JP2983903B2 - 導波管給電平面スロットアレイおよび線形短絡バックファイアアレイにより形成された二重偏波共通開口アレイ - Google Patents

導波管給電平面スロットアレイおよび線形短絡バックファイアアレイにより形成された二重偏波共通開口アレイ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナアレイに
関し、特に平板シャントスロット定在波アレイおよび中
心に位置する直線状の定在波アレイによって給電される
短絡バックファイアアレイを使用する共通開口二重偏波
アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】最新の探索装置は、水平および垂直偏波
成分を含む電磁エネルギを放射する高性能のアンテナを
必要とする。各種の二重偏波探索装置アンテナアレイが
知られており、本発明はそれを改良しようとするもので
ある。これらの従来のアンテナアレイには二重偏波給電
を使用する反射器アンテナアレイが含まれている。反射
器アンテナアレイはかさばっており、効率が低い欠点が
ある。さらに反射器アンテナアレイにおいて低いサイド
ローブを得ることは非常に困難である。
【０００３】第２の種類のアンテナはパッチアンテナア
レイである。このパッチアンテナアレイは低コストで低
プロファイルであるが、その各素子の帯域幅は非常に狭
い欠点がある。それ故パッチ素子アンテナを使用して高
性能のアンテナアレイを製作することは非常に困難であ
る。またパッチアンテナアレイの効率は低い。
【０００４】第３のアンテナアレイは垂直偏波を与える
ために設けられた方形導波管によって給電されたシャン
トスロットアレイおよび水平偏波を与えるために設けら
れたストリップラインによって給電されたダイポールア
レイとの組合わせからなる組合わせアンテナアレイであ
る。この組合わせアンテナアレイは効率のよい垂直偏波
アレイを使用するが、ストリップラインによって給電さ
れたダイポールアレイはかさばった構造である。特に低
いサイドローブパターンを得るために必要とされる各ダ
イポールのストリップラインで見た入力インピーダンス
の制御は非常に達成が困難であり、アレイ全体の入力整
合を達成することは非常に困難である。垂直偏波アレイ
と水平偏波アレイとの間の位相整合は異なった伝送ライ
ンを使用するために困難である。
【０００５】第４のアンテナアレイは導波管によって給
電されるフルポピュレイト二重偏波定在波アレイであ
る。このアンテナアレイは本出願人の米国特許出願（発
明の名称：方形導波管によって給電される共通開口二重
偏波アレイ）に記載されている。このアンテナアレイは
水平偏波アレイの必要な利得が主垂直偏波アレイの１象
限の利得よりも少し大きい場合には非常に複雑である。
このように複雑なためにアンテナアレイの製造が非常に
高価になり、製造が困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、前述のような従来のアンテナアレイを改良した
共通開口二重偏波アレイを提供することである。本発明
のさらに別の目的は、平板シャントスロット定在波アレ
イおよび中心に位置された直線状の定在波アンテナアレ
イによって給電される短絡バックファイアアンテナアレ
イを使用する開口二重偏波アレイを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、効率のよい定
在波アレイを使用する二重偏波（垂直偏波および水平偏
波）共通開口アレイに関する。主（垂直偏波）アレイは
長い平板状シャントスロット定在波アレイによって構成
され、水平偏波アレイは中心に位置する直線状縦方向ス
ロットの定在波アレイによって給電される短絡バックフ
ァイアアンテナアレイを使用して構成される。短絡バッ
クファイアアンテナはスロットの直線状アレイ、ストリ
ップ反射器および複数のバッフルによって構成されてい
る。
【０００８】さらに詳しく説明すると、共通開口二重偏
波アレイは、スタガーのパターンで形成され、横方向に
空隙によって分離されている複数の組の放射スロットを
有する平板状のシャントスロット定在波アレイを備えて
いる垂直偏波アンテナアレイと、垂直偏波アンテナアレ
イの放射スロットに対して垂直に配置された中央に位置
する縦方向の放射スロットの直線状アレイを具備してい
る水平偏波アンテナアレイとを具備している。給電回路
