JP3351538B2 - 折りたたまれた接合を使用するボックスホーンアレイ構造 - Google Patents
折りたたまれた接合を使用するボックスホーンアレイ構造Info
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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Description
【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は全般的にアンテナアレイに係り、特にボック
スホーンアンテナアレイに関する。
スホーンアンテナアレイに関する。
通常のアンテナアレイの一つとしてボックスホーン
（箱形電磁ホーン）アレイが知られており、それは実時
間遅延導波管共同パワー分割器から給電される矩形アレ
イまたは悌形（echelon）アレイに配置されたボックス
ホーンアンテナ要素の特別な配列である。ボックスホー
ンアンテナ要素はＥ−平面に広げられ（flared）てもよ
い。誘電性の負荷がボックスホーンアレイの大きさを低
減するために採用される。ボックスホーンアレイはまた
複数のアレイを使用して形成されてもよい。常時均等に
励磁されるが、先細りの振幅および位相設計が成されて
もよい。ボックスホーンアレイにより発生された主ビー
ムは全周波数でアレイの正面に垂直であり、かくしてア
レイは傾斜した（squint）ビームを持たない。ボックス
ホーン要素は第２次世界戦争中に最初に開発され、その
設計パラメータはマクグロウヒルにより1949年に発行さ
れた“マイクロ波アンテナ理論と設計”と題したS.Silv
erによる本377−380ページに報告された。
（箱形電磁ホーン）アレイが知られており、それは実時
間遅延導波管共同パワー分割器から給電される矩形アレ
イまたは悌形（echelon）アレイに配置されたボックス
ホーンアンテナ要素の特別な配列である。ボックスホー
ンアンテナ要素はＥ−平面に広げられ（flared）てもよ
い。誘電性の負荷がボックスホーンアレイの大きさを低
減するために採用される。ボックスホーンアレイはまた
複数のアレイを使用して形成されてもよい。常時均等に
励磁されるが、先細りの振幅および位相設計が成されて
もよい。ボックスホーンアレイにより発生された主ビー
ムは全周波数でアレイの正面に垂直であり、かくしてア
レイは傾斜した（squint）ビームを持たない。ボックス
ホーン要素は第２次世界戦争中に最初に開発され、その
設計パラメータはマクグロウヒルにより1949年に発行さ
れた“マイクロ波アンテナ理論と設計”と題したS.Silv
erによる本377−380ページに報告された。
ボックスホーンアレイはアレイの主要な軸線の一つに
沿って直線的に分極される。低サイドローブ視程マイク
ロ波通信応用のため、かかるアレイは典型的に45度伝送
型ツイスト偏波器を装着される。これらの偏波器は偏波
の平面を対角面に回転する。アレイが水平に向けられた
対角線に取り付けられるとき、水平面サイドローブは非
常に改善され、かつ結果としてアンテナは水平面サイド
ローブの必要とする国際使用を備える。このようなボッ
クスホーンアレイの周波数範囲は典型的に２−40GHzで
ある。12パーセントまでの帯域幅が収容され得る。
沿って直線的に分極される。低サイドローブ視程マイク
ロ波通信応用のため、かかるアレイは典型的に45度伝送
型ツイスト偏波器を装着される。これらの偏波器は偏波
の平面を対角面に回転する。アレイが水平に向けられた
対角線に取り付けられるとき、水平面サイドローブは非
常に改善され、かつ結果としてアンテナは水平面サイド
ローブの必要とする国際使用を備える。このようなボッ
クスホーンアレイの周波数範囲は典型的に２−40GHzで
ある。12パーセントまでの帯域幅が収容され得る。
典型的に、ボックスホーンアレイは２つの金属構成要
素を含み、一片のアレイ正面はボックスホーンアンテナ
要素と一片のパワー分割器を含んでいる。この場合、２
つの構成要素はねじで互いに締結される。これは標準ボ
ックスホーンアレイとして知られ、かつここに参照され
る。しかし、ある応用において、ボックスホーンアレイ
の大きさをさらに減少することが要望される。
素を含み、一片のアレイ正面はボックスホーンアンテナ
要素と一片のパワー分割器を含んでいる。この場合、２
つの構成要素はねじで互いに締結される。これは標準ボ
ックスホーンアレイとして知られ、かつここに参照され
る。しかし、ある応用において、ボックスホーンアレイ
の大きさをさらに減少することが要望される。
さらに、ボックスホーンアレイの核心はパワー分割器
（結合器）である。35−43dBi範囲に利得を有する典型
的なボックスホーンアレイにおいて、512路から4,096路
のパワー分割器が必要になる。このような分割器の設計
および製造は通常のボックスホーンアレイの性能、製造
許容誤差および製品コストにおいて非常に困難がある。
そこに使用されるパワー分割器の複雑さを最小限にする
ボックスホーンアンテナ構成を有することは有利であ
る。
（結合器）である。35−43dBi範囲に利得を有する典型
的なボックスホーンアレイにおいて、512路から4,096路
のパワー分割器が必要になる。このような分割器の設計
および製造は通常のボックスホーンアレイの性能、製造
許容誤差および製品コストにおいて非常に困難がある。
そこに使用されるパワー分割器の複雑さを最小限にする
ボックスホーンアンテナ構成を有することは有利であ
る。
したがって、本発明の目的は通常のボックスホーンア
レイに見出される限界を克服したボックスホーンアンテ
ナアレイを提供することにある。本発明の他の目的は標
準のボックスホーンアレイに比べて減少した大きさを有
するボックスホーンアンテナアレイを提供することにあ
る。本発明のもう一つの目的はそこに使用されるパワー
