JP2569222B2 - Ｌ型直列・直列結合スロットを持つ平面アレイアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンテナに関し、特に
スロット結合された平面アレイ導波管アンテナに関す
る。

【０００２】本発明はここに特定の適用に対する例示的
実施例を参照にして説明されているが、本発明はそれに
限定されるものではないことを理解すべきである。当業
者は本発明の技術的範囲内における付加的な変形、適
用、および実施例ならびに本発明が有効である付加的な
技術分野を認識できるであろう。

【０００３】

【従来の技術】平面アレイ導波管アンテナは各種のレー
ダ用として使用されている。典型的な平面アレイ導波管
アンテナは、同一平面の放射素子、または放射導波管中
のスロットの線形アレイを備えている。マイクロ波エネ
ルギは、放射導波管のアレイの下を広い壁の部分を共用
するように交差して走っている供給導波管によって放射
導波管に与えられる。

【０００４】スロット結合は、供給導波管から放射導波
管にエネルギを結合するためによく使用される技術であ
る。これは通常の典型的なアンテナを示す図１に示され
ている。スロット結合は供給導波管の広い方の壁中のス
ロットおよびそのスロットと同じ位置の放射導波管の幅
の広い方の壁中のスロットを通してエネルギの流通を行
わせる。エネルギは典型的に供給導波管のいずれかの端
部或いはその長さに沿ったどこかの地点に位置する入力
導波管（図示せず）によって供給導波管に与えられる。
図１のアンテナにおいて結合スロット22' は共通の広い
方の壁の中心に軸に対して傾斜して形成され、放射スロ
ット13' は縦方向でそれからずらされて形成されてい
る。

【０００５】平面アンテナに対して放射スロットは本質
的にシャント（並列）素子である。したがって放射導波
管を適切に終端し、所望の放射パターンを得るために、
短絡素子が最初および最後の放射素子（各放射導波管に
関して最も外側の放射素子）から導波管の波長の１／４
に等しい距離（そこでアンテナは動作する）だけ離れた
位置に配置されている。しかしながら結合スロットは直
列素子である。これらの短絡素子は、アンテナが最適
の、効率のよい出力結合および所望の放射パターンを得
るように動作する、供給導波管中の最初および最後の結
合スロット（各供給導波管に関して最も外側の結合スロ
ット）から導波管案内波長の１／２に等しい距離だけ離
れた位置に配置されなければならない。したがって短絡
素子の適当な間隔のために、供給導波管を長くすること
が必要である。

【０００６】図１は通常の設計のスロット結合平面アレ
イアンテナ10' を示す。アンテナ10' は放射導波管12'
のアレイ11' を備えている。アレイ11' を並んで配置さ
れた方形導波管群から構成されており、隣接するものは
その間の壁を共用している。放射導波管12' は技術的に
よく知られているように、供給導波管14' ，16' ，18'
，20' によって９０度位相差で給電される。供給導波
管は放射導波管上にそれらを横切るように配置されてい
る。供給導波管からのエネルギは、複数のずらされた縦
方向放射スロット13' により放射導波管から放射され
る。放射導波管中の最初と最後の放射スロット（各放射
導波管に関して最も外側の放射スロット）は、適切な終
端を行うように放射導波管12' の端部からλg ／４の距
離に位置している。ここでλg は導波管内部のエネルギ
の波長である。

【０００７】各供給導波管は、複数の結合スロット22'
（各供給導波管に関し、それぞれ１つだけ破線で示して
いる）により放射導波管12' に結合されている。結合ス
ロットは導波管の縦軸に対して傾斜している。供給導波
管は、適切な終端を行うために、最初と最後の結合スロ
ット（各供給導波管に関して最も外側の結合スロット）
を越えたλg ／２の位置で短絡されている。供給導波管
の端部はスペースを節約するために従来の技術で知られ
ているように折曲げられている。折曲げ部分24' は製造
コストが高く、またアンテナの重量を増加させる。図１
はまた、折曲げ部分24' の使用に関連してしばしば使用
されるテーパー部分26' を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように空間的な制
限によって供給導波管の端部を折り曲げることが必要に
なることがしばしば生じ、これは平面アレイ導波管アン
テナと関連した重量およびコストの増加となる。さらに
多くの場合に、折り曲げた短絡はさらに空間を節約する
ためにテーパーを有する導波管部分に構成される。残念
なことに、テーパーを有する導波管部分の下にあるスロ
ットは直列素子として動作しない。したがってそのよう
なスロットの特性は予測することが困難である。

