JPH0955621A - アレーアンテナ - Google Patents
アレーアンテナInfo
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- JPH0955621A JPH0955621A JP7228525A JP22852595A JPH0955621A JP H0955621 A JPH0955621 A JP H0955621A JP 7228525 A JP7228525 A JP 7228525A JP 22852595 A JP22852595 A JP 22852595A JP H0955621 A JPH0955621 A JP H0955621A
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- JP
- Japan
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- antenna
- parasitic
- length
- array antenna
- feeding
- Prior art date
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】複雑な励振回路や同調回路を用いることなく、
低姿勢でパイロットの視野を妨げず、且つ不要放射を抑
制し、高ＦＢＲ指向性放射パターンの航空機搭載用アン
テナを提供する。 【解決手段】給電素子としての逆Ｆアンテナと、無給電
素子として電気的長さを任意に設定でき、且つグランド
板に設置された導体とを備え、該無給電素子の素子長は
前記給電素子の素子長と異なっており、前記給電素子と
１素子以上の前記無給電素子とを所定間隔で配置する。
低姿勢でパイロットの視野を妨げず、且つ不要放射を抑
制し、高ＦＢＲ指向性放射パターンの航空機搭載用アン
テナを提供する。 【解決手段】給電素子としての逆Ｆアンテナと、無給電
素子として電気的長さを任意に設定でき、且つグランド
板に設置された導体とを備え、該無給電素子の素子長は
前記給電素子の素子長と異なっており、前記給電素子と
１素子以上の前記無給電素子とを所定間隔で配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナに関
し、特に敵・味方識別（ＩＦＦ）システムに使用する航
空機搭載用のアレーアンテナの構成に関する。
し、特に敵・味方識別（ＩＦＦ）システムに使用する航
空機搭載用のアレーアンテナの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長が３００ｍｍ程度の周波数で動作す
る敵・味方識別（ＩＦＦ）システムにおいて、アンテナ
は主に戦闘機の機首外面に取り付けられており、物理的
には、空気抵抗の低減並びにパイロットの視界の確保の
観点から、高さの低いアンテナが要求される。また電気
的には、パイロットに対する不要放射を抑制する観点か
ら、前後比（ＦＲＯＮＴ−ＴＯ−ＢＡＣＫ ＲＡＴＩ
Ｏ、以下ＦＢＲと記す）の高い指向性放射パターンが要
求される。さらに、ＩＦＦシステムでは送受信周波数と
して１０３０ＭＨｚ及び１０９０ＭＨｚが使用されるの
で、アンテナの周波数特性は比帯域５．７％以上が必要
となる。
る敵・味方識別（ＩＦＦ）システムにおいて、アンテナ
は主に戦闘機の機首外面に取り付けられており、物理的
には、空気抵抗の低減並びにパイロットの視界の確保の
観点から、高さの低いアンテナが要求される。また電気
的には、パイロットに対する不要放射を抑制する観点か
ら、前後比（ＦＲＯＮＴ−ＴＯ−ＢＡＣＫ ＲＡＴＩ
Ｏ、以下ＦＢＲと記す）の高い指向性放射パターンが要
求される。さらに、ＩＦＦシステムでは送受信周波数と
して１０３０ＭＨｚ及び１０９０ＭＨｚが使用されるの
で、アンテナの周波数特性は比帯域５．７％以上が必要
となる。
【０００３】従来、上記各要求を満足するものとして
は、特開平３−２１３００５号公報により開示された強
制励振アンテナがある。以下、特開平３−２１３００５
号公報に開示された強制励振アンテナについて簡単に説
明する。図６は強制励振アンテナの構成を示した図であ
り、図において２０、２２、２４はそれぞれ第１、第
２、第３のモノポールアンテナ、４０、４８は第１及び
第２の励振回路、４４及び５０は第１及び第２の二重同
調回路である。第１及び第３モノポールアンテナ２０、
２４は第１励振回路４０と接続し、第２モノポールアン
テナ２２は第２二重同調回路５０に接続している。前記
第１励振回路４０は第１二重同調回路４４に接続し、さ
らに該第１二重同調回路４４は第２励振回路４８に接続
している。また、第２二重同調回路５０は第２励振回路
４８によって第１二重同調回路４４に結合され、入出力
コネクタ１６に接続されている。このように構成した強
制励振アンテナは、物理的要求である低姿勢性能を実現
するために、アンテナ素子としてトップロード型モノポ
ールアンテナを用い、通常のモノポールアンテナに比べ
てその寸法を半分以下に短縮している。
は、特開平３−２１３００５号公報により開示された強
制励振アンテナがある。以下、特開平３−２１３００５
号公報に開示された強制励振アンテナについて簡単に説