分割器の複雑さを最小限にするボックスホーンアンテナ
アレイを提供することにある。
レイに見出される限界を克服したボックスホーンアンテ
ナアレイを提供することにある。本発明の他の目的は標
準のボックスホーンアレイに比べて減少した大きさを有
するボックスホーンアンテナアレイを提供することにあ
る。本発明のもう一つの目的はそこに使用されるパワー
分割器の複雑さを最小限にするボックスホーンアンテナ
アレイを提供することにある。
発明の概要 上記および他の目的を達成するために、本発明は２つ
の構成要素を備えたボックスホーンアンテナアレイを提
供する。第１の構成要素はアレイの放射表面を含みかつ
それが単一金属構成要素から構成されたパワー分割器を
備える。第２の構成要素はアレイを完成するためパワー
分割器の背面にねじで締結された金属の平らな薄板を備
える。
の構成要素を備えたボックスホーンアンテナアレイを提
供する。第１の構成要素はアレイの放射表面を含みかつ
それが単一金属構成要素から構成されたパワー分割器を
備える。第２の構成要素はアレイを完成するためパワー
分割器の背面にねじで締結された金属の平らな薄板を備
える。
パワー分割器は実質的に同一なボックスホーンサブア
レイ間に異なった接合連結の多様性を使用して製造され
る。接合はパワー分割器の２つの入力通路に沿って金属
の平らな薄板の信号入力口からエネルギーを結合するた
め中央連続接合を含む。複数の第１の折りたたまれた連
続接合はパワー分割器の２つの対向した横方向の通路に
沿って中央連続接合路により結合されたパワーを移送す
るために使用される。折りたたまれた分岐接合はボック
スホーンサブアレイ間の接合に配列される。複数の第２
の折りたたまれた連続接合はボックスホーンサブアレイ
のボックスホーン放射器にエネルギーを結合するために
使用される。導波管合致負荷（フェライトまたは他の抵
抗性物質からなる）がボックスホーンサブアレイのボッ
クスホーン放射器の各々間でパワー分割器の導波管チャ
ンネルに結ばれる。
レイ間に異なった接合連結の多様性を使用して製造され
る。接合はパワー分割器の２つの入力通路に沿って金属
の平らな薄板の信号入力口からエネルギーを結合するた
め中央連続接合を含む。複数の第１の折りたたまれた連
続接合はパワー分割器の２つの対向した横方向の通路に
沿って中央連続接合路により結合されたパワーを移送す
るために使用される。折りたたまれた分岐接合はボック
スホーンサブアレイ間の接合に配列される。複数の第２
の折りたたまれた連続接合はボックスホーンサブアレイ
のボックスホーン放射器にエネルギーを結合するために
使用される。導波管合致負荷（フェライトまたは他の抵
抗性物質からなる）がボックスホーンサブアレイのボッ
クスホーン放射器の各々間でパワー分割器の導波管チャ
ンネルに結ばれる。
ボックスホーン要素のＨ−平面幅は要素パターンに対
し決定的である。通常、幅は応用の与えられた周波数の
ため固定され、かくして全体のアレイのＨ−平面幅を固
定する。ボックスホーンアレイの誘電体負荷はボックス
ホーンアレイで伝播するモードであるTE10およびTE30の
異なった伝播速度をもたらす。
し決定的である。通常、幅は応用の与えられた周波数の
ため固定され、かくして全体のアレイのＨ−平面幅を固
定する。ボックスホーンアレイの誘電体負荷はボックス
ホーンアレイで伝播するモードであるTE10およびTE30の
異なった伝播速度をもたらす。
例えば、1.05から1.10の比誘電率を有するあわのよう
な低誘電率物質が、比誘電率の略逆平方根によりアレイ
の幅を減少するために使用され得る。この技術は特別な
大きさおよび要求された体積に合うようにアレイを寸法
決めすることを許容する。
な低誘電率物質が、比誘電率の略逆平方根によりアレイ
の幅を減少するために使用され得る。この技術は特別な
大きさおよび要求された体積に合うようにアレイを寸法
決めすることを許容する。
本発明は経済的に利用可能なパラボラアンテナより大
きさにおいて十分に薄く、かつより少ないコストでアン
テナが製造されることを許容する。本発明のこの技術
は、この小さなコンパクトなアンテナが利得、ビーム
幅、サイドローブおよびバックローブの規制要求に合う
ことを可能にする。このアンテナはまたコンパクトであ
り、かつ審美的な無線電信設備を要求する環境に据え付
けられるとき物理的に控えめである。
きさにおいて十分に薄く、かつより少ないコストでアン
テナが製造されることを許容する。本発明のこの技術
は、この小さなコンパクトなアンテナが利得、ビーム
幅、サイドローブおよびバックローブの規制要求に合う
ことを可能にする。このアンテナはまたコンパクトであ
り、かつ審美的な無線電信設備を要求する環境に据え付
けられるとき物理的に控えめである。
本発明は本発明の譲受人により開発された無線電信製
品に使用され得る。これらの無線電信製品の区別する特
徴の一つは無線装置と一体化される小さくて平坦な外形
のアンテナである。この特徴は競合製品において最近現
れたものではない。特定の無線装置の顧客の供給者選択
は性能と審美的なアピールに基づいている。本発明はこ
れらの基準の両方が無線装置に提供されたアンテナに具
体化されることを許容する。
品に使用され得る。これらの無線電信製品の区別する特
徴の一つは無線装置と一体化される小さくて平坦な外形
のアンテナである。この特徴は競合製品において最近現
れたものではない。特定の無線装置の顧客の供給者選択
は性能と審美的なアピールに基づいている。本発明はこ
れらの基準の両方が無線装置に提供されたアンテナに具
体化されることを許容する。
図面の簡単な説明 本発明の種々の特徴および利点は添付図面と関連して
行われる以下の詳細な説明を参照することによりさらに
容易に理解されるであろう。図において同じ参照番号は
同じ構成要素を示す。
行われる以下の詳細な説明を参照することによりさらに
容易に理解されるであろう。図において同じ参照番号は
