JP2018182557A - Horn antenna and horn antenna array - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a horn antenna and a horn antenna array which are arranged to be able to direct an antenna directional beam toward a direction deviated from a front direction to sense the presence and bearing of a target present which is in a direction deviated from a front direction.SOLUTION: In a horn antenna, a central axis of a horn is not perpendicular to a plane of an opening of a horn, and the connection of the horn with a wave guide is changed in position. So, a beam direction can be inclined. The beam direction can be adjusted by a shape of the horn and a state of connection with the wave guide. Therefore, disposing two horn antennas identical to the horn antenna hereof in front of a substrate, adjusting a beam direction and adopting a monopulse angular measurement system, the presence and bearing of a target can be sensed in wide angle.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、広角に目標物の存在及び方位を検知する技術に関する。   The present disclosure relates to technology for detecting the presence and orientation of a target at a wide angle.

広角に目標物の存在を検知する技術が、特許文献1〜4に開示されている。特許文献1では、基板平面に形成される平面アンテナを用いて、正面方向の目標物の存在を検知し、基板側面に形成される電磁波反射面を用いて、側面方向の目標物の存在を検知する。特許文献2では、基板平面に形成される平面アンテナを用いて、正面方向の目標物の存在を検知し、基板側面の近傍の基板平面の端部に形成されるアンテナパターンを用いて、側面方向の目標物の存在を検知する。特許文献3では、基板平面に形成される平面アンテナを用いて、正面方向の目標物の存在を検知し、基板側面の近傍の基板平面の端部に形成されるダイポールアンテナを用いて、側面方向の目標物の存在を検知する。特許文献4では、基板側面にホーンアンテナを配置し、水平方向のモノパルス測角方式を可能とした構造が開示される。図1は特許文献4に記載される広角方位検知システムの構成を説明する図である。   Patent Documents 1 to 4 disclose techniques for detecting the presence of a target at a wide angle. In Patent Document 1, the presence of a target in the front direction is detected using a planar antenna formed on the substrate plane, and the presence of a target in the lateral direction is detected using an electromagnetic wave reflection surface formed on the side surface of the substrate. Do. In Patent Document 2, a planar antenna formed on a substrate plane is used to detect the presence of a target in the front direction, and an antenna pattern formed on an end of the substrate plane in the vicinity of the substrate side surface is used to Detect the presence of a target. In Patent Document 3, a planar antenna formed on a substrate plane is used to detect the presence of a target in the front direction, and a dipole antenna formed on an end of the substrate plane near the side surface of the substrate is used to Detect the presence of a target. Patent Document 4 discloses a structure in which a horn antenna is disposed on the side surface of the substrate to enable a monopulse angle measurement method in the horizontal direction. FIG. 1 is a view for explaining the configuration of a wide angle azimuth detection system described in Patent Document 4.

図1の広角方位検知システムSは、誘電体基板1及び金属部材2から構成される。誘電体基板1は、基板内部において基板平面と平行方向に導波路11、12、13の導波部(図3を参照。)が形成され、基板側面において導波路11、12、13の開口部(図3を参照。)が形成され、基板平面において基板平面アンテナ14が形成される。金属部材2は、ホーン構造21、22、23が形成され、導波路11、12、13の開口部(図3を参照。)とホーン構造21、22、23の接続部がそれぞれ接続されるように、誘電体基板1に接続される。   The wide-angle azimuth detection system S of FIG. 1 is composed of a dielectric substrate 1 and a metal member 2. In the dielectric substrate 1, the waveguides 11, 12 and 13 (see FIG. 3) are formed in a direction parallel to the substrate plane inside the substrate, and the openings of the waveguides 11, 12 and 13 at the side of the substrate The substrate planar antenna 14 is formed on the substrate plane (see FIG. 3). The metal member 2 is formed with the horn structures 21, 22, 23, and the openings (see FIG. 3) of the waveguides 11, 12, 13 and the connection parts of the horn structures 21, 22, 23 are respectively connected Is connected to the dielectric substrate 1.

ホーン構造21、22は、受信用のものであり、ホーン構造23は、送信用のものである。基板平面アンテナ14は、受信用のもの及び送信用のものを、様々な監視方式に応じて、高い自由度で配置する。以下の説明では、誘電体基板1の厚さ方向と平行方向を「水平方向」と定義し、誘電体基板1の厚さ方向と垂直方向を「垂直方向」と定義する。また、基板平面アンテナ14が配置されている面を「正面」、ホーン構造21、22、23が形成された面を「側面」とする。   The horn structures 21 and 22 are for reception, and the horn structure 23 is for transmission. The board planar antenna 14 arranges the one for reception and the one for transmission with a high degree of freedom according to various monitoring methods. In the following description, a direction parallel to the thickness direction of the dielectric substrate 1 is defined as “horizontal direction”, and a direction perpendicular to the thickness direction of the dielectric substrate 1 is defined as “vertical direction”. Further, the surface on which the planar substrate antenna 14 is disposed is referred to as “front”, and the surface on which the horn structures 21, 22, 23 are formed is referred to as “side surface”.

