JP3045536B2 - 強制励振アレイアンテナ - Google Patents
強制励振アレイアンテナInfo
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- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/282—Modifying the aerodynamic properties of the vehicle, e.g. projecting type aerials
- H01Q1/283—Blade, stub antennas
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/22—Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 本発明は電磁信号を放射し受信するアンテナに関し、
特定的には航空機に搭載して使用するアレイアンテナに
関する。
特定的には航空機に搭載して使用するアレイアンテナに
関する。
［従来の技術］ 例えば30cm（１フート）程度の波長の信号で動作する
敵・味方識別（“IFF"）システムは航空機を識別するた
めに航空機がIFF信号を送受信できるように広く用いら
れている。IFF信号を送受信するのに使用されるアンテ
ナは通常戦闘機または他の航空機の外面に取り付けられ
るがこのアンテナは高さ（外面から突き出る寸法）が約
75mm（３インチ）もしくは約1/4波長であった。第1a図
は紙面に垂直な方向から見た従来のアンテナの端面図で
あってその巾が狭いことから“ブレード”と呼ばれてい
る。このアンテナは典型的には1/4波長モノポールであ
って、保護カバーが設けられている。高速航空機の胴体
から75mm突き出た１またはそれ以上のアンテナは空気抵
抗を増加させ、パイロットの視界を制限し、空中給油中
に折損し易い等、明らかに望ましくない付帯物である。
さらに従来のアンテナは典型的にはほぼ無指向性であ
り、アンテナの方向的な識別能力は殆どない。
敵・味方識別（“IFF"）システムは航空機を識別するた
めに航空機がIFF信号を送受信できるように広く用いら
れている。IFF信号を送受信するのに使用されるアンテ
ナは通常戦闘機または他の航空機の外面に取り付けられ
るがこのアンテナは高さ（外面から突き出る寸法）が約
75mm（３インチ）もしくは約1/4波長であった。第1a図
は紙面に垂直な方向から見た従来のアンテナの端面図で
あってその巾が狭いことから“ブレード”と呼ばれてい
る。このアンテナは典型的には1/4波長モノポールであ
って、保護カバーが設けられている。高速航空機の胴体
から75mm突き出た１またはそれ以上のアンテナは空気抵
抗を増加させ、パイロットの視界を制限し、空中給油中
に折損し易い等、明らかに望ましくない付帯物である。
さらに従来のアンテナは典型的にはほぼ無指向性であ
り、アンテナの方向的な識別能力は殆どない。
これらの目的にはモノポール、ダイポール及びスロッ
トアンテナを使用することができ、また従来のこれらの
アンテナのボディを広げたものもあるが、アンテナの高
さ及び制限された指向性等の望ましくない特色は残され
たままである。実質的に1/4波長より短いモノポールを
使用すれば物理的な欠陥は緩和されるが、モノポールを
短くするとその電気的特性に望ましくない影響が現れ
る。従来の技術では、アンテナ装置内に1/4波長変成器
とも呼ばれる1/4波長区分と、使用可能な帯域幅を変化
させるもしくは広げるための同調回路を使用している。
それにも拘らず、無指向性の、もしくは低アンテナ利得
パターン特性の約1/4波長高の航空機アンテナを継続使
用した結果、従来の技術には、IFFシステムのような応
用に適し且つ改善されたアンテナ利得と指向特性とを有
する低抵抗、良視界、耐衝撃アンテナを提供する問題に
対して満足できる解決策が欠けていることが証明され
た。
トアンテナを使用することができ、また従来のこれらの
アンテナのボディを広げたものもあるが、アンテナの高
さ及び制限された指向性等の望ましくない特色は残され
たままである。実質的に1/4波長より短いモノポールを
使用すれば物理的な欠陥は緩和されるが、モノポールを
短くするとその電気的特性に望ましくない影響が現れ
る。従来の技術では、アンテナ装置内に1/4波長変成器
とも呼ばれる1/4波長区分と、使用可能な帯域幅を変化
させるもしくは広げるための同調回路を使用している。
それにも拘らず、無指向性の、もしくは低アンテナ利得
パターン特性の約1/4波長高の航空機アンテナを継続使
用した結果、従来の技術には、IFFシステムのような応
用に適し且つ改善されたアンテナ利得と指向特性とを有
する低抵抗、良視界、耐衝撃アンテナを提供する問題に
対して満足できる解決策が欠けていることが証明され
た。
本発明はアンテナの高さを大巾に短縮し、アンテナパ
ターンを改善可能ならしめる励振配列を有するアンテナ
を開発した。従来のアンテナとの比較のために、第1b図
に以下に説明する本発明のアンテナの大凡の端面及び寸
法を示す。第１図の右側には比較のためにアンテナ放射
パターンを示してあるが、第1b図から本発明によるアン
テナの指向性パターンが大巾に改善されていることが理
解されよう。
ターンを改善可能ならしめる励振配列を有するアンテナ
を開発した。従来のアンテナとの比較のために、第1b図
に以下に説明する本発明のアンテナの大凡の端面及び寸
法を示す。第１図の右側には比較のためにアンテナ放射
パターンを示してあるが、第1b図から本発明によるアン
テナの指向性パターンが大巾に改善されていることが理
解されよう。
本発明の目的は、高さを低くし、利得及びパターン特
性を改善した航空機応用に特に適するアレイアンテナを
提供することである。
性を改善した航空機応用に特に適するアレイアンテナを
提供することである。
［発明の概要］ 本発明によるアレイアンテナは、信号を結合する端子
手段、及び放射信号を結合する少なくとも第１、第２及
び第３のアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子を含
む。端子手段と第１及び第２の素子とを結合する第１の
励振手段は、所定の相対位相及び振幅の信号成分を共通
電圧点から結合する信号伝送手段を具備する。端子手段
と第２の素子とを結合する第２の励振手段は、第１及び
第３の素子に結合される信号成分に対して所定の位相及
び振幅の信号成分を第２の素子に結合する手段を具備す
る。さらに本アンテナは、共通電圧点に結合されていて
インピーダンス整合を行う手段をも有する。アンテナ素
子内の信号成分は、アレイのアンテナ素子に影響する相
互結合には実質的に無関係に所定の関係の位相及び振幅
にされる。
手段、及び放射信号を結合する少なくとも第１、第２及
び第３のアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子を含
む。端子手段と第１及び第２の素子とを結合する第１の
励振手段は、所定の相対位相及び振幅の信号成分を共通
電圧点から結合する信号伝送手段を具備する。端子手段
と第２の素子とを結合する第２の励振手段は、第１及び
第３の素子に結合される信号成分に対して所定の位相及
び振幅の信号成分を第２の素子に結合する手段を具備す
る。さらに本アンテナは、共通電圧点に結合されていて
インピーダンス整合を行う手段をも有する。アンテナ素
子内の信号成分は、アレイのアンテナ素子に影響する相
互結合には実質的に無関係に所定の関係の位相及び振幅
にされる。
本発明の航空機搭載用の高さの低いアレイアンテナ
は、信号を結合するコネクタと、それぞれの高さが1/8
波長よりも低い第１、第２、及び第３のモノポールアン
テナ素子を構成する第１の平面導体パターンとを含む。
第２の平面導体パターンは1/4波長変成器によってコネ
クタと第１及び第３の素子とを結合する第１の励振手段
と、コネクタと第２の素子とを結合する第２の励振手段
と、所望周波数範囲において二重同調を与える同調手段
とを含む。アンテナは、放射を透過させる材料の保護カ
バーと、反射性表面を有し他のアンテナ要素を包囲して
支持するベース部材とをも含む。アンテナ全体はベース
から下方に突き出るコネクタを除いて、高さを波長の約
1/10、長さを１波長よりも短くすることができるので、
航空機に取りつけても視界を妨げず、また空気流を乱す
ことはない。
は、信号を結合するコネクタと、それぞれの高さが1/8
波長よりも低い第１、第２、及び第３のモノポールアン