明する。図６は強制励振アンテナの構成を示した図であ
り、図において２０、２２、２４はそれぞれ第１、第
２、第３のモノポールアンテナ、４０、４８は第１及び
第２の励振回路、４４及び５０は第１及び第２の二重同
調回路である。第１及び第３モノポールアンテナ２０、
２４は第１励振回路４０と接続し、第２モノポールアン
テナ２２は第２二重同調回路５０に接続している。前記
第１励振回路４０は第１二重同調回路４４に接続し、さ
らに該第１二重同調回路４４は第２励振回路４８に接続
している。また、第２二重同調回路５０は第２励振回路
４８によって第１二重同調回路４４に結合され、入出力
コネクタ１６に接続されている。このように構成した強
制励振アンテナは、物理的要求である低姿勢性能を実現
するために、アンテナ素子としてトップロード型モノポ
ールアンテナを用い、通常のモノポールアンテナに比べ
てその寸法を半分以下に短縮している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにアンテナの寸法を半分以下としたために、アンテナ
の入力インピーダンスの実数部は数オームの低抵抗特性
を呈し、したがって通常の方法では送受信機とのインピ
ーダンス整合が困難となるので、第１及び第２二重同調
回路４４、５０を備え、これによりインピーダンス整合
を図っている。また高ＦＢＲ性能を実現するために、２
項係数エンドファイヤアレーとしているが、このために
励振分布を第１励振回路４０及び第２励振回路４８によ
り制御している。すなわち、上述したような従来の強制
励振アンテナでは所望の物理的及び電気的性能を実現す
るために、複雑な励振回路、同調回路（整合回路）を必
要とし、製造コストが高くなる等の問題点があった。本
発明は上述した従来のＩＦＦシステムに使用する航空機
搭載用アンテナの問題点に鑑みなされたものであって、
複雑な励振回路や同調回路を用いることなく、低姿勢で
パイロットの視野を妨げず、且つ不要放射を抑制し、高
ＦＢＲ指向性放射パターンの航空機搭載用アンテナを提
供することを目的とする。
うにアンテナの寸法を半分以下としたために、アンテナ
の入力インピーダンスの実数部は数オームの低抵抗特性
を呈し、したがって通常の方法では送受信機とのインピ
ーダンス整合が困難となるので、第１及び第２二重同調
回路４４、５０を備え、これによりインピーダンス整合
を図っている。また高ＦＢＲ性能を実現するために、２
項係数エンドファイヤアレーとしているが、このために
励振分布を第１励振回路４０及び第２励振回路４８によ
り制御している。すなわち、上述したような従来の強制
励振アンテナでは所望の物理的及び電気的性能を実現す
るために、複雑な励振回路、同調回路（整合回路）を必
要とし、製造コストが高くなる等の問題点があった。本
発明は上述した従来のＩＦＦシステムに使用する航空機
搭載用アンテナの問題点に鑑みなされたものであって、
複雑な励振回路や同調回路を用いることなく、低姿勢で
パイロットの視野を妨げず、且つ不要放射を抑制し、高
ＦＢＲ指向性放射パターンの航空機搭載用アンテナを提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する為、本
発明に係るアレーアンテナの第一の手段は、給電素子と
しての逆Ｆアンテナと、無給電素子として電気的長さを
任意に設定でき、且つグランド板に設置された導体とを
備え、該無給電素子の素子長は前記給電素子の素子長と
異なっており、前記給電素子と１素子以上の前記無給電
素子とを所定間隔で配置したことを特徴とする。本発明
に係るアレーアンテナの第二の手段は、前記第一の手段
において、素子長がほぼλ／４以下の無給電素子を１素
子以上備え、該無給電素子と給電素子とを所定間隔で配
置し、前記無給電素子を導波器として動作させたことを
特徴とする。
発明に係るアレーアンテナの第一の手段は、給電素子と
しての逆Ｆアンテナと、無給電素子として電気的長さを
任意に設定でき、且つグランド板に設置された導体とを
備え、該無給電素子の素子長は前記給電素子の素子長と
異なっており、前記給電素子と１素子以上の前記無給電
素子とを所定間隔で配置したことを特徴とする。本発明
に係るアレーアンテナの第二の手段は、前記第一の手段
において、素子長がほぼλ／４以下の無給電素子を１素
子以上備え、該無給電素子と給電素子とを所定間隔で配
置し、前記無給電素子を導波器として動作させたことを
特徴とする。
【０００６】本発明に係るアレーアンテナの第三の手段
は、前記第一の手段において、素子長がほぼλ／４以上
の無給電素子を１素子以上備え、該無給電素子と給電素
子とを所定間隔で配置し、前記無給電素子を反射器とし
て動作させたことを特徴とする。本発明に係るアレーア
ンテナの第四の手段は、前記第一の手段において、素子
長がほぼλ／４以下の第一の無給電素子と、素子長がほ
ぼλ／４以上の第二の無給電素子とをそれぞれ１素子以
上ずつ備え、給電素子より前方に前記第一の無給電素子
を配置し、また給電素子より後方に前記第二の無給電素
子を配置し、前記第一の無給電素子を導波器、前記第二
の無給電素子を反射器として動作させたことを特徴とす
る。
は、前記第一の手段において、素子長がほぼλ／４以上
