JP2612849B2 - スロツト・アレー・アンテナ装置 - Google Patents
スロツト・アレー・アンテナ装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0043—Slotted waveguides
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スロツト・アレー・アンテナ装置に関する
もので、とくに共振型スロツト導波管を用いた平面状ス
ロツト・アレー・アンテナであつて、二端共振型スロツ
ト・アレー給電装置を具備するものに関する。
もので、とくに共振型スロツト導波管を用いた平面状ス
ロツト・アレー・アンテナであつて、二端共振型スロツ
ト・アレー給電装置を具備するものに関する。
[従来の技術] 従来は、スロツト・アレー・アンテナは一端給電方式
を用いて、その給電を行なつていた。この方式において
は、導波管の一端部を介して給電が行なわれると、該導
波管の他端部に導波管短絡面が形成されて、導波管内に
定在波が発生する。この定在波のパターンにおける適宜
の複数の点(それぞれ電圧または電流の波高値に対応す
る点)には、並列スロツトまたは直列スロツトを配置し
て、適正な振幅および位相をもつた放射を行なわせるよ
うにしている。この場合、ある周波数帯域にわたつて導
波管内の定在波パターンが前記スロツトの形成個所によ
り変動し、その結果スロツトの振幅および位相に誤差が
生ずる。こうした誤差の大きさは、設計中心周波数から
の変動量に比例して増大するが、前記導波管の長さ、ひ
いては前記スロツトの形成数に応じても増加する。な
お、一端給電方式においては、導波管のスロツトを4個
以上とした場合、利用可能な帯域幅は±1%程度であ
る。
を用いて、その給電を行なつていた。この方式において
は、導波管の一端部を介して給電が行なわれると、該導
波管の他端部に導波管短絡面が形成されて、導波管内に
定在波が発生する。この定在波のパターンにおける適宜
の複数の点(それぞれ電圧または電流の波高値に対応す
る点)には、並列スロツトまたは直列スロツトを配置し
て、適正な振幅および位相をもつた放射を行なわせるよ
うにしている。この場合、ある周波数帯域にわたつて導
波管内の定在波パターンが前記スロツトの形成個所によ
り変動し、その結果スロツトの振幅および位相に誤差が
生ずる。こうした誤差の大きさは、設計中心周波数から
の変動量に比例して増大するが、前記導波管の長さ、ひ
いては前記スロツトの形成数に応じても増加する。な
お、一端給電方式においては、導波管のスロツトを4個
以上とした場合、利用可能な帯域幅は±1%程度であ
る。
一端給電方式における帯域幅特性を向上させるために
は、E面T接合やH面T接合を用いた給電方式がこれま
で採用されてきた。このうち、まずE面T接合を用いた
給電方式は、要するに2個の一端給電装置の各給電点を
E面導波管T接合により互いに結合したもので、これら
2個の一端給電装置の各々と関連する導波管長(および
スロツト数)を減少させることによる改善効果が得られ
る。しかしながらこうしたE面給電方式においては、ス
ロツト間の間隔を均等に保つために、1個のスロツトを
E面T接合部の直下に配置しなければならないという問
題がある。このような位置におけるスロツトは、E面T
接合部に対する相互結合効果のために、広い周波数帯域
にわたつて位相や振幅に変動を生じさせ、これが当該ア
レー中の他のスロツトにおける位相や振幅と相当に異な
つたものとなる。このように、E面給電部直下のスロツ
トにおける位相や振幅が相当異つたものとなるため、E
面T接合を用いることにより本来得られる筈の帯域幅上
の利点が、ほとんど相殺されてしまう結果となる。
は、E面T接合やH面T接合を用いた給電方式がこれま
で採用されてきた。このうち、まずE面T接合を用いた
給電方式は、要するに2個の一端給電装置の各給電点を
E面導波管T接合により互いに結合したもので、これら
2個の一端給電装置の各々と関連する導波管長(および
スロツト数)を減少させることによる改善効果が得られ
る。しかしながらこうしたE面給電方式においては、ス
ロツト間の間隔を均等に保つために、1個のスロツトを
E面T接合部の直下に配置しなければならないという問
題がある。このような位置におけるスロツトは、E面T
接合部に対する相互結合効果のために、広い周波数帯域
にわたつて位相や振幅に変動を生じさせ、これが当該ア
レー中の他のスロツトにおける位相や振幅と相当に異な
つたものとなる。このように、E面給電部直下のスロツ
トにおける位相や振幅が相当異つたものとなるため、E
面T接合を用いることにより本来得られる筈の帯域幅上
の利点が、ほとんど相殺されてしまう結果となる。
上記のようなE面(直列)T接合に代えてH面(並
列)T接合を用いることにより、スロツト導波管に対す
る給電点は上述のようにスロツト直下にこれを位置させ
る代りに、2個のスロツト間の途中に設けることが可能
となる。しかしながら、(導波管遮断効果が生ずるのを
避けるためには)H面給電部はその幅を1/2波長としな
ければならないので、該給電部がその近傍における2個
のスロツトと結合することになつて、E面給電方式とし
た場合と本質的に同等の帯域幅上の制約が課される結果
となる。
列)T接合を用いることにより、スロツト導波管に対す
る給電点は上述のようにスロツト直下にこれを位置させ
る代りに、2個のスロツト間の途中に設けることが可能
となる。しかしながら、(導波管遮断効果が生ずるのを
避けるためには)H面給電部はその幅を1/2波長としな
ければならないので、該給電部がその近傍における2個