特開2007−049691号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-049691 特許5464152号公報Patent No. 5464152 特許5609772号公報Patent No. 5609772 特開2017−059907号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-059907

しかし、送信装置や受信装置内で電磁波を任意位置へ伝搬するために導波管が用いられることは多い。しかし、特許文献4では、基板平面と平行な方向(側面に向いた方向)に形成された導波路にホーンを配置することは記載するが、正面方向に向いた面に構成された導波管にホーン構造を配置することは記載されない。そこで、本発明は、正面方向からずれた方向にある目標物の存在及び方位を検知できるようにアンテナ指向性ビームを正面方向からずれた方向に向けることができるホーンアンテナ及びホーンアンテナアレイを提供することを目的とする。   However, a waveguide is often used to propagate an electromagnetic wave to an arbitrary position in a transmitter or a receiver. However, Patent Document 4 describes that the horn is disposed in a waveguide formed in a direction parallel to the plane of the substrate (direction toward the side), but the waveguide formed on the surface facing in the front direction There is no mention of placing the horn structure on. Therefore, the present invention provides a horn antenna and a horn antenna array capable of directing the antenna directivity beam in a direction deviated from the front direction so as to detect the presence and the orientation of a target in the direction deviated from the front direction. The purpose is

上記目的を達成するために、本発明に係るホーンアンテナは、ホーンの中心軸がホーンの開口の面に対して垂直でない構造のホーンを導波管にずらして接続することとした。本発明に係るホーンアンテナは、導波管の先端にホーンを配置する第1構造と導波管の狭壁面にホーンを配置する第2構造がある。   In order to achieve the above object, in the horn antenna according to the present invention, the horn having a structure in which the central axis of the horn is not perpendicular to the plane of the opening of the horn is connected in a shifted manner to the waveguide. The horn antenna according to the present invention has a first structure in which the horn is disposed at the tip of the waveguide and a second structure in which the horn is disposed on the narrow wall surface of the waveguide.

第1構造について説明する。本発明に係るホーンアンテナは、方形導波管の接続端に接続する矩形の接続口、及び前記接続口の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口を有するホーンアンテナであって、
前記方形導波管の中心軸と前記開口の面との交点と前記開口の中心とがずれており、前記接続口の中心から前記開口の面へ下した垂線の足の位置が前記交点と前記開口の中心を結ぶ線分上にあるようなホーン構造を備えることを特徴とする。
The first structure will be described. A horn antenna according to the present invention is a horn connection port having a rectangular connection port connected to a connection end of a rectangular waveguide, and a rectangular opening having an area larger than the area of the connection port for transmitting and receiving electromagnetic waves,
The point of intersection of the central axis of the rectangular waveguide with the plane of the opening and the center of the opening are offset, and the position of the perpendicular leg from the center of the connection port to the plane of the opening is the point of intersection It has a horn structure on a line connecting the centers of the openings.

続いて第2構造について説明する。本発明に係るホーンアンテナは、方形導波管の狭壁面に形成された窓に接続する矩形の接続口、及び前記接続口の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口を有するホーンアンテナであって、
前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記開口の中心と前記接続口の中心とがずれており、前記方形導波管の中心軸が、前記開口の中心と前記接続口の中心とを結ぶ直線に垂直となるように、且つ前記接続口の中心に対して前記開口の中心と反対側にあるように前記方形導波管が接続されたホーン構造を備えることを特徴とする。
Subsequently, the second structure will be described. A horn antenna according to the present invention includes a rectangular connection port connected to a window formed in a narrow wall surface of a rectangular waveguide, and a rectangular antenna having a larger area than the area of the connection port and transmitting and receiving electromagnetic waves. And
When viewed from a direction perpendicular to the plane of the opening, the center of the opening and the center of the connection port are offset, and the central axis of the rectangular waveguide is the center of the opening and the center of the connection port. And a horn structure in which the rectangular waveguides are connected so as to be perpendicular to a straight line connecting the two and so as to be opposite to the center of the opening with respect to the center of the connection port.