同じ構成要素を示す。
図１は本発明の原理にしたがってボックスホーンアン
テナアレイの一部をそのカバーを除去した状態で示す背
面図である。
テナアレイの一部をそのカバーを除去した状態で示す背
面図である。
図２は図１のボックスホーンアンテナアレイの正面図
を示す。
を示す。
図3aおよび3bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される例示的に８ボックスホーンの背面サブア
レイの背面および横断面側面図を示す。
イに使用される例示的に８ボックスホーンの背面サブア
レイの背面および横断面側面図を示す。
図4aおよび4bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される中央連続接合の背面および横断面側面図
を示す。
イに使用される中央連続接合の背面および横断面側面図
を示す。
図5aおよび5bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される第１の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
イに使用される第１の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
図6aおよび6bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される折りたたまれた分岐接合の背面および横
断面側面図を示す。
イに使用される折りたたまれた分岐接合の背面および横
断面側面図を示す。
図7aおよび7bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される第２の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
イに使用される第２の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
図8aおよび8bはそれぞれボックスホーンアンテナアレ
イに使用される第１の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
イに使用される第１の折りたたまれた連続接合の背面お
よび横断面側面図を示す。
図９は本発明により例示的に十分に形成されたアンテ
ナ組立て体の側面図を示す。
ナ組立て体の側面図を示す。
詳細な説明 図を参照すると、図１は本発明の原理にしたがってボ
ックスホーンアンテナアレイ10の一部の背面図を示す。
図２は図１のボックスホーンアンテナアレイ10の正面図
を示す。図１および図２に示された例示的なボックスホ
ーンアンテナアレイ10は各側面の全体の寸法が33.894セ
ンチメートル（13.344インチ）で、厚さが2.156センチ
メートル（0.849インチ）である。
ックスホーンアンテナアレイ10の一部の背面図を示す。
図２は図１のボックスホーンアンテナアレイ10の正面図
を示す。図１および図２に示された例示的なボックスホ
ーンアンテナアレイ10は各側面の全体の寸法が33.894セ
ンチメートル（13.344インチ）で、厚さが2.156センチ
メートル（0.849インチ）である。
ボックスホーンアンテナアレイ10はパワー分割器11と
その中に入力口12aを有する金属の平らな薄板からなる
カバー12を備え、それはパワー分割器11の背面19aにね
じで止められている。パワー分割器11はアレイ10の放射
面を形成する正面19b（図２）を有し、複数のアンテナ
放射要素13、即ちボックスホーン放射器13（例えば512
個の放射器）を含む。パワー分割器11は金属の単一片か
ら構成される。パワー分割器11は略同一の８ボックスホ
ーンサブアレイ20間に結合される異なった導波管Ｔ字接
合14,15,16の多様性を使用して製造される。
その中に入力口12aを有する金属の平らな薄板からなる
カバー12を備え、それはパワー分割器11の背面19aにね
じで止められている。パワー分割器11はアレイ10の放射
面を形成する正面19b（図２）を有し、複数のアンテナ
放射要素13、即ちボックスホーン放射器13（例えば512
個の放射器）を含む。パワー分割器11は金属の単一片か
ら構成される。パワー分割器11は略同一の８ボックスホ
ーンサブアレイ20間に結合される異なった導波管Ｔ字接
合14,15,16の多様性を使用して製造される。
導波管Ｔ字接合14−16はカバー12（金属の平らな薄
板）の単一入力口12aからのエネルギーをパワー分割器1
1の２つの入力通路に沿って結合する中央マジックＴ字
接合14を含む。複数の第１の折りたたまれた連続導波管
接合15aは中央マジックＴ字接合14からのパワーをパワ
ー分割器11の２つの対向する横方向の通路に沿って伝達
するために使用される。図3aおよび3bは例示的に８ボッ
クスホーンサブアレイ20を示す。フェライトまたは他の
抵抗性物質からなる導波管合致負荷27がパワー分割器11
の導波管チャンネルに、特に８ボックスホーンサブアレ
イ20の各ボックスホーン放射器13間に選択的に配置され
る。種々の導波管接合14,15,16および負荷27は図3aおよ
び3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7bおよび８を参照
してより詳細に示されかつ説明される。
板）の単一入力口12aからのエネルギーをパワー分割器1
1の２つの入力通路に沿って結合する中央マジックＴ字
接合14を含む。複数の第１の折りたたまれた連続導波管
接合15aは中央マジックＴ字接合14からのパワーをパワ
ー分割器11の２つの対向する横方向の通路に沿って伝達
するために使用される。図3aおよび3bは例示的に８ボッ
クスホーンサブアレイ20を示す。フェライトまたは他の