【０００９】したがって、軽量でコストの低いスロット
結合アレイアンテナの構成を与える折曲げられた供給導
波管に代る別の技術が必要である。本発明の目的は、通
常のスロット結合された平面アレイアンテナで必要とさ
れている折曲げ部分をなくした、スロット結合された平
面アレイアンテナを提供することである。本発明のさら
に別の目的は、通常のスロット結合された平面アレイア
ンテナで必要とされる場合がある関連したテーパー部分
をなくした、スロット結合された平面アレイアンテナを
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この技術的要求は、本発
明のアレイアンテナによって達成される。本発明のアレ
イアンテナは、Ｌ型結合スロットによって第２の導波管
に結合された第１の導波管を具備している。スロットは
第１の部分と直交する第２の部分を有し、それによって
独特のＬ型形状が与えられる。

【００１１】特定の実施例においては、スロットは第１
の導波管の縦方向の中心線に沿った第１の部分と、第２
の導波管の縦方向の中心線に沿った第２の部分とを備え
ている。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図２は、本発明により構成されたスロット結合さ
れた平面アレイアンテナを一部破断して示したものであ
る。アンテナ10のデザインおよび構造は通常のアンテナ
と同じであるが、Ｌ型スロット30を使用することにより
折曲げ部分24' およびテーパー部分26' がなくなってい
る点が相違している。Ｌ型スロット30は、各供給導波管
14、16、18および20に関して最も外側の放射導波管12上
において、各供給導波管に関して外側から２番目の放射
導波管12の傾斜した結合スロット22からλｇ／２の距離
だけ離れた位置に配置されている。この位置は、Ｌ型結
合スロットがＬ型スロットの位置に短絡部を位置させる
ことができるために可能になったものである。これはま
た、Ｌ型スロットによってテーパー部分26' を置換する
ことを可能にする。

【００１３】図３をさらに明瞭に破断図で示されるよう
に、Ｌ型結合スロットは供給導波管20の中心の縦軸に平
行な第１の部分32を有する。Ｌ型結合スロットはまた第
１の部分32に直交して放射導波管12の中心の縦軸に平行
な第２の部分34を有する。

【００１４】スロットの横断部分は直列素子であり、中
心の縦方向部分は共振長条件を満足する寄生素子である
ために、Ｌ型結合スロットは直列素子である。それ故、
Ｌ型結合スロットは直列・直列結合スロットである。中
心の縦方向寄生素子は導波管中のＴＥ₁₀モードの前方ま
たは後方散乱に影響せず、Ｌ型スロットの共振長条件を
満足するように作用する。同時の共振はスロットにおけ
る励起量および短絡の位置の制御を可能にする。結合ま
たは励起量は、特定の適用に対してスロットの第１の部
分32および第２の部分34の長さの比を変化することによ
って制御されることができる。

【００１５】寸法は関係する動作周波数における所望の
結合に対して選択される。例えば本発明によって構成さ
れたＬ型結合スロットに対する典型的な寸法は次の通り
である。 ａ₁ ＝ａ₂ ＝0.9'' ｂ₁ ＝ｂ₂ ＝0.2'' ｌ₁ ＝0.465'' ｌ₂ ＝0.245'' スロット幅＝0.03'' 動作周波数＝9.13ＧＨｚ ポート１とポート２との間の伝達係数Ｓ₁₂は、ポート１
とポート４との間の伝達係数Ｓ₁₄と同じ大きさおよび同
じ位相であるという事実からＬ型スロットが良好な直列
・直列結合スロットであることが示される。共振スロッ
ト長 ｌ_res ＝ｌ₁ ＋ｌ₂ は所定の周波数に対して一定
のままである。しかしながら結合量は横断方向ｌ₂ のス
ロットの長さが増加するにしたがって増加する。これは
図４に示され、この図はＬ型結合スロットの結合係数と
その横断スロットの長さｌ₂ の関係を示すグラフであ
る。