いずれの構造もホーンの中心軸がホーンの開口の面に対して垂直でなく、さらに導波管との接続もずらしているので、ビーム方向を傾斜させることができる。ビーム方向はホーン形状と導波管との接続状態で調整することができる。従って、このホーンアンテナを基板正面に2つ配置し、ビーム方向を調整してモノパルス測角方式を採用すれば広角に目標物の存在及び方位を検知することができる。つまり、本発明は、正面方向からずれた方向にある目標物の存在及び方位を検知できるようにアンテナ指向性ビームを正面方向からずれた方向に向けることができるホーンアンテナを提供することができる。   In any of the structures, the central axis of the horn is not perpendicular to the plane of the horn opening, and the connection with the waveguide is also shifted, so that the beam direction can be inclined. The beam direction can be adjusted with the horn shape and the connected waveguide. Therefore, by arranging two horn antennas on the front of the substrate and adjusting the beam direction to adopt the monopulse angle measuring method, the presence and the orientation of the target can be detected at a wide angle. That is, the present invention can provide a horn antenna capable of directing the antenna directivity beam in a direction deviated from the front direction so as to detect the presence and the orientation of a target which is deviated from the front direction.

具体的なホーン構造は次の通りである。
前記ホーン構造は、前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記開口の向かい合う二組の辺のいずれか一方の中心線上に前記接続口の中心があることを特徴とする。
前記ホーン構造は、前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記接続口の一辺が前記開口の一辺に接触あるいは前記開口の中心に対して前記開口の一辺より遠方にあるようにずれていることを特徴とする。
前記導波管は、前記窓に対面する狭壁面に段差が形成されていることを特徴とする。
前記ホーン構造は、前記開口と前記接続口とを接続するホーン面が階段状であることを特徴とする。
The specific horn structure is as follows.
The horn structure is characterized in that the center of the connection port is on a center line of one of two opposing sides of the opening when viewed in a direction perpendicular to the plane of the opening.
The horn structure is so shifted that one side of the connection port is in contact with one side of the opening or far from the center of the opening with respect to the center of the opening when viewed in a direction perpendicular to the plane of the opening. It is characterized by
The waveguide is characterized in that a step is formed on a narrow wall surface facing the window.
The horn structure is characterized in that a horn surface connecting the opening and the connection port has a step shape.

前記ホーン構造は、前記開口と前記接続口とが前記電磁波の波長の0.8倍以上離れていることを特徴とする。ビーム方向を所望方向へ調整するためには開口と接続口との距離(ホーンの長さ)が電磁波の波長の0.8倍以上である必要がある。   The horn structure is characterized in that the opening and the connection port are separated by 0.8 times or more of the wavelength of the electromagnetic wave. In order to adjust the beam direction to a desired direction, the distance between the opening and the connection port (the length of the horn) needs to be 0.8 times or more of the wavelength of the electromagnetic wave.

本発明に係るホーンアンテナアレイは、複数の前記ホーンアンテナを、前記接続口の中心と前記開口の中心とを結ぶ全ての直線が平行となるように並列させたことを特徴とする。本ホーンアンテナアレイにてビームフォーミング方式を利用することで電磁波の指向性を制御することができる。   The horn antenna array according to the present invention is characterized in that the plurality of horn antennas are arranged in parallel such that all straight lines connecting the center of the connection port and the center of the opening are parallel. The directivity of an electromagnetic wave can be controlled by using the beam forming method in the present horn antenna array.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。   The above inventions can be combined as much as possible.

本発明は、正面方向からずれた方向にある目標物の存在及び方位を検知できるようにアンテナ指向性ビームを正面方向からずれた方向に向けることができるホーンアンテナ及びホーンアンテナアレイを提供することができる。   The present invention provides a horn antenna and a horn antenna array capable of directing the antenna directivity beam in a direction deviated from the front direction so as to detect the presence and orientation of a target which is deviated from the front direction. it can.

本発明に関連する広角方位検知システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a wide angle direction detection system relevant to the present invention. 本開示のモノパルス測角方式の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the monopulse angle-measurement system of this indication. 本発明に関連する広角方位検知システムの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the wide angle direction detection system relevant to the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナの効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the horn antenna concerning the present invention. 本発明に係るホーンアンテナアレイの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the horn antenna array which concerns on this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, components having the same reference numerals denote the same components.

