JP2002501315A

JP2002501315A - 電磁波送信機／受信機

Info

Publication number: JP2002501315A
Application number: JP2000527992A
Authority: JP
Inventors: ルズィル，アリィ
Original assignee: Thomson Multimedia SA
Current assignee: Vantiva SA
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2002-01-15
Also published as: FR2773271B1; EP1044482A1; US6362788B1; FR2773271A1; KR20010033651A; KR100592422B1; ID27106A; WO1999035711A1; CN1114244C; CN1285966A

Abstract

(57)【要約】本発明は、本体（１８）を含む電磁波送信／受信装置に係り、本体に組み込まれて、電磁波を受信するためのマイクロストリップ構造とともにｎ個の放射素子（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）の第１のアレイを含む受信回路板（１６）と、電磁波を送信する縦方向放射を持つ電磁波送信手段（１９、２０、２２、２３、２４、）とを含み、上記手段は、放射軸を画成する縦方向放射手段（１９、２０、２２、２３）を励起する励起手段（２４）を有し、上記放射手段は、本体（１８）内で略一定に断面を有し、上記放射素子（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）が周りに対象的に配置された円形開口で上記受信回路板（１６）に垂直に交差し、上記受信手段及び送信手段は、それぞれの位相中心が集束領域と呼ばれる領域付近に配置されることを特徴とする。本発明は、衛星通信のコンテキストにおいて、端末と住居、又は衛星と住居間で交換されるマイクロ波周波数送信の分野に特に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、電磁波の受信／送信のための装置に係る。

【０００２】対話式コードレス通信サービスは、急激に発展している。これらのサービスは
、電話機、ファクシミリ、テレビジョン、特にデジタルテレビジョン、「マルチ
メディア」と呼ばれる分野、そしてインターネットアレイに係る。これらの主な
放送サービスの設備は、手頃な価格で入手可能でなければならない。これは、し
ばしば通信衛星を介してサーバと通信しなくてはならないユーザの受信機及び送
信機にも、特に同じことが言える。一般的に、このような通信は、デシメートル
波の範囲内で行なわれる。例えば、Ｃバンドは、受信では３．７ＧＨｚ乃至４．
２ＧＨｚの範囲で（拡張Ｃバンドの場合は、３．４ＧＨｚ乃至４．２ＧＨｚの範
囲）、送信では６．４ＧＨｚないし６．７ＧＨｚの範囲で使用される。

【０００３】このような周波数範囲内では、互いに切り離されている導波管受信機と導波管
送信機を使用することが、通常可能である。

【０００４】この技術を実施するには、（例えば、視聴覚プログラミング又は有料テレビジ
ョンの分野の）サービス源への情報の流れ又はユーザのコマンドをルーティング
するために、ベース端末へのユーザのリターンリンクが保証されなくてはならな
い場合は高くつく。従って費用が掛かる。更に、この導波管受信機と導波管送信
機の重さとサイズは、個人で使用するには適さない。

【０００５】米国特許第５０４１８４０号（シポーラ（Cipolla）外）では、その放射開口が放射パッチのアレイと同一平面上にあるホーンを励起する二つの同軸導波管が
開示される。放射パッチのアレイは、ホーンと同じ位相中心を有する。従って、
装置の送信及び受信方向は一致する場合がある。

【０００６】しかし、アレイと放射開口を含む装置は、アレイ平面で場所を取りすぎる。サ
イズに関しての問題は解決されない。

【０００７】本発明は、上記欠点を改善する。

【０００８】上記を達成するには、本発明の目的は、本体を含む電磁波受信／送信装置であ
って、 ―第１周波数バンドで電磁波を受信するためのマイクロストリップ構造を有する
ｎ個の放射素子の第１アレイを含む、本体に組み込まれた受信回路板と、 ―第２周波数バンドで電磁波を送信する縦方向放射を持つ電磁波送信手段とを含
み、上記手段は更に放射軸を画成する縦方向放射手段を励起する励起手段を有し、上記送信手段は、本体に対して略一定の断面を有し、上記放射素子が周りに対
称に配置された円形開口内の受信回路板と垂直に交差し、上記受信手段及び送信手段は、それぞれの位相中心が集束領域と呼ばれる領域
にあるように配置されることを特徴とする装置を提供することである。