抵抗性物質からなる導波管合致負荷27がパワー分割器11
の導波管チャンネルに、特に８ボックスホーンサブアレ
イ20の各ボックスホーン放射器13間に選択的に配置され
る。種々の導波管接合14,15,16および負荷27は図3aおよ
び3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7bおよび８を参照
してより詳細に示されかつ説明される。
特に、ボックスホーンアンテナアレイ10は、この例に
よれば512路ユニットとして一連の導波管接合14−16を
使用して組立てられる。第１接合はその分岐口17bの導
波管負荷27を有する中央マジックＴ字接合14である。中
央マジックＴ字接合14はRFパワーを半分に分割する（即
ち、1:2パワー分割器）。マジックＴ字接合14の一つの
連続した腕14cにおいて、90度位相シフト要素18が矩形
導波管区分に設置される。90度位相シフト要素18は好ま
しくは比較的低コストの誘電体平板型の位相シフト要素
18である。反対側の連続した腕14dにおいて、導波管に
何も配置されない。
よれば512路ユニットとして一連の導波管接合14−16を
使用して組立てられる。第１接合はその分岐口17bの導
波管負荷27を有する中央マジックＴ字接合14である。中
央マジックＴ字接合14はRFパワーを半分に分割する（即
ち、1:2パワー分割器）。マジックＴ字接合14の一つの
連続した腕14cにおいて、90度位相シフト要素18が矩形
導波管区分に設置される。90度位相シフト要素18は好ま
しくは比較的低コストの誘電体平板型の位相シフト要素
18である。反対側の連続した腕14dにおいて、導波管に
何も配置されない。
パワー分割はパワーを1:64の比に分割するように遂行
される。次のパワー分割において、第１の折りたたまれ
た分岐Ｔ字接合15aはパワーを（1/2）＊（1/2）＝1:4に
分割するために使用される。これは２個所でなされる。
次の分割において、第１の折りたたまれた連続Ｔ字接合
16a（４箇所）はパワーを1:8に分割する。次の分割にお
いて、第２の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15b（８箇
所）はパワーを1:16に分割する。次の分割において、第
２の折りたたまれた連続Ｔ字接合16b（16箇所）はパワ
ーを1:32に分割する。次の分割において、第３の折りた
たまれた分岐Ｔ字接合15c（32箇所）はパワーを1:64に
分割する。
される。次のパワー分割において、第１の折りたたまれ
た分岐Ｔ字接合15aはパワーを（1/2）＊（1/2）＝1:4に
分割するために使用される。これは２個所でなされる。
次の分割において、第１の折りたたまれた連続Ｔ字接合
16a（４箇所）はパワーを1:8に分割する。次の分割にお
いて、第２の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15b（８箇
所）はパワーを1:16に分割する。次の分割において、第
２の折りたたまれた連続Ｔ字接合16b（16箇所）はパワ
ーを1:32に分割する。次の分割において、第３の折りた
たまれた分岐Ｔ字接合15c（32箇所）はパワーを1:64に
分割する。
反射減衰量（return loss）を最大にするために内部
寸法を僅かに変形しているが、一定の上記接合型を使用
して成されるそれに続く３つの分割がある。これらの僅
かな変形の必要は近接空間接合間の電磁相互作用を複雑
にしがちである。次の分割において、第１の特別に折り
たたまれた連続Ｔ字接合16c（64箇所）はパワーを1:128
に分割する。次の分割において、特別に折りたたまれた
分岐Ｔ字接合15d（128箇所）はパワーを1:256に分割す
る。次の分割において、第２の特別に折りたたまれた連
続Ｔ字接合16d（256箇所）はパワーを1:512に分割す
る。第２の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16dの側
面腕はそれからボックスホーン放射器13の底に開口13a
（図２）で終端する単一リッジ（single−ridged）導波
管19を励起する。例示的な作動周波数範囲24.5−25.5GH
zにおける各接合14、15a、15b、15c、15d、16a、16b、1
6c、16dおよびサブアレイ20の寸法が表１に与えられ
る。
寸法を僅かに変形しているが、一定の上記接合型を使用
して成されるそれに続く３つの分割がある。これらの僅
かな変形の必要は近接空間接合間の電磁相互作用を複雑
にしがちである。次の分割において、第１の特別に折り
たたまれた連続Ｔ字接合16c（64箇所）はパワーを1:128
に分割する。次の分割において、特別に折りたたまれた
分岐Ｔ字接合15d（128箇所）はパワーを1:256に分割す
る。次の分割において、第２の特別に折りたたまれた連
続Ｔ字接合16d（256箇所）はパワーを1:512に分割す
る。第２の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16dの側
面腕はそれからボックスホーン放射器13の底に開口13a
（図２）で終端する単一リッジ（single−ridged）導波
管19を励起する。例示的な作動周波数範囲24.5−25.5GH
zにおける各接合14、15a、15b、15c、15d、16a、16b、1
6c、16dおよびサブアレイ20の寸法が表１に与えられ
る。
図3aおよび3bを参照すると、それぞれ図１および２で
示されたボックスホーンアンテナアレイ10に使用される
例示的８−ボックスホーンサブアレイ20の拡大された背
面および横断面側面図を示す。各８−ボックスホーンサ
ブアレイ20は８つのボックスホーン放射器13、４つの第
２の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16d、２つの特