のスロツトと結合することになつて、E面給電方式とし
た場合と本質的に同等の帯域幅上の制約が課される結果
となる。
大型アレー・アンテナの場合、給電マニホルドの複雑
度を適当な限界内に収める必要上、上記方式のうち何れ
かを用いて、帯域幅を2.5%以下とするのが通常であつ
て。また開口照射の振幅および位相は、中心周波数のプ
ラス1%で著しく劣化しはじめる、なお、共振型導波管
アレイの一端給電方式については、アンテナに関する多
数の著作物に記述されているが、さらに詳細に述べてい
るものとしては例えばジヨンソン(Johnson)およびジ
エイシク(Jasik)の「アンテナ工学ハンドブツク」(A
ntenna Engineering Handbook)、第2版第9章(1984
年および1961年)にその記載がある。
度を適当な限界内に収める必要上、上記方式のうち何れ
かを用いて、帯域幅を2.5%以下とするのが通常であつ
て。また開口照射の振幅および位相は、中心周波数のプ
ラス1%で著しく劣化しはじめる、なお、共振型導波管
アレイの一端給電方式については、アンテナに関する多
数の著作物に記述されているが、さらに詳細に述べてい
るものとしては例えばジヨンソン(Johnson)およびジ
エイシク(Jasik)の「アンテナ工学ハンドブツク」(A
ntenna Engineering Handbook)、第2版第9章(1984
年および1961年)にその記載がある。
添付図面の第1図は平面状スロツト・アレー・アンテ
ナ10の一般的な構造を示すもので、このスロツト・アレ
ー・アンテナ10は、偏波板12と、長手方向並列スロツト
板14と、回転直列スロツト板16と、給電マニホルド18と
を有し、直列導波管により1列の直列スロツト17を励振
することによつて、マイクロ波RFエネルギを並列導波管
内に結合させるようにしてある。(ただし、これら直列
導波管素子は上記直列スロツト板16の裏側に設けてある
ため、この図面では見えない。)また並列導波管は並列
スロツトを励振するものであり、これらの並列スロツト
は放射素子としてはたらく、なお上記スロツトはすべ
て、同一の導波管から給電される相隣るスロツトから1/
2導波管波長(λg/2)だけ隔ててある。
ナ10の一般的な構造を示すもので、このスロツト・アレ
ー・アンテナ10は、偏波板12と、長手方向並列スロツト
板14と、回転直列スロツト板16と、給電マニホルド18と
を有し、直列導波管により1列の直列スロツト17を励振
することによつて、マイクロ波RFエネルギを並列導波管
内に結合させるようにしてある。(ただし、これら直列
導波管素子は上記直列スロツト板16の裏側に設けてある
ため、この図面では見えない。)また並列導波管は並列
スロツトを励振するものであり、これらの並列スロツト
は放射素子としてはたらく、なお上記スロツトはすべ
て、同一の導波管から給電される相隣るスロツトから1/
2導波管波長(λg/2)だけ隔ててある。
第2a図は直列スロツト用の導波管給電システムの従来
例を示すものである。直列スロツト導波管24の各々は、
給電マニホルド18により、その一端部に給電される。直
列スロツトを適正に励振するのに必要な定在波は、導波
管の反対端の導波管の短絡壁23により生成される。な
お、使用目的によつては、可変位相シフタ22を追加使用
して当該アンテナの放射パターンを走査するようにして
もよい。
例を示すものである。直列スロツト導波管24の各々は、
給電マニホルド18により、その一端部に給電される。直
列スロツトを適正に励振するのに必要な定在波は、導波
管の反対端の導波管の短絡壁23により生成される。な
お、使用目的によつては、可変位相シフタ22を追加使用
して当該アンテナの放射パターンを走査するようにして
もよい。
さらに他の形式の従来技術において、直列スロツトア
ンテナは第2b図に示すように給電される。この例では、
E面導波管T接合100からのRFエネルギがE面T接合部1
14及び116を介して2個の直列スロツト導波管102及び10
4に分割される。これらの導波管102,104の外側端におけ
る短絡壁106により適宜の定在波が生成されて、直列ス
ロツト108,110,112等によりアンテンの正面にRFエネル
ギが結合される。この定在波を適正なものとするために
は、上記導波管短絡壁106は図示のように最端部のスロ
ツトから1/2波長(λg/2)だけ隔たつていることが必要
である。
ンテナは第2b図に示すように給電される。この例では、
E面導波管T接合100からのRFエネルギがE面T接合部1
14及び116を介して2個の直列スロツト導波管102及び10
4に分割される。これらの導波管102,104の外側端におけ
る短絡壁106により適宜の定在波が生成されて、直列ス
ロツト108,110,112等によりアンテンの正面にRFエネル
ギが結合される。この定在波を適正なものとするために
は、上記導波管短絡壁106は図示のように最端部のスロ
ツトから1/2波長(λg/2)だけ隔たつていることが必要
である。
[発明が解決しようとする問題点] 上記導波管102,104の反対側の端面における導波管短
絡壁も、上記同様λg/2の間隔を必要とするものではあ
るが、実際には、図から判るように、これらの各短絡壁
に対してはわずかに1/4波長分の空間を利用できるにす
ぎない(これはアレーグリツドの構成上、λg/2の直列
スロツト間隔を常に確保しておく必要があることによ
る)。このため従来のアンテナにおいては、折返し短絡
部118を設けて角度180°のE面曲がりを形成することに
よつて、短絡壁と最端部スロツトとの間に必要なλg/2
の間隔を得るようにしている。こうした折返し短絡部構