(実施形態1)
図4は、本実施形態のホーンアンテナ101を説明する図である。ホーンアンテナ101は導波管の先端にホーンを配置する第1構造である。図4(C)は、ホーンアンテナ101の等角投影図である。また、図4(C)のAの方向から見た側面図を図4(A)、Bの方向から見た正面図を図4(B)に示す。
(Embodiment 1)
FIG. 4 is a diagram for explaining the horn antenna 101 of the present embodiment. The horn antenna 101 is a first structure in which the horn is disposed at the tip of the waveguide. 4C is an isometric view of the horn antenna 101. FIG. Moreover, the front view which looked at the side view seen from the direction of A of FIG.4 (C) from the direction of FIG. 4 (A) and B is shown in FIG.4 (B).

ホーンアンテナ101は、方形導波管70の接続端に接続する矩形の接続口41、及び接続口41の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口42を有するホーンアンテナであって、
方形導波管70の中心軸71と開口42の面との交点Aと開口42の中心Bとがずれており、接続口41の中心C1から開口42の面へ下した垂線の足C2の位置が交点Aと開口の中心Bを結ぶ線分上にあるようなホーン構造を備える。
The horn antenna 101 is a horn antenna having a rectangular connection port 41 connected to the connection end of the rectangular waveguide 70 and a rectangular opening 42 having an area larger than the area of the connection port 41 for transmitting and receiving electromagnetic waves,
The position of the foot C2 of the vertical line from the center C1 of the connection port 41 to the plane of the opening 42, with the point of intersection A between the central axis 71 of the rectangular waveguide 70 and the plane of the opening 42 and the center B of the opening 42 shifted. Is on a line connecting the intersection point A and the center B of the opening.

導波管70は図4(A)の左側から供給される電磁波をホーン部40まで伝搬する。また、導波管70はホーン部40が受信した電磁波を図4(A)の左側へ伝搬する。ホーン部40は接続口41と開口42を有し、これらを上底と下底とする錐台の構造である。この錐台は対称ではなく、開口42に対して接続口41がY方向にずれている(図6(B)を参照。)。また、ホーン部40は開口42に対して接続口41がX方向とY方向にずれていてもよい(図6(A)を参照。)。   The waveguide 70 propagates the electromagnetic wave supplied from the left side of FIG. Further, the waveguide 70 propagates the electromagnetic wave received by the horn unit 40 to the left side of FIG. 4 (A). The horn portion 40 has a connection port 41 and an opening 42, and has a frustum structure having an upper bottom and a lower bottom. This frustum is not symmetrical, and the connection port 41 is shifted in the Y direction with respect to the opening 42 (see FIG. 6 (B)). Further, in the horn portion 40, the connection port 41 may be shifted in the X direction and the Y direction with respect to the opening 42 (see FIG. 6A).

ホーン部40は接続口41において導波管70の端部に接続されるが、接続口41の中心C1と導波管70の中心軸71とがずれた状態で接続される。図4(B)はホーン部40と導波管70とのずれた状態を説明する図である。「A」は中心軸71と開口42との交点であり、開口42の面上における導波管70の中心位置である。「B」は開口42の中心である。「C2」は接続口41の中心C1から開口42の面へ下した垂線の足であり、開口42の面上における接続口41の中心位置である。   The horn portion 40 is connected to the end of the waveguide 70 at the connection port 41, but is connected with the center C1 of the connection port 41 and the central axis 71 of the waveguide 70 shifted. FIG. 4B is a view for explaining the shifted state of the horn portion 40 and the waveguide 70. “A” is an intersection point of the central axis 71 and the opening 42, and is the center position of the waveguide 70 on the plane of the opening 42. “B” is the center of the opening 42. “C2” is a perpendicular leg from the center C1 of the connection port 41 to the surface of the opening 42, and is the center position of the connection port 41 on the surface of the opening 42.

図6(B)のようなホーン部40の形状とし、図4のようにホーン部40と導波管70とを接続することでビーム方向はZ方向からY方向へ傾き、点C1と点Bとを結ぶ直線状に形成されることになる。   The beam direction is inclined from the Z direction to the Y direction by connecting the horn unit 40 and the waveguide 70 as shown in FIG. 4 with the shape of the horn unit 40 as shown in FIG. And a straight line connecting the

(実施形態2)
図5は、本実施形態のホーンアンテナ102を説明する図である。ホーンアンテナ102は導波管の狭壁面にホーンを配置する第2構造である。図5(C)は、ホーンアンテナ102の等角投影図である。また、図5(C)のAの方向から見た側面図を図5(A)、Bの方向から見た正面図を図5(B)に示す。
Second Embodiment
FIG. 5 is a view for explaining the horn antenna 102 of the present embodiment. The horn antenna 102 is a second structure in which the horn is disposed on the narrow wall surface of the waveguide. 5C is an isometric view of the horn antenna 102. FIG. Moreover, the front view which looked at the side view seen from the direction of A of FIG.5 (C) from the direction of FIG.5 (A) and B is shown in FIG.5 (B).