テナ素子を構成する第１の平面導体パターンとを含む。
第２の平面導体パターンは1/4波長変成器によってコネ
クタと第１及び第３の素子とを結合する第１の励振手段
と、コネクタと第２の素子とを結合する第２の励振手段
と、所望周波数範囲において二重同調を与える同調手段
とを含む。アンテナは、放射を透過させる材料の保護カ
バーと、反射性表面を有し他のアンテナ要素を包囲して
支持するベース部材とをも含む。アンテナ全体はベース
から下方に突き出るコネクタを除いて、高さを波長の約
1/10、長さを１波長よりも短くすることができるので、
航空機に取りつけても視界を妨げず、また空気流を乱す
ことはない。
以下に添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
［実施例］ 第２図に本発明のアレイアンテナ10の物理的形状を示
す。第2a図は本アンテナの斜視図であって、グラスファ
イバまたは適当なプラスチックのような放射を透過させ
る材料製の保護カバー12、金属または適当な導伝材料製
であって取りつけ用フランジ及び接地面接続として働く
ベース部材14、RF信号を結合するのに適した同軸コネク
タの形に示されている端子手段16を含む。
す。第2a図は本アンテナの斜視図であって、グラスファ
イバまたは適当なプラスチックのような放射を透過させ
る材料製の保護カバー12、金属または適当な導伝材料製
であって取りつけ用フランジ及び接地面接続として働く
ベース部材14、RF信号を結合するのに適した同軸コネク
タの形に示されている端子手段16を含む。
第2b図及び第2c図はそれぞれアレイアンテナ10を分解
して示す端面図及び側面図であってカバー12及びコネク
タ16を取りつけたベース部材を示してある。また図示の
第１の印刷回路基板18は前方、中央及び後方モノポール
アンテナ素子20、22及び24の第１の平面導体パターンを
担持し、第２の印刷回路基板26は表面28上に第２の平面
導体パターンを担持している。これらの図には示されて
いない表面28上の導体パターンについては後述する。
して示す端面図及び側面図であってカバー12及びコネク
タ16を取りつけたベース部材を示してある。また図示の
第１の印刷回路基板18は前方、中央及び後方モノポール
アンテナ素子20、22及び24の第１の平面導体パターンを
担持し、第２の印刷回路基板26は表面28上に第２の平面
導体パターンを担持している。これらの図には示されて
いない表面28上の導体パターンについては後述する。
アンテナ10の特定の実施例では、カバー12とベース14
とを組み立てた時の高さは約1/10波長であり、長さは約
3/4波長である。波長で表した寸法は平均設計周波数に
対するものであり、例えば設計周波数範囲（帯域幅）が
1,020MHz〜１、100MHzであれば平均設計周波数は1,060M
Hzとなり、対応する波長は約280mm（11.1インチ）であ
る。これらの寸法に言及したのは本発明を特徴づけ、ま
た従来のアンテナと対比する目的のためであって、本発
明をこれらの精密な寸法に限定したり、本発明のアンテ
ナの種々の適切な応用を排除するものではない。第２図
に示すベース部材14の底面は平坦であるが、アンテナを
取りつける航空機の湾曲した表面に合わせて底面を湾曲
させても差し支えない。取りつけは、典型的には第2a図
に示す取りつけ穴を通してねじ止めする。また航空機の
外面にはコネクタ16のためのばか穴を設けてこのコネク
タの相手との結合を可能とし、航空機内の配線及び信号
処理装置との間に信号の伝送ができるようにする。
とを組み立てた時の高さは約1/10波長であり、長さは約
3/4波長である。波長で表した寸法は平均設計周波数に
対するものであり、例えば設計周波数範囲（帯域幅）が
1,020MHz〜１、100MHzであれば平均設計周波数は1,060M
Hzとなり、対応する波長は約280mm（11.1インチ）であ
る。これらの寸法に言及したのは本発明を特徴づけ、ま
た従来のアンテナと対比する目的のためであって、本発
明をこれらの精密な寸法に限定したり、本発明のアンテ
ナの種々の適切な応用を排除するものではない。第２図
に示すベース部材14の底面は平坦であるが、アンテナを
取りつける航空機の湾曲した表面に合わせて底面を湾曲
させても差し支えない。取りつけは、典型的には第2a図
に示す取りつけ穴を通してねじ止めする。また航空機の
外面にはコネクタ16のためのばか穴を設けてこのコネク
タの相手との結合を可能とし、航空機内の配線及び信号
処理装置との間に信号の伝送ができるようにする。
第３図は典型的なアンテナシステムを示すものであ
り、５つのアレイアンテナ10a、10b、10c、10d及び10e
は航空機のパイロットの風防の前方の胴体のような湾曲
した金属表面30上に横方向に離間した形に支持される。
このように設置する場合、高さが25mm（１インチ）のア
レイアンテナを使用すると従来の75mm高アンテアナに比
してパイロットの視界が劇的に改善されることは明白で
ある。この型の取り付けでは個々のアレイアンテナは、
アレイアンテナ励振の周知原理に従って、所望のアンテ
ナビーム特性が得られるように選択された群として励振
できる。第３図に示すアンテナシステムを航空機の前上
面に設置すると、航空機前方に広い水平カバレッジと良
好な垂直カバレッジ（航空機の下方を除く）とを得るこ
とができる。またこのようなアンテナシステムを航空機
の前下面に設置すると航空機の前方に全垂直カバレッジ
と水平カバレッジを得ることができる。変形として、こ
れらのアンテナシステムを翼の前縁付近に取りつけると
完全な垂直カバレッジを得ることができるが、航空機の
機首によって阻害されない完全カバレッジを得るために
は、多分他方の翼にも同じようなシステムを必要としよ
う。
り、５つのアレイアンテナ10a、10b、10c、10d及び10e
は航空機のパイロットの風防の前方の胴体のような湾曲
した金属表面30上に横方向に離間した形に支持される。
このように設置する場合、高さが25mm（１インチ）のア
レイアンテナを使用すると従来の75mm高アンテアナに比
してパイロットの視界が劇的に改善されることは明白で
ある。この型の取り付けでは個々のアレイアンテナは、
アレイアンテナ励振の周知原理に従って、所望のアンテ
ナビーム特性が得られるように選択された群として励振
できる。第３図に示すアンテナシステムを航空機の前上
面に設置すると、航空機前方に広い水平カバレッジと良
好な垂直カバレッジ（航空機の下方を除く）とを得るこ
とができる。またこのようなアンテナシステムを航空機
の前下面に設置すると航空機の前方に全垂直カバレッジ
と水平カバレッジを得ることができる。変形として、こ
れらのアンテナシステムを翼の前縁付近に取りつけると
完全な垂直カバレッジを得ることができるが、航空機の
機首によって阻害されない完全カバレッジを得るために
は、多分他方の翼にも同じようなシステムを必要としよ
う。
第４図は本発明のアレイアンテナの簡易ブロック線図
であって、基本的に第２図の印刷回路基板18及び26に対
応する２つの区分18a及び26aに分けてある。このアンテ
ナは、第２図のコネクタ16に対応する端子手段16aによ
ってアンテナに、及びアンテナから結合される1,020MHz
乃至1,100MHzの範囲の信号を送受する。第４図にはカバ
ー12及びベース14は示してない。このように、このアン
テナは信号の送信及び受信の両方に使用されるが、例え
ば信号を放射する時にアンテナの各部分がどのように信
号を処理するかを説明すれば、受信中の動作はその逆関
係にあるので容易に理解できよう。
であって、基本的に第２図の印刷回路基板18及び26に対
応する２つの区分18a及び26aに分けてある。このアンテ
ナは、第２図のコネクタ16に対応する端子手段16aによ
ってアンテナに、及びアンテナから結合される1,020MHz
乃至1,100MHzの範囲の信号を送受する。第４図にはカバ
ー12及びベース14は示してない。このように、このアン
テナは信号の送信及び受信の両方に使用されるが、例え
ば信号を放射する時にアンテナの各部分がどのように信
号を処理するかを説明すれば、受信中の動作はその逆関
係にあるので容易に理解できよう。
第４図に示すアンテナは第１、第２及び第３のアンテ
ナ素子20、22及び24を含み、これらのアンテナ素子は離
間した線形アレイに配列された高さが1/10波長程度のモ
ノポールであってよい。従来の1/4波長高素子に比して1
/10波長高のアンテナ素子を使用する方が望ましいこと
は明白であるが、モノポールのようなアンテナ素子は短