の無給電素子を１素子以上備え、該無給電素子と給電素
子とを所定間隔で配置し、前記無給電素子を反射器とし
て動作させたことを特徴とする。本発明に係るアレーア
ンテナの第四の手段は、前記第一の手段において、素子
長がほぼλ／４以下の第一の無給電素子と、素子長がほ
ぼλ／４以上の第二の無給電素子とをそれぞれ１素子以
上ずつ備え、給電素子より前方に前記第一の無給電素子
を配置し、また給電素子より後方に前記第二の無給電素
子を配置し、前記第一の無給電素子を導波器、前記第二
の無給電素子を反射器として動作させたことを特徴とす
る。
【０００７】本発明に係るアレーアンテナの第五の手段
は、前記第一乃至第四の手段において、前記給電素子及
び無給電素子を、誘電体基板上にエッチング等により形
成した導体パターンを用いて構成したことを特徴とす
る。本発明に係るアレーアンテナの第六の手段は、前記
第一乃至第五の手段において、前記無給電素子として１
素子以上の逆Ｌアンテナを用いたことを特徴とする。
は、前記第一乃至第四の手段において、前記給電素子及
び無給電素子を、誘電体基板上にエッチング等により形
成した導体パターンを用いて構成したことを特徴とす
る。本発明に係るアレーアンテナの第六の手段は、前記
第一乃至第五の手段において、前記無給電素子として１
素子以上の逆Ｌアンテナを用いたことを特徴とする。
【０００８】本発明に係るアレーアンテナの第七の手段
は、前記第一乃至第五の手段において、前記無給電素子
として１素子以上のモノポールアンテナを用いたことを
特徴とする。本発明に係るアレーアンテナの第八の手段
は、前記第一乃至第五の手段において、前記無給電素子
として１素子以上のＴ型アンテナを用いたことを特徴と
する。
は、前記第一乃至第五の手段において、前記無給電素子
として１素子以上のモノポールアンテナを用いたことを
特徴とする。本発明に係るアレーアンテナの第八の手段
は、前記第一乃至第五の手段において、前記無給電素子
として１素子以上のＴ型アンテナを用いたことを特徴と
する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施例に基づ
いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の基本的な
実施例である３素子アレーアンテナの構成と形状パラメ
ータを説明するための図であり、１は逆Ｆアンテナ、２
及び３はそれぞれ前記逆Ｆアンテナ１の給電ピンＨより
距離ＡＳ１或いは距離ＡＳ２づつ離れた位置に配列され
た逆Ｌアンテナである。なお、図において、斜線部（／
／／）は機体或いはグランド板を意味している。 逆Ｆ
アンテナ１は給電ピン部Ｈ、短絡ピン部ＨＳ、頂部ワイ
ヤ部ＷＬ及びＷＲから構成し、給電は給電ピン部Ｈの下
部より行われる。また短絡ピン部ＨＳの下部は機体或い
はグランド板に接地された状態となっている。逆Ｌアン
テナ２は垂直部ＨＲ、水平部ＷＲＲより構成し、垂直部
ＨＲの下部は機体に接地されており、同様に逆Ｌアンテ
ナ３も垂直部ＨＤ、水平部ＷＲＤより構成し、垂直部Ｈ
Ｄの下部は機体に接地されている。したがって、逆Ｌア
ンテナ２及び３は無給電素子として配置されている。
いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の基本的な
実施例である３素子アレーアンテナの構成と形状パラメ
ータを説明するための図であり、１は逆Ｆアンテナ、２
及び３はそれぞれ前記逆Ｆアンテナ１の給電ピンＨより
距離ＡＳ１或いは距離ＡＳ２づつ離れた位置に配列され
た逆Ｌアンテナである。なお、図において、斜線部（／
／／）は機体或いはグランド板を意味している。 逆Ｆ
アンテナ１は給電ピン部Ｈ、短絡ピン部ＨＳ、頂部ワイ
ヤ部ＷＬ及びＷＲから構成し、給電は給電ピン部Ｈの下
部より行われる。また短絡ピン部ＨＳの下部は機体或い
はグランド板に接地された状態となっている。逆Ｌアン
テナ２は垂直部ＨＲ、水平部ＷＲＲより構成し、垂直部
ＨＲの下部は機体に接地されており、同様に逆Ｌアンテ
ナ３も垂直部ＨＤ、水平部ＷＲＤより構成し、垂直部Ｈ
Ｄの下部は機体に接地されている。したがって、逆Ｌア
ンテナ２及び３は無給電素子として配置されている。
【００１０】次に、上述したアレーアンテナの動作につ
いて説明する。なお、本願発明のアレーアンテナは基本
的には八木・宇田アンテナの原理を用いている。すなわ
ち、給電素子に対し所定の距離をおいてほぼλ／４以上
若しくはλ／４以下の無給電素子を配置することによ
り、反射器或いは導波器を構成するものであり、該八木
・宇田アンテナは、従来よりテレビ受信用アンテナとし
て周知であって、一般的にはダイポールアンテナを用い
た構成であるが、上述したような逆Ｌアンテナ、逆Ｆア
ンテナを用い、八木・宇田アンテナの原理を用いたアレ
ーアンテナの構成は今までに公表されたことがないた
め、その基本動作から説明する。
いて説明する。なお、本願発明のアレーアンテナは基本
的には八木・宇田アンテナの原理を用いている。すなわ
ち、給電素子に対し所定の距離をおいてほぼλ／４以上
若しくはλ／４以下の無給電素子を配置することによ
り、反射器或いは導波器を構成するものであり、該八木
・宇田アンテナは、従来よりテレビ受信用アンテナとし
