JPS63292705A - 六角形ホーンを有するアンテナ・アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁アンテナ・アレイに関し、更に詳しくは
、ホーン・アンテナ・アレイに関する。

電磁エネルギーの高い指向性を得るために、通常アンテ
ナ・アレイが使用されている。約Ｉ　ＧＨｚの周波数で
は、アンテナ・アレイの要素は電磁ホーンの形式のもの
が好ましい。米国特許第４，５２７．１６５号には円偏
波信号を放射するように構成された矩形ホーンの平面状
アレイが記載されている。アンテナ技術に専門知識を有
する者にとっては、アンテナは放射電磁界と誘導電磁界
との間の弯換器として見なすことができ、送信および受
信動作の両方の機能を行えることが理解されよう。従っ
て、アンテナの動作の説明は送信のみまたは受信のみに
ついて行うことができる。以下、送信に関して説明する
。

前記米国特許に記載の装置は２つの直交する直線偏波で
放射するが、矩形開口部が非対称性であるので２つの直
線偏波用に対称的にビームを放射することができず、こ
のため異なるビーム幅および利得が生じる。理想的な円
偏波ビームの送信の点からみると、その成分の利得にお
ける差により円偏波よりもむしろ楕円偏波が生じること
がある。

矩形ホーンのアレイ要素の応答特性の非対称性の間ｍは
円形ホーン開口部を使用することによって補正すること
ができる。米国特許３，６３３゜２０８号には密な間隔
で配設された円形ホーン・アンテナ・アレイが記載され
ている。第１図はこの米国特許に記載のアレイを示す。

このアレイは相対的に大きい中央の円錐ホーン１０の周
りに配列された複数の相対的に小さい円錐ホーン１６乃
至２３を有し、これらの全てのホーンは取付は円板１２
によって支持されている。この構成において、小さい方
のホーン１６乃至２３の開口部の直径は大きい方のホー
ン１０の直径の０．６１８倍になるように選択されてい
て、小さい方のホーンが互いに接触するようになってい
る。

第２図は同じ直径を有する９個の円形ホーン２１６乃至
２２４を密に配設してなるアレイの開口端部を示す図で
ある。ニーで、「密に配設する」ということは、所定数
のホーンが放射開口部の平面内において最小の面積を占
めるようにアレイの構成が選択されることを意味する。

これはアレイによって占有される開口部の利得を最大に
する。

第２図に示すように、ホーン２２０のような中央に位置
するホーンは６個の他のホーン（２１６゜２１７．２１
９，２２１，２２２．２２３）によって取り囲まれてい
る。また、ホーン２２０のような中央に位置するホーン
は６個の間隙２６６゜２６７．２６９，２７１，２７２
，２７３によって取り囲まれている。これらの間隙は放
射を行わない。この結果、アレイの面積の一部分が何ら
作用を行わない空間によって占有される。このような空
間を利用できれば、その面積に比例した分だけアレイの
利得が増大する。この増大分は約６％であり、約１／２
ｄＢに相当する。この利得の量は非常に重要である。

発明の概要 本発明のアンテナ・アレイは給電端および放射開口端を
有する複数のフレア形ホーンすなわち朝顔状に広がった
ホーンを含む。各ホーンの断面は給電−またはその近傍
において円形である。ホーンの開口端はアレイ内で密に
配設されている。各ホーンは給電端における円形断面か
ら開口端における正六角形断面への変移部を形成する。

１実施例においては、この変移部はテーパーが付けられ
ている。六角形開口部における密な配設により開口部に
は間隙がない。

発明の説明 第３図は六角形断面の放射開口部３１６乃至３２４から
成るアレイ３００の放射開口端を示す図である。開口部
３２２内にはその六角形に接する内接円が破線で示され
ているが、この内接円は開口部２２２（第２図）を表わ
す。従って、アレイ３００の配列寸法（隣接する放射開
口部の中心間の距離）はアレイ２００（第２図）と同じ
である。