縮すると通常は動作帯域幅が極端に狭まるため従来の1/
4波長素子を継続して使用せざるを得ない要因であっ
た。また従来の励振方式でアレイ内に1/4波長より短い
素子を使用する試みもなされたが、隣接アンテナ素子の
組合わせと、アンテナ素子と最寄り表面との他の組み合
わせとの間に重大な影響が現れ、その結果アレイ内の個
々のアンテナ素子間に一様でない複雑な相互インピーダ
ンス効果を生じた。補償が容易ではないこれらの効果が
アンテナ素子内の実際の電流に、従って得られるアンテ
ナパターンに、大きく影響を及ぼす。もし個々の素子内
の電流を正確に決定して割り当てることができなけれ
ば、所望のアンテナパターンを得ることもできない。本
発明を“第１、第２及び第3"の素子で示す３素子のアレ
イに関して基本的に説明するが、後に説明するように付
加的な素子を使用しても差し支えない。しかし、アンテ
ナ素子の総数が幾つであっても、各アンテナは第１、第
２及び第３の素子の説明及び機能を満足する３素子を含
む。
ナ素子20、22及び24を含み、これらのアンテナ素子は離
間した線形アレイに配列された高さが1/10波長程度のモ
ノポールであってよい。従来の1/4波長高素子に比して1
/10波長高のアンテナ素子を使用する方が望ましいこと
は明白であるが、モノポールのようなアンテナ素子は短
縮すると通常は動作帯域幅が極端に狭まるため従来の1/
4波長素子を継続して使用せざるを得ない要因であっ
た。また従来の励振方式でアレイ内に1/4波長より短い
素子を使用する試みもなされたが、隣接アンテナ素子の
組合わせと、アンテナ素子と最寄り表面との他の組み合
わせとの間に重大な影響が現れ、その結果アレイ内の個
々のアンテナ素子間に一様でない複雑な相互インピーダ
ンス効果を生じた。補償が容易ではないこれらの効果が
アンテナ素子内の実際の電流に、従って得られるアンテ
ナパターンに、大きく影響を及ぼす。もし個々の素子内
の電流を正確に決定して割り当てることができなけれ
ば、所望のアンテナパターンを得ることもできない。本
発明を“第１、第２及び第3"の素子で示す３素子のアレ
イに関して基本的に説明するが、後に説明するように付
加的な素子を使用しても差し支えない。しかし、アンテ
ナ素子の総数が幾つであっても、各アンテナは第１、第
２及び第３の素子の説明及び機能を満足する３素子を含
む。
第４図に示すようにアンテナ区分26aは、インピーダ
ンス相互作用には実質的に無関係に、且つ動作周波数の
相当な帯域にわたってアンテナ素子20、22及び24内の信
号電流に所定の位相及び振幅関係を与える励振及び同調
手段を備えている。即ち、アンテナ区分26aは励振回路4
0で示されている第１の励振手段を含む。この励振手段
は端子16aと第１及び第３の素子20及び24との間に接続
され、励振回路40と、同調手段（二重同調回路44で示
す）との間に接続されている共通電圧点（点42で示す）
から素子20及び24へ信号成分を結合する信号伝送手段
（第６図に基づいて後述）とを含む。同調回路44はアン
テナ回路のインピーダンス特性に二重同調を与えて所望
周波数範囲内の動作を最適化する。回路44は端子16aと
点42との間に直列接続されているように図示してある
が、その機能は広い帯域でインピーダンス整合を行うこ
とであって、図示のように点42に直列に接続された離散
（もしくは分散）したリアクタンスからなっていてもよ
いし、または適切な長さの伝送ラインを使用してもよい
ことは当業者ならば理解できよう。区分26aは、第２の
励振回路48を含むように示されている手段46をも含む。
手段46は端子16aと第２の素子22との間に接続され、素
子20及び24に結合される信号成分に対して所定の位相及
び振幅を有する信号成分を素子22に結合する手段を含
む。励振回路48は、端子16aからの入力信号の一部を素
子22へ結合し、入力信号の残余の部分を端子16aから他
の素子に結合する電力分割器として機能する。回路48の
この電力分割機能は方向性結合器（第６図に基づいて後
述）または他の手段によって遂行させることができる。
手段46は、所望周波数帯域において動作させるために中
央素子22のインピーダンス特性を二重に同調させる二重
同調回路50をも含む。励振回路48内に分散リアクタンス
または伝送ラインを使用して二重同調機能を得ている場
合は手段50を離散した要素として設ける必要はない。
ンス相互作用には実質的に無関係に、且つ動作周波数の
相当な帯域にわたってアンテナ素子20、22及び24内の信
号電流に所定の位相及び振幅関係を与える励振及び同調
手段を備えている。即ち、アンテナ区分26aは励振回路4
0で示されている第１の励振手段を含む。この励振手段
は端子16aと第１及び第３の素子20及び24との間に接続
され、励振回路40と、同調手段（二重同調回路44で示
す）との間に接続されている共通電圧点（点42で示す）
から素子20及び24へ信号成分を結合する信号伝送手段
（第６図に基づいて後述）とを含む。同調回路44はアン
テナ回路のインピーダンス特性に二重同調を与えて所望
周波数範囲内の動作を最適化する。回路44は端子16aと
点42との間に直列接続されているように図示してある
が、その機能は広い帯域でインピーダンス整合を行うこ
とであって、図示のように点42に直列に接続された離散
（もしくは分散）したリアクタンスからなっていてもよ
いし、または適切な長さの伝送ラインを使用してもよい
ことは当業者ならば理解できよう。区分26aは、第２の
励振回路48を含むように示されている手段46をも含む。
手段46は端子16aと第２の素子22との間に接続され、素
子20及び24に結合される信号成分に対して所定の位相及
び振幅を有する信号成分を素子22に結合する手段を含
む。励振回路48は、端子16aからの入力信号の一部を素
子22へ結合し、入力信号の残余の部分を端子16aから他
の素子に結合する電力分割器として機能する。回路48の
この電力分割機能は方向性結合器（第６図に基づいて後
述）または他の手段によって遂行させることができる。
手段46は、所望周波数帯域において動作させるために中
央素子22のインピーダンス特性を二重に同調させる二重
同調回路50をも含む。励振回路48内に分散リアクタンス
または伝送ラインを使用して二重同調機能を得ている場
合は手段50を離散した要素として設ける必要はない。
第５図はエンドファイヤ（端放射）パターンが得られ
るように配列された３つのモノポールアレイを示し、第
６図はこのようなアレイアンテナを本発明による励振シ
ステムと共に示す。もし素子間隔と電流の位相及び振幅
とを第５図に示すように選択すれば良好なエンドファイ
ヤパターンを得ることができる。第６図は、アンテナ素
子に影響する相互結合には実質的に無関係にアンテナ素
子内の信号成分電流に所定の位相及び振幅を与える“強
制励振”を行う励振システムと、充分な周波数範囲にわ
たって動作を行わせるための二重同調手段とを有するア
ンテナを示す。“強制励振”とは、相互結合その他の結
合及びインピーダンス効果には実質的に無関係に、所望
の相対振幅及び位相の電流が流れるようにアレイアンテ
ナの素子内の電流を強制する、もしくは予め定める励振
配列のことである。
るように配列された３つのモノポールアレイを示し、第
６図はこのようなアレイアンテナを本発明による励振シ
ステムと共に示す。もし素子間隔と電流の位相及び振幅
とを第５図に示すように選択すれば良好なエンドファイ
ヤパターンを得ることができる。第６図は、アンテナ素
子に影響する相互結合には実質的に無関係にアンテナ素
子内の信号成分電流に所定の位相及び振幅を与える“強
制励振”を行う励振システムと、充分な周波数範囲にわ
たって動作を行わせるための二重同調手段とを有するア
ンテナを示す。“強制励振”とは、相互結合その他の結
合及びインピーダンス効果には実質的に無関係に、所望
の相対振幅及び位相の電流が流れるようにアレイアンテ
ナの素子内の電流を強制する、もしくは予め定める励振
配列のことである。
第６図に短いモノポール20、22及び24で示す第１、第
２及び第３のアンテナ素子は導電性接地面14aを通して
面14a上に取り付けられている。このアレイアンテナ
は、第３のモノポール24に結合されている1/4波長変成
器58及び1/2波長伝送ライン60を含む第１の励振手段を
含む。変成器56及びライン60は共通電圧点42に接続され
ている。この点42には一方の端を信号入出力端子16aに
結合されている同調手段62も接続されている。同調手段