網は垂直偏波アンテナアレイおよび水平偏波アンテナア
レイに結合され、主垂直偏波アンテナアレイに結合され
た中央に位置する直線状の定在波アレイおよび第２の補
助の水平偏波アンテナアレイに結合された給電スロット
の直線状アレイを具備している給電回路網とを具備して
いる。
【０００９】本発明の共通開口偏波アレイはさらに、水
平偏波アンテナアレイに隣接して配置されてその実効開
口を増加させるように構成されている複数のバッフルを
備えている。給電回路網は方形導波管中に配置されたオ
フセット共振アイリスを具備し、或いは箱中に配置され
た曲りくねったストリップラインを具備している。垂直
偏波はさらにその放射スロットの組の間の空隙に配置さ
れた複数の導波管短絡部を具備している。
【００１０】本発明の定在波アレイによって給電される
共通開口二重偏波（垂直偏波および水平偏波）アレイは
通常のアレイに比較して次のような効果を有する。本発
明の共通開口アレイはコンパクトで、低プロフィールを
有し、両方のアレイに対して高い効率を有する。本発明
の共通開口二重偏波アレイの垂直偏波と水平偏波の間の
位相の整合は非常に簡単である。それは両方のアレイが
同じ伝送ライン、すなわちストリップラインを使用して
いるからである。主（垂直偏波）アレイは低いサイドロ
ーブパターンを生成し、方形導波管によって給電される
シャントスロットを使用して所望の開口分布を得ること
が容易であるために比較的簡単である。バッフルとスト
リップ反射器はそれらと主（垂直偏波）アレイとの間の
妨害が最小になるように設計されることができる。
【００１１】現在のＲＦ探索装置は、高性能を達成しな
がらコストおよび容積を減少させる傾向にある。本発明
の共通開口二重偏波アレイは適度な大きさのアンテナア
レイを使用して種々のミサイル探索に使用することので
きる高性能で低プロフィールの偏波探索装置アンテナを
提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点
は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することに
よって容易に理解されることができる。なお、同じ参照
符号は同じ構造素子を示している。図面を参照すると、
図１のａ，ｂ，ｃはは本発明の原理による共通開口二重
偏波アレイ10の上面図および断面図を示す。共通開口二
重偏波アレイ10は、主アンテナアレイである垂直偏波ア
ンテナアレイ11および第２の補助アンテナアレイ12を有
する。主垂直偏波アンテナアレイ11はスタガーパターン
で形成された放射スロット27の複数の組26a, 26bから構
成されている。放射スロット27の複数の組26a, 26bは空
隙28によって分離されている。主垂直偏波アンテナアレ
イ11は第１および第２の垂直偏波アンテナ給電アレイ13
a によって給電され、それらは給電回路網16の一部であ
る２個の中心に位置された直線状の定在波給電アレイ13
a によって構成されている。２個の中心に位置された直
線状の定在波給電アレイ13a は誘電体基板15b により支
持された２個の空気ストリップライン15a によって与え
られることができる。
【００１３】第２の補助アンテナアレイ12は短絡バック
ファイアアレイ12であり、それは放射スロット19の直線
アレイ、ストリップ反射器17、２個のバッフル18を含ん
でいる。ストリップ反射器17は複数の支持体14によって
主垂直偏波アンテナアレイ11に取付けられている。複数
のバッフル18は第２の補助アンテナアレイ12の縦方向エ
ッジから予め定められた距離だけ横方向に離れて対称に
配置されている。バッフル18は第２の水平偏波アンテナ
アレイ12に隣接するその前側において主垂直偏波アンテ
ナアレイ11の給電スロット25によって形成されたライン
に沿って配置されている。第２の水平偏波アンテナアレ
イ12は給電回路網の一部である中心に位置された直線状
の定在波給電アレイ13b からなる水平偏波給電アレイ13
b によって給電される。中心に位置された直線状の定在
波給電アレイ13b は誘電体基板15b によって支持された
空気ストリップライン15a によって給電される。
【００１４】図２は図１の共通開口二重偏波アレイ10に
おいて使用される給電回路網16を示している。第１およ
び第２の垂直偏波アンテナ給電アレイ13a および水平偏
波アンテナ給電アレイ13b は懸架された空気ストリップ