しかしながら、アレイ３００の場合には間隙が生じない
。この結果、全面積が利用され、アレイ３００の利得は
第２図のアレイ２００の利得よりも約１／２ｄＢ大きく
なる。

六角形の放射開口部３１６乃至３２４は円形の放射開口
部のように対称的ではないが、矩形開口部よりは対称的
である。従って、円形開口部のアレイと比べて、第３図
の六角形のアレイは利得が大きく、また矩形開口部のア
レイと比べて、六角形のアレイは変化する偏波に対して
より対称的な応答特性を有する。

第４ａ図は第３図のような開口部を有するアレイを形成
するのに適したホーン要素４００の側面図である。第４
ｂ図は第４ａ図に示すホーン・アンテナ４００をその右
側の大きい方の放射開口端から見た図である。第４ａ図
の左側において、ホーン・アンテナ４００は放射信号源
に結合するための標準の導波管フランジ４１０で終端し
ている。

このフランジ４１０は、第４ｂ図で開口部４１２として
みることができる円形導波間口部を形成する。第４ｂ図
に示すように、六角形の開口部は６つの平坦な壁４１４
乃至４２３によって形成されている。第４ａ図において
は、これらのうちの３つの壁（４１４，４２２および４
２３）のみが見えるように示されている。第４ｂ図に示
す壁４１４および４２３の間の点４５０のような六角形
の「点」は円形への変移部を形成している。これは、第
４ａ図の断面線Ｃ−Ｃにおいて取られた第４Ｃ図の断面
に更に明確に示されており、平坦な壁４１４および４２
３が湾曲部４５２によって分けられている。放射開口部
（第４ａ図に示すようなホーンの右端）において、湾曲
部４５２によって示される円弧部分がゼロになり、すな
わち湾曲部は点４５０になる（第４ｂ図）。第４Ｃ図に
示す断面の部分よりも更に給電端（第４ａ図の左端）に
近い部分の断面においては、湾曲部４５２によって示さ
れる円弧部分が増大し、隣接する平坦な壁部分４１４お
よび４２３の幅が低減し、平坦な壁部分の幅は給電端に
おいてゼロになる。給電端において、湾曲部４５２は隣
接する湾曲部４５４および４６２と結合し、同様に他の
全ての湾曲部４５６．４５８および４６０も結合して、
連続した円形断面が形成される。このように給電端の円
形断面と開口端の六角形断面との間の変移部は、第４図
の構成においてはテーパーを付けた徐々に先細りの形に
形成される。

１３ＧＨｚ近傍での動作においては、ホーン４００の開
口端はその断面の対向する平坦な辺の間の寸法は約１イ
ンチ（２５，４ｍｍ）であり、給電端の円形導波管の直
径は約６／１０インチ（１５ｍｍ）であり、ホーンの全
体の長さは約６インチ（１５０ｍｍ）である。

第５ａ図は第４図に示すホーンのような３つのホーンを
保持する取付は装置の斜視図である。第５ａ図の取付は
板５００は３つの孔を５０１．５０２および５０３をを
し、基部５０４に連結されている。第５ａ図の装置は第
５ｂ図に示すように使用される。第５ｂ図において、ホ
ーン４００が孔５０２に挿入され、他の同様なホーン５
５２が孔５０３に挿入される。第３のホーンは簡単にわ
かりやすくするため図示されていない。第３のホーンは
、図示の例では、孔５０１に挿入される。

ホーン４００および５５２の開口部の平坦な辺は連続し
て隣接している。すなわち、互いに直接隣接し、接触す
るかまたはほとんど接触している。

前記米国特許第４，５２７．１６５号に記載されている
ように、ホーンの壁は利得を最大にするためにできる限
り薄くすべきである。第３のホーンの開口部は、ホーン
４００および５５２の開口部と同じ平面内に配置され、
第３のホーンの六角形の開口部の２つの平坦な辺はホー
ン４００および５５２の平坦な辺と互いに隣接するよう
に密に配設される。実際には、ホーンの開口端は剛性を
増すために例えば溶接により固定される。