ホーンアンテナ102は、方形導波管70の狭壁面に形成された窓72に接続する矩形の接続口41、及び接続口41の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口42を有するホーンアンテナであって、
開口42の面に垂直な方向から見た時に、開口42の中心Bと接続口41の中心C1とがずれており、方形導波管70の中心軸71が、開口42の中心Bと接続口41の中心C1とを結ぶ直線に垂直となるように、且つ接続口41の中心C1に対して開口42の中心Bと反対側にあるように方形導波管70が接続されたホーン構造を備える。
The horn antenna 102 has a rectangular connection port 41 connected to the window 72 formed in the narrow wall surface of the rectangular waveguide 70, and a horn having a rectangular area 42 larger than the area of the connection port 41 for transmitting and receiving electromagnetic waves. An antenna,
When viewed in a direction perpendicular to the plane of the opening 42, the center B of the opening 42 and the center C1 of the connection port 41 are offset, and the central axis 71 of the rectangular waveguide 70 is the center B of the opening 42 and the connection port It has a horn structure in which the rectangular waveguide 70 is connected so as to be perpendicular to a straight line connecting with the center C1 of 41 and on the opposite side of the center B of the opening 42 with respect to the center C1 of the connection port 41 .

導波管70は図5(B)の右側から供給される電磁波をホーン部40まで伝搬する。また、導波管70はホーン部40が受信した電磁波を図5(B)の右側へ伝搬する。ホーン部40の形状についてはホーンアンテナ101の説明と同様である。   The waveguide 70 propagates the electromagnetic wave supplied from the right side of FIG. Further, the waveguide 70 propagates the electromagnetic wave received by the horn unit 40 to the right side of FIG. 5 (B). The shape of the horn portion 40 is the same as the description of the horn antenna 101.

ホーン部40は接続口41において導波管70の窓72に接続されるが、Z方向から見た時に接続口41の中心C1と導波管70の中心軸71とがずれた状態で接続される。図5(B)はホーン部40と導波管70とのずれた状態を説明する図である。「B」は開口42の中心である。「C2」は接続口41の中心C1から開口42の面へ下した垂線の足であり、開口42の面上における接続口41の中心位置である。開口42の面上において点Bと点C2とを結ぶ直線と中心線71とは垂直であり、中心線71が点C2に対して開口42の中心Bと反対側にあるように接続される。   The horn portion 40 is connected to the window 72 of the waveguide 70 at the connection port 41, but is connected with the center C1 of the connection port 41 and the central axis 71 of the waveguide 70 shifted when viewed from the Z direction Ru. FIG. 5B is a view for explaining a state where the horn portion 40 and the waveguide 70 are shifted. “B” is the center of the opening 42. “C2” is a perpendicular leg from the center C1 of the connection port 41 to the surface of the opening 42, and is the center position of the connection port 41 on the surface of the opening 42. The straight line connecting point B and point C2 on the surface of the opening 42 is perpendicular to the center line 71, and the center line 71 is connected to the point C2 on the opposite side of the center B of the opening 42.

図6(B)のようなホーン部40の形状とし、図5のようにホーン部40と導波管70とを接続することでビーム方向はZ方向からY方向へ傾き、点C1と点Bとを結ぶ直線状に形成されることになる。   The beam direction is inclined from the Z direction to the Y direction by connecting the horn unit 40 and the waveguide 70 as shown in FIG. 5 with the shape of the horn unit 40 as shown in FIG. And a straight line connecting the

(ホーン部の形状)
図7及び図8はホーン部40の他の形状を説明する図である。前記ホーン構造は、開口42の面に垂直な方向から見た時に、接続口41の一辺が開口42の一辺に接触あるいは開口42の中心Bに対して開口42の一辺より遠方にあるようにずれていることを特徴とする。図7は、錐台の側面の一つがZ方向に平行である形状のホーン部40を説明する図である。図8は、錐台の側面の一つが接続口41から見た時にオーバーハングしている形状のホーン部40を説明する図である。所望のビーム方向を形成するために図7や図8のような形状のホーン部40を導波管70に接続してもよい。
(Shape of horn)
7 and 8 are diagrams for explaining another shape of the horn portion 40. FIG. The horn structure is so offset that one side of the connection port 41 is in contact with one side of the opening 42 or far from the one side of the opening 42 with respect to the center B of the opening 42 when viewed in a direction perpendicular to the plane of the opening 42 It is characterized by FIG. 7 is a view for explaining the horn portion 40 having a shape in which one of the side surfaces of the frustum is parallel to the Z direction. FIG. 8 is a view for explaining the horn portion 40 having a shape in which one of the side surfaces of the frustum overhangs when viewed from the connection port 41. As shown in FIG. The horn unit 40 shaped as shown in FIG. 7 or 8 may be connected to the waveguide 70 to form a desired beam direction.

