JP2001007641A

JP2001007641A - モノパルスアンテナ装置およびアンテナ構造

Info

Publication number: JP2001007641A
Application number: JP11178019A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Aoki; 克比古青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-01-12
Also published as: AU6523499A; US6281855B1

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナ性能の劣化とコスト上昇を抑え、装
置そのものを小型化したモノパルスアンテナ装置および
アンテナ構造を提供する。【解決手段】単一ホーンの内部に、その中心軸に対し
て対称に４本の誘電体棒を挿入し、各誘電体棒の一端
を、同じくホーン内部に軸対称に形成された矩形導波管
の端部に固定する。同時に、各誘電体棒は、導波管の軸
方向に延びるよう配され、その誘電体棒を、外部から加
えた電磁波で励振する。結果として、これらの誘電体に
よりホーン内の電界の集中が起こり、電界分布の偏移が
生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単一のホーンを使
用したモノパルスアンテナ装置およびアンテナ構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】追尾レーダに用いられる追尾方法とし
て、従来より知られているものに、ビーム切換方式やモ
ノパルス方式がある。これらの内、モノパルス方式は、
単一のパルスで角度誤差を検出するものであり、その代
表的なものに４ホーンモノパルス方式がある。

【０００３】この４ホーンモノパルス方式を適用したア
ンテナの例としては、特開昭５９‐９９８０４号公報に
開示された「モノパルスホーンアンテナ装置」や、特開
昭５９‐８４０９号公報に開示された「モノパルスアン
テナ」がある。このモノパルスホーンアンテナ装置は、
その明細書の「特許請求の範囲」に記載されているよう
に、アンテナ開口部において、少なくとも和ビームに対
してＴＥ₁₀，差モードに対してＴＥ₂₀モードを励振し、
Ｈ面内のモノパルスビームを形成できるようなホーンア
ンテナをＥ面内に複数個、配列し、それぞれの内部にＨ
面方向に複数の仕切り板（金属製）を挿入して、Ｅ面、
Ｈ面の両面内にモノパルスビームを形成できるようにし
たアンテナ装置である。

【０００４】一方、上記のモノパルスアンテナは、マル
チホーン方式における各一次ホーンの特性を改良したア
ンテナである。具体的には、このアンテナは、総合指向
性を向上させる目的で、４個の一次ホーンで形成される
開口部に、そのアンテナ中心軸に平行に、金属導体板か
らなる十字形の放射方向制御板を形成したアンテナであ
る。

【０００５】以下、図１４〜図１６を参照して、公知の
４ホーン方式のモノパルスアンテナについて説明する。
図１４は、従来の４ホーン方式モノパルスアンテナの構
造を示しており、主反射鏡１０１、副反射鏡１０２、４
ホーン１０３、後述する和信号および差信号を得るコン
パレータ（振幅比較器）１０４によって構成される。ま
た、図１５は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに４分割された４ホーン
１０３の外観斜視図であり、図１６は、コンパレータ１
０４の内部構成を示すブロック図である。

【０００６】図１６に示すコンパレータは、４個のホー
ンから和信号と差信号を取り出すためのハイブリッド回
路（例えば、マジックＴ等）１０５〜１０８によって構
成され、ここでは、信号の和をΣ、差をΔで表わす。す
なわち、このコンパレータ１０４からは、和信号出力Σ
１１１、つまり、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄと、同じく和信号出力
Σ１１３（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））を得る。

【０００７】また、コンパレータ１０４からは、差信号
出力ΔＡ_Z１１２（左右：俯角方向誤差）、すなわち
（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）と、同じく差信号出力ΔＥ_l１
１０（天地：仰角方向誤差）、すなわち（Ａ＋Ｄ）−
（Ｂ＋Ｃ）を取り出すことができる。

【０００８】図１７は、従来の単一ホーンを用いた高次
モード・モノパルスアンテナの構成を示しており（例え
ば、「アンテナ工学ハンドブック」電気通信学会編：オ
ーム社（１９８０年）の９．６．３項を参照）、主反射
鏡２０１、副反射鏡２０２の他に、単一ホーン２０３に
接続された高次モード検出器２０４と、基準信号検出器
２０５を備える。

