JP2000151246A - 航空機用アンテナ・システム - Google Patents
航空機用アンテナ・システムInfo
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- JP2000151246A JP2000151246A JP11302246A JP30224699A JP2000151246A JP 2000151246 A JP2000151246 A JP 2000151246A JP 11302246 A JP11302246 A JP 11302246A JP 30224699 A JP30224699 A JP 30224699A JP 2000151246 A JP2000151246 A JP 2000151246A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
- H01Q13/085—Slot-line radiating ends
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/286—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】垂直／水平偏波双方の全方向パターンが得ら
れ、航空機構造の負荷支持部材に組み込み可能とする。 【解決手段】非導電性材料のフレア状ノッチ３２及び３
４を航空機の翼３０に形成することにより、ノッチ・ア
ンテナが航空機の翼３０に一体化されている。ノッチ・
アンテナは、アンテナ・フィードと接続されたフィード
・ポイント４０において、各ノッチの対向側にある構造
部材の導電性部分を励起する。これにより、全方向に高
利得をもたらし、広い範囲のＶＨＦ及びＵＨＦ帯域にわ
たって水平及び垂直双方の偏波通信機能に対処できる性
能が得られる。ノッチ・アンテナは、水平尾翼部、垂直
尾翼安定板に一体化してもよい。
れ、航空機構造の負荷支持部材に組み込み可能とする。 【解決手段】非導電性材料のフレア状ノッチ３２及び３
４を航空機の翼３０に形成することにより、ノッチ・ア
ンテナが航空機の翼３０に一体化されている。ノッチ・
アンテナは、アンテナ・フィードと接続されたフィード
・ポイント４０において、各ノッチの対向側にある構造
部材の導電性部分を励起する。これにより、全方向に高
利得をもたらし、広い範囲のＶＨＦ及びＵＨＦ帯域にわ
たって水平及び垂直双方の偏波通信機能に対処できる性
能が得られる。ノッチ・アンテナは、水平尾翼部、垂直
尾翼安定板に一体化してもよい。
Description
【０００１】本発明は、一般的に、航空機アンテナ・シ
ステムに関し、更に特定すれば、航空機の表面に適合
し、かつ航空機構造の少なくとも隣接部分を電磁気的に
励起する航空機アンテナ・システムに関する。
ステムに関し、更に特定すれば、航空機の表面に適合
し、かつ航空機構造の少なくとも隣接部分を電磁気的に
励起する航空機アンテナ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】１９９６年９月１２に出願された"Multi
function Structurally Integrated VHF-UHF Aircraft
Antenna System"（多機能一体化構造のＶＨＦ−ＵＨＦ
航空機アンテナ・システム）と題する米国特許出願第０
８／７１２，６８６号には、航空機の尾部垂直安定板に
構造的に一体化された航空機アンテナ・システムを開示
している。基本的には、ノッチ・アンテナ（ｎｏｔｃｈ
ａｎｔｅｎｎａ）が、垂直方向の尾部垂直安定板構造
体のエンド・キャップ構造内に組み込まれ、垂直偏波励
起(vertically polarized excitation)技術を使用して
いる。この米国出願は、超短波（ＶＨＦ）及び極超短波
（ＵＨＦ）の無線信号に対しては良好なパフォーマンス
を提供することができるが、垂直偏波フィールド及び水
平偏波フィールドの双方を生成し、尾部垂直安定板のエ
ンド・キャップではなく、航空機構造のより大きな負荷
支持部分（load-bearing portion）に一体化可能なアン
テナ・システムが、なおも必要とされている。
function Structurally Integrated VHF-UHF Aircraft
Antenna System"（多機能一体化構造のＶＨＦ−ＵＨＦ