造は、本来の導波管短絡回路を近似的に実現するものに
過ぎず、その結果得られるアレーの周波数帯域幅は限ら
れたものであり、当該アンテナの製作および組立て上、
様々な問題を提起することになる。
絡壁も、上記同様λg/2の間隔を必要とするものではあ
るが、実際には、図から判るように、これらの各短絡壁
に対してはわずかに1/4波長分の空間を利用できるにす
ぎない(これはアレーグリツドの構成上、λg/2の直列
スロツト間隔を常に確保しておく必要があることによ
る)。このため従来のアンテナにおいては、折返し短絡
部118を設けて角度180°のE面曲がりを形成することに
よつて、短絡壁と最端部スロツトとの間に必要なλg/2
の間隔を得るようにしている。こうした折返し短絡部構
造は、本来の導波管短絡回路を近似的に実現するものに
過ぎず、その結果得られるアレーの周波数帯域幅は限ら
れたものであり、当該アンテナの製作および組立て上、
様々な問題を提起することになる。
前記スロツトのうち、とくに図示スロツト110,112は
E面T接合部114,116の直下にそれぞれ位置しており、
このため各T接合部に対して直接結合効果を示すことに
なつて、これらのスロツト110,112について位相および
振幅上の誤差が生ずる結果となる。かくしてこのような
スロツト110,112の存在もまた、当該アンテナにおける
使用帯域幅に制約を加える別の要因となるのである。
E面T接合部114,116の直下にそれぞれ位置しており、
このため各T接合部に対して直接結合効果を示すことに
なつて、これらのスロツト110,112について位相および
振幅上の誤差が生ずる結果となる。かくしてこのような
スロツト110,112の存在もまた、当該アンテナにおける
使用帯域幅に制約を加える別の要因となるのである。
[発明の目的] かくて本発明の目的は、周波数帯域幅を実質的に増大
させたスロツト・アレー・アンテナ装置を提供すること
にある。
させたスロツト・アレー・アンテナ装置を提供すること
にある。
本発明の第2の目的は、スロツト・アレー・アンテナ
の帯域幅特性を一端給電方式を用いた場合にくらべて実
質的に向上させるようにした給電方式を提供することに
ある。
の帯域幅特性を一端給電方式を用いた場合にくらべて実
質的に向上させるようにした給電方式を提供することに
ある。
本発明の第3の目的は、スロツト・アレー・アンテナ
の開口照射の振幅および位相精度を実質的に向上させる
ことにある。
の開口照射の振幅および位相精度を実質的に向上させる
ことにある。
[問題点を解決しようとするための手段] このようなも目的を達成すべく本発明は、直列スロツ
トの給電にも並列スロツトの給電にも適用可能な二端共
振スロツト・アレー給電方式を具備するスロツト・アレ
ー・アンテナ装置を提供するものであり、1/2導波管波
長の間隔をもつて相隔てた並列もしくは直列スロツトを
そなえた共振導波管部に対して、その両端から給電ない
し励振を行なうようにしたものである。
トの給電にも並列スロツトの給電にも適用可能な二端共
振スロツト・アレー給電方式を具備するスロツト・アレ
ー・アンテナ装置を提供するものであり、1/2導波管波
長の間隔をもつて相隔てた並列もしくは直列スロツトを
そなえた共振導波管部に対して、その両端から給電ない
し励振を行なうようにしたものである。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第3a図および第3b図は本発明によるアンテナ装置の一
実施例における二端直列スロツト給電方式26を示すもの
で、この二端直列スロツト給電方式26は、E面T接合28
(第3a図)あるいはH面T接合30(第3b図)としたT接
合部と、一対の導波管部32,34と、同じく一対のE面導
波管曲がり部36,38とからなつている。上記一対の導波
管部32,34および一対のE面導波管曲がり部36,38は隔壁
40によつて形成されるものである。この隔壁40は導波管
42を貫通して、すべて(n個)のスロツト44をT接合部
28/30から分離する。上記一対のE面導波管曲がり部36,
38は、この隔壁40の両端と導波管42の両端面との間のス
ペースにより形成され、このスペースによつて前記一対
の導波管部32,34を互いに結合している。なお該隔壁40
の厚みは導波管波長よりもこれをはかるに小さくするこ
とによつて、当該アンテナの全体の厚みが最小限のもの
で済むようにする。また上記スロツト44の直列抵抗値は
導波管入力部50に対してインピーダンスマツチングが得
られるようにこれを選定する。
実施例における二端直列スロツト給電方式26を示すもの
で、この二端直列スロツト給電方式26は、E面T接合28
(第3a図)あるいはH面T接合30(第3b図)としたT接
合部と、一対の導波管部32,34と、同じく一対のE面導
波管曲がり部36,38とからなつている。上記一対の導波
管部32,34および一対のE面導波管曲がり部36,38は隔壁
40によつて形成されるものである。この隔壁40は導波管
42を貫通して、すべて(n個)のスロツト44をT接合部
28/30から分離する。上記一対のE面導波管曲がり部36,
38は、この隔壁40の両端と導波管42の両端面との間のス
ペースにより形成され、このスペースによつて前記一対
の導波管部32,34を互いに結合している。なお該隔壁40
の厚みは導波管波長よりもこれをはかるに小さくするこ
とによつて、当該アンテナの全体の厚みが最小限のもの
で済むようにする。また上記スロツト44の直列抵抗値は
導波管入力部50に対してインピーダンスマツチングが得
られるようにこれを選定する。
以上の記載から理解されるように、本発明のよるアン