【０００９】このようなハイブリッド装置（つまり、導波管技術とマイクロストリップ技術
を有する装置）は、手頃な費用で実行可能である。装置のサイズと重さは減少さ
れる。送信信号と受信信号の間で良好な隔離が得られる。更には、縦方向放射手
段を使用することは、送信のための広い周波数バンドという利点を有する。その
ような一定の断面の縦方向放射手段を使用することは、ホーンを使用する手段に
比べて、占領される受信回路板面の領域を制限にし、近い周波数バンド内での受
信及び送信を可能にし、更に放射素子がより近づいて動くことを可能にするので
、放射素子の個数ｎを減少させる。本発明の装置は、典型的にそれぞれ送信バン
ド及び受信バンド間の中心周波数の比率は、本発明の説明の終わりで示されるよ
うに３以下となる。

【００１０】実施例では、上記集束領域は、上記装置の位相中心を形成する点に縮小される
。

【００１１】有利的に、上記放射手段は、その軸が送信放射軸と一致する縦方向放射を有す
る誘電性ロッドを含む。

【００１２】実施例では、上記励起手段は導波管を含む。

【００１３】実施例では、上記放射手段は一連の巻回を有する螺旋状装置を含む。

【００１４】この場合、上記励起手段は同軸線に見える。

【００１５】実施例では、ｎは４である。

【００１６】実施例では、上記誘電性ロッドは円錐端を有する円筒体である。

【００１７】実施例では、上記励起手段は、電磁波送信のための本体内にある励起手段の直
線部分に設置されるマイクロストリップ送信回路板に接続される。

【００１８】実施例では、本発明の装置は、送信回路板上に設置され、互いに直角となるよ
う配置され、直交偏波を送信可能な一対のプローブを有する。

【００１９】実施例では、マイクロストリップ送信回路板は周波数変換回路を有する。

【００２０】実施例では、マイクロストリップ受信回路板は周波数変換回路を有する。

【００２１】実施例では、本発明の装置は、受信回路板及び／又は送信回路板に関連した周
波数変換回路の少なくとも一部を含む中間回路板を有する。

【００２２】実施例では、補助回路板は、受信回路板と平行になるように設置され、第１の
アレイの複数の放射素子にそれぞれ対向する複数の放射素子を含む第２のアレイ
を有し、互いに対向する放射素子のアレイの対が拡張帯域幅を有する単一アレイ
に同等であるように第１のアレイの共振周波数に近い第２のアレイを有する。

【００２３】一つの実施例によると、導波管は、長さが送信された導波の波長（λ_ＧＴ）の
４分の１と同等である４分の１波（λ_ＧＴ／４）キャビティによって終端される
。

【００２４】本発明の更なる目的は、更に電波を集束する手段を有する電磁波受信／送信シ
ステムを提供することであり、本発明の装置が設置されることを特徴とする。

【００２５】有利的に、上記集束手段は、好ましくは放射線状の反射器を有し、上記装置は
、上記集束領域が上記反射器の焦点に略一致するように配置され、従ってシステ
ムのプライマリーソースとして動作する。

【００２６】付加的な利点は、上記集束手段は電磁波レンズを有し、上記装置は、上記集束
領域が上記電磁波レンズの焦点に略一致するように配置され、従ってシステムの
プライマリーソースとして動作することである。

【００２７】本発明の他の特徴と利点は、限定されない例によって添付図を参照し、以下の
実施例により説明する。説明を容易にするために、同一の機能を満たす素子を示
すために同じ符号が異なる図で使用される。本発明では、完全体の装置（ガイド
、誘電体）は、単にガイドと呼ばれることを明記する。

【００２８】図１は、本発明の衛星受信／送信システムに使用されるダウンリンクチャネル
の基本設計図である。

【００２９】一般的に本発明の受信／送信システムによって分配される情報は、特に衛星、
レコーディングスタジオ、ハード配線ネットワークから発生し、若しくはＭＭＤ
Ｓ（多方面多チャネル分配システム）、ＬＭＤＳ（ローカル多方面分配システム
）、又はＭＶＤＳ（多方面ビデオ分配システム）の当業者には周知のシステムの
枠組の中で交換される場合がある。図１中の本実施例は、衛星―ユーザ―衛星の
双方向性リンクの枠組を示す。この適用例では、衛星１が、ユーザが利用可能な
情報項目及びプログラム２を送信する。これらの情報項目及びプログラム２は、
例えば家４の屋根に設置される小径アンテナ３を有する受信／送信システムを介
して各ユーザに受け取られる。アンテナ３は、受信したエネルギーを、プライマ
リーソース６の近くのその焦点に集束するよう設計された反射器５を有し、上記
プライマリーソースはこのように交換されたエネルギーを受け取り、明瞭さを妨
げないように図示しない周波数変換装置を有する。この変換装置は、衛星が受信
した信号を中間周波数に変換し、信号を例えば同軸ケーブル８のようなリンク手
段を介して、例えばテレビジョン受信機１１のような送信された情報を使用する
手段にリンクされたデコーダ／コーダ１０を含む家４内に設置された室内ユニッ
ト９に送信する。もちろん、高層建物の場合、サイズが小さいので、このアンテ
ナ３は一つの階のバルコニーの近くに設置することが可能である。更には、この
変形では、受信／送信アンテナを高層建築の屋上に設置することが可能であり、
信号を様々な階にコードレス分配するために高い周波数（４０ＧＨｚに近い周波
数バンド）に変換する第１変換装置と供に取付け可能である。アンテナ３は、こ
のように分配された信号を集電する役割を果たし、第２周波数変換装置は、それ
らの信号を中間周波数に変換する。