62は後方モノポール24及び前方モノポール20のインピー
ダンスを二重に同調させるように配列された直列共振LC
回路である。各モノポールは、素子24の下に示してある
インダクタ64のような直列インダクタンスを有し、帯域
中央付近の１周波数における短いモノポール素子の容量
性インピーダンスを相殺（チューンアウト）する。この
狭帯域同調は二重同調手段62によって拡大され、実質的
に帯域幅が広げられる。第６図のアンテナは所定の相対
振幅の信号を第２のモノポール22に結合する方向性結合
器66及び第２の同調手段68を含む第２の同調手段68を含
む。結合器66は端子16aに結合され、アンテナへの信号
入力の一部を伝送ライン区分70を通してモノポール22へ
転送する。第２の同調手段68は第２のモノポール22のイ
ンピーダンスを二重同調させる並列共振LC回路であり、
ライン70の長さはモノポール22へ達する信号がモノポー
ル20及び24の信号に対して所望の相対位相を有するよう
に選択する。
２及び第３のアンテナ素子は導電性接地面14aを通して
面14a上に取り付けられている。このアレイアンテナ
は、第３のモノポール24に結合されている1/4波長変成
器58及び1/2波長伝送ライン60を含む第１の励振手段を
含む。変成器56及びライン60は共通電圧点42に接続され
ている。この点42には一方の端を信号入出力端子16aに
結合されている同調手段62も接続されている。同調手段
62は後方モノポール24及び前方モノポール20のインピー
ダンスを二重に同調させるように配列された直列共振LC
回路である。各モノポールは、素子24の下に示してある
インダクタ64のような直列インダクタンスを有し、帯域
中央付近の１周波数における短いモノポール素子の容量
性インピーダンスを相殺（チューンアウト）する。この
狭帯域同調は二重同調手段62によって拡大され、実質的
に帯域幅が広げられる。第６図のアンテナは所定の相対
振幅の信号を第２のモノポール22に結合する方向性結合
器66及び第２の同調手段68を含む第２の同調手段68を含
む。結合器66は端子16aに結合され、アンテナへの信号
入力の一部を伝送ライン区分70を通してモノポール22へ
転送する。第２の同調手段68は第２のモノポール22のイ
ンピーダンスを二重同調させる並列共振LC回路であり、
ライン70の長さはモノポール22へ達する信号がモノポー
ル20及び24の信号に対して所望の相対位相を有するよう
に選択する。
第６図のアンテナの動作は以下の通りである。２つの
1/4波長変成器56及び58は第３及び第１のモノポール24
及び20の電流Ia及びIcを共通電圧点42の電圧に実質的に
完全に依存せしめる。即ちIa及びIcの比はIa/Ic＝Zoc/Z
oaにされる。但し、Zoa及びZocはそれぞれ変成器56及び
58の伝送ラインインピーダンスである。1/2波長ライン6
0は素子20のIcの極性を素子24のIaに対して反転せしめ
る。電流Ia及びIcに対する電流Ibの比は強制されず、ま
た第５図に示すような所望の信号成分関係即ちIa＝ｊ、
Ib＝２、Ic＝−ｊを得るためには90゜の相差が必要であ
るために強制することはできない。しかしもしIa＝−Ic
であれば第２のモノポール22は、実効的に、素子22及び
24における振幅が相等しく位相が逆の信号の間に零位点
にあり、これらのモノポールからの信号が素子22に結合
されることはない。この場合素子22のIbを強制する必要
はない。
1/4波長変成器56及び58は第３及び第１のモノポール24
及び20の電流Ia及びIcを共通電圧点42の電圧に実質的に
完全に依存せしめる。即ちIa及びIcの比はIa/Ic＝Zoc/Z
oaにされる。但し、Zoa及びZocはそれぞれ変成器56及び
58の伝送ラインインピーダンスである。1/2波長ライン6
0は素子20のIcの極性を素子24のIaに対して反転せしめ
る。電流Ia及びIcに対する電流Ibの比は強制されず、ま
た第５図に示すような所望の信号成分関係即ちIa＝ｊ、
Ib＝２、Ic＝−ｊを得るためには90゜の相差が必要であ
るために強制することはできない。しかしもしIa＝−Ic
であれば第２のモノポール22は、実効的に、素子22及び
24における振幅が相等しく位相が逆の信号の間に零位点
にあり、これらのモノポールからの信号が素子22に結合
されることはない。この場合素子22のIbを強制する必要
はない。
特定の実施例として、第５図のように配列し、同図に
示す電流を用いた３つのモノポールに関して市販のコン
ピュータプログラムを使用してインピーダンスの計算を
行った。計算は、高さ25.4mm（１インチ）、頂部におけ
る幅40.6mm（1.6インチ）、中心間間隔70.6mm（2.78イ
ンチ）の３つの同一モノポールのアレイに対して、1,03
0MHz、1,060MHz及び1,090MHzの３波について行った。計
算結果は以下の通りである。
示す電流を用いた３つのモノポールに関して市販のコン
ピュータプログラムを使用してインピーダンスの計算を
行った。計算は、高さ25.4mm（１インチ）、頂部におけ
る幅40.6mm（1.6インチ）、中心間間隔70.6mm（2.78イ
ンチ）の３つの同一モノポールのアレイに対して、1,03
0MHz、1,060MHz及び1,090MHzの３波について行った。計
算結果は以下の通りである。
第６図に関して、 Ys＝Ya′＋Yc′ 1/4波長変換器の場合には Ya′＝Za/Zoa 2、Yc′＝Zc/Zoc 2 Zoa＝kZocおけば、 Zs＝Zoa 2/（Za＋k2Zc）、 もしｋ＝１であれば Zs＝Zo2/（Za＋Zc） 但し、Zoa＝Zoc＝Zo 上表から中心帯域におけるリアクタンスを64のような
直列インダクタンスによって相殺すればZa＋Zcがほぼ15
オームに等しくなることが解る。
直列インダクタンスによって相殺すればZa＋Zcがほぼ15
オームに等しくなることが解る。
またZsを50オームにしたければ最後の式から、 Zo2＝Zs（Za＋Zc） ＝50（15） ∴Zo ＝27.4オーム となる。
第６図においては1/4波長変成器及び伝送ライン区分
が、所望の特性インピーダンスが得られるような寸法の
マイクロストリップ伝送ラインの区分として示されてい
ることに注目されたい。即ちこの例では1,060MHzの周波
数においてライン60及び70は50オームのライン区分であ
り、変成器56及び58は27.4オームの1/4波長の長さの区
分である。リアクティブ同調回路62及び68は、1,030MHz
及び1,090MHzにおけるアンテナ性能を最適化するため
に、つまりこれらの周波数においてそれぞれのアンテナ
素子が二重同調するように調整するために使用されてい
るのである。また、相互結合Zaが負性抵抗を有している
ため、本発明以前には、ある周波数帯にわたって所望の
Iaを精密に且つ効率的に供給することは極めて困難であ
った。しかし本発明によれば（Za＋Zc）が実質的に正抵
抗を有しているため所望のIa及びIc値を供給しながら効
果的に二重同調させることができる。高い前後比を有し
前方のセクタの広い角度にわたって強い放射を行うアレ
イアンテナパターンを得るためには、本発明がなし得た
ように、アレイ素子の相対電流を精密に制御する必要が
ある。
が、所望の特性インピーダンスが得られるような寸法の
マイクロストリップ伝送ラインの区分として示されてい
ることに注目されたい。即ちこの例では1,060MHzの周波
数においてライン60及び70は50オームのライン区分であ
り、変成器56及び58は27.4オームの1/4波長の長さの区
分である。リアクティブ同調回路62及び68は、1,030MHz
及び1,090MHzにおけるアンテナ性能を最適化するため
に、つまりこれらの周波数においてそれぞれのアンテナ
素子が二重同調するように調整するために使用されてい
るのである。また、相互結合Zaが負性抵抗を有している
ため、本発明以前には、ある周波数帯にわたって所望の
Iaを精密に且つ効率的に供給することは極めて困難であ
った。しかし本発明によれば（Za＋Zc）が実質的に正抵
抗を有しているため所望のIa及びIc値を供給しながら効
果的に二重同調させることができる。高い前後比を有し
前方のセクタの広い角度にわたって強い放射を行うアレ
イアンテナパターンを得るためには、本発明がなし得た
ように、アレイ素子の相対電流を精密に制御する必要が
ある。
第７図及び第８図は、第６図のアンテナに似たアレイ
アンテナのための変形励振回路を示す。第７図及び第８
図のアンテナの場合、モノポール、及び点42とモノポー