別に折りたたまれた分岐Ｔ字接合15d、および１つの第
１の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16cを備える。
示されたボックスホーンアンテナアレイ10に使用される
例示的８−ボックスホーンサブアレイ20の拡大された背
面および横断面側面図を示す。各８−ボックスホーンサ
ブアレイ20は８つのボックスホーン放射器13、４つの第
２の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16d、２つの特
別に折りたたまれた分岐Ｔ字接合15d、および１つの第
１の特別に折りたたまれた連続Ｔ字接合16cを備える。
ボックスホーンアレイ20は実時間遅延共同パワー分割
器11（図１）を利用し、それは導波管の区分により相互
結合された折りたたまれた連続および分岐導波管接合14
−16の一連の屈曲通路（labyrinth）である。折りたた
まれた構成は全体のパワー分割器11が単一金属片からそ
れを機械加工または鋳造により製造され、低コストに寄
与することができるように使用される。折りたたみはま
たアンテナの好ましい薄い外形および重量の低減に寄与
する。最良の実施例において、各導波管接合14−16は共
通口のパワー入射を２つの他の口に等しく分割する。
器11（図１）を利用し、それは導波管の区分により相互
結合された折りたたまれた連続および分岐導波管接合14
−16の一連の屈曲通路（labyrinth）である。折りたた
まれた構成は全体のパワー分割器11が単一金属片からそ
れを機械加工または鋳造により製造され、低コストに寄
与することができるように使用される。折りたたみはま
たアンテナの好ましい薄い外形および重量の低減に寄与
する。最良の実施例において、各導波管接合14−16は共
通口のパワー入射を２つの他の口に等しく分割する。
出力腕間の等しくないパワー分割が完成されるかもし
れないが、本アンテナ10の好ましい実施例においては、
均等な給電アレイと関連した高い利得が望まれるので、
これは成されない。折りたたまれた導波管Ｔ字接合14−
16の全てが低電圧定在波比（VSWR）のため注意深く最高
に活用される。各導波管接合14−16は12パーセント周波
数帯域幅以上で23dBより良い反射減衰量を有する。
れないが、本アンテナ10の好ましい実施例においては、
均等な給電アレイと関連した高い利得が望まれるので、
これは成されない。折りたたまれた導波管Ｔ字接合14−
16の全てが低電圧定在波比（VSWR）のため注意深く最高
に活用される。各導波管接合14−16は12パーセント周波
数帯域幅以上で23dBより良い反射減衰量を有する。
かくして、典型的な512路パワー分割器11において、
９つの連続した各導波管接合14−16が使用される。これ
らの接合は中央マジックＴ字接合14、第１の折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15a、第１の折りたたまれた連続Ｔ字
接合16a、第２の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15b、第２
の折りたたまれた連続Ｔ字接合16b、第３の折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15c、第１の特別な折りたたまれた連
続Ｔ字接合16c、特別な折りたたまれた分岐Ｔ字接合15
d、および第２の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16d
を含む。パワー分割器11の実時間遅延特性のため、全て
の導波管接合14−16からの反射信号はアレイ10の入力口
12aに他の全ての導波管接合14−16と同位相で到達す
る。このことは入力口12aにおいて高電圧定在波比（VSW
R）を起こす。それ故、他の手段を採用することなく、
低VSWR仕様に合致するために極めて低い電圧定在波比が
各導波管接合14−16に必要とされる。
９つの連続した各導波管接合14−16が使用される。これ
らの接合は中央マジックＴ字接合14、第１の折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15a、第１の折りたたまれた連続Ｔ字
接合16a、第２の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15b、第２
の折りたたまれた連続Ｔ字接合16b、第３の折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15c、第１の特別な折りたたまれた連
続Ｔ字接合16c、特別な折りたたまれた分岐Ｔ字接合15
d、および第２の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16d
を含む。パワー分割器11の実時間遅延特性のため、全て
の導波管接合14−16からの反射信号はアレイ10の入力口
12aに他の全ての導波管接合14−16と同位相で到達す
る。このことは入力口12aにおいて高電圧定在波比（VSW
R）を起こす。それ故、他の手段を採用することなく、
低VSWR仕様に合致するために極めて低い電圧定在波比が
各導波管接合14−16に必要とされる。
例えば、1.5:1のアレイ10の入力口12aにおいて最大VS
WRのため、パワー分割器11は各導波管接合14−16が略1.
51/9＝1.046のVSWRを有することを必要とする。これは3
3dBの反射減衰量に等価である。4,096路パワー分割器11
において、36dBの導波管接合反射減衰量が必要とされ
る。どんな実質的なRF帯域幅の要求においても、このよ
うな低接合電圧定在波比の達成は実際に達成するのがほ
とんど不可能になる。
WRのため、パワー分割器11は各導波管接合14−16が略1.