て周知であって、一般的にはダイポールアンテナを用い
た構成であるが、上述したような逆Ｌアンテナ、逆Ｆア
ンテナを用い、八木・宇田アンテナの原理を用いたアレ
ーアンテナの構成は今までに公表されたことがないた
め、その基本動作から説明する。
【００１１】まず、図１において、給電素子である逆Ｆ
アンテナ１と無給電素子である逆Ｌアンテナ３から構成
する２素子アレーアンテナモデルを用いて考察する。設
計周波数をＩＦＦ送受信信号の中心周波数である１０６
０ＭＨｚとしたとき、配列間隔ＡＳ２＝７０．７５ｍｍ
（λ／４）、Ｈ＝ＨＳ＝ＨＤ＝２８．３ｍｍ（０．１
λ）とし、共振周波数をほぼ１０６０ＭＨｚに設定する
ために、ＷＲ＝３４ｍｍ、ＷＬ＝５ｍｍとする。このと
き、ＷＲＤの長さに対する−Ｘ方向と＋Ｘ方向の利得の
モーメント法による計算値を図３に示す。ここで、ワイ
ヤ半径はｒａ＝２．１ｍｍとし、以下、説明するデータ
は全てワイヤ半径ｒａ＝２．１ｍｍである。
アンテナ１と無給電素子である逆Ｌアンテナ３から構成
する２素子アレーアンテナモデルを用いて考察する。設
計周波数をＩＦＦ送受信信号の中心周波数である１０６
０ＭＨｚとしたとき、配列間隔ＡＳ２＝７０．７５ｍｍ
（λ／４）、Ｈ＝ＨＳ＝ＨＤ＝２８．３ｍｍ（０．１
λ）とし、共振周波数をほぼ１０６０ＭＨｚに設定する
ために、ＷＲ＝３４ｍｍ、ＷＬ＝５ｍｍとする。このと
き、ＷＲＤの長さに対する−Ｘ方向と＋Ｘ方向の利得の
モーメント法による計算値を図３に示す。ここで、ワイ
ヤ半径はｒａ＝２．１ｍｍとし、以下、説明するデータ
は全てワイヤ半径ｒａ＝２．１ｍｍである。
【００１２】図３に示したデータから明らかなように、
逆Ｌアンテナ３の無給電素子長（ＨＤ＋ＷＲＤ）をλ／
４より短くすると＋Ｘ方向に最大放射が発生し、逆に無
給電素子長をλ／４より長くすると、−Ｘ方向に最大放
射が発生する。すなわち、逆Ｌ無給電素子３の素子長を
λ／４より短くすれば導波器として動作し、一方、λ／
４より長くすれば反射器として動作する。したがって、
図１に示した３素子構成においても、無給電素子２及び
３の長さを適宜設定することにより３素子八木・宇田ア
ンテナとして動作しうることが分かる。
逆Ｌアンテナ３の無給電素子長（ＨＤ＋ＷＲＤ）をλ／
４より短くすると＋Ｘ方向に最大放射が発生し、逆に無
給電素子長をλ／４より長くすると、−Ｘ方向に最大放
射が発生する。すなわち、逆Ｌ無給電素子３の素子長を
λ／４より短くすれば導波器として動作し、一方、λ／
４より長くすれば反射器として動作する。したがって、
図１に示した３素子構成においても、無給電素子２及び
３の長さを適宜設定することにより３素子八木・宇田ア
ンテナとして動作しうることが分かる。
【００１３】次に、３素子アレーアンテナの具体的な例
について説明する。図２はＩＦＦシステムに用いる航空
機搭載用アンテナの具体的な形状寸法を示した図であ
る。ここで設計周波数は１０６０ＭＨｚ（λ／４＝７
０．７５ｍｍ）として、アンテナの高さを低くする目的
で、給電素子及び無給電素子を構成する垂直部材及び給
電ピンの各高さをＨ＝ＨＳ＝ＨＲ＝ＨＤ＝０．０８λ
（２２．６ｍｍ）とする。また、本発明に係るアレーア
ンテナの特徴の一つである入力インピーダンスを広帯域
にするために、形状パラメータを図２に示す如く、Ｌ＝
１４５．０８ｍｍ、ＡＳ１＝４８．１１ｍｍ、ＡＳ２＝
４５．２８ｍｍ、ＷＲＲ＝３７．５４ｍｍ、ＷＬ＝５ｍ
ｍ、ＷＲ＝４２．５ｍｍ、ＷＲＤ＝５１．６９ｍｍと設
定した。各素子長を波長で表すと、逆Ｆアンテナ（給電
素子）の素子長”Ｈ＋ＷＬ＋ＷＲ”は７０．１ｍｍ
０．２５λ（λ／４）、導波器の素子長”ＨＲ＋ＷＲ
Ｒ”は６０．１４ｍｍ ０．２１λ、反射器の素子長”
ＨＤ＋ＷＲＤ”は７４．２９ｍｍ０．２６λである。こ
のように構成することにより、入力インピーダンス特性
はＩＦＦシステム帯域（１０３０ＭＨｚから１０９０Ｍ
Ｈｚ）内でほぼ５０Ω純抵抗となり、特別な同調回路等
を用いることなく、インピーダンス整合を容易に図るこ
とができる。
について説明する。図２はＩＦＦシステムに用いる航空
機搭載用アンテナの具体的な形状寸法を示した図であ
る。ここで設計周波数は１０６０ＭＨｚ（λ／４＝７
０．７５ｍｍ）として、アンテナの高さを低くする目的
で、給電素子及び無給電素子を構成する垂直部材及び給
電ピンの各高さをＨ＝ＨＳ＝ＨＲ＝ＨＤ＝０．０８λ
（２２．６ｍｍ）とする。また、本発明に係るアレーア
ンテナの特徴の一つである入力インピーダンスを広帯域
にするために、形状パラメータを図２に示す如く、Ｌ＝
１４５．０８ｍｍ、ＡＳ１＝４８．１１ｍｍ、ＡＳ２＝
４５．２８ｍｍ、ＷＲＲ＝３７．５４ｍｍ、ＷＬ＝５ｍ
ｍ、ＷＲ＝４２．５ｍｍ、ＷＲＤ＝５１．６９ｍｍと設
定した。各素子長を波長で表すと、逆Ｆアンテナ（給電
素子）の素子長”Ｈ＋ＷＬ＋ＷＲ”は７０．１ｍｍ
０．２５λ（λ／４）、導波器の素子長”ＨＲ＋ＷＲ
Ｒ”は６０．１４ｍｍ ０．２１λ、反射器の素子長”
ＨＤ＋ＷＲＤ”は７４．２９ｍｍ０．２６λである。こ
のように構成することにより、入力インピーダンス特性
はＩＦＦシステム帯域（１０３０ＭＨｚから１０９０Ｍ
Ｈｚ）内でほぼ５０Ω純抵抗となり、特別な同調回路等
を用いることなく、インピーダンス整合を容易に図るこ