ル20及び24との間の励振手段は第６図に示すものと同一
である。第７図においては第２の素子のための励振手段
は、第６図の変成器56及び58に類似の1/4波長変成器72
を含む。変成器72のZoは変成器56および58のZoとは異な
るべきである。第７図のアンテナでは直列共振LC回路68
によって同調機能を与えることができ、またライン70a
の長さは短縮することができる。その他の動作は第６図
の動作に対応する。第８図の前方及び後方素子のための
励振手段は、第７図の第２の素子の励振手段に含まれて
いる変成器72に類似した1/4波長変成器78を含む。第８
図の配列では、並列共振LC回路62aが同調機能を提供
し、動作は第６図のアンテナの動作に対応する。68a及
び62aのようなLC共振回路は離散したリアクタンス成分
を使用してもよいし、または適切な長さの伝送ラインで
あってもよい。
アンテナのための変形励振回路を示す。第７図及び第８
図のアンテナの場合、モノポール、及び点42とモノポー
ル20及び24との間の励振手段は第６図に示すものと同一
である。第７図においては第２の素子のための励振手段
は、第６図の変成器56及び58に類似の1/4波長変成器72
を含む。変成器72のZoは変成器56および58のZoとは異な
るべきである。第７図のアンテナでは直列共振LC回路68
によって同調機能を与えることができ、またライン70a
の長さは短縮することができる。その他の動作は第６図
の動作に対応する。第８図の前方及び後方素子のための
励振手段は、第７図の第２の素子の励振手段に含まれて
いる変成器72に類似した1/4波長変成器78を含む。第８
図の配列では、並列共振LC回路62aが同調機能を提供
し、動作は第６図のアンテナの動作に対応する。68a及
び62aのようなLC共振回路は離散したリアクタンス成分
を使用してもよいし、または適切な長さの伝送ラインで
あってもよい。
第９図は、第2c図に示したアレイアンテナと類似の３
つのモノポールを有するアレイアンテナ［モノポール巾
50.8mm（２インチ）、間隔70.6mm（2.78インチ）、高さ
23.1mm（0.91インチ）］を用い最適の結果が得られるよ
うに励振回路を調整した後に1,060MHzにおいて実際に測
定した方位アンテナパターンである。前後比が20 dB以
上であり、パターンは前方セクタの広い角度にわたって
強さを保っていることに注目されたい。このデータに反
映されているアンテナ性能は、同等寸法の従来のモノポ
ールアレイアンテナの性能よりも明らかに優れているも
のと信ずる。
つのモノポールを有するアレイアンテナ［モノポール巾
50.8mm（２インチ）、間隔70.6mm（2.78インチ）、高さ
23.1mm（0.91インチ）］を用い最適の結果が得られるよ
うに励振回路を調整した後に1,060MHzにおいて実際に測
定した方位アンテナパターンである。前後比が20 dB以
上であり、パターンは前方セクタの広い角度にわたって
強さを保っていることに注目されたい。このデータに反
映されているアンテナ性能は、同等寸法の従来のモノポ
ールアレイアンテナの性能よりも明らかに優れているも
のと信ずる。
第10図は、このアンテナのために設計した印刷回路基
板18及び26を示す。基板18上に示されている３つのモノ
ポール20、22及び24は、誘電性基板18上の銅層をエッチ
ングしてモノポールの形に導電パターンを残して形成し
た。基板26の表面28上に示すパターンも同様にして形成
した。基板26上の実際のパターンは種々の長さ及び特性
インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送ライン
並びに相互接続点及び区分を形成しており、このパター
ンによって生産及び組立てが容易で電気的特性が変化し
ない物理的に単純な形のアンテナが実現されており、得
られたアンテナは高性能航空機応用に共通する衝撃及び
震動状態の下で固有の高信頼度と良好な耐久性とを有す
るよになる。第10図に使用した参照番号は第６図の回路
に対応（励振回路は第８図に示す回路に置換されてい
る）しているが、アンテナをマイクロストリップレイア
ウトに縮小し、その形態を最大性能が得られるように洗
練されたものとしたことによって、本発明のこの最終的
な物理的実施例においては離散した成分がある程度識別
しにくくなっていることを理解されたい。即ち、第10図
の基板26上の導電パターンの幾つかの部分には識別用の
番号が付してあるが、ある成分の境界を残余の回路から
分離して特定的に識別することは困難乃至は不可能であ
ろう。
板18及び26を示す。基板18上に示されている３つのモノ
ポール20、22及び24は、誘電性基板18上の銅層をエッチ
ングしてモノポールの形に導電パターンを残して形成し
た。基板26の表面28上に示すパターンも同様にして形成
した。基板26上の実際のパターンは種々の長さ及び特性
インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送ライン
並びに相互接続点及び区分を形成しており、このパター
ンによって生産及び組立てが容易で電気的特性が変化し
ない物理的に単純な形のアンテナが実現されており、得
られたアンテナは高性能航空機応用に共通する衝撃及び
震動状態の下で固有の高信頼度と良好な耐久性とを有す
るよになる。第10図に使用した参照番号は第６図の回路
に対応（励振回路は第８図に示す回路に置換されてい
る）しているが、アンテナをマイクロストリップレイア
ウトに縮小し、その形態を最大性能が得られるように洗
練されたものとしたことによって、本発明のこの最終的
な物理的実施例においては離散した成分がある程度識別
しにくくなっていることを理解されたい。即ち、第10図
の基板26上の導電パターンの幾つかの部分には識別用の
番号が付してあるが、ある成分の境界を残余の回路から
分離して特定的に識別することは困難乃至は不可能であ
ろう。
第11図に示す本発明のアレイアンテナは、個々の放射
用素子がスロットである。図示のような３つの素子スロ
ットアレイは、上記モノポールと同様に破裂的な相互結
合効果を受ける。第11図のスロット80、82及び84は、誘
電性シート88の表側の導電性カバー86内に設けられた単
なる開口であってよい。誘電性シートの裏側に配置され
ている他の成分も見えるようにするために導電性カバー
86及び誘電性シート88を共に透明なものとして図示して
ある。導電性カバー86内の各スロットもしくは窓80、82
及び84は典型的には帯域中心に近い１周波数の半波長の
長さにするか、または変形としてスロットの中心を横切
って分路容量を挿入して短縮してもよい。アレイ内のス
ロットは1/4波長だけ間隔をあけてあり、幅は間隔の数
分の一に等しい。これらの寸法は周知の設計技術を使用
して特定の応用に対して選択することができる。図示の
ように各スロットは導体90によって励振する。導体90は
誘電性シートの裏面でスロットを横切り、誘電体88を通
って前方即ち上側に達し、スロット80の他方の側の導電
性カバー86上の点92に電気接触されて終端している。図
示のようにスロット80の励振導体終端点92はスロットの
右側にあり、終端点96が左側に位置しているスロット84
とは逆の位相（励振の極性）で励振される。図示してな
いが、典型的に各スロットは金属製の箱（導電性空洞）
によって裏打ちされていて、各スロットから前方（外向
き）にのみ放射できるようにしてある。スロットのアレ
イの形のアンテナは、航空機の表面と同一平面の形態を
実現するために特に有利であることを理解されたい。本
発明はこれらの応用に容易に適用可能である。
用素子がスロットである。図示のような３つの素子スロ
ットアレイは、上記モノポールと同様に破裂的な相互結
合効果を受ける。第11図のスロット80、82及び84は、誘
電性シート88の表側の導電性カバー86内に設けられた単
なる開口であってよい。誘電性シートの裏側に配置され
ている他の成分も見えるようにするために導電性カバー
86及び誘電性シート88を共に透明なものとして図示して
ある。導電性カバー86内の各スロットもしくは窓80、82
及び84は典型的には帯域中心に近い１周波数の半波長の
長さにするか、または変形としてスロットの中心を横切
って分路容量を挿入して短縮してもよい。アレイ内のス
ロットは1/4波長だけ間隔をあけてあり、幅は間隔の数
分の一に等しい。これらの寸法は周知の設計技術を使用
して特定の応用に対して選択することができる。図示の
ように各スロットは導体90によって励振する。導体90は