航空機アンテナ・システム）と題する米国特許出願第０
８／７１２，６８６号には、航空機の尾部垂直安定板に
構造的に一体化された航空機アンテナ・システムを開示
している。基本的には、ノッチ・アンテナ（ｎｏｔｃｈ
ａｎｔｅｎｎａ）が、垂直方向の尾部垂直安定板構造
体のエンド・キャップ構造内に組み込まれ、垂直偏波励
起(vertically polarized excitation)技術を使用して
いる。この米国出願は、超短波（ＶＨＦ）及び極超短波
（ＵＨＦ）の無線信号に対しては良好なパフォーマンス
を提供することができるが、垂直偏波フィールド及び水
平偏波フィールドの双方を生成し、尾部垂直安定板のエ
ンド・キャップではなく、航空機構造のより大きな負荷
支持部分（load-bearing portion）に一体化可能なアン
テナ・システムが、なおも必要とされている。
【０００３】Connolly et al.（コンノリーその他）の
米国特許第５，１８４，１４１号には、航空機構造の負
荷支持部材へのアンテナの一体化支持について示唆され
ている。しかしながら、この特許のアンテナは、ダイポ
ール・アンテナ等の形式のアンテナであり、航空機表面
の透明な窓の背後に設置され、航空機構造の部分を直接
励起するのではない。
米国特許第５，１８４，１４１号には、航空機構造の負
荷支持部材へのアンテナの一体化支持について示唆され
ている。しかしながら、この特許のアンテナは、ダイポ
ール・アンテナ等の形式のアンテナであり、航空機表面
の透明な窓の背後に設置され、航空機構造の部分を直接
励起するのではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、多くの通
信、ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）機能をサポート
する単一の放射素子を用い、垂直偏波及び水平偏波双方
の全方向パターンが得られ、有人又は無人の航空機に設
置可能な多機能アンテナが必要とされている。更に、こ
のアンテナは、低コスト、軽量で、しかも航空機構造の
より大きな負荷支持構造部材に組み込み可能でなければ
ならない。本発明は、これらの要件全てを満たし、更に
従来技術に対する利点も有するものである。
信、ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）機能をサポート
する単一の放射素子を用い、垂直偏波及び水平偏波双方
の全方向パターンが得られ、有人又は無人の航空機に設
置可能な多機能アンテナが必要とされている。更に、こ
のアンテナは、低コスト、軽量で、しかも航空機構造の
より大きな負荷支持構造部材に組み込み可能でなければ
ならない。本発明は、これらの要件全てを満たし、更に
従来技術に対する利点も有するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、航空機の負荷
支持構造部材に構造的に一体化した航空機アンテナに関
する。一般的な用語を用いて述べると、このアンテナ
は、非導電性材料で形成されたアンテナ・ノッチであっ
て、航空機の負荷支持構造部材の２つの隣接する導電性
領域間に配置されたアンテナ・ノッチを含んでいる。こ
のノッチ及び該ノッチに隣接する２つの隣接導電性領域
は構造的に一体化され、前記負荷支持構造部材に所定の
機械的機能を実現し、かつノッチは、狭窄領域からフレ
ア状幅広領域まで達している。また、アンテナは、ノッ
チの狭窄領域に位置するフィード・ポイントを終端と
し、伝送されるエネルギをノッチに結合し、かつノッチ
からの受信エネルギを結合するアンテナ・フィードも含
んでいる。本発明のアンテナ構造では、隣接導電性領域
と航空機全体構造中の他の導電性領域が、アンテナの放
射／受信構成部品として機能し、垂直／水平偏波通信機
能を実現するための全方向放射パターンを与える。
支持構造部材に構造的に一体化した航空機アンテナに関
する。一般的な用語を用いて述べると、このアンテナ
は、非導電性材料で形成されたアンテナ・ノッチであっ
て、航空機の負荷支持構造部材の２つの隣接する導電性
領域間に配置されたアンテナ・ノッチを含んでいる。こ
のノッチ及び該ノッチに隣接する２つの隣接導電性領域
は構造的に一体化され、前記負荷支持構造部材に所定の
機械的機能を実現し、かつノッチは、狭窄領域からフレ
ア状幅広領域まで達している。また、アンテナは、ノッ
チの狭窄領域に位置するフィード・ポイントを終端と