【０００９】この高次モード検出器２０４は、例えば、
ＴＭ₀₁モード検出器であり、誤差信号２０７としてΔＡ
_Z＋ｊΔＥ_lが出力される。なお、ここでｊは、位相が９
０゜ずれていることを示している。また、基準信号検出
器２０５は、例えば、不図示のテーパ導波管、円扁波−
直線扁波変換器、円形導波管（ＴＥ₁₁）−矩形導波管
（ＴＥ₁₀）変換器等で構成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の４ホーン方式のモノパルスアンテナは、４個の独立
した、あるいは４分割されたホーンが必要となるため、
アンテナ装置そのものが大型になり、それが、コスト面
において不利をもたらすという問題がある。また、アン
テナ装置を小型化したとしても、それに伴って、副反射
鏡からの漏れ電力が大きくなり、アンテナ性能の劣化を
招くという問題もある。

【００１１】他方、上記従来の単一ホーンを用いた高次
モード・モノパルスアンテナは、通常、高次モード検出
器が多孔型のモードカプラと、そのカプラ出力合成回路
（導波管からなる）とで構成されるため、アンテナ装置
が大型化するという問題がある。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、アンテナ性能の劣化と
コスト上昇を抑えるとともに、アンテナ装置そのものを
小型化できるモノパルスアンテナ装置およびアンテナ構
造を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明は、単一ホーンを使用したモノパルスア
ンテナ装置において、上記単一ホーンの内部に電磁界を
発生させる電磁界発生手段と、上記電磁界の分布を、上
記ホーンの中心軸に対称な少なくとも４位置に偏移させ
る偏移手段とを備えるモノパルスアンテナ装置を提供す
る。

【００１４】好ましくは、第１の発明に係るモノパルス
アンテナ装置は、さらに、上記偏移により生じた水平偏
波および／または垂直偏波をもとに角度誤差信号を得る
手段を備える。

【００１５】好ましくは、上記電磁界発生手段は導波管
であり、また、上記偏移手段は、上記ホーンの中心軸に
対して軸対称に、相互に９０度離間して配された４本の
誘電体線路であって、これらの誘電体線路は、上記導波
管によって励振される。

【００１６】また、好ましくは、上記電磁界発生手段は
同軸空洞であり、また、上記偏移手段は、上記ホーンの
中心軸に対して軸対称に、相互に９０度離間して配され
た４本の金属線路であって、これらの金属線路は、上記
同軸空洞の中心導体を構成するとともに、上記同軸空洞
によって励振される。

【００１７】好適には、上記単一ホーンは、円錐ホーン
である。また、好適には、上記単一ホーンは、角錐ホー
ンである。さらに、好適には、上記導波管は、矩形導波
管である。また、好適には、上記導波管は、円形導波管
である。

【００１８】第２の発明は、主導波管と少なくとも４個
の副導波管とからなる単一ホーンを使用したモノパルス
アンテナ装置において、上記単一ホーンの管壁には、そ
の円周方向に対称に空けられた少なくとも４個の孔が設
けられ、上記４個の副導波管各々を、これらの孔各々を
覆うように上記管壁上の外側に配することで、これらの
孔を介して、上記４個の副導波管と上記主導波管とが相
互に連通し、これら副導波管より取り出した信号をもと
に角度誤差信号を得るモノパルスアンテナ装置を提供す
る。

【００１９】好ましくは、上記主導波管には基準信号検
出器が接続され、この基準信号検出器からの基準信号を
もとに、上記角度誤差信号の位相検出を行う。

【００２０】また、好ましくは、上記４個の副導波管と
上記孔は、上記ホーンの中心軸に対して軸対称に、相互
に９０度離間して配されている。

【００２１】好適には、上記位相検出を、上記基準信号
に対して０度、９０度、１８０度、２７０度の角度で行
う。また、好適には、上記孔は、ホーンの円周方向に延
びるスリット状の穴である。

【００２２】さらに、好適には、上記副導波管は矩形導
波管であり、これら矩形導波管各々と上記ホーンとがＨ
面で結合している。

【００２３】第３の発明は、単一ホーンを使用したアン
テナ構造において、上記単一ホーンの内壁側に、軸対称
に配した少なくとも４つの電磁界発生部材と、一端が上
記電磁界発生部材の軸方向の管壁に固定され、他端が、
上記電磁界発生部材の中心軸に沿って所定長、延び、か
つ、上記ホーンの中心軸に対称に配された電磁界偏移部
材と、上記電磁界発生部材の内部空隙に信号入力するた
めの部材とを備えるアンテナ構造を提供する。