【００３０】本発明では、上記アンテナ３は更にダウンリンク１２又はアップリンク１２に
使用される。従ってユーザは、例えば遠隔制御手段により対話式サービスに応答
することが可能である。情報項目は符号化され、ケーブル８を介して上記情報項
目を高い送信周波数バンドに変換する高周波数変換装置に送信される。「ユーザ
側の」アップリンク１２はリターンデータを衛星１に送信し、衛星１は次の処理
を考慮した再送信のため、ユーザによって送信されたデータをとりわけ収集及び
集中する。この実施例は、従って受信／送信システムのプライマリーソース６が
、送信と受信と同じ方向に向いているということを説明する。更に、本発明の実
施例の変形では、情報項目が地上局１３（例えばＭＭＤＳ端末）により、送信機
／受信機１４を介して送信されると、リターンデータは送信機／受信機に送信さ
れる。従ってこれらの二つの実施例では、本発明の受信／送信システムは、その
受信アンテナ及び送信アンテナのそれぞれの放射パターンは同じ方向で最大化さ
れるプライマリーソース６を含まなければならない。

【００３１】本発明のもう一つの変形では、情報項目２は例えば衛星１から発信され、又リ
ターンデータはＭＭＤＳ地上局１３に送信される場合がある。このダウンリンク
は図１中、点線で示される。現在では、本発明のシステムは、二つの異なる方向
を向いている一つの受信アンテナ及び一つの送信アンテナを含まなければならず
、つまり二つのアンテナのうち少なくとも一つが焦点の外でなくてはならない。

【００３２】赤道付近領域での降雨は、Ｋｕバンドにかなりの量の信号の減衰を引き起こす
と仮定すれば、Ｃバンドを使用することは可能である。現在では、アップリンク
１２は６．４ＧＨｚ乃至６．７ＧＨｚ周波数バンド内で作動し、一方でアンテナ
３を介して、衛星１から送信された情報を受信するためのチャネルを寄与するダ
ウンリンク１２は３．７ＧＨｚ乃至４．２ＧＨｚ周波数バンド内で作動する。新
しいサービスが提供されるのであれば、そのダウンリンクが３．４ＧＨｚ乃至４
．２ＧＨｚ周波数バンドである拡張されたバンドＣも使用できる。

【００３３】アップリンク１２上で送信されたデータは、ユーザに映画、対話式ゲーム、通
信販売、及びソフトウェアのダウンロード、さらにデータベース相談、予約など
のサービスへのアクセスを提供する有料テレビジョン、又はより一般的に対話式
テレビジョンに関連するデータである場合もある。

【００３４】図２は、受信回路板１６、送信回路板２７及び補助回路板１７が具備された本
発明の装置１５の一つの実施例を示す図３ａ中、線Ａ−Ａについての縦断面図で
ある。図３ａは、本発明による受信回路板１６の実施例を示す図２中、線Ｂ−Ｂ
についての平面図であり、図３ｂは、補助回路板１７の実施例を示す図２中、線
Ｃ−Ｃについての底面図であり、図３ｃは、図２中の領域Ｄの拡大図であり、受
信回路板１６と補助回路板１７の様々な構成素子の詳細な構造を明らかにする。
図４は、図２、３Ａ乃至３Ｃ中説明される本発明の実施例の変形の透視図である
。