誘電性シートの裏面でスロットを横切り、誘電体88を通
って前方即ち上側に達し、スロット80の他方の側の導電
性カバー86上の点92に電気接触されて終端している。図
示のようにスロット80の励振導体終端点92はスロットの
右側にあり、終端点96が左側に位置しているスロット84
とは逆の位相（励振の極性）で励振される。図示してな
いが、典型的に各スロットは金属製の箱（導電性空洞）
によって裏打ちされていて、各スロットから前方（外向
き）にのみ放射できるようにしてある。スロットのアレ
イの形のアンテナは、航空機の表面と同一平面の形態を
実現するために特に有利であることを理解されたい。本
発明はこれらの応用に容易に適用可能である。
第11図のアンテナの励振手段は、第３及び第１の素子
84及び80を共通電圧点102を介して端子手段16aに結合す
る半波長伝送ライン98及び100である。リアクティブ手
段62aが点102と端子16aとの間に結合されていて所望の
周波数範囲内で二重同調を行う。第２の励振手段である
方向性結合器66aは、端子16aと第２の素子82との間を伝
送ライン区分70a及びLC回路68aで示すリアクティブ手段
を介して結合する。第11図のアンテナの動作は第６図の
アンテナに類似する。スロットの特性故に、スロットを
横切る電圧を、相互その他の結合及びインピーダンス効
果には実質的に無関係に、所望の振幅及び位相に強制可
能ならしめるように共通電圧点に設けられる1/4波長変
成器を設けることなく伝送ライン98及び100を使用する
ことができる。スロット放射器においては、アレイの放
射パターンを決定する重要信号成分はスロット電圧であ
り、これに対してモノポールまたはダイポール放射器の
重要信号成分は電流である。第11図のアレイを用いて良
好なエンドファイヤを得るために望ましいスロット電圧
の位相及び振幅の値は第５図に示すモノポール電流と類
似している。第11図のシステムはこの強制励振を、帯域
幅を拡張するための二重同調と共に提供できる。
84及び80を共通電圧点102を介して端子手段16aに結合す
る半波長伝送ライン98及び100である。リアクティブ手
段62aが点102と端子16aとの間に結合されていて所望の
周波数範囲内で二重同調を行う。第２の励振手段である
方向性結合器66aは、端子16aと第２の素子82との間を伝
送ライン区分70a及びLC回路68aで示すリアクティブ手段
を介して結合する。第11図のアンテナの動作は第６図の
アンテナに類似する。スロットの特性故に、スロットを
横切る電圧を、相互その他の結合及びインピーダンス効
果には実質的に無関係に、所望の振幅及び位相に強制可
能ならしめるように共通電圧点に設けられる1/4波長変
成器を設けることなく伝送ライン98及び100を使用する
ことができる。スロット放射器においては、アレイの放
射パターンを決定する重要信号成分はスロット電圧であ
り、これに対してモノポールまたはダイポール放射器の
重要信号成分は電流である。第11図のアレイを用いて良
好なエンドファイヤを得るために望ましいスロット電圧
の位相及び振幅の値は第５図に示すモノポール電流と類
似している。第11図のシステムはこの強制励振を、帯域
幅を拡張するための二重同調と共に提供できる。
第12図及び第13図の変形実施例は点96、92及び102を
第11図の対応点に結合するようになっている。第12図に
おいては、半波長伝送ライン98及び100に替えて、例え
ば点92と102との間の変成器104及び106のような２つの1
/4波長変成器の直列組合わせを使用している。この配列
はスロットコンダクタンスを点102における50オームの
ような都合の良い値に広帯域変換する。第13図において
は、半波長伝送ライン98及び100の代わりに１つの１波
長伝送ラインセグメント108が用いられ、リアクティブ
同調回路62aは点96付近の点102aに接続される。第13図
に示すような変更は、特定の応用に柔軟性を与える。
第11図の対応点に結合するようになっている。第12図に
おいては、半波長伝送ライン98及び100に替えて、例え
ば点92と102との間の変成器104及び106のような２つの1
/4波長変成器の直列組合わせを使用している。この配列
はスロットコンダクタンスを点102における50オームの
ような都合の良い値に広帯域変換する。第13図において
は、半波長伝送ライン98及び100の代わりに１つの１波
長伝送ラインセグメント108が用いられ、リアクティブ
同調回路62aは点96付近の点102aに接続される。第13図
に示すような変更は、特定の応用に柔軟性を与える。
以上に説明した実施例は３放射素子のアレイであった
が、若干の応用においては、それぞれが本発明による強
制励振を伴う４またはそれ以上の放射素子を含む１また
はそれ以上のアレイアンテナの使用が望ましいことがあ
る。
が、若干の応用においては、それぞれが本発明による強
制励振を伴う４またはそれ以上の放射素子を含む１また
はそれ以上のアレイアンテナの使用が望ましいことがあ
る。
第14図に示す実施例は、モノポール20a乃至24aとして
示されている５つのアンテナ素子の線形アレイからなっ
ている。図示の第１、第２及び第３の素子20a、22a及び
24a（第６図の第１、第２及び第３の素子に対応）には
素子20aの前に先行素子23aが、また素子24aの後に後縁
素子23aが付加されている。第14図のアンテナを考える
場合、素子20a、22a及び24aの配列及び機能は前記３素
子アレイと同様であり、第１、第２及び第３の３素子ア
レイが本発明を適用するアンテナに使用される基本的副
集合であることに注目することが重要である。
示されている５つのアンテナ素子の線形アレイからなっ
ている。図示の第１、第２及び第３の素子20a、22a及び
24a（第６図の第１、第２及び第３の素子に対応）には
素子20aの前に先行素子23aが、また素子24aの後に後縁
素子23aが付加されている。第14図のアンテナを考える
場合、素子20a、22a及び24aの配列及び機能は前記３素
子アレイと同様であり、第１、第２及び第３の３素子ア
レイが本発明を適用するアンテナに使用される基本的副
集合であることに注目することが重要である。
第14図の素子20a、22a及び24aは、第６図の素子20、2
2及び24に対応する。第14図の励振システムは、付加さ
れた素子21a及び23aを励振するために変更を加えた他
は、第９図の変形励振システムに対応する。第14図に示
すように第１の群の非隣接アンテナ素子20a及び24aは、
半波長伝送ライン60と1/4波長変成器56及び58とを含む
信号伝送手段として示されている第１の励振手段に結合
される。残りの素子即ち中央素子22a、先行素子21a及び
後縁素子23aは、方向性結合器66及び伝送ライン区分70a
と、1/4波長変成器72、73及び74、及び半波長伝送ライ
ン75及び１波長伝送ライン76として示す第２の励振手段
にそれぞれ結合されている。信号は、素子20a及び24aに
は共通電圧点42から、また素子21a、22a及び23aには第
２の共通電圧点43から励振手段によって結合される。
2及び24に対応する。第14図の励振システムは、付加さ
れた素子21a及び23aを励振するために変更を加えた他
は、第９図の変形励振システムに対応する。第14図に示
すように第１の群の非隣接アンテナ素子20a及び24aは、
半波長伝送ライン60と1/4波長変成器56及び58とを含む
信号伝送手段として示されている第１の励振手段に結合
される。残りの素子即ち中央素子22a、先行素子21a及び
後縁素子23aは、方向性結合器66及び伝送ライン区分70a
と、1/4波長変成器72、73及び74、及び半波長伝送ライ
ン75及び１波長伝送ライン76として示す第２の励振手段
にそれぞれ結合されている。信号は、素子20a及び24aに
は共通電圧点42から、また素子21a、22a及び23aには第
２の共通電圧点43から励振手段によって結合される。
もし４素子だけを使用するのであれば、素子21a、変
成器73及びライン76を除去できる。任意数の素子の場合
には、本発明によれば、信号を供給する電圧点は実際的
に２つである。３素子の場合、これらの電圧点の１つが
２つの素子のための共通電圧点であり、所定の振幅及び
位相の電流を供給できる。３素子より多い場合には、そ
れぞれが２つまたはそれ以上の素子に接続される例えば
42及び43のような２つの共通電圧点を使用できる。
成器73及びライン76を除去できる。任意数の素子の場合
には、本発明によれば、信号を供給する電圧点は実際的