テナ装置における二端給電型スロツト・アレー給電方式
の典型的な設計条件は下記の通りである。
テナ装置における二端給電型スロツト・アレー給電方式
の典型的な設計条件は下記の通りである。
1.H面またはE面T接合部は隔壁によりこれをスロツ
トから分離する。その再、E面T接合部(第3a図)は直
列スロツトの上方に位置させ、またH面T接合部(第3b
図)は2個の直列スロツトの中間点に位置させる。
トから分離する。その再、E面T接合部(第3a図)は直
列スロツトの上方に位置させ、またH面T接合部(第3b
図)は2個の直列スロツトの中間点に位置させる。
2.一端給電ユニツトにおける計n個の直列スロツトの
正規化共振スロツト抵抗の和は、これを2とする。
正規化共振スロツト抵抗の和は、これを2とする。
3.導波管のループ長はこれをほぼnλgとする。
4.n1>n2としたとき、n1個の直列スロツトからなるア
レーとn2個の直列スロツトからなるアレーのT接合部入
力部に結合する導波管の長さは(n1−n2)λg/2でなけ
ればならない。
レーとn2個の直列スロツトからなるアレーのT接合部入
力部に結合する導波管の長さは(n1−n2)λg/2でなけ
ればならない。
5.H面T接合部にしても、あるいはE面T接合部にし
ても、そのオフセツト量は±0.01%λgを越えてはなら
ない。
ても、そのオフセツト量は±0.01%λgを越えてはなら
ない。
次に上述のように構成した本発明によるアンテナ装置
における二端給電方式について、理想的なH面曲がりお
よび同じく理想的なE面曲がりを用いた8直列スロツト
導波管を理論的に分析することにより、その性能の向上
度を示すこととする。ただし、スロツトはすべて同等な
ものとし、またその正規化抵抗値は0.25とする。理想的
な電流と比較した放射電流分布を第5a図および第5b図に
示す。この放電電流は、中心周波数から±1.8%の範囲
内でずれていることが、計算の結果判明している。対称
型のカーブはT接合部を中心に配置した場合の計算結果
を示すものであり、また非対称型のカーブで示すものは
T接合部を中心から1/2導波管波長だけずらした点に配
置した場合や計算結果である。なお、放射電流の振幅や
位相の変動は、3.6%帯域幅にわたる対称型給電パター
ンとしたとき、それぞれわずか0.16dB、3.5°である。
このような放射電流分布の変動は、T接合部のオフセッ
ト量をλg/2とすると、振幅および位相についてそれぞ
れ0.44dB、13°に増大する。
における二端給電方式について、理想的なH面曲がりお
よび同じく理想的なE面曲がりを用いた8直列スロツト
導波管を理論的に分析することにより、その性能の向上
度を示すこととする。ただし、スロツトはすべて同等な
ものとし、またその正規化抵抗値は0.25とする。理想的
な電流と比較した放射電流分布を第5a図および第5b図に
示す。この放電電流は、中心周波数から±1.8%の範囲
内でずれていることが、計算の結果判明している。対称
型のカーブはT接合部を中心に配置した場合の計算結果
を示すものであり、また非対称型のカーブで示すものは
T接合部を中心から1/2導波管波長だけずらした点に配
置した場合や計算結果である。なお、放射電流の振幅や
位相の変動は、3.6%帯域幅にわたる対称型給電パター
ンとしたとき、それぞれわずか0.16dB、3.5°である。
このような放射電流分布の変動は、T接合部のオフセッ
ト量をλg/2とすると、振幅および位相についてそれぞ
れ0.44dB、13°に増大する。
次に一端給電方式と二端給電方式について、それぞれ
8スロツト・アレーとした場合の理論的特性を比較した
結果を第1表に示す。この第1表は、3.6%帯域幅以内
の8スロツト給電に対する放射電流分布と入力電圧定在
波比(VSWR)についての一端部直列スロツト給電方式と
二重端部直列スロツト給電方式を比較して示したもの
で、ここに示した数値は、3.6%帯域幅について計算し
た結果得られたものである。この表から、二端給電方式
は一端給電方式にくらべて、帯域幅特性が向上している
ことが明らかである。
8スロツト・アレーとした場合の理論的特性を比較した
結果を第1表に示す。この第1表は、3.6%帯域幅以内
の8スロツト給電に対する放射電流分布と入力電圧定在
波比(VSWR)についての一端部直列スロツト給電方式と
二重端部直列スロツト給電方式を比較して示したもの
で、ここに示した数値は、3.6%帯域幅について計算し
た結果得られたものである。この表から、二端給電方式
は一端給電方式にくらべて、帯域幅特性が向上している
ことが明らかである。
《制作例》 本発明のアンテナ装置に適用される第4a図のE面導波
管曲がり部、および第4b図のH面導波管曲がり部を有す
る二端直列スロツト給電方式を製作した。その際、導波
管部としては16.5ギガヘルツの中心周波数とし、スロツ
トは不均一のスロツトを8個とした。導波管42(第4a
図)の寸法は12.598mm(0.498インチ)×3.937mm(0.15
5インチ)とした。E面導波管曲がり部としては、前記
隔壁40の厚みtを0.813mm(0.032インチ)とし、間隔W
は4.496mm(0.177インチ)とした。またE面T接合部
(第4b図)としては、入力部の幅を12.598mm(0.496イ
ンチ)とし、同調スタブの高さを0.635mm(0.025イン
チ)とし、直径を3.505mm(0.138インチ)として導波管
部32の端部から16.180mm(0.637インチ)の個所に位置
させた。また導波管部32の幅は12.598mm(0.496)イン
チとし、T型マツチングベーン54は入力部50に対して中
心配置とした。このT型マツチングベーン54の長さは5.