本発明の他の変形は本技術分野に専門知識を有する者に
明らかであろう。例えば、配列されるホーンの数はいく
つでもよいし、適当な同軸ケーブルから導波管への変移
手段を有する同軸ケーブルを含む多くの異なる種類の給
電装置を使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフレア形ホーンのアレイを示す斜視図で
ある。 第２図はアレイの開口部に間隙が生じる円形ホーンのア
レイの開口部の端面図である。 第３図は六角形のホーンを密に配設して間隙を除去した
本発明によるアレイの開口部の端面図である。 第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図は、第３図のアレイ
に使用するのに適したホーンの側面図、開口部端面図お
よび断面図である。 第５ａ図は六角形のホーンを支持するための支持装置の
斜視図であり、第５ｂ図は一対のホーンを支持した状態
の支持装置の斜視図である。 ３００・・・アレイ、３１６乃至３２４・・・六角形の
放射開口部、４００・・・ホーン要素、４１４乃至４２
３・・・平坦な壁、５００・・・取付は板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各々が給電端および該給電端より大きい開口端を有
   し、かつ送信しようとする信号を受けるために複数の円
   形導波管ポートのうちの対応する１つに結合されるよう
   になっている複数のフレア形ホーンであって、前記給電
   端の断面が円形であり、前記開口端の断面が正六角形で
   あり、前記給電端と前記開口端との間にテーパー部を有
   する複数のフレア形ホーンと、 前記複数のフレア形ホーンに結合されて、前記開口端が
   相互に接触するように前記複数のフレア形ホーンを配列
   する取付け手段とを有するアンテナ・アレイ。 ２、前記開口端近傍の前記フレア形ホーンの各々の壁が
   同じ厚さであり、これにより内側断面および外側断面が
   両者とも六角形である請求項１記載のアンテナ・アレイ
   。 ３、前記フレア形ホーンの各々の前記開口端の正六角形
   の断面の対向する平坦な辺の間の寸法が、１３ＧＨｚ近
   傍の動作周波数において約１インチ（２４．５ｍｍ）で
   ある請求項１記載のアンテナ・アレイ。 ４、前記フレア形ホーンの各々の前記給電端の直径が約
   １０分の６インチ（１５ｍｍ）である請求項３記載のア
   ンテナ・アレイ。 ５、前記フレア形ホーンの各々の前記給電端と前記開口
   端との間の長さが約６インチ（１５０ｍｍ）である請求
   項３記載のアンテナ・アレイ。 ６、アンテナ・アレイにおいて、 各々が小さい円形断面の給電端および大きい放射開口端
   を有する複数のフレア形導電性ホーンであって、隣接す
   るフレア形導電性ホーンの放射開口部が最大数になるよ
   うに前記開口端が密に配設されていて、前記放射開口端
   の断面が円形であった場合には利得を低減する間隙がア
   レイ中に形成されるような複数のフレア形導電性ホーン
   を含み、前記フレア形導電性ホーンの各々が前記給電端
   の円形断面と前記放射開口端部の正六角形断面との間に
   変移部を有し、前記フレア形導電性ホーンの前記放射開
   口端を密に配設することにより前記間隙を実質的に除去
   して利得を増大したアンテナ・アレイ。 ７、前記フレア形ホーンの各々の前記変移部が連続した
   テーパー部を有する請求項６記載のアンテナ・アレイ。 ８、放射開口部の断面が六角形である複数のホーンと、 前記開口部が密に配設されるように前記複数のホーンを
   取り付ける取付け手段と、 エネルギーを変換するために前記複数のホーンに結合さ
   れている給電手段とを有するアンテナ・アレイ。