【００１６】放射導波管12から放射されるエネルギの位
相は、図５に破線で示した供給導波管20の中心線を中心
としてＬ型スロット30のアームｌ₂ を回転することによ
り180 度変化することに注意すべきである。

【００１７】典型的な応用において本発明のアンテナ10
は、一部破断して示されている図６に示すようにミサイ
ル100 に設置することができる。ミサイル100 は図示さ
れていないフレームを囲む容器110 を備えている。また
図示されていないが、通常の推進および誘導システムも
備えている。

【００１８】以上本発明は特定の適用のための特定の実
施例に関連して説明された。当業者は以上の説明により
本発明の技術的範囲を逸脱することなく多くの変形およ
び実施例を認識できるであろう。

【００１９】したがってそのような適用、変形および実
施例は全て本願発明の技術的範囲に含まれるべきもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の典型的なアレイアンテナの斜視図。

【図２】本発明により構成されたアレイアンテナの部分
的に破断された斜視図。

【図３】アレイアンテナの一部を部分的に破断して示し
た斜視図であり、供給導波管、放射導波管、およびその
間のＬ型結合スロットを示す。

【図４】Ｌ型結合スロットの典型的な係合係数とその横
断スロットの長さの関係を示すグラフ。

【図５】本発明による放射導波管と供給導波管に関する
Ｌ型スロットの概略図。

【図６】本発明によるアレイアンテナを備えたミサイル
の一部を破断して示された斜視図。

【符号の説明】

11……アレイアンテナ、12……放射導波管、20……供給
導波管、30……スロット。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心線に沿った縦軸を有する第１の導波管
   と、 中心線に沿った縦軸を有し、Ｌ型の結合スロットによっ
   てこの第１の導波管に結合されている第２の導波管とを
   具備し、 前記結合スロットは実質的に互いに直角方向に延在する
   第１および第２の部分を備えていることを特徴とするア
   レイアンテナ。
2. 【請求項２】前記第１の導波管は、その縦軸が第２の導
   波管の縦軸に対して垂直になるように第２の導波管に対
   して取り付けられている請求項１記載のアンテナ。
3. 【請求項３】前記スロットの第１の部分は前記第１の導
   波管の縦軸に平行である請求項２記載のアンテナ。
4. 【請求項４】前記スロットの第１の部分は前記第１の導
   波管の中心線に沿って位置している請求項３記載のアン
   テナ。
5. 【請求項５】前記スロットの第２の部分は前記第２の導
   波管の縦軸に平行である請求項３記載のアンテナ。
6. 【請求項６】前記スロットの第２の部分は前記第２の導
   波管の中心線に沿って位置している請求項５記載のアン
   テナ。
7. 【請求項７】中心線に沿った縦軸を有する放射導波管か
   ら構成されている放射導波管アレイと、 前記放射導波管に直交して配置され、中心線に沿った縦
   軸を有し、Ｌ型の結合スロットによって前記各放射導波
   管に結合されている供給導波管とを具備し、 前記結合スロットは実質的に互いに直角方向に延在する
   第１および第２の部分を備え、これら各スロットの第１
   の部分は前記供給導波管の中心線上にその縦軸に沿って
   形成され、各スロットの第２の部分は関係する放射導波
   管の中心線上にその縦軸に沿って形成されていることを
   特徴とするアレイアンテナ。
8. 【請求項８】スロット結合平面アレイアンテナの構成方
   法において、 ａ）放射導波管と供給導波管との間の共通の幅の広い壁
   中に実質的に互いに直角方向に延在する第１および第２
   の部分を備えているＬ型のスロットを形成し、 ｂ）第２の部分の長さに対する第１の部分の長さを調整
   して前記スロットの励起を制御することを特徴とするス
   ロット結合平面アレイアンテナの製造方法。
9. 【請求項９】フレームと、 このフレームを囲んで配置されている容器と、 前記容器内に配置されている推進装置と、 前記容器内に配置されている誘導装置と、 前記容器内に配置されているアレイアンテナとを具備
   し、 前記アンテナは、 中心線に沿った縦軸を有する第１の導波管と、 中心線に沿った縦軸を有し、Ｌ型の結合スロットによっ
   て前記第１の導波管に結合されている第２の導波管とを
   具備し、 前記結合スロットは実質的に互いに直角方向に延在する
   第１および第２の部分を備えていることを特徴とするミ
   サイル。