639mm(0.222インチ)、厚みは0.762mm(0.030インチ)
とした。テストの結果、E面導波管曲がり部の電圧定在
波比VSWRは6%の帯域幅に対して1.10以下であり、また
H面T接合部の入力VSWRは同一の帯域幅に対して1.18以
下であつた。
管曲がり部、および第4b図のH面導波管曲がり部を有す
る二端直列スロツト給電方式を製作した。その際、導波
管部としては16.5ギガヘルツの中心周波数とし、スロツ
トは不均一のスロツトを8個とした。導波管42(第4a
図)の寸法は12.598mm(0.498インチ)×3.937mm(0.15
5インチ)とした。E面導波管曲がり部としては、前記
隔壁40の厚みtを0.813mm(0.032インチ)とし、間隔W
は4.496mm(0.177インチ)とした。またE面T接合部
(第4b図)としては、入力部の幅を12.598mm(0.496イ
ンチ)とし、同調スタブの高さを0.635mm(0.025イン
チ)とし、直径を3.505mm(0.138インチ)として導波管
部32の端部から16.180mm(0.637インチ)の個所に位置
させた。また導波管部32の幅は12.598mm(0.496)イン
チとし、T型マツチングベーン54は入力部50に対して中
心配置とした。このT型マツチングベーン54の長さは5.
639mm(0.222インチ)、厚みは0.762mm(0.030インチ)
とした。テストの結果、E面導波管曲がり部の電圧定在
波比VSWRは6%の帯域幅に対して1.10以下であり、また
H面T接合部の入力VSWRは同一の帯域幅に対して1.18以
下であつた。
個々のスロツトからの出力電圧の振幅および位相の測
定結果を、第6a図および第6b図に示す。スロツト出力電
圧は、RFエネルギを直列スロツトを介して結合させたそ
れぞれ一連の同一導波管群から測定したものである。
定結果を、第6a図および第6b図に示す。スロツト出力電
圧は、RFエネルギを直列スロツトを介して結合させたそ
れぞれ一連の同一導波管群から測定したものである。
第6a図から、測定電圧振幅は広い周波数帯域にわたつ
て、一貫して一様に分布していることがわかる。スロツ
ト2の長さは(製作誤差により)やや短かすぎるため、
振幅は低周波で降下している。また位相を示すカーブ
(第6b図)はスロツト3の位相を正規化する、すなわち
スロツト3の位相=0とすることのより得られたもので
ある。第1のスロツト以外はすべてのスロツトが良好な
平坦度をもつているが、6%帯域幅に対する(16.0ギガ
ヘルツにおける)最大偏差量はわずかに17度である。
て、一貫して一様に分布していることがわかる。スロツ
ト2の長さは(製作誤差により)やや短かすぎるため、
振幅は低周波で降下している。また位相を示すカーブ
(第6b図)はスロツト3の位相を正規化する、すなわち
スロツト3の位相=0とすることのより得られたもので
ある。第1のスロツト以外はすべてのスロツトが良好な
平坦度をもつているが、6%帯域幅に対する(16.0ギガ
ヘルツにおける)最大偏差量はわずかに17度である。
スロツトn1,n2(ただしn1>n2とする)のアレイに相
異なるスロツト数とした2個の二端スロツト・アレー給
電装置(第7図)はそのT接合部50を導波管部56,58に
結合することが可能である。これら導波管部56,58は給
電マニホルド18のエネルギ分割部60に結合されている。
導波管をn2個のスロツトからなるアレーのT接合部入力
に結合させるためには、n1>n2として、n1個およびn2個
の直列スロツトからなる2個のアレー間には、(n1−
n2)λg/2の導波管長が必要である。
異なるスロツト数とした2個の二端スロツト・アレー給
電装置(第7図)はそのT接合部50を導波管部56,58に
結合することが可能である。これら導波管部56,58は給
電マニホルド18のエネルギ分割部60に結合されている。
導波管をn2個のスロツトからなるアレーのT接合部入力
に結合させるためには、n1>n2として、n1個およびn2個
の直列スロツトからなる2個のアレー間には、(n1−
n2)λg/2の導波管長が必要である。
[発明の効果] 本発明による二端給電方式のアンテナ装置では、対称
型としてT接合部28を導波管42の中心に配置し、また非
対称型としてT接合部30を導波管42の1/2導波管波長だ
けずらしたところに配置したことにより、放射電流の振
幅や位相の変動を少なくでき、放射電流分布の変動を振
幅や位相について増大させることができ、帯域幅特性を
向上させることができる。
型としてT接合部28を導波管42の中心に配置し、また非
対称型としてT接合部30を導波管42の1/2導波管波長だ
けずらしたところに配置したことにより、放射電流の振
幅や位相の変動を少なくでき、放射電流分布の変動を振
幅や位相について増大させることができ、帯域幅特性を
向上させることができる。
[開示の要点] 以上の説明に関連してさらに以下の項を開示する。
(1)共振スロツト導波管部と、該共振スロツト導波管
部の両端からそれの複数のスロツトにRFエネルギを給電
するために該共振スロツト導波管部に作動的に接続され
た二端共振スロツト・アレー給電部とを含むこと、を特
徴とするスロツト・アレー・アンテナ装置。
部の両端からそれの複数のスロツトにRFエネルギを給電
するために該共振スロツト導波管部に作動的に接続され
た二端共振スロツト・アレー給電部とを含むこと、を特
徴とするスロツト・アレー・アンテナ装置。
(2)前記二端共振スロツト・アレー給電装置は、RFエ
ネルギを受け取るT接合部と、このT接合部に結合して
前記RFエネルギを受け取る導波管部と、前記導波管部お
よび前記スロツト導波管部と結合して該導波管部の両端
から該スロツト導波管部のスロツトにRFエネルギを給電
するようにした複数個の導波管曲がり部とからなり、互
いに対抗する進行波により直列スロツト導波管の共振給
電を行なうことにより、共振短絡回路やキヤビテイ、あ
るいは折返し短絡回路を用いることを不要にした上記
(1)記載のアンテナ装置。
ネルギを受け取るT接合部と、このT接合部に結合して
前記RFエネルギを受け取る導波管部と、前記導波管部お