し、伝送されるエネルギをノッチに結合し、かつノッチ
からの受信エネルギを結合するアンテナ・フィードも含
んでいる。本発明のアンテナ構造では、隣接導電性領域
と航空機全体構造中の他の導電性領域が、アンテナの放
射／受信構成部品として機能し、垂直／水平偏波通信機
能を実現するための全方向放射パターンを与える。
【０００６】開示される本発明の一実施形態では、アン
テナを一体化する負荷支持構造部材は、垂直尾翼安定板
であり、アンテナ・ノッチは、該垂直尾翼安定板の前縁
における狭窄領域から、前縁上に位置する幅広領域まで
達する。本発明の別の実施形態では、アンテナを一体化
する負荷支持構造部材は、翼部であり、アンテナ・ノッ
チは、該翼部の縁における狭窄領域から、同一縁上に位
置する幅広領域まで達する。翼部の縁は、翼の前縁又は
後縁とすることができる。本発明の更に別の実施形態で
は、アンテナを一体化する負荷支持構造部材は、水平尾
翼部であり、アンテナ・ノッチは、水平尾翼部の前縁に
ある狭窄領域から、同一縁上に位置する幅広領域まで達
する。この概要から、本発明により、航空機アンテナ設
計の分野において重要な改善がもたらされることが明ら
かであろう。即ち、本発明は、ＶＨＦ及びＵＨＦ通信、
ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）帯域をカバーする十
分に広い帯域幅を有し、全ての方向に望ましい高利得性
能を有する、効率的な多機能アンテナを提供する。本発
明のその他の態様及び利点は、添付図面と関連付けた、
以下の更に詳細な説明から明白となるであろう。
テナを一体化する負荷支持構造部材は、垂直尾翼安定板
であり、アンテナ・ノッチは、該垂直尾翼安定板の前縁
における狭窄領域から、前縁上に位置する幅広領域まで
達する。本発明の別の実施形態では、アンテナを一体化
する負荷支持構造部材は、翼部であり、アンテナ・ノッ
チは、該翼部の縁における狭窄領域から、同一縁上に位
置する幅広領域まで達する。翼部の縁は、翼の前縁又は
後縁とすることができる。本発明の更に別の実施形態で
は、アンテナを一体化する負荷支持構造部材は、水平尾
翼部であり、アンテナ・ノッチは、水平尾翼部の前縁に
ある狭窄領域から、同一縁上に位置する幅広領域まで達
する。この概要から、本発明により、航空機アンテナ設
計の分野において重要な改善がもたらされることが明ら
かであろう。即ち、本発明は、ＶＨＦ及びＵＨＦ通信、
ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）帯域をカバーする十
分に広い帯域幅を有し、全ての方向に望ましい高利得性
能を有する、効率的な多機能アンテナを提供する。本発
明のその他の態様及び利点は、添付図面と関連付けた、
以下の更に詳細な説明から明白となるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】図面に示しているように、本発明
は、航空機の負荷支持部材（load-bearing members）内
に一体化し、超短波（ＶＨＦ）及び極超短波（ＵＨＦ）
により航空機構造の大部分を励起する航空機アンテナ・
システムに関する。商用及び軍用双方の航空機は、ＶＨ
Ｆ及びＵＨＦ通信、ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）
帯域をカバーする十分に広い帯域幅を有する効率的な多
機能アンテナを必要としている。理想的には、これらの
アンテナは、共形（conformal）で低コスト及び軽量で
あり、航空機の空力学及びそのペイロード（荷重）に対
するアンテナの影響を最小に抑えるように、構成する必
要がある。
は、航空機の負荷支持部材（load-bearing members）内
に一体化し、超短波（ＶＨＦ）及び極超短波（ＵＨＦ）
により航空機構造の大部分を励起する航空機アンテナ・
システムに関する。商用及び軍用双方の航空機は、ＶＨ
Ｆ及びＵＨＦ通信、ナビゲーション及び識別（ＣＮＩ）
帯域をカバーする十分に広い帯域幅を有する効率的な多
機能アンテナを必要としている。理想的には、これらの
アンテナは、共形（conformal）で低コスト及び軽量で
あり、航空機の空力学及びそのペイロード（荷重）に対
するアンテナの影響を最小に抑えるように、構成する必
要がある。
【０００８】従来例においては、商用の航空機は、１３
インチ（３３ｃｍ）のブレード・アンテナ(blade anten