【００２４】そして、第４の発明は、主導波管と少なく
とも４個の副導波管とからなる単一ホーンを有し、この
単一ホーンの管壁には、その円周方向に対称に空けられ
た少なくとも４個の孔が設けられ、上記管壁上の外側
に、これらの孔各々を覆うよう上記４個の副導波管各々
を配し、これらの孔を介して、上記４個の副導波管と上
記主導波管とが相互に連通するように構成するととも
に、これら副導波管より信号を取り出すための部材を有
するアンテナ構造を提供する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る実施の形態を説明する。実施の形態１．最初に、本発明の実施の形態１について
説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るモノパ
ルスアンテナ装置の要部構造を、その一部を破断して示
す外観斜視図である。同図に示すように、本モノパルス
アンテナ装置（以下、単に装置という）は、主導波管２
５に直結した単一ホーン（ここでは、円錐ホーン）１の
内部に、４本の誘電体棒１１〜１４を挿入し、その一端
をホーン内部に固定した構造を有しており、これらの誘
電体棒は、ホーン１の中心軸に対して対称（互いに９０
゜間隔で離れている）に配されている。また、ホーン１
の外周面には、後述する矩形導波管内に外部より電磁波
を供給するための同軸入力部１５〜１８が、４本の誘電
体棒１１〜１４各々に対応させて設けられている。

【００２６】なお、ここでは、アンテナの可逆性から、
本装置は受信アンテナではなく、電波がホーンより送信
される形態のアンテナとして説明する。また、ここで想
定しているアンテナは、円偏波のシステムに利用するモ
ノパルスアンテナである。

【００２７】本装置は、単一のホーンで、円形導波管高
次モードを使用せずに、モノパルスアンテナ装置を実現
するものである。そこで、本装置は、１個のホーンをあ
たかも４ホーンにみなすため、以下に詳述する構造を有
する。

【００２８】図２は、本装置に特徴的な誘電体棒の取り
付け構造を詳細に示している。なお、同図の（ａ）は、
４本の誘電体棒の内、誘電体棒１１のみについて、その
取付け部分の断面構造を示しており、（ｂ）は、（ａ）
に示す装置を破断線Ａ―Ａ’で切断したときの様子を示
している。従って、残りの誘電体棒についても、その取
付け部分の構造は、図２の（ａ），（ｂ）に示すものと
同じである。

【００２９】図２の（ａ）に示すように、主導波管２５
とホーン１との境界部には、矩形導波管２１が形成さ
れ、誘電体棒１１の一端が、矩形導波管２１内部の端部
に固定されるとともに、矩形導波管２１の中心軸に沿っ
て外部へ延びている。そして、この矩形導波管２１を構
成する外壁の一部（ホーン１側の外壁）には、矩形導波
管２１への電磁波供給用の同軸入力部１５が設けられて
いる。矩形導波管２１は、ここでは副導波管として機能
し、この矩形導波管２１によって、誘電体棒１１を励振
している。

【００３０】このように、本装置では、ホーン１の内部
に４本の誘電体棒１１〜１４を、ホーンの中心軸に対称
に配することで、ホーンそのものが４分割されたように
動作する。すなわち、ホーン内部の電磁界分布を、４本
の誘電体棒各々の周りに集中させ、ホーンの中心軸に対
してビーム偏移させる。換言すれば、本実施の形態に係
る装置は、誘電体棒を形成する誘電体により電界が集中
するという効果を利用している。なお、この電界集中効
果については、公知の技術であるため、ここでは詳述し
ない。

【００３１】図３は、本装置のアンテナ指向特性を原理
的に説明するための図であり、誘電体棒１１，１２が励
振されたときのビーム偏移を示す。同図に示すように、
同軸入力部１５から入力された電磁波によって励振され
た誘電体棒１１からの放射ビームは、実線３１で示す特
性を有し、同軸入力部１６からの電磁波で励振された誘
電体棒１２は、破線３２で示す特性を有する放射ビーム
を発する。

【００３２】図４は、図３をさらに詳細に説明するため
の図であり、具体的には、本装置を構成する個々の誘電
体棒における偏波方向を示す図である。同図は、ホーン
１の正面より軸方向に装置内部を見たときの正面図であ
り、ホーンの中心軸に対称に矩形導波管２１〜２４が配
され、各矩形導波管の中心部に誘電体棒１１〜１４が位
置している、ということが分かる。すなわち、上述のよ
うに誘電体棒１１〜１４を励振することで、図４におい
て各々矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す方向（紙面の上下方
向）に偏波される。ここでは、これを垂直偏波という。