【００３５】図２、３Ａ乃至３Ｃ中、示される実施例では、装置１５は、伝導材料からなる
平行パイプ状の支柱又は本体１８と、ロッド１９を有する。ロッド１９は、上記
本体１８の上面２１から出る円錐体２０を有し、その円形の底は上記長方形上面
２１の対角線の交差点を中心に位置し、頂点は電波が放出又は捕捉される空間に
向いている。この円錐体２０の底は円筒２２に延長し、円錐体２０の頂点とは反
対の方向に向いている頂点を有する円錐体２３で終わる。ロッド１９は円錐体２
０、円筒２２及び円錐体２３から形成され、例えば、圧縮されたポリエチレンか
らなり、縦方向放射誘電アンテナ、つまり比較的狭くてロッド状の放射パターン
を有するアンテナを形成する。ロッド１９の形状が、円筒円錐体アンテナという
アンテナの名前を説明する。ロッド１９は導波管として機能し、最大放射がロッ
ド１９の方向に沿って現れるようなモードで送信する。本発明の変形（図示しな
い）では、ロッド１９は空洞である。このような誘電アンテナの技術は、例えば
１９９１年第３版発行の「Techniques de l’ingenieur−Traite Electronique
(Techniques for the Engineer−Electronic Treatise)」E３２８３の１１頁で説明される。

【００３６】このロッド１９は、円錐体２０の底より下では電波受信方向で、円筒外板２４
に囲まれ、その軸Ωはロッド１９の軸と一致する。この実施例では、この外板２
４は３．６６ｃｍの外部直径と３．２５ｃｍの内部直径を有する。外板２４は本
体１８内に、本体１８の断面に対し垂直に延在し、本体１８の底面２５から出た
部分で終わる。伝導材料からなる外板２４は、本体１８とその壁が接する導波管
を形成する。上面２１から出ている外板２４の端部は、低面２５から出ている外
板２４が金属板２６によって閉められている場合は開いている。金属板（底）２
６を有する外板２４は共振空洞を形成する。

【００３７】外板２４は、外板２４の直線部分に、二つの部分２４_１と２４_２とに垂直に分
割され、その間に電磁波送信マイクロストリップ回路の送信回路板２７が配置さ
れる。以下、外板２４とロッド１９で形成された組み合わせをガイドと呼ぶ。

【００３８】基板を形成する回路板２７は、例えばテフロンガラスのような所与の誘電率を
有する材料からなる。回路板２７は、ロッド１９に向いた上部表面２７_１と、基
板のもう一つの面に設置される底部表面２７_２を有する。底部表面２７_２は、金
属が被せられてアース面を形成し、外板２４の伝導壁に接する。回路板２７は、
同一平面上にあって上部表面２７_１に刻み込まれ、外板２４の壁に接触すること
なく開口部を介して外板２４内を貫通する二つのプローブ２８０_１及び２８０_２から給電される。直交偏波の送信を可能にするには、二つのプローブ２８０_１及
び２８０_２は互いに直角になるように配置される。このプローブは、周知の技術
であるが、マイクロストリップ線２９０_１及び２９０_２によって回路板２７と、
送信回路（図示しない）とに接続される。本実施例では回路板２７に配置される
この送信回路は、同軸ケーブル８を介して室内ユニット９に接続される電力増幅
器と周波数変換装置を含む。

【００３９】図４に示される本発明の一つの変形の透視図では、装置は、マイクロストリッ
プ送信回路の送信回路板２７の後ろに設置される放熱器３６を更に有し、上記放
熱器は、回路板２７上の送信回路に配置された電力増幅器（図示しない）によっ
て放出された熱を放散するよう設計される。以下の説明では、本発明の範囲内の
同一の機能を満たす構成素子は、図２、図３ａ乃至３ｃ、図４のうちいずれか一
つの図中にのみ示される。

【００４０】外板２４を閉じる部分２４_２は、長さλ_ＧＴ／４（導波の長さ）の４分の１波
導管の一部であり、共振空洞を形成し、送信された電波のための回路板２７の面
にある開回路として機能する。λ_ＧＴは、送信された導波の波長である。

【００４１】上面２１は基板２８を有し、受信方向に電磁波を受信するための放射素子２９ _１、２９_２、２９_３、２９_４のアレイと、例えば４ｍｍ乃至７ｍｍの厚さの発泡
材が満たされた空間と、電磁波を受信するための放射素子３０_１、３０_２、３０ _３、３０_４のアレイが続いており、後者のアレイは、マイクロストリップ励起回
路３１に関連付けられ、基板３２０に刻み込まれる。本実施例では、基板２８の
放射素子は、本体１８内に向いている基板２８の底面２８_１に刻まれた４つの四
角い平面パッチ２９_１、２９_２、２９_３、２９_４からなり、基板２８の中心の周
りに均一的に配置される。回路板１６の放射素子は、回路板１６の基板３２０の
上面に刻まれる４つの四角い平面パッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０_４からな
り、パッチ３０_１乃至３０_４は、対応するパッチ２９_１乃至２９_４にそれぞれ対
向となるように配置される。共振空洞２４_２に向いている基板３２０の底部表面
３２０_１は、金属が覆われてアース面を形成し、外板２４の伝導壁と接する。一
方で円錐体２０に向いている上部表面はパッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０_４と励起回路３１とを有する。