よび前記スロツト導波管部と結合して該導波管部の両端
から該スロツト導波管部のスロツトにRFエネルギを給電
するようにした複数個の導波管曲がり部とからなり、互
いに対抗する進行波により直列スロツト導波管の共振給
電を行なうことにより、共振短絡回路やキヤビテイ、あ
るいは折返し短絡回路を用いることを不要にした上記
(1)記載のアンテナ装置。
(3)前記T接合部はこれをE面T接合部とした上記
(2)記載のアンテナ装置。
(2)記載のアンテナ装置。
(4)前記T接合部はこれをH面T接合部とした上記
(2)記載のアンテナ装置。
(2)記載のアンテナ装置。
(5)T接合部と、スロツト導波管と、このスロツト導
波管を第1および第2の導波管ループ形成部に分割する
セプタムとを有し、前記T接合部はこれを前記第1の導
波管形成部に結合して前記セプタムにより複数個のスロ
ツトが前記T接合部から直接RFエネルギを受け取ること
のないようにするとともに、前記セプタムは前記第1お
よび第2の導波管形成部とともに導波管ループ用の端部
導波管曲がり部を形成することにより、前記T接合部に
入るRFエネルギが前記第1の導波管形成部を流れるよう
にし、さらに前記給電点と前記スロツト列との間に前記
セプタムを形成することにより、E面またはH面給電点
の直接近傍に位置する直列スロツトが直列接合されるこ
とを防止するようにしたことを特徴とするアンテナ装
置。
波管を第1および第2の導波管ループ形成部に分割する
セプタムとを有し、前記T接合部はこれを前記第1の導
波管形成部に結合して前記セプタムにより複数個のスロ
ツトが前記T接合部から直接RFエネルギを受け取ること
のないようにするとともに、前記セプタムは前記第1お
よび第2の導波管形成部とともに導波管ループ用の端部
導波管曲がり部を形成することにより、前記T接合部に
入るRFエネルギが前記第1の導波管形成部を流れるよう
にし、さらに前記給電点と前記スロツト列との間に前記
セプタムを形成することにより、E面またはH面給電点
の直接近傍に位置する直列スロツトが直列接合されるこ
とを防止するようにしたことを特徴とするアンテナ装
置。
(6)前記T接合部はこれを前記第1の導波管形成部上
に配置したE面T接合部として、前記スロツト導波管部
の2個のスロツト間の垂直面から最大約±0.01λgだけ
オフセツトさせた上記(5)記載のアンテナ装置。
に配置したE面T接合部として、前記スロツト導波管部
の2個のスロツト間の垂直面から最大約±0.01λgだけ
オフセツトさせた上記(5)記載のアンテナ装置。
(7)前記T接合部はこれを前記第1の導波管形成部の
側部に配置したH面T接合部として、前記スロツト導波
管部の2個のスロツト間の垂直面から最大約±0.01λg
だけオフセツトさせた上記(5)記載のアンテナ装置。
側部に配置したH面T接合部として、前記スロツト導波
管部の2個のスロツト間の垂直面から最大約±0.01λg
だけオフセツトさせた上記(5)記載のアンテナ装置。
(8)前記導波管のループ長はこれをnλgとした上記
(5)記載のアンテナ装置。
(5)記載のアンテナ装置。
(9)前記複数個のスロツトはこれを直列スロツトとし
て、その正規化共振スロツト抵抗を約2とした上記
(5)記載のアンテナ装置。
て、その正規化共振スロツト抵抗を約2とした上記
(5)記載のアンテナ装置。
(10)前記入力はこれをH面T接合部とし、前記導波管
曲がり部はこれをE面端部曲がり部とした上記(5)記
載のアンテナ装置。
曲がり部はこれをE面端部曲がり部とした上記(5)記
載のアンテナ装置。
(11)a)RFエネルギ出力を偏波させる偏波子と、 b)この偏波子の結合して該偏波子を介してエネルギを
放射させるようにした長手方向並列スロツト板と、 c)この長手方向並列スロツト板に結合してこれにRFエ
ネルギを給電し、縦列に配置したスロツトを有する回転
直列スロツト板と、 d)この回転直列スロツト板の第1および第2のスロツ
ト縦列とそれぞれ結合し、第1および第2の入力T接合
部を有する第1および第2の二端スロツト・アレー給電
部と、 e)該第1および第2の入力T接合部に結合して、n1>
n2としたときそれぞれn1個およびn2個のスロツトからな
る前記第1および第2のスロツト縦列にRFエネルギを給
電するようになされたマニホルドとからなり、このマニ
ホルドはエネルギ分割部と、このエネルギ分割部に結合
した第1および第2の導波管部を有し、前記第2の導波
管部はこれを(n1−n2)λg/2の長さとした前記第2の
縦列(n2)に結合されて成ることを特徴とするアンテナ
装置。
放射させるようにした長手方向並列スロツト板と、 c)この長手方向並列スロツト板に結合してこれにRFエ
ネルギを給電し、縦列に配置したスロツトを有する回転
直列スロツト板と、 d)この回転直列スロツト板の第1および第2のスロツ
ト縦列とそれぞれ結合し、第1および第2の入力T接合
部を有する第1および第2の二端スロツト・アレー給電
部と、 e)該第1および第2の入力T接合部に結合して、n1>
n2としたときそれぞれn1個およびn2個のスロツトからな
る前記第1および第2のスロツト縦列にRFエネルギを給
電するようになされたマニホルドとからなり、このマニ
ホルドはエネルギ分割部と、このエネルギ分割部に結合
した第1および第2の導波管部を有し、前記第2の導波
管部はこれを(n1−n2)λg/2の長さとした前記第2の
縦列(n2)に結合されて成ることを特徴とするアンテナ
装置。
以上本発明の装着を具現した実施例につき説明して、
本発明の構成及び作用効果を明らかにしたが、本発明に
よるスロツト・アレー・アンテナ装置は、これらの実施
例に対して適宜の技術手段の追加ないし変更を行なうこ
とによつて、これを更に改良して実施してよいことはい
うまでもない。例えば、直列スロツト素子の給電は方形
導波管の広い壁面に対して行なうものとして記載してき
たが、本発明は任意の断面形状とした導波管に形成され
た並列およびH面スロツトに適用することも可能であ
る。
本発明の構成及び作用効果を明らかにしたが、本発明に
よるスロツト・アレー・アンテナ装置は、これらの実施
例に対して適宜の技術手段の追加ないし変更を行なうこ
とによつて、これを更に改良して実施してよいことはい