na)を用いて、商用の航空機の音声通信機能をサポート
していた。他の機能には、標準的な９インチ（２３ｃ
ｍ）ブレード・アンテナの使用を必要とするものもあ
る。ブレード・アンテナは、空力抵抗を約１パーセント
増加し、また、航空機から突出するので損傷を受け易
い。共形アンテナについての従来の提案は、航空機スキ
ン内の電磁的透過な窓の背後に取り付けられるアンテナ
素子、又は垂直尾翼のエンドキャップ上に追加される小
型の共形アンテナに限られていた。
インチ（３３ｃｍ）のブレード・アンテナ(blade anten
na)を用いて、商用の航空機の音声通信機能をサポート
していた。他の機能には、標準的な９インチ（２３ｃ
ｍ）ブレード・アンテナの使用を必要とするものもあ
る。ブレード・アンテナは、空力抵抗を約１パーセント
増加し、また、航空機から突出するので損傷を受け易
い。共形アンテナについての従来の提案は、航空機スキ
ン内の電磁的透過な窓の背後に取り付けられるアンテナ
素子、又は垂直尾翼のエンドキャップ上に追加される小
型の共形アンテナに限られていた。
【０００９】本発明によれば、航空機の尾翼又は翼部の
比較的大きな部分に、構造的に一体化された多機能アン
テナ素子を一体化し、広い瞬時帯域幅で単一のアンテナ
素子から全方向放射パターンを得るようにしている。こ
の素子は、航空機表面（スキン）の大部分が放射面とし
て機能するように、航空機の導電性表面を励起する。励
起フィールドが水平方向に偏向されても、構造的励起で
あるために、垂直偏波フィールドが生成される。したが
って、アンテナ素子を翼部又は水平尾翼部に一体化した
場合でも、垂直偏波ＶＨＦ／ＵＨＦ通信機能をサポート
することができる。
比較的大きな部分に、構造的に一体化された多機能アン
テナ素子を一体化し、広い瞬時帯域幅で単一のアンテナ
素子から全方向放射パターンを得るようにしている。こ
の素子は、航空機表面（スキン）の大部分が放射面とし
て機能するように、航空機の導電性表面を励起する。励
起フィールドが水平方向に偏向されても、構造的励起で
あるために、垂直偏波フィールドが生成される。したが
って、アンテナ素子を翼部又は水平尾翼部に一体化した
場合でも、垂直偏波ＶＨＦ／ＵＨＦ通信機能をサポート
することができる。
【００１０】図１は、本発明のアンテナ・システムの主
要な３構成要素を示しており、これら要素は、アンテナ
素子１０、多機能ＶＨＦ／ＵＨＦフィード１２、及び、
ＶＨＦ／ＵＨＦ送受信機１５にアンテナ・システムを結
合するためのアンテナ整合ＲＦ（無線周波数）電子回路
１４の３要素である。
要な３構成要素を示しており、これら要素は、アンテナ
素子１０、多機能ＶＨＦ／ＵＨＦフィード１２、及び、
ＶＨＦ／ＵＨＦ送受信機１５にアンテナ・システムを結
合するためのアンテナ整合ＲＦ（無線周波数）電子回路
１４の３要素である。
【００１１】図２〜図４は、本発明の多数の実施形態を
示している。これらにおける共通の原理は、比較的大き
なノッチ・アンテナを、航空機構造の負荷支持部材に一
体化することである。図２は、垂直尾翼の垂直安定板２
０を示しており、エンドキャップにではなく垂直安定板
２０に、ノッチ・アンテナを組み込み、該アンテナは、
垂直安定板２０の高さ全体及びその長さの殆どに及んで
いる。図示の垂直安定板２０は、汎用の導電性材料で作
られた前縁部分２４、ゴム構造体２８を有し汎用の導電
性材料で作った後縁部分２６、及び一体化アンテナのノ
ッチ２２を規定する中間部分を含んでいる。ノッチ２２
は、垂直安定板２０の下側先端縁にある比較的狭い部分
２２．１から、後方に向かって狭いスロート区域２２．
２まで達し、次いで全体的に上方向に延び、その最も広
い部分２２．３まで張り出しており、ノッチ２２は垂直
安定板２０の上側先端縁及び前上縁で終端する。
示している。これらにおける共通の原理は、比較的大き
なノッチ・アンテナを、航空機構造の負荷支持部材に一
体化することである。図２は、垂直尾翼の垂直安定板２
０を示しており、エンドキャップにではなく垂直安定板
２０に、ノッチ・アンテナを組み込み、該アンテナは、
垂直安定板２０の高さ全体及びその長さの殆どに及んで
いる。図示の垂直安定板２０は、汎用の導電性材料で作
られた前縁部分２４、ゴム構造体２８を有し汎用の導電
性材料で作った後縁部分２６、及び一体化アンテナのノ
ッチ２２を規定する中間部分を含んでいる。ノッチ２２