51/9＝1.046のVSWRを有することを必要とする。これは3
3dBの反射減衰量に等価である。4,096路パワー分割器11
において、36dBの導波管接合反射減衰量が必要とされ
る。どんな実質的なRF帯域幅の要求においても、このよ
うな低接合電圧定在波比の達成は実際に達成するのがほ
とんど不可能になる。
それにもかかわらず、よく合致された導波管接合14−
16はアレイ10における良好な効率のために提供されるこ
とを必要とする。アンテナ10に使用されるユニークな折
りたたまれた導波管接合14−16が以下に詳細に説明され
る。これらの特別に設計された接合14−16は、カスケー
ド接合が互いに電気的に接近して14−16であるのでサブ
アレイ20に使用される。複雑な境界状態を満たすために
必要な電磁界モードが接合14−16間に重大な相互作用を
もたらし、かつ接合14−16の機能のみの寸法に比較して
各接合における合致装置の寸法に変更を要求する。特別
な寸法が周波数範囲24.5−25.5GHzのため表１に示され
る。全ての導波管接合14−16は量産用試作目的（protot
ypingpurposes）のため金属から計算機数値制御（CNC）
スライス削り機械を使用して容易に加工され、かつ全て
がインベストメント鋳造工程を使用して金属を鋳込まれ
る。
16はアレイ10における良好な効率のために提供されるこ
とを必要とする。アンテナ10に使用されるユニークな折
りたたまれた導波管接合14−16が以下に詳細に説明され
る。これらの特別に設計された接合14−16は、カスケー
ド接合が互いに電気的に接近して14−16であるのでサブ
アレイ20に使用される。複雑な境界状態を満たすために
必要な電磁界モードが接合14−16間に重大な相互作用を
もたらし、かつ接合14−16の機能のみの寸法に比較して
各接合における合致装置の寸法に変更を要求する。特別
な寸法が周波数範囲24.5−25.5GHzのため表１に示され
る。全ての導波管接合14−16は量産用試作目的（protot
ypingpurposes）のため金属から計算機数値制御（CNC）
スライス削り機械を使用して容易に加工され、かつ全て
がインベストメント鋳造工程を使用して金属を鋳込まれ
る。
図4aおよび4bを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される中央マジックＴ字
接合14の拡大された背面および横断面側面図が示され
る。中央マジックＴ字接合14は中央マジックＴ字接合14
の共通腕14b（即ち分岐口14b）に対向する幅の広い導波
管壁に設置された４段インピーダンス変換器14a（点線
箱により囲まれて示される）を備える。中央マジックＴ
字接合14の反射減衰量は設計周波数帯域を通して23dBよ
り良い。
ホーンアンテナアレイ10に使用される中央マジックＴ字
接合14の拡大された背面および横断面側面図が示され
る。中央マジックＴ字接合14は中央マジックＴ字接合14
の共通腕14b（即ち分岐口14b）に対向する幅の広い導波
管壁に設置された４段インピーダンス変換器14a（点線
箱により囲まれて示される）を備える。中央マジックＴ
字接合14の反射減衰量は設計周波数帯域を通して23dBよ
り良い。
図5aおよび5bを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１、第２、およ
び第３の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cの
拡大された背面および横断面側面図が示される。各折り
たたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cはその出力口15a
−２の軸線に関して90度回転され、かくして構造が折り
たたまれているその共通口即ち腕15a−１を有する。合
致装置は出力腕15a−２にそのＴ字接合15a−４に隣接し
て一対の絞り15a−３およびその共通腕15a−１に３段イ
ンピーダンス変換器15a−５を含む。第１、第２、およ
び第３の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cの
各反射減衰量は設計周波数帯域を通して23dBより良い。
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１、第２、およ
び第３の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cの
拡大された背面および横断面側面図が示される。各折り
たたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cはその出力口15a
−２の軸線に関して90度回転され、かくして構造が折り
たたまれているその共通口即ち腕15a−１を有する。合
致装置は出力腕15a−２にそのＴ字接合15a−４に隣接し
て一対の絞り15a−３およびその共通腕15a−１に３段イ
ンピーダンス変換器15a−５を含む。第１、第２、およ
び第３の折りたたまれた分岐Ｔ字接合15a、15b、15cの
各反射減衰量は設計周波数帯域を通して23dBより良い。
図6aおよび6bを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１および第２の
折りたたまれた連続Ｔ字接合16a、16bの拡大された背面
および横断面側面図が示される。各折りたたまれた連続
Ｔ字接合16a、16bはその出力口16a−２即ち腕16a−２の
軸線に関して90度回転され、かくして構造が折りたたま
れている共通即ち分岐口16a−１または腕16a−１を備え
ている。合致装置は各出力腕16a−２に設置されたイン
ピーダンス変換器16a−３および共通腕16a−１に配置さ
れた容量性絞りを含む。第１および第２の折りたたまれ
た連続Ｔ字接合16a、16bの反射減衰量は設計周波数帯域