【００３３】以下、本実施の形態に係る装置のホーン内
部における電磁界分布（ここでは、電界分布）について
詳細に説明する。図５は、本装置のホーン内部におけ
る、異なる条件下での電界分布を示しており、同図の
（ａ）は、誘電体棒がないときの垂直偏波５０１の電界
分布である。つまり、（ａ）は、通常の円形導波管にお
けるＴＥ₁₁モードの電界分布を示し、Ｈ面、Ｅ面に対応
する分布が、それぞれ電界分布５２，５３である。

【００３４】そこで、ホーン１内に配した各誘電体棒を
励振したときの、各誘電体棒による電界偏移について説
明する。まず、誘電体棒１１を矩形導波管２１で励振す
ると、図４において矢印Ａで示す垂直電界がホーン内に
励振され、この誘電体棒１１に電界が集中して、それが
ホーン内を伝搬する。その結果、電界分布は、図５の
（ｂ）に示すような、ホーン開口での電界分布５５，５
６となる。

【００３５】図５の（ｂ）に示す電界分布は、Ｅ面内
（ここでは、紙面の天地方向）における偏移した電界分
布であり、このような電界分布は、あたかも、図１５に
示す、従来の４分割ホーンの１つ（例えば、ホーンＡ）
による分布と等価とみなすことができる。また、誘電体
棒１２は、誘電体棒１１と対をなすもので、それを励振
して得られる電界分布は、従来の４分割ホーンの他の１
つ（例えば、ホーンＤ）による分布と等価になる。

【００３６】同様に、誘電体棒１４を矩形導波管２４で
励振すると、図４において矢印Ｄで示す垂直電界がホー
ン内に励振される。ここでも、この励振による誘電体棒
１４への電界集中が発生し、それがホーン内を伝搬す
る。その結果、図５の（ｃ）に示すような電界分布５
１，５４が得られる。なお、この電界分布は、図１５に
示す、従来の４分割ホーンの１つ（例えば、ホーンＣ）
による分布と等価とみなせる。

【００３７】他方、誘電体棒１３は、誘電体棒１４と対
をなしており、この誘電体棒１３を矩形導波管２３で励
振すると、図４において矢印Ｃで示す垂直電界の励振が
ホーン内に発生する。そして、このような励振で得られ
る電界分布は、従来の４分割ホーンの１つ（例えば、ホ
ーンＢ）による分布と等価になる。

【００３８】以上のように、図４に示す構成をとるホー
ンは、垂直偏波に対して４ホーンのモノパルスを形成す
る。なお、水平偏波（偏波方向が、図４において、紙面
の左右方向となる偏波）については、図４の各誘電体棒
を励振する矩形導波管の方向を、各々９０゜回転した構
成とすることで得られる。

【００３９】よって、本装置のコンパレータ（不図示）
が、垂直偏波に対して、例えば、誘電体棒１１，１２か
らの信号の差をとることで、天地方向の角度誤差信号
（ΔＥ _l）が得られ、水平偏波に対して、例えば、誘電
体棒１３，１４の信号差をとることで、左右方向の角度
誤差信号（ΔＡ_Z）を得ることができる。

【００４０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、単一ホーンの内部に、その中心軸に対して対称に４
本の誘電体棒を挿入し、各誘電体棒の一端を、同じくホ
ーン内部に対称に形成された矩形導波管の端部に固定す
るとともに、その導波管の軸方向に延びるよう配して、
外部から加えた電磁波で励振することで、これらの誘電
体により電界が集中し、あたかも単一のホーンが４個に
分割されたように動作するので、ホーンそのものの、お
よびアンテナ装置が大型化するのを回避でき、結果とし
て、アンテナ性能の劣化を防止して、小型かつ高性能な
モノパルスアンテナ装置を提供することができる。

【００４１】なお、上記実施の形態では、単一ホーン１
を円錐ホーンとしたが、これに限定されず、例えば、角
錐ホーンとしてもよい。また、各誘電体棒を励振する導
波管についても、その形状は矩形に限定されず、円形導
波管としてもよい。

【００４２】さらには、上記実施の形態では、ホーン内
でビーム偏移させるため、４本の誘電体棒を配している
が、これらに代えて、例えば、４本の金属棒を配しても
よい。図６は、この種の金属棒の取り付け構造を詳細に
示している。同図の（ａ）に示すように、ホーン１の一
部に同軸部分６０を形成し、その同軸部分の中心導体を
金属棒６０１として、それをホーンの中心軸方向へ延ば
した構造になっている。そして、この同軸部分の一端に
は、信号入力用の同軸入力部６０２が設けられ、これに
よって、金属棒６０１が同軸モードで励振される。