【００４２】図３ａは、受信回路板１６を形成する様々な構成素子を示す。この回路板は、
中心が、外板２４を通過し、周りに４つのパッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０ _４が配置される回路板１６の中心と一致する円形開口部を有する。回路板１６は
、垂直偏波を運ぶ線３１と、水平偏波を伝導する線３３とを含む励起回路３１を
有する。４分区域３４_１、３４_２、３４_３、３４_４が画成され得り、これらはそ
れぞれ回路板１６の垂直端と水平端の中央を貫通する水平中央線３５_１と垂直中
央線３５_２とによって境界付けられる。これらの４分区域３４_１、３４_２、３４ _３、３４_４はそれぞれパッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０_４を有し、各パッチ
は水平中央線３５_１と垂直中央線３５_２に関する４分区域内にあるパッチと対象
となるように配置される。

【００４３】各パッチ３０_１及び３０_２は、上記パッチ３０_１及び３０_２の上端に接続点Ａ _１及びＡ_２を、又垂直偏波を導くよう設計される垂直励起線Ｌ_１及びＬ_２をそれ
ぞれ有する。二つの線Ｌ_１及びＬ_２は両方とも直角に曲がり、垂直中央線３５_２上にある交差点Ｃ_１にて一緒になる。同様に、各パッチ３０_３及び３０_４は、上
記パッチ３０_３及び３０_４の底端に接続点Ａ_３及びＡ_４を、又垂直偏波を導くよ
う設計される垂直励起線Ｌ_３及びＬ_４をそれぞれ有する。二つの線Ｌ_３及びＬ_４は両方とも直角に曲がり、垂直中央線３５_２上にある接続点Ｃ_２にて一緒になる
。点Ｃ_１及びＣ_２からそれぞれ出発する二本の垂直線は、第１の直角ベンドを形
成し、上記垂直線を４分区域３４_２及び３４_４とにそれぞれ刻み込まれる二本の
水平線に変える。次に第２の直角ベンドを形成し、水平線を、水平中央線３５_１から

【００４４】

【外１】にある点Ｃ_３で出会う二つの垂直線に変える。垂直偏波を励起するための主線は
点Ｃ_３から始まり、接続点Ｃ_４で終わる。

【００４５】更に、パッチ３０_１及び３０_３は、上記パッチ３０_１及び３０_３の右端に接続
点Ｂ_１及びＢ_３を、水平偏波を導くよう設計される水平励起線Ｌ_５及びＬ_６をそ
れぞれ有する。同様に、パッチ３０_２及び３０_４は、上記パッチ３０_２及び３０ _４の左端にそれぞれ交差点Ｂ_２及びＢ_４を、水平偏波を導くよう設計される水平
励起線Ｌ_７及びＬ_８をそれぞれ有する。線Ｌ_５及びＬ_７は、４分区域３４_１内に
あり、中央線３５_２から

【００４６】

【外２】にある点Ｃ_５で出会い、一方でＬ_６及びＬ_８は４分区域３４_３内にあり、中央線
３５_２から

【００４７】

【外３】にある点Ｃ_６で出会い、上記点Ｃ_５とＣ_６とは中央線３５_１について対象となる
。これらの点Ｃ_５とＣ_６から二本の線が出発し、中央線３５_１上の点Ｃ_７で出会
い、そこから水平偏波を導くよう設計される主励起線が出発し、接続点Ｃ_８で終
わる。

【００４８】水平及び垂直偏波を案内するよう設計される励起線の様々なベンドは、直角で
なくとも良いことを明記する。

【００４９】本実施例では、上面２１は辺の長さ１０ｃｍを有する正方形であり、本体は約
８ｃｍの高さを有する。外板２４は、３．２５ｃｍの内部直径と３．６６ｃｍの
外部直径を有する。

【００５０】パッチ２９_１、２９_２、２９_３、２９_４、３０_１、３０_２、３０_３、３０_４は
それぞれ一辺が約λ_ＧＲ／４と同等であり、λ_ＧＲは受信した導波の波長である
。更に、セラミックで満たされたテフロンからなる基板も使用可能である。