ライン15a から構成されている。懸架された空気ストリ
ップライン15a は例えばデュロイドのような誘電体基板
15b によって支持されてもよい。図２は各給電アレイ13
a, 13bが箱に入れられた曲りくねったストリップライン
を構成していることを示している。しかしながら、以下
図５のａ，ｂに関連して説明するように中心に位置され
た直線状の定在波給電アレイ13はまた方形導波管中に配
置されたオフセット共振アイリスで構成することもでき
る。給電回路網16は中心に位置された直線状の定在波給
電アレイ13を形成する。給電回路網16は破線で示された
主垂直偏波アンテナアレイ11に対する複数の組の縦方向
に整列された給電スロット27から構成されている。また
第２の水平偏波アンテナアレイ12に対する直線的な給電
スロット19のアレイは破線で示されている。
【００１５】図３は図１の共通開口二重偏波アレイ10の
背面図を示している。主垂直偏波アンテナアレイ11の給
電スロット25が示されており、主垂直偏波アンテナアレ
イ11の放射スロット27は破線で示されている。第２の水
平偏波アンテナアレイ12の放射スロット19はアレイ12の
中心線に沿って配置されて示されている。複数の短絡部
35は空隙28中の主垂直偏波アンテナアレイ11の放射スロ
ット27の組26a と26bとの間に配置されている。
【００１６】図４のａおよびｂは図１の共通開口二重偏
波アレイ10の上面図および側面を示している。これらの
図は主垂直偏波アンテナアレイ11のセクション間の比較
的長い空隙28中に配置されている導波管短絡部35を示し
ている。第２の水平偏波アンテナアレイ12に隣接して配
置されたバッフル18の使用はアレイの実効開口を増加さ
せる。
【００１７】図５のａおよびｂは図１の共通開口二重偏
波アレイ10で使用されることのできる中心に位置された
直線状の定在波給電アレイ13a, 13bの２つの構成を示し
ている。図５のａを参照すると中心の直線状定在波給電
アレイ13は方形導波管37中に配置されたオフセット共振
アイリス36を具備している。図５のｂを参照すると中心
の直線状定在波アレイ13a, 13bは箱に知れられたストリ
ップラインから構成され、それは方形導波管37中に配置
された曲りくねったストリップライン15a を具備してい
る。
【００１８】動作において、本発明の共通開口二重偏波
アレイ10はその全開口が主垂直偏波アンテナアレイ11に
対して使用され、全開口の一部が水平偏波アレイ12とし
て使用される。主垂直偏波アンテナアレイ11は例えば方
形導波管37によって給電されたスロット19の高い効率の
縦方向シャントスロット定在波アレイを使用して達成さ
れる。主垂直偏波アレイは図２に示されるようにスロッ
ト27の個々の放射スロット26a, 26bの組の短絡部35によ
って形成された中間の自然壁を有する。主垂直偏波アン
テナアレイ11の中間部の長い空隙28はスロット27の個々
の放射スロットの組26a, 26bの短絡部35を移動させるこ
とによって生成され、水平偏波アンテナアレイ12は図３
に示されるように中心に配置された直線の縦方向スロッ
ト25の定在波アレイによって構成される。
【００１９】中心に配置された直線の縦方向スロット25
は図５のａ，ｂに示されるような曲りくねった箱に入れ
られたストリップライン15a または方形導波管37中のオ
フセット共振アイリス36のいずれかより給電されること
ができる。垂直偏波を与えるスロット27と水平偏波を与
えるスロット19が互いに垂直であるために２つのアンテ
ナアレイ11, 12の間の偏波は垂直である。しかしなが
ら、水平偏波を与える長い直線状の放射スロット19のア
レイは不所望なファンビームアンテナパターンを与え
る。
【００２０】直線状の放射スロット19によって給電され
た短絡バックファイアアレイ13は主垂直偏波アンテナア
レイ11を妨害することなく不所望なファンビームパター
ンの代りに許容できる丸い断面のビームパターンを生成
する。短絡バックファイアアレイ13は効果的にバッフル
18の正方形の内側区域に直線アレイ12（水平偏波アンテ
ナアレイ12）の開口寸法を増加させる。直線アレイ12か
ら放射されたエネルギは狭いストリップ反射器17によっ
て反射され、バッフル18の内側区域を満たす。狭いスト
リップ反射器17およびバッフル18は短絡バックファイア
アレイ13と主垂直偏波アンテナアレイ11との間の相互作