とができる。
【００１４】このときのリターンロス特性を図４に示
す。図４の縦軸はリターンロス、横軸は周波数を示し、
リターンロスが−９．５ｄＢ以下（電圧定在波比：ＶＳ
ＷＲ＝２）の比帯域幅は１０％であるため、ＩＦＦシス
テムの要求性能である５．７％を十分満足することがで
きる。この性能と従来のダイポールで構成した３素子八
木・宇田アンテナの性能とを比較すると、従来のアンテ
ナの比帯域幅は２〜３％であるのに対し、本発明の如く
逆Ｆ給電素子及び逆Ｌ無給電素子とを用いることにより
その帯域を３倍以上に改善することができる。また、放
射パターンの一例としてＩＦＦシステムの送信周波数で
ある１０３０ＭＨｚのＺＸ面のパターンを図５に示す。
す。図４の縦軸はリターンロス、横軸は周波数を示し、
リターンロスが−９．５ｄＢ以下（電圧定在波比：ＶＳ
ＷＲ＝２）の比帯域幅は１０％であるため、ＩＦＦシス
テムの要求性能である５．７％を十分満足することがで
きる。この性能と従来のダイポールで構成した３素子八
木・宇田アンテナの性能とを比較すると、従来のアンテ
ナの比帯域幅は２〜３％であるのに対し、本発明の如く
逆Ｆ給電素子及び逆Ｌ無給電素子とを用いることにより
その帯域を３倍以上に改善することができる。また、放
射パターンの一例としてＩＦＦシステムの送信周波数で
ある１０３０ＭＨｚのＺＸ面のパターンを図５に示す。
【００１５】図５の縦軸はレベル、横軸は角度を示し、
図において、角度０°は図２におけるＺ方向（天頂方
向）、角度−９０°は−Ｘ方向、角度＋９０°は＋Ｘ方
向を示す。同図から明らかなように、ビーム半値角は約
１００°、ＦＢＲ（図５では角度−９０°と＋９０°方
向のレベル比）は約１８ｄＢである。なお、形状パラメ
ータを変更することにより、ＦＢＲが２５ｄＢ程度のも
のを得ることもできる。また、図５に示したデータは、
無限大グランド板を仮定したモーメント法による計算値
であり、実際の機体等に本発明に係るアレーアンテナを
装備した場合には、ビームピークは天頂方向に２０°〜
３０°チルトする。以上説明したように、本発明の如く
逆Ｆアンテナの給電素子と逆Ｌアンテナの無給電素子と
を用いたアレーアンテナでは、高さの低いアンテナであ
りながら特別な励振回路や同調回路を必要とせず、所望
の性能を得ることが可能となる。
図において、角度０°は図２におけるＺ方向（天頂方
向）、角度−９０°は−Ｘ方向、角度＋９０°は＋Ｘ方
向を示す。同図から明らかなように、ビーム半値角は約
１００°、ＦＢＲ（図５では角度−９０°と＋９０°方
向のレベル比）は約１８ｄＢである。なお、形状パラメ
ータを変更することにより、ＦＢＲが２５ｄＢ程度のも
のを得ることもできる。また、図５に示したデータは、
無限大グランド板を仮定したモーメント法による計算値
であり、実際の機体等に本発明に係るアレーアンテナを
装備した場合には、ビームピークは天頂方向に２０°〜
３０°チルトする。以上説明したように、本発明の如く
逆Ｆアンテナの給電素子と逆Ｌアンテナの無給電素子と
を用いたアレーアンテナでは、高さの低いアンテナであ
りながら特別な励振回路や同調回路を必要とせず、所望
の性能を得ることが可能となる。
【００１６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。上述した基本実施例では半径ｒａのワイヤ導体を用
いてアンテナを構成したが、比誘電率εｒの誘電体基板
を機体或いはグランド板に垂直に設置し、該基板の片面
上に銅箔にて図１に示した形状の導体パターンを形成し
てもよい。この場合、波長は概ねλ／ εｒに短縮され
るので、上述した給電素子長及び各無給電素子長も概ね
１／ εｒに短縮する必要がある。また、発泡材等の誘
電体の片面上に板状導体を接着剤等で保持し、当該板状
導体により導体パターンを形成してもよい。この場合、
εｒ １であるため、給電素子長及び各無給電素子長の
短縮等は行わなくてよい。
る。上述した基本実施例では半径ｒａのワイヤ導体を用
いてアンテナを構成したが、比誘電率εｒの誘電体基板
を機体或いはグランド板に垂直に設置し、該基板の片面
上に銅箔にて図１に示した形状の導体パターンを形成し
てもよい。この場合、波長は概ねλ／ εｒに短縮され
るので、上述した給電素子長及び各無給電素子長も概ね
１／ εｒに短縮する必要がある。また、発泡材等の誘
電体の片面上に板状導体を接着剤等で保持し、当該板状
導体により導体パターンを形成してもよい。この場合、
εｒ １であるため、給電素子長及び各無給電素子長の
短縮等は行わなくてよい。
【００１７】上記説明においては無給電素子として逆Ｌ
アンテナを用いた場合を例に挙げて説明したが、これに
限定されるものではない。すなわち、無給電素子はその
素子長がアレーアンテナの動作条件として重要なパラメ
ータであることは自明であり、設計上、アンテナ形状に
自由度があれば、無給電素子としてモノポールアンテナ
や逆Ｌアンテナの先端部を下方に折り曲げた形状のも
の、さらにはＴ型アンテナや上述した特開平３−２１３
００５に記載されているようにＴ型アンテナの先端部を
下方に折り曲げた形状のものを用いても、上述した本願
発明に係るアレーアンテナとし動作することは明らかで
ある。さらに、無給電素子として給電素子と同一の逆Ｆ