図9はホーン部40の他の形状を説明する図である。図9(C)は、ホーンアンテナ101の等角投影図である。また、図9(C)のAの方向から見た側面図を図9(A)、Bの方向から見た正面図を図9(B)に示す。前記ホーン構造は、開口42と接続口41とを接続するホーン面が階段状であることを特徴とする。図4から図8まではホーン部40の形状が錐台である場合を説明した。ホーン部40の形状は錐台に限らない。ホーン部40の形状は、図9のようにホーン面が階段状に形成されていてもよい。図9では、ホーン面の一つがZ方向に平行であり、他の3面に段差がある形状のホーン部40を説明する。ただし、段差はZ方向に平行のホーン面以外のホーン面全てに形成する必要はない。   FIG. 9 is a view for explaining another shape of the horn portion 40. As shown in FIG. FIG. 9C is an isometric view of the horn antenna 101. Moreover, the front view seen from the direction of FIG. 9 (A) and B from the side view seen from the direction of A of FIG.9 (C) is shown to FIG. 9 (B). The horn structure is characterized in that a horn surface connecting the opening 42 and the connection port 41 is stepped. FIGS. 4 to 8 illustrate the case where the shape of the horn portion 40 is a frustum. The shape of the horn portion 40 is not limited to the frustum. As for the shape of the horn portion 40, the horn surface may be formed in a step shape as shown in FIG. In FIG. 9, one of the horn surfaces is parallel to the Z direction, and the horn portion 40 having a shape having steps on the other three surfaces will be described. However, it is not necessary to form a level | step difference in all the horn surfaces other than the horn surface parallel to Z direction.

(導波管の構造)
図10は導波管70の構造を説明する図である。図10(B)は、ホーンアンテナ102の等角投影図である。図10(A)はホーンアンテナ102を導波管70の中心線を含むZ方向に平行な面で切断した切断面を説明する図である。ホーンアンテナ102の場合、導波管70は、窓72に対面する狭壁面に段差73が形成されていることを特徴とする。ホーンアンテナ102は、導波管70内の電磁波の伝搬方向とホーン部40の開口42に形成されるビーム方向とが大きく異なる。このため、導波管70の窓72に対向する位置に段差73を形成することでリターンロスを低減することができる。
(Structure of waveguide)
FIG. 10 is a view for explaining the structure of the waveguide 70. As shown in FIG. 10B is an isometric view of the horn antenna 102. FIG. FIG. 10A is a view for explaining a cut surface obtained by cutting the horn antenna 102 in a plane parallel to the Z direction including the center line of the waveguide 70. FIG. In the case of the horn antenna 102, the waveguide 70 is characterized in that a step 73 is formed on a narrow wall surface facing the window 72. In the horn antenna 102, the propagation direction of the electromagnetic wave in the waveguide 70 and the beam direction formed in the opening 42 of the horn portion 40 are largely different. Therefore, by forming the step 73 at a position facing the window 72 of the waveguide 70, the return loss can be reduced.

(実施例1)
図11のようなホーンアンテナ101を作成し、導波管70とホーン部40とのずれ量Δによってビーム方向がどのように変化するかの検証を行った。図11(A)は、ホーンアンテナ101の等角投影図である。図11(B)はホーンアンテナ101をY方向から見た図である。ホーンアンテナ101の開口42の大きさはX方向の長さが2.1λ、Y方向の長さが1.5λである。λは電磁波の波長である。また、ホーン部40の高さ(開口42と接続口41との距離)は0.8λとした。
Example 1
A horn antenna 101 as shown in FIG. 11 was produced, and it was verified how the beam direction changes depending on the amount of deviation Δ between the waveguide 70 and the horn section 40. FIG. 11A is an isometric view of the horn antenna 101. FIG. FIG. 11B is a view of the horn antenna 101 as viewed from the Y direction. The size of the opening 42 of the horn antenna 101 is 2.1 λ in the X direction and 1.5 λ in the Y direction. λ is the wavelength of the electromagnetic wave. Further, the height of the horn portion 40 (the distance between the opening 42 and the connection port 41) is 0.8λ.