は、垂直安定板２０の下側先端縁にある比較的狭い部分
２２．１から、後方に向かって狭いスロート区域２２．
２まで達し、次いで全体的に上方向に延び、その最も広
い部分２２．３まで張り出しており、ノッチ２２は垂直
安定板２０の上側先端縁及び前上縁で終端する。
【００１２】ノッチ２２の本体全体は、非導電性の十分
な機械的強度を有する材料で製造し、これにより、ノッ
チ・アンテナを一体化する航空機の負荷支持部材がその
所期の機械的機能を実現可能に構成されている。したが
って、アンテナ・ノッチ２２を、注意深く設計してその
各側において汎用の材料と一体化させる必要があり、該
ノッチ２２を、フェノール系ハニカム構造、ガラス／エ
ポキシ樹脂又は同様の材料で製造することが好適であ
る。これらの材料は必ずしも金属程強固ではないので、
尾翼垂直安定板２０の部材全体の設計において、ノッチ
の非導電性材料を補償するために、適宜の調節する必要
がある。アンテナの一体化には適さない領域が、航空機
構造部材にはあり、例えば、油圧ラインが翼部の領域を
横切り、容易に経路変更できない場合、この領域へのノ
ッチ・アンテナの一体化は非現実的である。同様に、補
助翼、昇降舵、方向舵又はフラップのような可動制御面
上又はその付近にアンテナを配置することも非現実的で
ある。
な機械的強度を有する材料で製造し、これにより、ノッ
チ・アンテナを一体化する航空機の負荷支持部材がその
所期の機械的機能を実現可能に構成されている。したが
って、アンテナ・ノッチ２２を、注意深く設計してその
各側において汎用の材料と一体化させる必要があり、該
ノッチ２２を、フェノール系ハニカム構造、ガラス／エ
ポキシ樹脂又は同様の材料で製造することが好適であ
る。これらの材料は必ずしも金属程強固ではないので、
尾翼垂直安定板２０の部材全体の設計において、ノッチ
の非導電性材料を補償するために、適宜の調節する必要
がある。アンテナの一体化には適さない領域が、航空機
構造部材にはあり、例えば、油圧ラインが翼部の領域を
横切り、容易に経路変更できない場合、この領域へのノ
ッチ・アンテナの一体化は非現実的である。同様に、補
助翼、昇降舵、方向舵又はフラップのような可動制御面
上又はその付近にアンテナを配置することも非現実的で
ある。
【００１３】図３は、航空機の翼３０の一部を示してお
り、該翼３０の前縁及び後縁にそれぞれ２つのノッチ・
アンテナを備えている。一方のアンテナ・ノッチ３２
は、翼３０の前縁にある狭窄部分（narrow portion）３
２．１から狭いスロート領域（narrow throat region）
３２．２までの短い距離にわたって後方に延び、該領域
から横に翼３０の先端の方向に延び、張り出して幅が広
がり、前縁にある最大幅部分３２．３を終端とする。他
方のアンテナ・ノッチ３４は、翼３０の後縁における狭
窄部分３４．１から狭いスロート領域３４．２までの短
い距離にわたって前方に延び、そこから翼３０の先端の
方向に横に延び、張り出して幅が広がり、後縁における
最大幅部分３４．３を終端とする。
り、該翼３０の前縁及び後縁にそれぞれ２つのノッチ・
アンテナを備えている。一方のアンテナ・ノッチ３２
は、翼３０の前縁にある狭窄部分（narrow portion）３
２．１から狭いスロート領域（narrow throat region）
３２．２までの短い距離にわたって後方に延び、該領域
から横に翼３０の先端の方向に延び、張り出して幅が広
がり、前縁にある最大幅部分３２．３を終端とする。他
方のアンテナ・ノッチ３４は、翼３０の後縁における狭
窄部分３４．１から狭いスロート領域３４．２までの短
い距離にわたって前方に延び、そこから翼３０の先端の
方向に横に延び、張り出して幅が広がり、後縁における
最大幅部分３４．３を終端とする。
【００１４】更に別の例として、図４は、水平尾翼部３
６、及びその前縁に一体化されたノッチ・アンテナを示
している。図３の翼３０の前縁におけるノッチ・アンテ
ナと同様に、このアンテナのノッチ３８は、前縁におけ
る狭窄部分３８．１から狭いスロート領域３８．２まで
の短い距離にわたって後方に延び、そこから横方向に水
平尾翼部の先端の方向に延び、張り出して幅が広がり、
前縁における最大幅部分３８．３で終端する。
６、及びその前縁に一体化されたノッチ・アンテナを示
している。図３の翼３０の前縁におけるノッチ・アンテ
ナと同様に、このアンテナのノッチ３８は、前縁におけ
る狭窄部分３８．１から狭いスロート領域３８．２まで