形状を有するアンテナを用いてもよく、いずれの形状の
無給電素子を用いた場合であっても、無給電素子の長さ
は、導波器としてはほぼλ／４以下、反射器としてはほ
ぼλ／４以上が必要であることは、上述した実施例と同
じである。
アンテナを用いた場合を例に挙げて説明したが、これに
限定されるものではない。すなわち、無給電素子はその
素子長がアレーアンテナの動作条件として重要なパラメ
ータであることは自明であり、設計上、アンテナ形状に
自由度があれば、無給電素子としてモノポールアンテナ
や逆Ｌアンテナの先端部を下方に折り曲げた形状のも
の、さらにはＴ型アンテナや上述した特開平３−２１３
００５に記載されているようにＴ型アンテナの先端部を
下方に折り曲げた形状のものを用いても、上述した本願
発明に係るアレーアンテナとし動作することは明らかで
ある。さらに、無給電素子として給電素子と同一の逆Ｆ
形状を有するアンテナを用いてもよく、いずれの形状の
無給電素子を用いた場合であっても、無給電素子の長さ
は、導波器としてはほぼλ／４以下、反射器としてはほ
ぼλ／４以上が必要であることは、上述した実施例と同
じである。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上述した如く構成し、且つ機能
するものであるから、アンテナ高さは従来のモノポール
アンテナの約３０％に低減することが可能となり、航空
機等に搭載した場合に空気抵抗を低減せしめ且つパイロ
ットの視野を妨げることがない。また、入力ＶＳＷＲ特
性が比帯域１０％、放射指向性パターンは２０ｄＢ前後
の高ＦＢＲ特性を有するアンテナを特別な励振回路や同
調回路を必要とせず安価に得ることができるので、ＩＦ
Ｆシステム等航空機搭載アンテナとして著しい効果を有
する。
するものであるから、アンテナ高さは従来のモノポール
アンテナの約３０％に低減することが可能となり、航空
機等に搭載した場合に空気抵抗を低減せしめ且つパイロ
ットの視野を妨げることがない。また、入力ＶＳＷＲ特
性が比帯域１０％、放射指向性パターンは２０ｄＢ前後
の高ＦＢＲ特性を有するアンテナを特別な励振回路や同
調回路を必要とせず安価に得ることができるので、ＩＦ
Ｆシステム等航空機搭載アンテナとして著しい効果を有
する。
【図１】本発明の基本的な実施例である３素子アレーア
ンテナの構成と形状パラメータを説明するための図。
ンテナの構成と形状パラメータを説明するための図。
【図２】ＩＦＦシステムに用いる航空機搭載用アンテナ
の具体的な形状寸法を示した図。
の具体的な形状寸法を示した図。
【図３】無給電素子の素子長とゲインとの関係を示す
図。
図。
【図４】図２に示したアンテナのリターンロスを示す
図。
図。
【図５】放射パターンの一例としてＩＦＦシステムの送
信周波数である１０３０ＭＨｚのＺＸ面のパターンを示
す図。
信周波数である１０３０ＭＨｚのＺＸ面のパターンを示
す図。
【図６】従来の強制励振アンテナの構成を示す図。
１・・・逆Ｆアンテナ（給電素子）、 ２、３・・・逆Ｌアンテナ（無給電素子）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。上述した基本実施例では半径ｒａのワイヤ導体を用
いてアンテナを構成したが、非誘電率εｒの誘電体基板
を機体或いはグランド板に垂直に設置し、該基板の片面
上に銅箔にて図１に示した形状の導体パターンを形成し
てもよい。この場合、波長は概ねλ／√εｒ〜０．９５
λに短縮されるので、上述した給電素子と無給電素子の
間隔、給電素子長及び各無給電素子長も概ね１／√εｒ
〜０．９５に短縮する必要がある。また、発砲材等の誘
電体の片面上に板状導体を接着材等で保持し、当該板状
導体により導体パターンを形成してもよい。この場合、
εｒ≒１であるため、給電素子と無給電素子の間隔、、
給電素子長及び各無給電素子長の短縮等は行わなくてよ
い。
る。上述した基本実施例では半径ｒａのワイヤ導体を用
いてアンテナを構成したが、非誘電率εｒの誘電体基板
を機体或いはグランド板に垂直に設置し、該基板の片面
上に銅箔にて図１に示した形状の導体パターンを形成し
てもよい。この場合、波長は概ねλ／√εｒ〜０．９５
λに短縮されるので、上述した給電素子と無給電素子の
間隔、給電素子長及び各無給電素子長も概ね１／√εｒ
〜０．９５に短縮する必要がある。また、発砲材等の誘
電体の片面上に板状導体を接着材等で保持し、当該板状
導体により導体パターンを形成してもよい。この場合、
εｒ≒１であるため、給電素子と無給電素子の間隔、、
給電素子長及び各無給電素子長の短縮等は行わなくてよ
い。
Claims (8)
- 【請求項１】 給電素子としての逆Ｆアンテナと、無給
電素子として電気的長さを任意に設定でき、且つグラン
ド板に設置された導体とを備え、該無給電素子の素子長
は前記給電素子の素子長と異なっており、前記給電素子
と１素子以上の前記無給電素子とを所定間隔で配置した
ことを特徴とするアレーアンテナ。 - 【請求項２】 素子長がほぼλ／４以下の無給電素子を
１素子以上備え、該無給電素子と給電素子とを所定間隔
で配置し、前記無給電素子を導波器として動作させたこ