検証結果を図12及び図13に示す。図12と図13はビーム方向を説明している。図12(A)と図13は、Z方向を0度としたときのビーム方向のX方向への傾きを示している。図12(B)は、Z方向を0度としたときのビーム方向のY方向への傾きを示している。図12(B)のようにビーム方向はY方向への傾きはほとんどない。一方、図12(A)のようにビーム方向はX方向へ約30度の傾きを持つことがわかる。   The verification results are shown in FIG. 12 and FIG. 12 and 13 illustrate the beam direction. FIGS. 12A and 13 show the inclination of the beam direction in the X direction when the Z direction is 0 degree. FIG. 12B shows the tilt of the beam direction in the Y direction when the Z direction is 0 degree. As shown in FIG. 12B, the beam direction has almost no inclination in the Y direction. On the other hand, as shown in FIG. 12A, it can be seen that the beam direction has an inclination of about 30 degrees in the X direction.

図13は、ずれ量Δに対するビーム方向の変化を説明している。ビーム方向は、Δ=0λのときX方向へ約25度傾き、Δ=0.1λのときX方向へ約30度傾き、Δ=0.2λのときX方向へ約36度傾く。このように、導波管70とホーン部40とのずれ量を調整することで所望の方向へビームを形成することができる。同様に、ホーン部40の開口42の中心と接続口41の中心のずれ量を調整することでも所望の方向へビームを形成することができる。   FIG. 13 illustrates the change in beam direction with respect to the amount of deviation Δ. The beam direction is inclined approximately 25 degrees in the X direction when Δ = 0λ, approximately 30 degrees in the X direction when Δ = 0.1λ, and approximately 36 degrees in the X direction when Δ = 0.2λ. As described above, by adjusting the amount of deviation between the waveguide 70 and the horn portion 40, it is possible to form a beam in a desired direction. Similarly, the beam can be formed in a desired direction by adjusting the deviation between the center of the opening 42 of the horn 40 and the center of the connection port 41.

以上の検証より、本発明に係るホーンアンテナは、ホーン部40の形状と導波管70とホーン部40とのずれ量を調整することで所望の方向へビームを形成することができる。具体的には、ビーム方向をエレベーション方向へはセンターに保ちつつアジマス方向へは30度傾斜させることが可能である。このようなホーンアンテナを2つ使用することで図2で説明したモノパルス測角方式を採用して広角に目標物の存在及び方位を検知することができる。   From the above verification, the horn antenna according to the present invention can form a beam in a desired direction by adjusting the shape of the horn portion 40 and the amount of deviation between the waveguide 70 and the horn portion 40. Specifically, it is possible to incline 30 degrees in the azimuth direction while keeping the beam direction in the center in the elevation direction. By using two such horn antennas, it is possible to detect the presence and orientation of the target at a wide angle by adopting the monopulse angle measurement method described in FIG.

(実施例2)
指向性を高めるためにホーンアンテナ101又はホーンアンテナ102を複数並列させ、ビームフォーミング方式を適用してもよい。図14は、本実施例のホーンアンテナアレイ201を説明する図である。ホーンアンテナアレイ201は、ホーンアンテナ102を、接続口41の中心と開口42の中心とを結ぶ全ての直線が平行となるように並列させている。つまり、ホーンアンテナアレイ201は、ビーム方向を揃えて複数のホーンアンテナ102を一列に配列させた構造である。本実施例ではホーンアンテナ102を配列させているが、ホーンアンテナ101を配列させてもよい。
(Example 2)
In order to improve directivity, a plurality of horn antennas 101 or 102 may be arranged in parallel, and a beam forming method may be applied. FIG. 14 is a diagram for explaining the horn antenna array 201 of this embodiment. The horn antenna array 201 arranges the horn antennas 102 in parallel such that all straight lines connecting the center of the connection port 41 and the center of the opening 42 are parallel. That is, the horn antenna array 201 has a structure in which a plurality of horn antennas 102 are arranged in a line by aligning the beam directions. Although the horn antennas 102 are arranged in the present embodiment, the horn antennas 101 may be arranged.

(他の実施例)
上記各発明の構造は、可能な限り組み合わせることができる。
(Other embodiments)
The structures of the above inventions can be combined as much as possible.