の短い距離にわたって後方に延び、そこから横方向に水
平尾翼部の先端の方向に延び、張り出して幅が広がり、
前縁における最大幅部分３８．３で終端する。
【００１５】従来のノッチ・アンテナでは、ノッチは、
該ノッチの狭端から約１／４波長（８／４）に位置する
フィード・ポイントにおいて、アンテナ・フィード１２
によって励起されるのが典型的である。このような従来
例では、波長が１０メートルもの長さになる場合、航空
機の尾部垂直安定板には不可能なことは明らかである。
図示の実施形態では、図２〜図４において参照番号４０
で示しているアンテナ・フィード・ポイントは、アンテ
ナ・ノッチ２２、３２、３４、３８に沿った最適距離に
配置されている。アンテナ・フィード・ポイント４０に
おいて、通常は同軸ケーブルであるアンテナ・フィード
１２（図１）からアンテナ・ノッチの対向側までの接続
が行われる。アンテナ・フィード・ポイント４０の正確
な位置は、良好な振る舞いを得るためには非常に重要と
であり、特定の航空機形状及び波長に対して経験的に最
良に決定される。また、各ノッチ・アンテナは、ノッチ
のインピーダンスを５０オームのような標準的な値に整
合させるために、アンテナ整合ＲＦ電子回路１４（図
１）も必要である。
該ノッチの狭端から約１／４波長（８／４）に位置する
フィード・ポイントにおいて、アンテナ・フィード１２
によって励起されるのが典型的である。このような従来
例では、波長が１０メートルもの長さになる場合、航空
機の尾部垂直安定板には不可能なことは明らかである。
図示の実施形態では、図２〜図４において参照番号４０
で示しているアンテナ・フィード・ポイントは、アンテ
ナ・ノッチ２２、３２、３４、３８に沿った最適距離に
配置されている。アンテナ・フィード・ポイント４０に
おいて、通常は同軸ケーブルであるアンテナ・フィード
１２（図１）からアンテナ・ノッチの対向側までの接続
が行われる。アンテナ・フィード・ポイント４０の正確
な位置は、良好な振る舞いを得るためには非常に重要と
であり、特定の航空機形状及び波長に対して経験的に最
良に決定される。また、各ノッチ・アンテナは、ノッチ
のインピーダンスを５０オームのような標準的な値に整
合させるために、アンテナ整合ＲＦ電子回路１４（図
１）も必要である。
【００１６】図５は、図２の尾部垂直安定板２０のワイ
ヤ・グリッド・シミュレーション・モデルを示してい
る。。モーメント法と呼ばれる公知の数値モデリング技
法を用いて、ワイヤ・グリッド・モデルにより、理論的
フィード・ポイント、インピーダンス及び放射パターン
を、経験的測定値と比較するために、コンピュータで生
成した。アンテナ設計における別の重要な要因に、アン
テナ・ノッチ２２、３２、３４又は３８の幅がある。こ
の幅が小さ過ぎると、フィード・ポイント・アドミタン
スが、過剰な容量性サセプタンスによる悪影響を受け
る。モーメント法のシミュレーションを用いてノッチ幅
を選択することも可能であるが、この場合に好適な手法
は、特定の航空機の原寸の検査用取り付け器具（test f
ixture）を用いて,経験的にノッチの幅を選択すること
である。
ヤ・グリッド・シミュレーション・モデルを示してい
る。。モーメント法と呼ばれる公知の数値モデリング技
法を用いて、ワイヤ・グリッド・モデルにより、理論的
フィード・ポイント、インピーダンス及び放射パターン
を、経験的測定値と比較するために、コンピュータで生
成した。アンテナ設計における別の重要な要因に、アン
テナ・ノッチ２２、３２、３４又は３８の幅がある。こ
の幅が小さ過ぎると、フィード・ポイント・アドミタン
スが、過剰な容量性サセプタンスによる悪影響を受け
る。モーメント法のシミュレーションを用いてノッチ幅
を選択することも可能であるが、この場合に好適な手法
は、特定の航空機の原寸の検査用取り付け器具（test f
ixture）を用いて,経験的にノッチの幅を選択すること
である。
【００１７】図６は、放射方向に、０°〜３６０°の方
位角においてプロットした、アンテナの利得に関する性
能を示している。。図示している２本の曲線はそれぞ
れ、６０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚにおける性能について
のものであり、垂直及び水平双方の偏波に対する利得を
示している。図７は、同様の性能曲線を示しているが、
仰角０°〜±１８０°間の場合における変動を示してい