とを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。 - 【請求項３】 素子長がほぼλ／４以上の無給電素子を
１素子以上備え、該無給電素子と給電素子とを所定間隔
で配置し、前記無給電素子を反射器として動作させたこ
とを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。 - 【請求項４】 素子長がほぼλ／４以下の第一の無給電
素子と、素子長がほぼλ／４以上の第二の無給電素子と
をそれぞれ１素子以上ずつ備え、給電素子より前方に前
記第一の無給電素子を配置し、また給電素子より後方に
前記第二の無給電素子を配置し、前記第一の無給電素子
を導波器、前記第二の無給電素子を反射器として動作さ
せたことを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。 - 【請求項５】 前記給電素子及び無給電素子を、誘電体
基板上にエッチング等により形成した導体パターンを用
いて構成したことを特徴とする請求項１乃至４記載のア
レーアンテナ。 - 【請求項６】 前記無給電素子として１素子以上の逆Ｌ
アンテナを用いたことを特徴とする請求項１乃至５記載
のアレーアンテナ。 - 【請求項７】 前記無給電素子として１素子以上のモノ
ポールアンテナを用いたことを特徴とする請求項１乃至
５記載のアレーアンテナ。 - 【請求項８】 前記無給電素子として１素子以上のＴ型
アンテナを用いたことを特徴とする請求項１乃至５記載
のアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22852595A JP3169325B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22852595A JP3169325B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | アレーアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955621A true JPH0955621A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3169325B2 JP3169325B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16877788
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22852595A Expired - Fee Related JP3169325B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | アレーアンテナ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169325B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003003503A2 (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-09 | Ethertronics, Inc. | Multi frequency magnetic dipole antenna structures and methods of reusing the volume of an antenna |
| US6717551B1 (en) | 2002-11-12 | 2004-04-06 | Ethertronics, Inc. | Low-profile, multi-frequency, multi-band, magnetic dipole antenna |
| US6744410B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-06-01 | Ethertronics, Inc. | Multi-band, low-profile, capacitively loaded antennas with integrated filters |
| US6859175B2 (en) | 2002-12-03 | 2005-02-22 | Ethertronics, Inc. | Multiple frequency antennas with reduced space and relative assembly |
| JP2005509345A (ja) * | 2001-11-09 | 2005-04-07 | タンティビ・コミュニケーションズ・インコーポレーテッド | 空間第２高調波を利用するデュアル・バンド・フェーズド・アレイ |
| US6906667B1 (en) | 2002-02-14 | 2005-06-14 | Ethertronics, Inc. | Multi frequency magnetic dipole antenna structures for very low-profile antenna applications |