を通して23dBより良い。
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１および第２の
折りたたまれた連続Ｔ字接合16a、16bの拡大された背面
および横断面側面図が示される。各折りたたまれた連続
Ｔ字接合16a、16bはその出力口16a−２即ち腕16a−２の
軸線に関して90度回転され、かくして構造が折りたたま
れている共通即ち分岐口16a−１または腕16a−１を備え
ている。合致装置は各出力腕16a−２に設置されたイン
ピーダンス変換器16a−３および共通腕16a−１に配置さ
れた容量性絞りを含む。第１および第２の折りたたまれ
た連続Ｔ字接合16a、16bの反射減衰量は設計周波数帯域
を通して23dBより良い。
図7aおよび7bを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１の特別な折り
たたまれた連続Ｔ字接合16cの拡大された背面および横
断面側面図が示される。サブアレイ20に使用される第１
の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16cはその出力口1
6c−２（出力腕16c−２）の軸線に関して90度回転さ
れ、かくして構造が折りたたまれている共通口16c−１
（共通腕16c−１）を備えている。合致装置は一対のポ
スト16c−３とその共通腕16c−２に３段インピーダンス
変換器16c−４を含む。
ホーンアンテナアレイ10に使用される第１の特別な折り
たたまれた連続Ｔ字接合16cの拡大された背面および横
断面側面図が示される。サブアレイ20に使用される第１
の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16cはその出力口1
6c−２（出力腕16c−２）の軸線に関して90度回転さ
れ、かくして構造が折りたたまれている共通口16c−１
（共通腕16c−１）を備えている。合致装置は一対のポ
スト16c−３とその共通腕16c−２に３段インピーダンス
変換器16c−４を含む。
図7cおよび7dを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される第２の特別な折り
たたまれた連続Ｔ字接合16dの拡大された背面および横
断面側面図が示される。サブアレイ20に使用される第２
の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16dはその出力口1
6d−２（出力腕16d−２）の軸線に関して90度回転さ
れ、かくして構造が折りたたまれている連続Ｔ字共通口
16d−１（共通腕16d−１）を備えている。合致装置はボ
ックスホーン放射器13への入り口に隣接して一対のポス
ト16d−３とその共通腕16d−２に２段インピーダンス変
換器16d−４を含む。第２の特別な折りたたまれた連続
Ｔ字接合16dの寸法は図3aおよび3bを参照して表１に与
えられる。
ホーンアンテナアレイ10に使用される第２の特別な折り
たたまれた連続Ｔ字接合16dの拡大された背面および横
断面側面図が示される。サブアレイ20に使用される第２
の特別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16dはその出力口1
6d−２（出力腕16d−２）の軸線に関して90度回転さ
れ、かくして構造が折りたたまれている連続Ｔ字共通口
16d−１（共通腕16d−１）を備えている。合致装置はボ
ックスホーン放射器13への入り口に隣接して一対のポス
ト16d−３とその共通腕16d−２に２段インピーダンス変
換器16d−４を含む。第２の特別な折りたたまれた連続
Ｔ字接合16dの寸法は図3aおよび3bを参照して表１に与
えられる。
ボックスホーンアンテナ10の設計において、第２の特
別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16d（各ボックスホー
ン放射器13に隣接した）の出力腕16d−２はさらに90度
回転される。これらの腕16d−２はそれから各ボックス
ホーン放射器13のベースに設置された開口13a即ち供給
スロット13a（図3a）に結合される。各腕16d−２は横断
面で単一リッジ導波管であり、そのリッジは合致ポスト
16d−３から延長される。
別な折りたたまれた連続Ｔ字接合16d（各ボックスホー
ン放射器13に隣接した）の出力腕16d−２はさらに90度
回転される。これらの腕16d−２はそれから各ボックス
ホーン放射器13のベースに設置された開口13a即ち供給
スロット13a（図3a）に結合される。各腕16d−２は横断
面で単一リッジ導波管であり、そのリッジは合致ポスト
16d−３から延長される。
図8aおよび8bを参照すると、それぞれ図１のボックス
ホーンアンテナアレイ10に使用される特別な折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15dの拡大された背面および横断面側
面図が示される。特別な折りたたまれた分岐Ｔ字接合15
dはその出力口15d−２の軸線に関して90度回転され、か
くして構造が折りたたまれている共通口即ち腕15d−１
を有する。合致装置は出力腕15d−２にそのＴ字接合15d
−４に隣接して一対の絞り15d−３とその共通腕15d−１
に３段インピーダンス変換器15d−５を含む。特別に折
りたたまれた分岐Ｔ字接合15dの反射減衰量は設計周波
数帯域を通して23dBより良い。
ホーンアンテナアレイ10に使用される特別な折りたたま
れた分岐Ｔ字接合15dの拡大された背面および横断面側
面図が示される。特別な折りたたまれた分岐Ｔ字接合15
dはその出力口15d−２の軸線に関して90度回転され、か
くして構造が折りたたまれている共通口即ち腕15d−１
を有する。合致装置は出力腕15d−２にそのＴ字接合15d