うまでもない。例えば、直列スロツト素子の給電は方形
導波管の広い壁面に対して行なうものとして記載してき
たが、本発明は任意の断面形状とした導波管に形成され
た並列およびH面スロツトに適用することも可能であ
る。
さらに、本発明によるスロツト・アレー・アンテナは
これをもつぱら送信用アンテナとして記載してきたが、
本発明によるアンテナは送信用にも受信用にも、同等の
動作特性をもつてこれを用いることが可能である。
これをもつぱら送信用アンテナとして記載してきたが、
本発明によるアンテナは送信用にも受信用にも、同等の
動作特性をもつてこれを用いることが可能である。
第1図はスロツト・アレー・アンテナを示す分解斜視
図、第2a図および第2b図はスロツト・アレー導波管アン
テナの従来例を示す平面図および斜視図、第3a図および
第3b図はそれぞれ、E面T接合部給電部およびH面T接
合部給電部を用いた本発明によるアンテナ装置の第1及
び第2実施例における各二端直列スロツト給電装置を示
す斜視図、第4a図および第4b図はE面導波管曲がり部を
示す概略側面図ならびにこのE面導波管曲がり部とマツ
チするT接合部を示す概略上面図、第5a図および第5b図
はそれぞれ本発明を用いた8スロツト導波管部の放射電
流振幅および同じく本発明を用いた8スロツト導波管部
の放射電流位相を示す図、第6a図および第6b図は5スロ
ツト・アレーのスロツト3と比較した場合の測定出力電
圧振幅およびスロツト出力電圧位相(単位は度)を示す
図、第7図は二端直列スロツト給電装置を2個組み合せ
た構成を具備する本発明のアンテナ装置の第3の実施例
を示す図である。 26……二端直列スロツト給電装置、28……E面T接合
部、30……H面T接合部、32,34……導波管部、36,38…
…導波管曲がり部、40……隔壁、42……導波管、44……
スロツト、50……導波管入力部。
図、第2a図および第2b図はスロツト・アレー導波管アン
テナの従来例を示す平面図および斜視図、第3a図および
第3b図はそれぞれ、E面T接合部給電部およびH面T接
合部給電部を用いた本発明によるアンテナ装置の第1及
び第2実施例における各二端直列スロツト給電装置を示
す斜視図、第4a図および第4b図はE面導波管曲がり部を
示す概略側面図ならびにこのE面導波管曲がり部とマツ
チするT接合部を示す概略上面図、第5a図および第5b図
はそれぞれ本発明を用いた8スロツト導波管部の放射電
流振幅および同じく本発明を用いた8スロツト導波管部
の放射電流位相を示す図、第6a図および第6b図は5スロ
ツト・アレーのスロツト3と比較した場合の測定出力電
圧振幅およびスロツト出力電圧位相(単位は度)を示す
図、第7図は二端直列スロツト給電装置を2個組み合せ
た構成を具備する本発明のアンテナ装置の第3の実施例
を示す図である。 26……二端直列スロツト給電装置、28……E面T接合
部、30……H面T接合部、32,34……導波管部、36,38…
…導波管曲がり部、40……隔壁、42……導波管、44……
スロツト、50……導波管入力部。
Claims (14)
- 【請求項1】RFエネルギを送受信するためのアンテナ装
置において、 隔離された第1の導波管部(34)と第2の導波管部(3
2)を内部に有する共振導波管(42)であって、前記第
1の導波管部は第1の側部(底部)、前記第2の導波管
部は第2の側部(上部)を有し、前記第1および第2の
導波管部を、対向した端部を有する前記各導波管部の前
記第1および第2の側部と平行に位置付けられた隔壁
(40)により前記第1および第2の側部は隔離され、 前記第1の導波管部の前記第1の側部上に形成されて複
数の概ね等しく隔てたスロット(44)と、 前記第2の導波管部(32)に結合した導波管給電手段
(28)であって、該導波管給電手段から前記第2の導波
管部を通して、前記RFエネルギの概ね等しい部分を、前
記第2の導波管部分の対向した端部に結合し、 前記第2の導波管部の対向した端部からのRFエネルギの
前記等しい部分を、前記第1の導波管部の対向した端部
に結合する導波管曲部(36、38)であって、RFエネルギ
の前記等しい部分のそれぞれの相互作用により、前記ス
ロットを励起するように、前記第1の導波管部内に定在
波を形成する、ことを特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項2】前記導波管給電手段は、前記第2の導波管
部に結合するT形接合部を含むことを特徴とする請求項
1に記載のアンテナ装置。 - 【請求項3】前記T形接合部は、前記第2の側部に結合
するE面T接合部であることを特徴とする請求項2に記
載のアンテナ装置。 - 【請求項4】前記T形接合部は、H面T接合部であるこ
とを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 - 【請求項5】RFエネルギを送受信するためのアンテナ装
置において、 第1の側部と第2の側部とを有する共振導波管と、 前記第1および第2の側部に平行で、かつ、前記共振導
波管を第1の導波管部と第2の導波管部とに区別する隔
壁と、 前記第1および第2の導波管部の対向した端部と前記隔
壁とにより形成された一対の導波管曲部と、 前記共振導波管の前記第1の導波管部の前記第1の側部
内に形成して概ね等しく隔てたスロットと、 前記第2の導波管部に結合した導波管給電部であって、
前記第2の導波管部は、前記RFエネルギの等しい部分
を、前記第2の導波管部の対向した端部、かつ、前記導
波管曲部を通して前記第1の導波管部の対向した端部に
結合し、RFエネルギの前記等しい部分のそれぞれの相互
作用により前記スロットを励起するように、前記第1の
導波管部内に定在波を形成する、ことを特徴とするアン
テナ装置。 - 【請求項6】前記導波管給電部は、前記第2の側部に結
合したE面T形接合部を含むことを特徴とする請求項5
に記載のアンテナ装置。 - 【請求項7】前記導波管給電部は、前記第2の導波管部
に結合したH面T形接合部を含むことを特徴とする請求
項5に記載のアンテナ装置。 - 【請求項8】RFエネルギを送信するためのアンテナ装置
