、例えば、１００％以下、９５％以下、９０％以下または８５％以下であり得る。前記電磁バンドギャップ構造物は前述した範囲の放射効率を有するダイポールアンテナを含むことによって、軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。前記放射効率はアンテナから放射される電波の電力とアンテナに供給される電力の雨を意味し得る。

【0063】

前記ダイポールアンテナの前後方放射比率は８ｄＢ以上であり得る。具体的には、前記ダイポールアンテナの前後方放射比率は８．５ｄＢ以上、９ｄＢ以上、９．５ｄＢ以上、１０ｄＢ以上または１０．５ｄＢ以上であり得る。また、前記ダイポールアンテナの前後方放射比率の上限は大きいほど有利であり、例えば、１３ｄＢ以下、１２．５ｄＢ以下、１２ｄＢ以下、１１．５ｄＢ以下または１１ｄＢ以下であり得る。前記ダイポールアンテナは前述した前後方放射比率を満足することによって、指向性アンテナで放射エネルギーを一方向に集中させてアンテナの効率を最大化することができ、所望しない方向への放射を抑制することができる。前記前後方放射比率は望む方向への放射利得とその反対方向への放射利得の差を意味し得る。

【0064】

本出願はまた、前記指向性アンテナの用途に関する。例示的な指向性アンテナは軽量および小型であり、かつ指向性が優秀であり得る。

【0065】

一つの例示において、前記指向性アンテナは航空電子装備に適用され得る。このような航空精子装備としては、レーダー警報システムまたは敵味方識別装置を例示することができ、前記レーダー警報システムまたは敵味方識別装置に前記指向性アンテナを含むのであれば、その構造は特に制限されない。

【0066】

もう一つの例示において、前記指向性アンテナは携帯用測定装備に適用され得る。このような携帯用測定装備としては、レーダー警報システム、敵味方識別装置、Ｕ／ＶＨＦ通信装置などの検証のための地上支援装備を例示することができ、前記レーダー警報システム、敵味方識別装置、Ｕ／ＶＨＦ通信装置などの検証のための地上支援装備に前記指向性アンテナを含むのであれば、その構造は特に制限されない。

【符号の説明】

【0067】

１１００：基板
１２００：下部層
１２１０：下部層の第１面
１２０１：第１スリット
１２０２：下部層の第１接地面
１３００：上部層
１３１０：上部層の第１面
１３０１：第２スリット
１３０２：下部層の第１接地面
４１００：電磁バンドギャップ構造物
４１１０：電磁バンドギャップ構造物の第１面
４２００：ダイポールアンテナ
４２１０：第１ダイポール素子
４２２０：第２ダイポール素子
４３００：電源部
４３１０：第１電源線
４３２０：第２電源線
ｇ_１：第１スリット間の間隔
ｗ_１：第１スリットの幅
ｌ_１：第１スリットの長さ
ｔ_１：第１スリットの厚さ
ｘ：電磁バンドギャップ構造物の長さ方向
ｇ_２：第２スリット間の間隔
ｗ_２：第２スリットの幅
ｌ_２：第２スリットの長さ
ｔ_２：第２スリットの厚さ
ｇ_４：第１ダイポール素子および第２ダイポール素子それぞれと電磁バンドギャップ構造物の第１面間の間隔
ｌ_３：第１電源線および第２電源線を基準として対称となっている状態で第１ダイポール素子および第２ダイポール素子の長さの和

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】