【００５１】図３ｂは、補助回路板１７の様々な構成素子を示す。この回路は、４つのパッ
チ２９_１、２９_２、２９_３、２９_４と、外板２４が貫通する回路板１７の中心に
設置される円形開口部を有する。

【００５２】図３ｃは、図２中の領域Ｄの拡大図であり、二つの回路板１６及び１７の様々
な構成素子の詳細図が明らかになる。本実施例では、発泡材の

【００５３】

【外４】は、受信した電波の波長λ_ＧＲの約０．０６乃至０．０８倍、すなわち４ｍｍ乃
至７ｍｍである。

【００５４】図４は、その受信回路（図示しない）に少なくとも一つの低ノイズ増幅器と周
波数変換装置が配置される中間回路板３７を有する本実施例の装置を示す。同軸
ケーブル（明瞭さを妨げないよう一つの同軸ケーブル３８のみを示す）は、受信
した信号を処理するために、接続点Ｃ_４とＣ_８とを回路板３７の受信回路とに接
続する。受信回路の出力は、本体１８内に形成される開口部３９を介して、同軸
ケーブル３８に接続される。

【００５５】本発明の変形（図示しない）では、送信される信号を高周波数に、又は受信す
る信号を低周波数に変換するために、単一の発振器が使用される。より一般的に
は、幾つかの同一の構成素子が受信信号又は送信信号の変換のために使用される
場合もある。回路板３７は、これらの異なる構成素子を支援する。この枠組内で
は、少なくとも一つの同軸ケーブルが回路板３７と送信回路板２７との間に配置
される。

【００５６】図５は、図２中の実施例の重要な変形を示す。高周波数バンド内の電波が円偏
向（右若しくは左）される場合、ロッド１９は同軸線４２によって有利に取って
代われ、その線の一端は送信回路に接続され、もう一端は一連の旋回４１からな
る螺旋４０に接続され、このヘリックスアンテナは軸モードで動作する。螺旋の
円形断面は、次に３分の１の波長に減少される。図５に示されるように、外板２
４の直径は、同軸線と螺旋間の繋ぎ目で不連続である。このような螺旋状装置の
動作は、１９９１年第３版発行の「Techniques de l’ingenieur−Traite Elect
ronique (Techniques for the Engineer−Electronic Treatise)」E３２８３の１２、１３頁と、Richard C. Johnson, Henry Jasikによる「Antenna Engineeri
ng Handbook」の第２版、第１３章「ヘリカルアンテナ（Helical antennas）」で説明される。

【００５７】本発明の装置は以下のように動作する。

【００５８】反射器５に到達する電磁波は反射され、回路板１７のアレイの幾何学的中心の
近くに配置される反射器焦点に集束される。二つの回路板１６と回路板１７との
組み合わせが拡張した帯域幅を有する単一のアレイとして機能するよう回路板１
６のアレイは中心共振周波数Ｆ_０で作動し、一方で回路板１７のアレイは、上記
周波数Ｆ_０に関して僅かにオフセットである共振周波数Ｆ_０’として作動する。

【００５９】更に、パッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０_４は全て同相であり、又二つのマ
イクロストリップ電力分配器によって同じ振幅で給電され、パッチが同相となる
ように電界が導波の伝搬方向に加算的になるようにならなければならない。二つ
の水平偏波の間の位相移動ｄは、例えば

【００６０】

【外５】で与えられる。λｇは導波の波長と同等である。

【００６１】本発明の好適な実施例では、Ｂ_１、Ｂ_２又はＢ_３、Ｂ_４は、それぞれパッチの
反対側によって励起される。従って、パッチ３０_１はその右側によって励起され
、時間ｔの時に右から左に向く電界Ｅを形成し、一方で、同時にパッチ３０_２は
その左側によって励起され、同じ時間ｔの時に左から右へ向く電界Ｅを形成し、
最終的に位相はπだけずれている電界を形成する。

【００６２】

【外６】の経路差を用いることにより、

【００６３】

【外７】である付加的な位相差が形成され、上記電界間の位相差を相殺する。この構造は
、交差偏波の問題を除去するので偏波の質を改善する。更に、隣合わせのパッチ
間には対称性があるので、電波の反射も相殺される。

【００６４】当然、パッチ３０_１、３０_２、３０_３、３０_４が同じ側面から励起されるとこ
ろでは、経路差はλ_ｇと同等となり、位相差も２πとなる。

【００６５】上記電波は受信されて、線３２及び線３３によって、ケーブル３８を介して例
えば回路板３７の受信回路に送られ、受信した信号は中間周波数に変換した後、
ケーブル８を介して室内ユニット９に送信される。