【００４３】なお、図６の（ｂ）は、（ａ）に示す構造
を破断線Ｂ―Ｂ’で切断したときの様子を示している。
また、同図の（ａ）は、４本の金属棒の内、１本のみに
ついて、その取付け部分の断面構造を示したものであ
る。従って、残りの金属棒についても、その取付け部分
の構造は、図６の（ａ），（ｂ）に示すものと同じであ
る。

【００４４】図７は、ホーン内に金属棒を配したときの
ビーム偏移（電界分布）を示している。同図の（ａ）
は、金属棒がＥ面に位置したときの、Ｈ面、Ｅ面それぞ
れにおける電界分布６１０，６１１を示しており、同図
から明らかなように、Ｅ面における電界分布に変化が生
じる。一方、Ｈ面に位置する金属棒６０３については、
（ｂ）に示すように、Ｈ面における電界分布６１３に変
化が生じる。

【００４５】このように、単一のホーン内に４本の金属
棒を配して、ホーン内における電界分布を変化させるこ
とによっても、あたかも単一のホーンが４個に分割され
たように動作するので、ホーンそのものの、およびアン
テナ装置が大型化するのを回避でき、コスト上昇を抑制
したモノパルスアンテナ装置を実現できる。

【００４６】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２について説明する。図８は、本発明の実施の形態２に
係るモノパルスアンテナ装置のホーン部の外観斜視図で
ある。同図に示すように、本装置のホーン（単一ホー
ン）６１の管壁には、その円周方向に４個のスリット
（結合孔）６２〜６５が切られており、それらを、後述
する矩形導波管とホーン内部とを結合する孔としてい
る。

【００４７】図９は、図８に示す結合孔部分の詳細断面
図であり、図１０は、矩形導波管とホーンとの結合状態
を示す外観図である。図９に示すように、主導波管７５
に直結した単一ホーン６１の管壁に設けられた各結合孔
上には、それを覆うように、ホーンの管壁の外側に矩形
導波管９１が密着して配され、この結合孔を介して、矩
形導波管とホーン内部が連通している。そして、各矩形
導波管には、信号を取り出すための同軸出力部７２が設
けられている。

【００４８】なお、図９では、４個の結合孔の内、結合
孔６２のみについて、その断面構造を示している。ま
た、ここで特徴的なことは、図１０に示すように、ホー
ン６１と矩形導波管９１は、そのＨ面で結合しているこ
とである。

【００４９】上記の結合孔６２〜６５を、ホーン６１の
管壁の円周方向に設けた理由は、ホーン６１内部の主モ
ードである円形導波管のＴＥ₁₁モードと、高次モードで
あるＴＭ₀₁モードとのモード分別性を考えたことによ
る。すなわち、これらの結合孔を介して、円形主導波管
７５の最低次の高次モードとして、ＴＭ₀₁モードを励振
するためである。

【００５０】また、基本モードであるＴＥ₁₁モードは、
導波管の内壁において、軸方向には電流が流れていない
ので、円周方向に設けた結合孔からは励振されない。よ
って、ここでは、基準信号の伝搬モードであるＴＥ₁₁モ
ードには影響を及ぼすことなく、ＴＭ₀₁モードのみを励
振する。

【００５１】図１１は、本実施の形態に係るアンテナ装
置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、本装置は、単一ホーン６１と、ＴＭ₀₁モード結合器
８５と、その合成回路８６とからなるビーム偏移器８
１、その後段に位置する基準信号検出器８２、そして、
ビーム偏移器８１からの誤差信号を、基準信号検出器８
２からの基準信号で位相検波する位相検波器８３からな
り、出力端子８４より所望の出力（後述する誤差信号Δ
Ｅ_l，ΔＡ_Z）を取り出す。

【００５２】図１２は、合成回路８６の詳細構成を示し
ており、同図の（ａ）は、信号の合成を説明するための
図である。上述のごとく結合孔６２〜６５を介してホー
ン６１の内部と連通している矩形導波管９１〜９４から
は、（ａ）に示すように、４個の出力信号I，II，III，
IVが取り出され、それらの内、出力信号IとIIIが、同軸
線路３０１の途中に設けた同軸形式のハイブリッド回路
（ＨＹＢ）９５で合成される。

