JP2003516010A - 広帯域はさみ型アンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
合されたアンテナに関する。
るように構成され、種々の用途、例えば電磁適合性試験または表面等価レーダ(S
ER)の測定に使用される。特に、最も広範囲に使用されているアンテナは、 バッフル付きホーン型、 対数周期型、 ビバルディアンテナ、 バタフライアンテナ、 スパイラル型、 双円錐アンテナ、 などがある。
界(transient field)における実験に望まれる機能を提供しない。
によって供給されたパルスのスペクトル範囲をカバーするために広帯域型でなけ
ればならないことはもちろんである。アンテナはさらに、超短パルスの放射また
は測定に適した特定の品質を有さなければならない。実際にはアンテナは、放射
または受信されたパルスが変形したり広がったりしないように周波数の分散が低
い伝達関数を有することが重要である。信号の顕著な歪みは、種々の目標の時間
についての応答を延長させ、過渡方法の主な利点のひとつ、すなわち、単純な時
間の「窓操作」により干渉経路から有益なエコーを分離する可能性を失ってしま
う。
ル付きホーン型および対数周期型が最も一般的に使用されているアンテナである
。
間の高さにおいて700psの幅を有している場合に、これらのタイプのアンテナの
それぞれに関して、軸で放射される電界は以下の通りである。
って設計されている。ホーンの寸法は、その通過帯域が100MHzから1GHzまで延び
るように決められている。ガイドの励振は、軸yに沿ったガイドの寸法をaとして
、TEO1モード(sinπy/a)に従って、横断平面内に電界の空間的分布を課すことに
よって生ぜしめられる。軸で長い範囲で放射されたパルスは、約80nsの時間の広
がりを有している。時間の広がりは実際には30nsを超えただけでも顕著である。
ない。各スペクトル成分は実際には、ホーン内部で動く位相中心から発せられる
。これにより信号の広がりが部分的に生じてしまう。
さは無視できないものであり、実現を難しくしてしまう。
する一方、比較的適度の寸法を維持していることである。指数型側面においてバ
ッフルを使用することにより、通過帯域全体にわたって高利得を得ることができ
る。このホーンは、無響室においてCELARで試験された。放射された電界は約15n
sの時間の広がりを有する。
られる。実際にはガイドの遮断周波数よりも下で、消失モードが励振され、これ
により、放射電界が妨害される。バッフルおよび平面の端部における反射は、信
号の分散に寄与することもある。
にして、伝送線路によって給電される並列ダイポールから成る組立品である。
を伴って放射を行う。
素線の寸法によって制限される。対数周期型アンテナは、積分方程式の計算規則
により設計されている。
カバーするように決められた。このようなタイプのアンテナは主に水平電界を放
射し、その持続時間は比較的長い。
できる分散の源である。
。歪みが最低の高レベル・パルスを放射することができる装置を設計するために
、長年にわたって数多くの研究が行われてきたが、しかし、このようなアンテナ
は現時点では市場で入手することはできない。
過渡モードおよび高調波モードに対して正しい電磁的性能を保証するアンテナを
設計する必要があると考えられた。
内で2つの対称的な部分から成っており、該対称的な部分がそれぞれ、少なくと
も2つの相互接続された導体素線を有しており、該導体素線が二重金属線線路に
よって給電されるようになっており、前記各素線が、前記二重金属線線路とは反
対側の部分で、抵抗性負荷を有していることを特徴とする広帯域アンテナである
。
線を有しており、該素線が、給電線路とは反対側の部分で、抵抗性負荷を有して
おり、 各対称的な部分が、相互接続されているかまたはされていないn個の導体素線
を有しており、該各導体素線が、その端部に抵抗性負荷を有しており、nが2より
も大きい。
に理解することができる。
示す。
分2,3から成っている。
れぞれ有している。
部に接続されており、素線6および9の反対側の端部は接続されていない。
ギー供給される。