| US6911940B2 (en) | 2002-11-18 | 2005-06-28 | Ethertronics, Inc. | Multi-band reconfigurable capacitively loaded magnetic dipole |
| US6919857B2 (en) | 2003-01-27 | 2005-07-19 | Ethertronics, Inc. | Differential mode capacitively loaded magnetic dipole antenna |
| US6943730B2 (en) | 2002-04-25 | 2005-09-13 | Ethertronics Inc. | Low-profile, multi-frequency, multi-band, capacitively loaded magnetic dipole antenna |
| US7084813B2 (en) | 2002-12-17 | 2006-08-01 | Ethertronics, Inc. | Antennas with reduced space and improved performance |
| US7123209B1 (en) | 2003-02-26 | 2006-10-17 | Ethertronics, Inc. | Low-profile, multi-frequency, differential antenna structures |
| JP2008503941A (ja) * | 2004-06-17 | 2008-02-07 | インターデイジタル テクノロジー コーポレーション | 無線アプリケーション用低背型スマートアンテナおよびその関連方法 |
| JP2008283493A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Nozomi Hasebe | 単方向性アンテナ |
| WO2018180875A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | セイコーソリューションズ株式会社 | 円偏波アンテナ |
| WO2018180877A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | セイコーソリューションズ株式会社 | 両偏波送受用アンテナ |
-
1995
- 1995-08-14 JP JP22852595A patent/JP3169325B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003003503A3 (en) * | 2001-06-26 | 2003-05-08 | Ethertronics Inc | Multi frequency magnetic dipole antenna structures and methods of reusing the volume of an antenna |
| US7012568B2 (en) | 2001-06-26 | 2006-03-14 | Ethertronics, Inc. | Multi frequency magnetic dipole antenna structures and methods of reusing the volume of an antenna |
| WO2003003503A2 (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-09 | Ethertronics, Inc. | Multi frequency magnetic dipole antenna structures and methods of reusing the volume of an antenna |
| EP1959518A3 (en) * | 2001-06-26 | 2008-11-05 | Ethertronics, Inc. | Multifrequency magnetic dipole antenna and methods for re-using the volume of an antenna |
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| JP2018166294A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 学校法人智香寺学園 | 両偏波送受用アンテナ |
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| JP2018170561A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 学校法人智香寺学園 | 円偏波アンテナ |
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|---|---|
| JP3169325B2 (ja) | 2001-05-21 |
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