【００５３】同じく、出力信号IIとIVが、同軸線路３０
２の途中に設けたハイブリッド回路（ＨＹＢ）９６で合
成され、これらＨＹＢ９５，９６で合成された信号が、
さらに、ハイブリッド回路（ＨＹＢ）９７で合成され
る。このように、副導波管としての矩形導波管９１〜９
４からの出力が、３個のＨＹＢで合成され、図１２の
（ｂ）に示すように、出力端子８４より誤差信号として
出力される。

【００５４】図１３は、本実施の形態に係るアンテナ装
置のホーン内における電界偏移の様子を示している。同
図は、位相検波の角度に対応させて、ＴＥ₁₁モードの円
形導波管の管内電界分布と、ＴＭ₀₁モードの円形導波管
の管内電界分布とを合成したときの電界偏移の模様であ
る。そして、同図から分かるように、ＴＭ₀₁モード自体
は軸対称モードであるが、ＴＥ₁₁モードについては円偏
波で、時間とともに、その偏波面が回転しており、円偏
波の各瞬時での偏波（直線偏波が、回転角周波数ω＝２
πｆ（ｆは周波数）で回転している）を見ると、図示の
ように、時間とともにビーム偏移が生じる。

【００５５】従って、基準となるＴＥ₁₁モードで、誤差
信号を９０゜毎（０゜，９０゜，１８０゜，２７０゜）
に位相検波すれば、図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）それぞれに示すように、紙面に対して上、左、
下、右に偏移した信号を取り出せる。そして、この検波
信号について０゜と１８０゜で差分をとれば、天地方向
の誤差信号（ΔＥ_l）が得られ、９０゜と２７０゜で差
分をとれば、左右方向の誤差信号（ΔＡ_Z）を得る。

【００５６】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、単一ホーンの管壁に、その円周方向に４個の結合孔
を配し、それらを介して、ホーンと、その外壁に設けた
４個の矩形導波管とを連通させて励振し、各矩形導波管
からの出力信号の合成結果をもとに誤差信号を得ること
で、ホーンの大型化、アンテナ性能の劣化を回避でき、
コスト上昇を抑制したモノパルスアンテナ装置を実現可
能となる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、単一ホーンを使用したモノパルスアンテナ装置にお
いて、その単一ホーンの内部に電磁界を発生させる電磁
界発生手段と、この電磁界の分布を、上記ホーンの中心
軸に対称な少なくとも４位置に偏移させる偏移手段とを
備えることで、あたかも単一のホーンが４個に分割され
たように動作し、ホーン自体とアンテナ装置の大型化を
回避できるとともに、アンテナ性能を劣化させずに、小
型かつ高性能なモノパルスアンテナ装置を実現できる。

【００５８】第１の発明に係るモノパルスアンテナ装置
は、さらに、上記偏移により生じた水平偏波および／ま
たは垂直偏波をもとに角度誤差信号を得る手段を備える
ことで、アンテナ性能の向上を図ることができる。

【００５９】第１の発明に係るモノパルスアンテナ装置
において、上記の電磁界発生手段を導波管とし、また、
上記偏移手段を、上記ホーンの中心軸に対して軸対称
に、相互に９０度離間して配された４本の誘電体線路と
するとともに、これらの誘電体線路を上記導波管によっ
て励振することで、ホーン内での電界分布の偏移が容易
になる。

【００６０】また、第１の発明において、上記の電磁界
発生手段を同軸空洞とし、上記偏移手段を、上記ホーン
の中心軸に対して軸対称に、相互に９０度離間して配さ
れた４本の金属線路とし、かつ、これらの金属線路によ
って上記同軸空洞の中心導体を構成するとともに、それ
らを上記同軸空洞によって励振することで、ホーン内で
の電界分布の偏移を容易に行える。

【００６１】さらには、第１の発明に係るモノパルスア
ンテナ装置の単一ホーンを円錐ホーン、あるいは角錐ホ
ーンとすることで、装置構成の融通性を確保できる。

【００６２】また、上記導波管を矩形導波管、あるいは
円形導波管とすることで、各誘電体線路の励振が容易に
なる。

【００６３】さらに、第２の発明によれば、主導波管と
少なくとも４個の副導波管とからなる単一ホーンを使用
したモノパルスアンテナ装置において、この単一ホーン
の管壁には、その円周方向に対称に空けられた少なくと
も４個の孔が設けられ、上記４個の副導波管各々を、こ
れらの孔各々を覆うように上記管壁上の外側に配するこ
とで、これらの孔を介して、上記４個の副導波管と上記
主導波管とが相互に連通し、これら副導波管より取り出
した信号をもとに角度誤差信号を得るようにすること
で、その単一ホーンの大型化、アンテナ性能の劣化を回
避でき、小型かつ経済的なアンテナ装置を実現できる。