5,16を有しており、これらの抵抗性負荷はそれぞれ直列の抵抗によって形成され
ている。
素線が相互接続されるか、またはされていない状態で有していてよい。
に鉛直方向で直線的であり、アンテナを90°単純に回転させることにより、水平
方向で直線的な偏波を得ることができる。
域、分散度)は、基本的には幾何学的形状寸法、例えば長さおよび開口角度に依
存する。直感的な推理によれば、低遮断周波数は長さに関連するのに対し、高遮
断周波数は線路の開口によって制限されると考えられる。
は、超短(1ns)・高レベル(>10kV)パルスを、最小の歪み(分散係数が、バッフル
付きホーン型の場合には15よりも大きく、従来型のホーン型の場合には30よりも
大きく、対数周期型の場合には120よりも大きい)で放射するのには適していない
。
未満の分散係数で超短・高電圧パルスを放射することができる、実現しやすい金
属線の素線を有する独自のアンテナである。
数に関連し、少なくとも半波長に等しいか、または、 s≧λmin/2 でなければならない。
テナ、つまりV字形ダイポールの設計に適合された数式がある。これらの経験的
な等式により、素線の長さsと波長λとに従って、利得が軸上で最大となる装置
の最適な内角を求めることが可能になる。
続の有無を問わず接続することが有益であることが判っている。これらの付加的
な素線の幾何学的形状は、装置の以下のような電磁的性能を向上させるためのパ
ラメータ化、 周波数帯域全体にわたるより安定的な入力インピーダンス、 指向性の向上(軸上で強化された界の振幅)、 界が2つの平面状の線路の間でより良好に維持される、交差偏波の完全な不在
、 により最適化される。
ことが判った。各対称的な部分の外側の素線5,6および8,9はそれぞれ、末広がり
状の区分5a,6a,8a,9aから形成されており、これらの末広がり状の区分は区分5b,
6b,8b,9bによって、互いに平行に延長させられている。平行な区分は長さlを有
しており、これに対して末広がり状の区分は平行な区分の方向に、長さl'の投影
を有している。以下で示されるように選択された長さlおよびl'、 l= 2 L/3 およびl' = L/3、この場合Lはアンテナの全長である、 が最良の性能を保証する。
するが、さらに金属線素線4〜9の直径にも依存する。素線の小さな半径は、金属
線の誘導効果を強め、ひいては周波数に関する虚数部分を増大させる。
ことを可能にする。従って、装置の適合を容易にするために、1cmの最小半径を
選択することが極めて重要である。
性能に悪影響を及ぼす反射の源である。このような共振は、放射された過渡信号
を結果として延長させる原因となるばかりか、アンテナの入力における定在波比
を劣化させる原因にもなる。
〜16を分配することにより解決される。各導体にもたらされる電流は、徐々に減
衰されることにより、実質的には互いに打ち消し合い、従って、干渉放射および
反射を低減する。
最適である。
置されるべきである。設定されるべき値は決定的ではないので、別の隣接双曲線
法則を用いることができる。
とにより、実現しやすい実施例が作り出された。
利得を過度に損なうことを回避するために、各素線の上側部分だけが、抵抗性負
荷を備えている。
よって関連付けられる。
周波数の存在を、パラメータ研究が示した。抵抗性負荷を有していないアンテナ
の長さL'と、放射に関係する素線の長さs"との間の経路長の差が、検討中のスペ
クトル成分に関してλ/2に相当する場合に、破壊的な干渉が現れる。このような
現象は次のように表現することができる。
放射の組み合わせから生じる。
は、高さ方向で、副ローブが付随する。これらの副ローブのレベルは大部分の事
例において、より低い。副ローブのレベルは一般に主ローブに比べて8dB低い。
ができる(軸での放射よりも15dB以上低い)。これにより、パターンの指向性が向
上する。
下記のような結果が得られることになる。
とは反対側の端部によって結合されている2つの素線18,19,20,21から成っている
。
法は、 L = 1 m L'= 0.7 m s = 1.044 m s'= 0.3 m s"= 0.744 m l = 0.65 m l'= 0.35 m r = 0.01 m である。