用を最小にするように金属ストリップの偏波器を使用し
て構成される。
【００２１】５波長の開口に対する垂直偏波および水平
偏波ビームに対してコンピュータで発生されたアンテナ
パターンは図６のａおよびｂに示されている。すなわ
ち、図６のａおよびｂは、５波長の開口を有する図１の
共通開口二重偏波アレイ10の特性を示すグラフである。
【００２２】以上、平板シャントスロット定在波アレイ
および中心に置かれた直線状定在波アレイにより給電さ
れる短絡バックファイアアレイを使用する新しい改良さ
れた共通開口二重偏波アレイについて説明した。上記の
実施形態は、本発明の原理の適用を表した多数の特定の
実施形態の単なる一例に過ぎないことを理解すべきであ
る。明らかに、当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなく種々の、その他の構成を容易に認識すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による共通開口二重偏波アレイの
上面図および断面図。
【図２】図１の共通開口二重偏波アレイにおいて使用さ
れる給電回路網の１実施形態の概略図。
【図３】図１の共通開口二重偏波アレイの背面図。
【図４】図１の共通開口二重偏波アレイの主アンテナア
レイのセクション間の比較的長いギャップ中に配置され
た導波管短絡部の概略図。
【図５】図１の共通開口二重偏波アレイで使用されるこ
とのできる給電導波管の２つの実施形態の概略図。
【図６】５波長の開口を有する図１の共通開口二重偏波
アレイ10の特性図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−154136（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−48323（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−213202（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−186703（ＪＰ，Ａ) 米国特許5543810（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01Q 21/24 H01Q 13/10 - 13/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スタガーのパターンで形成された複数の
    組の放射スロットを有し、横方向に空隙によって分離さ
    れている平板状のシャントスロット定在波アレイを備え
    ている垂直偏波アンテナアレイと、 垂直偏波アンテナアレイの放射スロットに対して垂直に
    配置された中央に位置する縦方向の放射スロットと、反
    射器と、複数のバッフルとを具備している水平偏波アン
    テナアレイと、 垂直偏波アンテナアレイおよび水平偏波アンテナアレイ
    に結合され、垂直偏波アンテナアレイに結合された中央
    に位置する直線状の定在波アレイおよび水平偏波アンテ
    ナアレイに結合された給電スロットの直線状アレイを具
    備している給電回路網とを具備していることを特徴とす
    る共通開口偏波アレイ。
  2. 【請求項２】 複数のバッフルは水平偏波アンテナアレ
    イに隣接して配置されてその実効開口を増加させている
    請求項１記載の共通開口偏波アレイ。
  3. 【請求項３】 給電回路網は方形導波管中に配置された
    オフセット共振アイリスを具備している請求項１記載の
    共通開口偏波アレイ。
  4. 【請求項４】 給電回路網は箱中に配置された曲りくね
    ったストリップラインを具備している請求項１記載の共
    通開口偏波アレイ。
  5. 【請求項５】 垂直偏波はさらにその放射スロットの組
    間の空隙に配置された複数の導波管短絡部を具備してい
    る請求項１記載の共通開口偏波アレイ。
JP8144707A 1995-06-06 1996-06-06 導波管給電平面スロットアレイおよび線形短絡バックファイアアレイにより形成された二重偏波共通開口アレイ Expired - Fee Related JP2983903B2 (ja)

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