において、 a)RFエネルギを選択的に偏波させる偏波子と、 b)前記偏波子に結合して、これを介して前記RFエネル
ギを放射する長手方向並列スロット板と、 c)前記長手方向並列スロット板に結合して、これに前
記RFエネルギを給電する回転直列スロット板であって、
該回転直列スロット板は縦列に配置したスロットを有
し、 d)第1および第2のスロット縦列と結合した第1およ
び第2の二端スロット・アレー給電部であって、該第1
および第2の二端スロット・アレー給電部は第1および
第2の入力T接合部を有し、 e)前記第1および第2の入力T接合部に結合して、前
記第1のスロット縦列数をn2、前記第2のスロット縦列
数をn1として、n1>n2としたときにそれぞれn1個および
n2個のスロットからなる前記第1および第2のスロット
縦列に前記RFエネルギを給電するマニホルドであって、
該マニホルドはエネルギ分割部と、該エネルギ分割部に
結合して前記RFエネルギを受けるための前記第1および
第2の入力T接合部とを有し、前記第1の入力T接合部
は前記第1のスロット縦列(n2)に結合し、かつ、前記
第2の入力T接合部は(n1−n2)λg/2(但し、λgは
導波管の波長)に等しい長さを有する前記第2のスロッ
ト縦列(n1)に結合してなることを特徴とするアンテナ
装置。 - 【請求項9】RFエネルギを少なくとも送信および受信の
いずれかをするためのアンテナ装置において、 隔離された第1の導波管部と第2の導波管部を内部に有
する共振導波管であって、前記第1の導波管部は第1の
側部を有し、前記第2の導波管部は第2の側部を有し、
前記第1および第2の導波管部はそれぞれ対向した端部
を有し、 前記第1および第2の側部に平行に位置付けられた隔壁
であって、前記共振導波管を前記第1および第2の導波
管部に分離し、 前記第2の導波管部に結合した導波管給電手段であっ
て、前記第2の導波管部は同時に前記導波管給電手段か
らの概ね予め定められた周波数のRFエネルギの概ね等し
い部分を前記第2の導波管部の対向した端部に結合し、 前記第1の導波管部の前記第1の側部上に配された複数
の概ね等しく隔てたスロットと、 前記第1および第2の導波管部を分離する前記隔壁に関
して、概ねnλgに等しい長さのループを前記第1およ
び第2の導波管部に与え、(但し、nはスロットの数に
等しく、λgは前記RFエネルギに関する前記導波管給電
手段内の波長)前記第2の導波管部の対向した端部から
のRFエネルギの前記等しい部分を、対応する前記第1の
導波管部の対向した端部に結合する導波管曲部であっ
て、前記RFエネルギの等しい部分のそれぞれの相互作用
により、前記スロットを励起するように、前記第1の導
波管部内に定在波を与えることを特徴とするアンテナ装
置。 - 【請求項10】前記導波管給電手段は前記第2の導波管
部に結合したT形結合部を有することを特徴とする請求
項9に記載のアンテナ装置。 - 【請求項11】前記T形接合部は前記第2の側部に結合
したE面T形接合部であることを特徴とする請求項10に
記載のアンテナ装置。 - 【請求項12】前記第2の導波管部は側壁を有し、前記
T形接合部は前記側壁に結合したH面T形接合部である
ことを特徴とする請求項10に記載のアンテナ装置。 - 【請求項13】前記スロットは直列スロットであること
を特徴とする請求項9に記載のアンテナ装置。 - 【請求項14】前記スロットは並列スロットであること
を特徴とする請求項9に記載のアンテナ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US73600985A | 1985-05-20 | 1985-05-20 | |
US736009 | 1985-05-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6230409A JPS6230409A (ja) | 1987-02-09 |
JP2612849B2 true JP2612849B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=24958123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61114473A Expired - Lifetime JP2612849B2 (ja) | 1985-05-20 | 1986-05-19 | スロツト・アレー・アンテナ装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0209220B1 (ja) |
JP (1) | JP2612849B2 (ja) |
DE (1) | DE3689015T2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2238914B (en) * | 1989-11-27 | 1994-05-04 | Matsushita Electric Works Ltd | Waveguide feeding array antenna |
US5513176A (en) * | 1990-12-07 | 1996-04-30 | Qualcomm Incorporated | Dual distributed antenna system |
US6075494A (en) * | 1997-06-30 | 2000-06-13 | Raytheon Company | Compact, ultra-wideband, antenna feed architecture comprising a multistage, multilevel network of constant reflection-coefficient components |
US6028562A (en) * | 1997-07-31 | 2000-02-22 | Ems Technologies, Inc. | Dual polarized slotted array antenna |
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