に２つである。３素子の場合、これらの電圧点の１つが
２つの素子のための共通電圧点であり、所定の振幅及び
位相の電流を供給できる。３素子より多い場合には、そ
れぞれが２つまたはそれ以上の素子に接続される例えば
42及び43のような２つの共通電圧点を使用できる。
第１図は従来のアンテナと本発明のアンテナの寸法及び
パターンを比較する図であり、 第２図は本発明のアレイアンテナの斜視図及び簡略化し
た分解図であり、 第３図は５つの第２図のアレイアンテナの配列を示す平
面図であり、 第４図は本発明のアレイアンテナのブロック線図であ
り、 第５図はエンドファイヤアレイのための望ましい電流関
係を示す図であり、 第６図は本発明の３モノポールアレイアンテナの回路図
であり、 第７図及び第８図は第６図のアンテナの変形の回路図で
あり、 第９図は第６図に示す型のアレイアンテナのアンテナパ
ターンであり、 第10図は第６図に示す型のアレイアンテナの成分を示す
図であり、 第11図は本発明の３スロットアレイアンテナの回路図で
あり、 第12図及び第13図は第11図の変形の回路図であり、 第14図は本発明の５モノポールアレイアンテナの回路図
である。 10……アレイアンテナ 12……保護カバー 14……ベース部材 16……コネクタ 18、26……印刷回路基板 20、21a、22、23a、24……モノポールアンテナ素子 28……印刷回路基板の表面 30……金属表面 40、48……励振回路 42、43、102……共通電圧点 44、50、62、68……二重同調手段 46……48、50からなる手段 56、58、72、73、74、78、104、106……1/4波長変成器 60、75、98、100……1/2波長変成器 64……インダクタ 66……方向性結合器 70……伝送ライン区分 76、108……１波長変成器 80、82、84……スロット 86……導電性カバー 88……誘電性シート 90……励振用導体 92、94、96……励振用導体の終端点。
パターンを比較する図であり、 第２図は本発明のアレイアンテナの斜視図及び簡略化し
た分解図であり、 第３図は５つの第２図のアレイアンテナの配列を示す平
面図であり、 第４図は本発明のアレイアンテナのブロック線図であ
り、 第５図はエンドファイヤアレイのための望ましい電流関
係を示す図であり、 第６図は本発明の３モノポールアレイアンテナの回路図
であり、 第７図及び第８図は第６図のアンテナの変形の回路図で
あり、 第９図は第６図に示す型のアレイアンテナのアンテナパ
ターンであり、 第10図は第６図に示す型のアレイアンテナの成分を示す
図であり、 第11図は本発明の３スロットアレイアンテナの回路図で
あり、 第12図及び第13図は第11図の変形の回路図であり、 第14図は本発明の５モノポールアレイアンテナの回路図
である。 10……アレイアンテナ 12……保護カバー 14……ベース部材 16……コネクタ 18、26……印刷回路基板 20、21a、22、23a、24……モノポールアンテナ素子 28……印刷回路基板の表面 30……金属表面 40、48……励振回路 42、43、102……共通電圧点 44、50、62、68……二重同調手段 46……48、50からなる手段 56、58、72、73、74、78、104、106……1/4波長変成器 60、75、98、100……1/2波長変成器 64……インダクタ 66……方向性結合器 70……伝送ライン区分 76、108……１波長変成器 80、82、84……スロット 86……導電性カバー 88……誘電性シート 90……励振用導体 92、94、96……励振用導体の終端点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−55457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−31301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174412（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−68706（ＪＰ，Ｕ) ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ Ｗ ＡＶＥＳ ａｎｄ ＰＡＤＩＡＴＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ− Ｈａｌｌ，Ｉｎｃ．，1968，ＥＤＷＡＲ Ｄ Ｃ．ＪＯＲＤＡＮ，Ｐ408 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 21/08 H01Q 21/22 H01Q 21/28
Claims (19)
- 【請求項１】信号を結合するための端子手段、放射信号
を結合する少なくとも第１、第２そして第３のアンテナ
素子を含む複数のアンテナ素子、第１の励振手段、第２
の励振手段、そして同調手段を備え、 前記の第１の励振手段は前記の端子手段と前記の第１と
第３の素子との間に結合され、前記第１の励振手段に含
まれる一つの共通電圧点を介して前記の第１の励振手段
の第１と第３の信号伝達路は前記の第１と第３の素子へ
それぞれ所定の相対位相と振幅の信号成分を結合させ、
前記の第１と第３の信号伝達路は、前記の共通電圧点と
前記の第１と第３素子のそれぞれとの間に結合された４
分の１波長変成器と等価の特性を有する伝送ラインを含
み、 前記の第２の励振手段は前記の端子手段と前記の第２の
素子との間に結合され、前記の第２の励振手段の第２の
信号伝達路は前記の第１と第３の素子へ結合された前記
の信号成分に対して所定の位相と振幅の信号成分を前記
の第２の素子へ結合させ、 前記の同調手段は前記の共通電圧点へ結合され、所望の
周波数範囲において前記の第１と第３の素子のためのイ
ンピーダンス・マッチングをとるようにし、それにより
前記のアンテナ素子における信号成分がそのアレイ・ア
ンテナのアンテナ素子の相互結合影響とは実質的に関わ
りなく、位相と振幅の所定関係を持つようにしたことを
特徴とするアレイ・アンテナ。 - 【請求項２】前記のアンテナ素子が線上に配置された３
個のモノポールである請求項１に記載のアレイ・アンテ
ナ。 - 【請求項３】前記の第２の信号伝達路が、前記の第２の
アンテナ素子に所定の相対振幅の信号成分を結合する方
向性カプラー手段と、前記の第２の信号伝達路に結合さ
れ、前記の所望の周波数範囲において前記の第２の素子
のための同調をつくる第２の同調手段とを含んでいる請
求項２に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項４】前記の第１の信号伝達路は、前記の第１の
素子と前記の共通電圧点との間に結合されて逆相で信号
を結合する半波長伝送ライン手段を更に含み、主ビーム
が前方に向いているエンド・ファイア作動するように配
置された請求項２もしくは３に記載のアレイ・アンテ
ナ。 - 【請求項５】前記の第２の信号伝達ラインが更に、前記
の第２素子に結合された４分の１波長変成器を含んでい
る請求項2,3もしくは４に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項６】前記のアンテナが更に、アンテナを包囲す
る保護カバーとベース部材とを備え、そして前記のアン
テナは、前記の端子手段を除いて、一波長よりも短かい
高さと一波長よりも短かい長さとを有し、その波長は平
均の設計周波数に略相当する請求項1,2,3,4もしくは５
に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項７】アレイ・アンテナは前記の第１の素子の前
にある先頭のアンテナ素子と、前記の第３の素子に続く
後続アンテナとを更に備え、前記の第２の励振手段は更
に、その第２の励振手段の中に含まれる第２の共通電圧
点を介して前記の先頭素子と後続素子とのそれぞれへ所
定の位相と振幅の信号を結合する個々の信号伝達路を備
えている請求項1,2,3,4もしくは５に記載のアレイ・ア
ンテナ。 - 【請求項８】前記の第２の励振手段は更に、前記の後続
素子へ結合された信号に対して逆相で前記の第２の素子
へ信号を結合する半波長伝送ライン手段を前記の第２の
信号伝達路に含んでいる請求項７に記載のアレイ・アン
テナ。 - 【請求項９】前記のアンテナ素子は約４分の１波長だけ
離されており、そして各素子は約10分の１波長だけ前後
に腕を伸ばし、約10分の１波長の高さとなっているモノ