S:広角方位検知システム
1:誘電体基板
2:金属部材
11、12、13:導波路
14:基板平面アンテナ
21、22、23:ホーン構造
24:筐体面
25、26:筐体角
27:回折構造
31、32、33:レドーム部材
31’、32’、33’:フィルム部材
40:ホーン部
41:接続口
42:開口
70:導波管
71:中心線
72:窓
73:段差
S: wide-angle azimuth detection system 1: dielectric substrate 2: metal members 11, 12, 13: waveguide 14: substrate planar antenna 21, 22, 23: horn structure 24: housing surface 25, 26: housing angle 27: diffraction Structures 31, 32, 33: radome members 31 ', 32', 33 ': film members 40: horns 41: connection ports 42: openings 70: waveguides 71: center lines 72: windows 73: steps

Claims (8)

方形導波管の接続端に接続する矩形の接続口、及び前記接続口の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口を有するホーンアンテナであって、
前記方形導波管の中心軸と前記開口の面との交点と前記開口の中心とがずれており、前記接続口の中心から前記開口の面へ下した垂線の足の位置が前記交点と前記開口の中心を結ぶ線分上にあるようなホーン構造を備えることを特徴とするホーンアンテナ。
A horn antenna having a rectangular connection port connected to a connection end of a rectangular waveguide, and a rectangular opening having an area larger than the area of the connection port for transmitting and receiving an electromagnetic wave,
The point of intersection of the central axis of the rectangular waveguide with the plane of the opening and the center of the opening are offset, and the position of the perpendicular leg from the center of the connection port to the plane of the opening is the point of intersection A horn antenna comprising a horn structure on a line segment connecting centers of openings.
方形導波管の狭壁面に形成された窓に接続する矩形の接続口、及び前記接続口の面積より大きい面積を持ち電磁波を送受信する矩形の開口を有するホーンアンテナであって、
前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記開口の中心と前記接続口の中心とがずれており、前記方形導波管の中心軸が、前記開口の中心と前記接続口の中心とを結ぶ直線に垂直となるように、且つ前記接続口の中心に対して前記開口の中心と反対側にあるように前記方形導波管が接続されたホーン構造を備えることを特徴とするホーンアンテナ。
A horn antenna having a rectangular connection port connected to a window formed in a narrow wall surface of a rectangular waveguide, and a rectangular opening having an area larger than the area of the connection port for transmitting and receiving electromagnetic waves,
When viewed from a direction perpendicular to the plane of the opening, the center of the opening and the center of the connection port are offset, and the central axis of the rectangular waveguide is the center of the opening and the center of the connection port. A horn structure having the rectangular waveguide connected such that the rectangular waveguide is perpendicular to a straight line connecting the two and opposite to the center of the opening with respect to the center of the connection port .
前記ホーン構造は、
前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記開口の向かい合う二組の辺のいずれか一方の中心線上に前記接続口の中心があることを特徴とする請求項1又は2に記載のホーンアンテナ。
The horn structure is
The horn according to claim 1 or 2, wherein the center of the connection port is on the center line of one of two opposing sides of the opening when viewed in a direction perpendicular to the plane of the opening. antenna.
前記ホーン構造は、
前記開口の面に垂直な方向から見た時に、前記接続口の一辺が前記開口の一辺に接触あるいは前記開口の中心に対して前記開口の一辺より遠方にあるようにずれていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のホーンアンテナ。
The horn structure is
When viewed in a direction perpendicular to the surface of the opening, one side of the connection port is in contact with one side of the opening or deviated to be farther from the center of the opening than the one side of the opening. The horn antenna according to any one of claims 1 to 3.
前記導波管は、前記窓に対面する狭壁面に段差が形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項2を引用する請求項3又は4に記載のホーンアンテナ。   5. The horn antenna according to claim 3, wherein a step is formed on a narrow wall surface of the waveguide facing the window. 前記ホーン構造は、前記開口と前記接続口とを接続するホーン面が階段状であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のホーンアンテナ。   The horn antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein in the horn structure, a horn surface connecting the opening and the connection port has a step shape. 前記ホーン構造は、前記開口と前記接続口とが前記電磁波の波長の0.8倍以上離れていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のホーンアンテナ。   The horn antenna according to any one of claims 1 to 6, wherein in the horn structure, the opening and the connection port are separated by 0.8 times or more of the wavelength of the electromagnetic wave. 請求項1から7のいずれかに記載の複数のホーンアンテナを、前記接続口の中心と前記開口の中心とを結ぶ全ての直線が平行となるように並列させたホーンアンテナアレイ。   A horn antenna array in which a plurality of horn antennas according to any one of claims 1 to 7 are arranged in parallel such that all straight lines connecting the center of the connection port and the center of the opening are parallel.
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