【００６６】同時に、上記ユニット９から発信される信号は、例えば回路板２７に配置され
る周波数変換回路を通過し、そしてプローブ２８０_１とプローブ２８０_２に、そ
の軸Ωに沿って最大電力を送信するロッド１９に送信される電波を供給する。

【００６７】可能な限り最小限の空間を占領する誘電性送信アンテナの形状により、受信は
妨げられない。電波受信方向の第１回路板（１６）の上流のガイド（１９、２４
）の円筒円錐体は、放射素子（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）の上記アレイ
の放射パターンは妨げられないということを意味する。

【００６８】従って、本発明による装置は、単一の装置が同時に受信チャネルと送信チャネ
ルとして完全に切り離された状態で、作動することが可能である。

【００６９】ガイド（１９、２４）と放射素子（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）のアレ
イは、それぞれの位相中心が、上記装置の位相中心を形成する単一の点に略一致
するよう配置され、上記装置が、受信と送信の際に所与の方向を指すプライマリ
ーソースとして作動することを可能にし、このプライマリーソースは、放射線又
は電磁波レンズのような本発明による受信／送信システムの集束手段の焦点に配
置される。

【００７０】本発明の一つの変形（図示しない）では、少なくとも一つの位相中心を、受信
方向とは異なる方向に送信するように焦点から外される場合もある。

【００７１】本発明の装置は、円軌道、特に低軌道（低い地球軌道、又はLEO）又は中間軌道（中間の地球軌道、又はMEO）上の衛星の集まりの中でも実施される。

【００７２】前に強調したように、本発明の装置は、送信バンドFｂと受信バンドFｈのそれ
ぞれの中心周波数間の比率は３以下となり、装置を複雑にしないためにパッチは
４のような小さい数を有する。

【００７３】対照的に、本発明の説明の前文で引用される従来技術の装置は、４つの放射素
子のいずれかが関連する場合、受信と送信とが十分に近くであるためのそれぞれ
周波数Ｆｂ及び周波数Ｆｈにおける受信及び送信を許容しない。従って、ｄ１が
位相中心について対称対向である二つの放射素子を切り離す距離である場合、ｄ
２は、ホーンの直径であり、Ｌｂ及びＬｈはそれぞれ周波数Ｆｂ及び周波数Ｆｈ
に対応する波長であり、二つの周波数で同等の強度を得るためには、典型的に以
下を有することが必要である。

【００７４】ｄ１＝０．８×Ｌｂ（１９８７年発行の「Microstrip feeds for prime focus fed reflector antennas」ＩＥＥ議事録、第１３４号、ＰＴ．ＨＮｏ．２の１９０頁参照）ｄ２＝１．５×Ｌｈ（Richard C. JohnsonによるMcGraw-Hill Book Companyの
「Antenna Engineering Book」第２版の第１５章参照）更に、物理的なサイズに関しては、Ｄ＝０．６×ｄを有することが典型的に必
要であり、つまり、Ｆｈ／Fｂ＝Ｌｂ／Ｌｈ＝１．５／０．４８＝３．１２５本発明は、説明される実施例に限定されない。選択されるガイドは、一つの偏
波が好まれる場合、長方形の場合もある。更に、パッチ２９_１、２９_２、２９_３、２９_４、３０_１、３０_２、３０_３、３０_４は円形、若しくは長方形の場合もあ
る。他の形状の放射素子、又は他の構造の放射素子、例えば４つのパッチ２９_１、２９_２、２９_３、２９_４は、電波が放射される空間に向いている回路板１７の
上面２８２に刻み込まれる。

【００７５】同様に、

【００７６】

【外８】はゼロの場合もある。回路板１６のマイクロストリップ線の構造に関して一つの
変形のみ示されているが、他の変形も可能であることは明白である。

【００７７】本発明による装置の受信及び送信回路は、受信回路と送信回路を支援する二重
機能を有する同じ回路板にも設置可能である。この場合、上記回路は受信回路と
送信回路間で電磁波の接続を防ぐように配置される。更に、受信回路の励起線と
送信回路の励起線との接合は、例えばブリッジによって提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衛星受信／送信システムの一つの実施例に使用されるユーザチャネル
アップリンク若しくはダウンリンクチャネルの基本設計図である。