る。図６及び図７は、垂直偏波及び水平偏波双方に対し
て、三次元空間において、アンテナ性能が基本的に全方
向性であることを示している。
位角においてプロットした、アンテナの利得に関する性
能を示している。。図示している２本の曲線はそれぞ
れ、６０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚにおける性能について
のものであり、垂直及び水平双方の偏波に対する利得を
示している。図７は、同様の性能曲線を示しているが、
仰角０°〜±１８０°間の場合における変動を示してい
る。図６及び図７は、垂直偏波及び水平偏波双方に対し
て、三次元空間において、アンテナ性能が基本的に全方
向性であることを示している。
【００１８】以上から、本発明は、航空機及びその他の
車両のためのアンテナ分野において重要な改善をもたら
すことが明らかであろう。本発明は、全方向において垂
直／水平両方の偏波に対して高い利得を有する非常に効
率的な多機能アンテナを提供する。更に、本発明のアン
テナは、車両の空力学及びペイロード特性に多大な影響
を及ぼすことはない。例示の目的で本発明の多数の実施
形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、種々の変更が可能であることは明らか
であろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲によ
る以外の限定は当然受けないものである。
車両のためのアンテナ分野において重要な改善をもたら
すことが明らかであろう。本発明は、全方向において垂
直／水平両方の偏波に対して高い利得を有する非常に効
率的な多機能アンテナを提供する。更に、本発明のアン
テナは、車両の空力学及びペイロード特性に多大な影響
を及ぼすことはない。例示の目的で本発明の多数の実施
形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、種々の変更が可能であることは明らか
であろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲によ
る以外の限定は当然受けないものである。
【図１】本発明のアンテナ・システムの主要３構成要素
を示しているブロック図である。
を示しているブロック図である。
【図２】本発明に係る、ノッチ・アンテナを設置した航
空機の垂直尾翼部分を示している斜視図である。
空機の垂直尾翼部分を示している斜視図である。
【図３】本発明に係る、ノッチ・アンテナを設置した航
空機の翼を示している斜視図である。
空機の翼を示している斜視図である。
【図４】本発明に係る、ノッチ・アンテナを設置した航
空機の水平尾翼部分を示している斜視図である。
空機の水平尾翼部分を示している斜視図である。
【図５】図２の航空機の垂直尾翼部分のワイヤ・グリッ
ド・シミュレーション・モデルの線図である。
ド・シミュレーション・モデルの線図である。
【図６】６０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚの周波数、ならび
に垂直及び水平偏波双方に対する、利得変動対方位角の
関係をプロットした、図２のアンテナについての予測放
射パターン図である。
に垂直及び水平偏波双方に対する、利得変動対方位角の
関係をプロットした、図２のアンテナについての予測放
射パターン図である。
【図７】６０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚの周波数、ならび
に垂直及び水平偏波双方に対する、利得変動対仰角の関
係をプロットした、図２のアンテナについての予測放射
パターン図である。
に垂直及び水平偏波双方に対する、利得変動対仰角の関
係をプロットした、図２のアンテナについての予測放射
パターン図である。
２０ 垂直安定板 ２２ アンテナ・ノッチ ２４ 前縁部分 ２６ 後縁部分 ２８ ゴム構造体 ３０ 翼 ３２、３４ アンテナ・ノッチ ３６ 水平尾翼部 ３８ アンテナ・ノッチ ４０ アンテナ・フィード・ポイント
フロントページの続き (72)発明者 ハイガン・ケイ・チー アメリカ合衆国カリフォルニア州92056, オーシャンサイド，トゥラレ・コート 3609
Claims (6)
- 【請求項１】 航空機構造の負荷支持部材に構造的に一
体化する航空機アンテナ・システムにおいて、 非導電性材料で形成され、航空機構造の負荷支持部材の