【００６４】また、第２の発明において、上記主導波管
に基準信号検出器を接続し、この基準信号検出器からの
基準信号をもとに、上記角度誤差信号の位相検出を行う
ことで、。

【００６５】さらには、上記４個の副導波管と上記孔
を、上記ホーンの中心軸に対して軸対称に、相互に９０
度離間して配することで、ホーン内での電界分布の偏移
が容易になる。

【００６６】また、上記の位相検出を、上記基準信号に
対して０度、９０度、１８０度、２７０度の角度で行う
ことで、確実に天地方向、および左右方向の誤差信号の
取得が可能となる。

【００６７】さらには、上記孔をホーンの円周方向に延
びるスリット状の穴とすることで、基本モードには影響
を及ぼさず、所定モードのみを励振でき、モード分別性
が向上する。

【００６８】そして、第２の発明において、上記副導波
管を矩形導波管とし、これら矩形導波管各々と上記ホー
ンとをＨ面で結合することで、副導波管の励振方向の調
整ができる。

【００６９】第３の発明によれば、単一ホーンを使用し
たアンテナ構造において、上記単一ホーンの内壁側に、
軸対称に配した少なくとも４つの電磁界発生部材と、一
端が上記電磁界発生部材の軸方向の管壁に固定され、他
端が、上記電磁界発生部材の中心軸に沿って所定長、延
び、かつ、上記ホーンの中心軸に対称に配された電磁界
偏移部材と、上記電磁界発生部材の内部空隙に信号入力
するための部材とを備えることで、ホーン自体と、それ
を使用するアンテナ装置の大型化を回避できる。

【００７０】そして、第４の発明に係るアンテナ構造に
よれば、主導波管と少なくとも４個の副導波管とからな
る単一ホーンを有し、この単一ホーンの管壁には、その
円周方向に対称に空けられた少なくとも４個の孔が設け
られ、上記管壁上の外側に、これらの孔各々を覆うよう
上記４個の副導波管各々を配し、これらの孔を介して、
上記４個の副導波管と上記主導波管とが相互に連通する
ように構成するとともに、これら副導波管より信号を取
り出すための部材を有することで、ホーン構造に起因す
るコスト上昇を抑制し、安価なアンテナ装置を実現する
ためのアンテナ構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るモノパルスアン
テナ装置の要部構造を示す外観斜視図である。

【図２】実施の形態１に係る誘電体棒の取り付け構造
を詳細に示す図である。

【図３】誘電体棒が励振されたときのビーム偏移を示
す図である。

【図４】実施の形態１に係る個々の誘電体棒における
偏波方向を説明するための図である。

【図５】ホーン内部における異なる条件下での電界分
布を示す図である。

【図６】ホーン内における金属棒の取り付け構造を詳
細に示す図である。

【図７】ホーン内に金属棒を配したときのビーム偏移
（電界分布）を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係るモノパルスアン
テナ装置のホーン部の外観斜視図である。