【図２】本発明の装置の一つの実施例を示す図３ａ中、線Ａ−Ａについての縦断面図で
ある。

【図３】ａは本発明の受信回路板の一つの実施例を示す図２中、線Ｂ−Ｂについての平
面図であり、ｂは本発明の補助回路板１７の一つの実施例を示す図２中、線Ｃ−
Ｃについての底面図であり、ｃは図２中の領域Ｄの拡大図である。

【図４】本発明の実施例の変形の透視図である。

【図５】図２中の実施例の変形を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体（１８）を含む電磁波受信／送信装置であって、第１周波数バンドで電磁波を受信するためのマイクロストリップ構造を有する
ｎ個の放射素子（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）の第１アレイを含む、上記
本体に組み込まれた受信回路板（１６）と、第２周波数バンドで電磁波を送信する縦方向放射を持つ電磁波送信手段とを含
み、上記手段は更に放射軸を画成する縦方向放射手段（１９、２０、２２、２３）
を励起する励起手段（２４）を有し、上記送信手段は、上記本体（１８）内で略一定の断面を有し、上記放射素子（
３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）が周りに対称に配置された円形開口で上記受
信回路板（１６）と垂直に交差し、上記受信手段及び送信手段は、それぞれの位相中心が集束領域と呼ばれる領域
付近に配置されることを特徴とする装置。
【請求項２】上記集束領域は上記装置の位相中心を形成する点に縮小され
る請求項１記載の装置。
【請求項３】上記放射手段はその軸が送信放射軸と一致する縦方向放射を
有する誘電性ロッド（１９）を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の装置
。
【請求項４】上記励起手段は導波管（２４）を含むことを特徴とする請求
項３記載の装置。
【請求項５】上記放射手段は一連の巻回（４１）を有する螺旋状装置を含
むことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項６】上記励起手段は同軸線（４２）を含むことを特徴とする請求
項５記載の装置。
【請求項７】上記ｎは４であることを特徴とする請求項１乃至６のうちい
ずれか一項記載の装置。
【請求項８】上記誘電性ロッドは円錐端を有する円筒体であることを特徴
とする請求項３又は４記載の装置。
【請求項９】上記励起手段は、電磁波送信のための本体内にある励起手段
の直線部分に設置されるマイクロストリップ送信回路板（２７）に接続されるこ
とを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】上記励起手段は、電磁波送信のための本体内にある励起手
段の直線部分に設置されるマイクロストリップ送信回路板（２７）に接続され、
上記送信回路板上（２７）に設置され互いに直角となり、直交偏波を送信可能な
一対のプローブ（２８０_１、２８０_２）を含むことを特徴とする請求項９に従属
する請求項１乃至５又は請求項８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】上記マイクロストリップ送信回路板（２７）は周波数変換
回路を有することを特徴とする請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】上記マイクロストリップ受信回路板（１６）は周波数変換
回路を有することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置
。
【請求項１３】上記マイクロストリップ受信回路板（１６）は周波数変換
回路を有し、上記受信回路板（１６）及び／又は上記送信回路板（２７）に関連
した周波数変換回路の少なくとも一部分を含む中間回路板（３７）を有すること
を特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１４】補助回路板（１７）は、上記受信回路板（１６）と平行に
なるように設置され、第１のアレイの複数の上記放射素子（３０_１、３０_２、３
０_３、３０_４）にそれぞれ対向する複数の上記放射素子（２９_１、２９_２、２９ _３、２９_４）を含み、共振周波数（Ｆ_０’）が、互いに対向する上記放射素子（
２９_１、２９_２、２９_３、２９_４）（３０_１、３０_２、３０_３、３０_４）のアレ
イの対が拡大帯域幅を有する単一アレイに同等であるように第１のアレイの共振
周波数（Ｆ_０）に近い上記第２のアレイを有することを特徴とする請求項１乃至
１３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】導波管（１９、２４）は、長さが送信された導波の波長（
λ_ＧＴ）の４分の１と同等である４分の１波（λ_ＧＴ／４）キャビティ（２４_２）によって終端されることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項１６】電波を集束する手段を含み、請求項１乃至１５のうちいず
れか一項記載の装置に設置されることを特徴とする電磁波受信／送信システム。
【請求項１７】上記集束手段は、好ましくは放射線状の反射器（５）を有
し、上記装置（１５）は、上記集束領域が上記反射器の焦点に略一致するように
配置されてシステムのプライマリーソースとして動作することを特徴とする請求
項１６記載のシステム。
【請求項１８】上記集束手段は電磁波レンズを有し、上記装置は、上記集
束領域が上記電磁波レンズの焦点に略一致するように配置されてシステムのプラ
イマリーソースとして動作することを特徴とする請求項１６記載のシステム。