２つの隣接する導電性領域間に配置されたアンテナ・ノ
ッチであって、該アンテナ・ノッチ及び前記２つの隣接
導電性領域が構造的に一体化されて前記負荷支持部材の
機械的機能を実現しており、狭窄領域からフレア状幅広
領域まで延在するアンテナ・ノッチと、 前記アンテナ・ノッチの前記狭窄領域に位置するフィー
ド・ポイントを終端とし、伝送されるエネルギを前記ノ
ッチに結合し、かつ前記ノッチからの受信エネルギを結
合するアンテナ・フィードとからなり、 前記２つの隣接導電性領域と前記航空機全体の構造の他
の導電性領域が、アンテナ・システムの放射及び受信構
成部品として機能し、垂直／水平偏波通信機能に対応す
る全方向放射パターンを提供することを特徴とする航空
機アンテナ・システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の航空機アンテナ・システ
ムにおいて、 前記負荷支持部材が、垂直尾翼安定板であり、前記アン
テナ・ノッチが、前記垂直尾翼安定板の前縁における狭
窄領域から、前記前縁上に位置する幅広領域まで達して
いることを特徴とする航空機アンテナ・システム。 - 【請求項３】 請求項１記載の航空機アンテナ・システ
ムにおいて、 前記負荷支持部材が、翼部であり、前記アンテナ・ノッ
チが、前記翼部の縁における狭窄領域から、同一縁上に
位置する幅広領域まで達していることを特徴とする航空
機アンテナ・システム。 - 【請求項４】 請求項３記載の航空機アンテナ・システ
ムにおいて、 前記アンテナ・ノッチが、前記翼部の前記前縁付近に位
置することを特徴とする航空機アンテナ・システム。 - 【請求項５】 請求項３記載の航空機アンテナ・システ
ムにおいて、前記アンテナ・ノッチが、前記翼部の前記
後縁付近に位置することを特徴とする航空機アンテナ・
システム。 - 【請求項６】 請求項１記載の航空機アンテナ・システ
ムにおいて、 前記負荷支持部材が、水平尾翼部であり、前記アンテナ
・ノッチが、前記水平尾翼部の前縁にある狭窄領域か
ら、同一縁上に位置する幅広領域まで達していることを
特徴とする航空機アンテナ・システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/178,356 US6097343A (en) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Conformal load-bearing antenna system that excites aircraft structure |
| US09/178356 | 1998-10-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151246A true JP2000151246A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=22652228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11302246A Pending JP2000151246A (ja) | 1998-10-23 | 1999-10-25 | 航空機用アンテナ・システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6097343A (ja) |
| EP (1) | EP0996191B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000151246A (ja) |
| DE (1) | DE69934377T2 (ja) |
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| US6366254B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-04-02 | Hrl Laboratories, Llc | Planar antenna with switched beam diversity for interference reduction in a mobile environment |
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