【図９】結合孔部分の詳細断面図である。

【図１０】矩形導波管とホーンとの結合状態を示す外
観図である。

【図１１】実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を
示すブロック図である。

【図１２】合成回路の詳細構成を示す図である。

【図１３】実施の形態２に係るアンテナ装置のホーン
内における電界偏移の様子を示す図である。

【図１４】従来の４ホーン方式モノパルスアンテナの
構造を示す図である。

【図１５】４分割されたホーンの外観斜視図である。

【図１６】従来のアンテナのコンパレータの内部構成
を示すブロック図である。

【図１７】従来の単一ホーンを用いた高次モード・モ
ノパルスアンテナの構成を示す図である。

【符号の説明】

１，６１…単一ホーン、１１〜１４…誘電体棒、１５〜
１８…同軸入力部、２１〜２４，９１〜９４…矩形導波
管、２５…主導波管、６２〜６５…スリット（結合
孔）、７２…同軸出力部、８１…ビーム偏移器、８２…
基準信号検出器、８３…位相検波器、８４…出力端子、
８５…ＴＭ₀₁モード結合器、８６…合成回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J020 AA02 BB01 BC06 BD03 CA04 DA02 DA06 DA07 DA10 5J021 AA01 AB07 DB03 EA04 FA05 FA21 FA25 FA32 FA34 GA02 HA03 HA04 HA11 JA05 JA06 JA07 5J045 AA05 AB05 BA02 BA03 DA01 EA03 FA01 HA01 JA12 NA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一ホーンを使用したモノパルスアンテ
ナ装置において、前記単一ホーンの内部に電磁界を発生させる電磁界発生
手段と、前記電磁界の分布を、前記ホーンの中心軸に対称な少な
くとも４位置に偏移させる偏移手段とを備えることを特
徴とするモノパルスアンテナ装置。
【請求項２】さらに、前記偏移により生じた水平偏波
および／または垂直偏波をもとに角度誤差信号を得る手
段を備えることを特徴とする請求項１記載のモノパルス
アンテナ装置。
【請求項３】前記電磁界発生手段は導波管であり、ま
た、前記偏移手段は、前記ホーンの中心軸に対して軸対
称に、相互に９０度離間して配された４本の誘電体線路
であって、これらの誘電体線路は、前記導波管によって
励振されることを特徴とする請求項１記載のモノパルス
アンテナ装置。
【請求項４】前記電磁界発生手段は同軸空洞であり、
また、前記偏移手段は、前記ホーンの中心軸に対して軸
対称に、相互に９０度離間して配された４本の金属線路
であって、これらの金属線路は、前記同軸空洞の中心導
体を構成するとともに、前記同軸空洞によって励振され
ることを特徴とする請求項１記載のモノパルスアンテナ
装置。
【請求項５】前記単一ホーンは、円錐ホーンであるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモノ
パルスアンテナ装置。
【請求項６】前記単一ホーンは、角錐ホーンであるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモノ
パルスアンテナ装置。
【請求項７】前記導波管は、矩形導波管であることを
特徴とする請求項３記載のモノパルスアンテナ装置。
【請求項８】前記導波管は、円形導波管であることを
特徴とする請求項３記載のモノパルスアンテナ装置。
【請求項９】主導波管と少なくとも４個の副導波管と
からなる単一ホーンを使用したモノパルスアンテナ装置
において、前記単一ホーンの管壁には、その円周方向に対称に空け
られた少なくとも４個の孔が設けられ、前記４個の副導
波管各々を、これらの孔各々を覆うように前記管壁上の
外側に配することで、これらの孔を介して、前記４個の
副導波管と前記主導波管とが相互に連通し、これら副導
波管より取り出した信号をもとに角度誤差信号を得るこ
とを特徴とするモノパルスアンテナ装置。
【請求項１０】前記主導波管には基準信号検出器が接
続され、この基準信号検出器からの基準信号をもとに、
前記角度誤差信号の位相検出を行うことを特徴とする請
求項９記載のモノパルスアンテナ装置。
【請求項１１】前記４個の副導波管と前記孔は、前記
ホーンの中心軸に対して軸対称に、相互に９０度離間し
て配されていることを特徴とする請求項１０記載のモノ
パルスアンテナ装置。
【請求項１２】前記位相検出を、前記基準信号に対し
て０度、９０度、１８０度、２７０度の角度で行うこと
を特徴とする請求項１１記載のモノパルスアンテナ装
置。
【請求項１３】前記孔は、前記ホーンの円周方向に延
びるスリット状の穴であることを特徴とする請求項９記
載のモノパルスアンテナ装置。
【請求項１４】前記副導波管は矩形導波管であり、こ
れら矩形導波管各々と前記ホーンとがＨ面で結合してい
ることを特徴とする請求項９記載のモノパルスアンテナ
装置。
【請求項１５】単一ホーンを使用したアンテナ構造に
おいて、前記単一ホーンの内壁側に、軸対称に配した少なくとも
４つの電磁界発生部材と、一端が前記電磁界発生部材の軸方向の管壁に固定され、
他端が、前記電磁界発生部材の中心軸に沿って所定長、
延び、かつ、前記ホーンの中心軸に対称に配された電磁
界偏移部材と、前記電磁界発生部材の内部空隙に信号入力するための部
材とを備えることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項１６】主導波管と少なくとも４個の副導波管
とからなる単一ホーンを有し、この単一ホーンの管壁に
は、その円周方向に対称に空けられた少なくとも４個の
孔が設けられ、前記管壁上の外側に、これらの孔各々を
覆うよう前記４個の副導波管各々を配し、これらの孔を
介して、前記４個の副導波管と前記主導波管とが相互に
連通するように構成するとともに、これら副導波管より
信号を取り出すための部材を有することを特徴とするア
ンテナ構造。