Bの最大レベルが200MHz〜1.6GHz帯域において得られる。
定された信号と理論上の信号とを比較する。一方のアンテナは放射側であり、Ke
ntech社によるHMP/F発生器によってエネルギー供給され(信号振幅4kV、立ち上が
り時間120ps、信号持続時間700ps、出力インピーダンス50Ω)、受信側の他方の
アンテナは、Tecktronix社の逐次捕捉形(6GHz通過帯域)で、TDS820オシロスコー
プに接続されている。図示の曲線は比較を可能にするために標準化されている。
受信側アンテナの脚部で測定されたピーク電圧レベルは、約50ボルトである。分
散係数は1.4を下回ったままである。図6に示す測定された信号のスペクトルは、
-20dBにおいて80MHzから最大で1.2GHzまで延びる通過帯域を与える。
Hでは、主ローブは500MHzで45°の開口半角を有している。平面Eでは、ローブは
、同一周波数の場合13°の開口半角で著しく狭くなっている。この平面における
副ローブは最大レベルから約8dB(500MHzの場合)にある。後方放射は、軸で観察
した放射に関して、15dBのレベルにある。
テナと比較して以下の表に示す。
域幅、利得)および過渡モード(分散)の双方に、良好な電磁的性能を関連付ける
ことができる。
ある。
ある。
Claims (9)
- 【請求項1】 広帯域アンテナにおいて、共通の平面内で2つの対称的な部
分(2,3)から成っており、該対称的な部分がそれぞれ、少なくとも2つの相互接続
された導体素線(4,5,7,8;18,19,20,21)を有しており、該導体素線が二重金属線
線路(10;22)によって給電されるようになっており、前記各素線が、前記二重金
属線線路とは反対側の部分で、抵抗性負荷(11,12,14,15;23,24,25,26)を有して
いることを特徴とする広帯域アンテナ。 - 【請求項2】 各前記対称的な部分(2,3)がさらに、他の素線(4,5,7,8)には
接続されていない少なくとも1つの素線(6,9)を有しており、その素線が、前記給
電線路とは反対側の部分で、抵抗性負荷(13,16)を有していることを特徴とする
請求項1に記載のアンテナ。 - 【請求項3】 各前記対称的な部分が、相互接続されているかまたはされて
いないn個の導体素線を有しており、各前記導体素線が、その端部に前記抵抗性
負荷を有しており、nが2よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の
アンテナ。 - 【請求項4】 各前記素線の抵抗性負荷が、各前記素線の長さに沿って直列
接続された抵抗であることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載
のアンテナ。 - 【請求項5】 前記抵抗が、前記アンテナの各素線上に、規則的な間隔を置
いて分配されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ。 - 【請求項6】 前記素線の抵抗Z(p)が、以下の関係、すなわち、 0≦ρ<s'として、 Z(p)=Z0/(1-ρ/s') によって与えられ、この場合、 s'は前記抵抗性負荷を有する線路部分、 pは前記素線上の抵抗性素子の位置、 Z0はp=0mにおける第1の負荷、 であることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。
- 【請求項7】 前記抵抗性負荷が、各素線の前記端部に沿って並列に結合さ
れた、標準値を有する抵抗によって形成されていることを特徴とする請求項1か
ら3までのいずれか一項に記載のアンテナ。 - 【請求項8】 前記抵抗性負荷の抵抗が、可変の抵抗率を有するテープであ
ることを特徴とする請求項1から7までのいずれか一項に記載のアンテナ。 - 【請求項9】 前記素線(4,5,6,7,8,9;18,19,20,21)が、少なくとも1cmの半
径を有する金属線から作られていることを特徴とする請求項1から7までのいずれ
か一項に記載のアンテナ。
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