ポールであり、この波長は略平均設計周波数に相当する
請求項1,3,4,5,6,7もしくは８に記載のアンテナ・アレ
イ。 - 【請求項１０】信号を結合するための端子手段、放射信
号を結合するよう導電面に長い窓の形をしたスロットと
なっている少なくとも第１、第２そして第３のアンテナ
素子を含む複数のアンテナ素子、第１の励振手段、第２
の励振手段、そして同調手段を備え、 前記の第１の励振手段は前記の端子手段と前記の第１と
第３の素子との間に結合され、前記第１の励振手段に含
まれる一つの共通電圧点を介して前記の第１の励振手段
の第１と第３の信号伝達路は前記の第１と第３の素子へ
それぞれ所定の相対位相と振幅の信号成分を結合させ、
前記の第１と第３の信号伝達路は、前記の共通電圧点と
前記の第１と第３素子のそれぞれとの間に結合された半
波長伝送ラインを含み、 前記の第２の励振手段は前記の端子手段と前記の第２の
素子との間に結合され、前記の第２の励振手段の第２の
信号伝達路は前記の第１と第３の素子へ結合された前記
の信号成分に対して所定の位相と振幅の信号成分を前記
の第２の素子へ結合させ、 前記の同調手段は前記の共通電圧点へ結合され、所望の
周波数範囲において前記の第１と第３の素子のためのイ
ンピーダンス・マッチングをとるようにし、それにより
前記のアンテナ素子における信号成分がそのアレイ・ア
ンテナのアンテナ素子の相互結合影響とは実質的に関わ
りなく、位相と振幅の所定関係を持つようにしたことを
特徴とするアレイ・アンテナ。 - 【請求項１１】前記の第１と第３の信号伝達路が、前記
の端子手段と前記の第１の素子との間に結合される全波
長伝送ラインである請求項10に記載のアレイ・アンテ
ナ。 - 【請求項１２】前記の第１と第３の信号伝達路が、異な
るインピーダンスの２つの４分の１波長変成器の直列組
み合わせであり、それぞれの組み合わせは前記の第１と
第３のアンテナ素子の一方と前記の共通電圧点との間に
結合されている請求項10に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項１３】三つの長いスロットは右から左へ向けて
隣り合うよう配置され、そして前記の第１の励振手段は
前記の第１と第３のスロットに隣接して前記の導体面へ
接続され、この接続は前記の第３スロットの左側に、そ
して前記の第１スロットの右側になっている請求項10,1
1もしくは12に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項１４】前記のアンテナ素子は導体面の３つの横
向きの長い窓であって、前記の第１の励振手段は第１の
スロットの前縁に近い点と第３のスロットの後縁に沿う
同じような点とに結合され、そして前記の第２の励振手
段は第２スロットの一つの縁に沿う同じような点に結合
されている請求項10,11もしくは12に記載のエンド・フ
ァイアスロットアレイアンテナ。 - 【請求項１５】信号を結合するコネクタ、それぞれ８分
の１波長より低い高さの第１、第２そして第３のモノポ
ールアンテナ素子を含む第１の平面導電パターン、第２
の平面導電パターン、そして電磁波透過性材料の保護カ
バーを備え、 前記の第２の平面導電パターンは、信号成分を結合する
４分の１波長変成器により前記の第１と第３の素子へ前
記のコネクタを結合する第１の励振手段と、前記の第２
の素子へ前記のコネクタを結合する第２の励振手段と、
所望の周波数範囲内で二重同調をとるよう前記の第１の
励振手段へ結合された同調手段とを備え、 前記の波長は平均設計周波数に略相当し、視界を妨げず
空気流に対する抵抗の少ない航空機に使用するのに適し
ていることを特徴とする航空機用の高さの低いアレイ・
アンテナ。 - 【請求項１６】前記の励振手段は更に、前記のコネクタ
と前記の第１の素子との間に結合された半波長伝送ライ
ンを備え、前記の第３の素子へ結合された信号成分に対
して前記の第１の素子へ結合された信号成分を逆相にし
て、前方に主アンテナビームをつくるエンド・ファイア
ー動作をさせる請求項15に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項１７】前記の第２の励振手段は、所定の相対振
幅を持つ信号を前記の第２の素子へ結合する方向性カプ
ラーと所望の周波数範囲で二重同調をとる第２の同調手
段とを備える請求項15もしくは16に記載のアレイ・アン
テナ。 - 【請求項１８】前記の保護カバーと前記のコネクタとを
支持するベース部材を更に備え、このベース部材は，内
部コネクタと結合できるように航空機表面の穴を通って
前記のコネクタを突出させて、航空機の外面にアンテナ
を取り付けれるようにしている請求項15,16もしくは17
に記載のアレイ・アンテナ。 - 【請求項１９】請求項1,4,6,9,10,13,15もしくは18に記
載のアレイ・アンテナを横に間隔を空けて支持して成る
アレイ・アンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US458220 | 1989-12-28 | ||
| US07/458,220 US5206656A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Array antenna with forced excitation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03213005A JPH03213005A (ja) | 1991-09-18 |
| JP3045536B2 true JP3045536B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=23819862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2328736A Expired - Lifetime JP3045536B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-11-28 | 強制励振アレイアンテナ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5206656A (ja) |
| EP (1) | EP0435562B1 (ja) |
| JP (1) | JP3045536B2 (ja) |
| KR (1) | KR100198687B1 (ja) |
| CA (1) | CA2030631C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FI973785A (fi) * | 1996-09-26 | 1998-03-27 | Texas Instruments Inc | Kompakti, suurivahvistuksinen henkilökohtaisten tiedonsiirtojärjestelmien ryhmäantenni |
| US7403160B2 (en) * | 2004-06-17 | 2008-07-22 | Interdigital Technology Corporation | Low profile smart antenna for wireless applications and associated methods |
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| KR20180027881A (ko) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 엘지전자 주식회사 | 이동 단말기 |
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- 1990-11-28 JP JP2328736A patent/JP3045536B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-28 IL IL9649490A patent/IL96494A/en not_active IP Right Cessation
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| JPH04286204A (ja) | マイクロストリップアンテナ |
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