−４に隣接して一対の絞り15d−３とその共通腕15d−１
に３段インピーダンス変換器15d−５を含む。特別に折
りたたまれた分岐Ｔ字接合15dの反射減衰量は設計周波
数帯域を通して23dBより良い。
パワー分割器11の放射面に形成されたボックスホーン
放射器13は図２に示される。表１で与えられたボックス
ホーン放射器13の寸法はこの要素がより大きなアレイ10
に使用されるときＨ−平面格子ローブの最適な抑制をも
たらす。８ボックスホーンサブアレイ20の掃引反射減衰
量は18dBより良い。
放射器13は図２に示される。表１で与えられたボックス
ホーン放射器13の寸法はこの要素がより大きなアレイ10
に使用されるときＨ−平面格子ローブの最適な抑制をも
たらす。８ボックスホーンサブアレイ20の掃引反射減衰
量は18dBより良い。
全ての実時間遅延アレイの固有のVSWRが高いので、ア
レイ10の構成要素はアレイ10の全体を通してのVSWRを減
少するために使用される。第１の構成要素はマジックＴ
字接合14である。マジックＴ字接合14はアレイ10の全体
を通してのVSWRを減少する４口導波管接合である。これ
は図１に示されたように中央マジックＴ字接合14にその
端に関して分岐接合を有する分岐腕14bにより成され
る。
レイ10の構成要素はアレイ10の全体を通してのVSWRを減
少するために使用される。第１の構成要素はマジックＴ
字接合14である。マジックＴ字接合14はアレイ10の全体
を通してのVSWRを減少する４口導波管接合である。これ
は図１に示されたように中央マジックＴ字接合14にその
端に関して分岐接合を有する分岐腕14bにより成され
る。
公称90度位相シフト要素18が中央マジックＴ字接合14
の１つの出力腕14cに加えられるとき、中央マジックＴ
字接合14の出力腕14c、14dから２つの反射された信号が
その分岐腕14bに位相内に到達する。もし分岐腕14bが導
波管合致負荷27を含むなら、反射された信号は分岐腕17
bの分岐口に結合され、かつそれはアレイ10の入力口12a
に現れず、アレイ10の見かけのVSWRは減少される。
の１つの出力腕14cに加えられるとき、中央マジックＴ
字接合14の出力腕14c、14dから２つの反射された信号が
その分岐腕14bに位相内に到達する。もし分岐腕14bが導
波管合致負荷27を含むなら、反射された信号は分岐腕17
bの分岐口に結合され、かつそれはアレイ10の入力口12a
に現れず、アレイ10の見かけのVSWRは減少される。
この取り組みの１つの効果は、中央マジックＴ字接合
14の出力腕14c、14dにより供給されるアレイ10の２つの
半分が直角位相（90度）で供給されることである。これ
は通常から離れてアレイ10により発生されるビームの傾
きに結果として現れる。ビームの傾きは典型的に0.5ビ
ーム幅（大部分のアレイで１度以下）である。この傾き
はアンテナアレイ10の設置、よってビームの位置付けに
より容易に補償される。直角位相シフトが中央マジック
Ｔ字接合14の１つの出力腕に単純な導波管経路長変化に
より達成されるとき、周波数でのビームの傾き変化は全
く小さい。それ故実際の目的のため、アレイ10は傾斜し
てはいない。このVSWR緩和取り組みの最終の結果は、高
VSWRによる非合致損失が中央マジックＴ字接合14の（第
４の）分岐口17bで合致された負荷27における消失損失
により置き換えられることである。
14の出力腕14c、14dにより供給されるアレイ10の２つの
半分が直角位相（90度）で供給されることである。これ
は通常から離れてアレイ10により発生されるビームの傾
きに結果として現れる。ビームの傾きは典型的に0.5ビ
ーム幅（大部分のアレイで１度以下）である。この傾き
はアンテナアレイ10の設置、よってビームの位置付けに
より容易に補償される。直角位相シフトが中央マジック
Ｔ字接合14の１つの出力腕に単純な導波管経路長変化に
より達成されるとき、周波数でのビームの傾き変化は全
く小さい。それ故実際の目的のため、アレイ10は傾斜し
てはいない。このVSWR緩和取り組みの最終の結果は、高
VSWRによる非合致損失が中央マジックＴ字接合14の（第
４の）分岐口17bで合致された負荷27における消失損失
により置き換えられることである。
第２の取り組みは直角補正板ビーム傾き補償の使用で
ある。もし望まれるなら、誘電体板18a（図１に全般的
に指示される）が直角位相シフトの補償のためアレイ10
の半分を覆うように配置されてもよい。板がアレイの半
分に置換されるのでこれはビーム傾きをゼロに減少し、
かつ第１のサイドローブを対称的に作ることにより放射
パターンを改善する。反射のない半波板でビーム傾斜を
完全に補償するために、誘電率4.0が必要である。
ある。もし望まれるなら、誘電体板18a（図１に全般的
に指示される）が直角位相シフトの補償のためアレイ10
の半分を覆うように配置されてもよい。板がアレイの半
分に置換されるのでこれはビーム傾きをゼロに減少し、
かつ第１のサイドローブを対称的に作ることにより放射
パターンを改善する。反射のない半波板でビーム傾斜を
完全に補償するために、誘電率4.0が必要である。
特に、例えば誘電率が略2.75であるレキサン（Lexa
n）ポリカーボネイトのような幾分低い誘電率物質が利
用される。この物質の半波壁（half wave wall）は略70
度の挿入位相遅れを有する。この場合、設計者は２つの
選択を有する。第１の選択は90度の位相シフト要素18お
よび典型的なビーム傾斜0.2度で、かつ典型的なビーム
傾斜／高パワー帯域幅（HPBW）0.1を生成するため70度
だけ位相をシフトする誘電体板18aを使用することであ
り、それは理想的なVSWR緩和をもたらす。第２の選択は
70度位相シフト要素18および典型的なビーム傾斜０度
で、かつ典型的なビーム傾斜／（HPBW）０を生成するた
め70度だけ位相をシフトする誘電体板18aを使用するこ
とであり、それは僅かに減少されたVSWR緩和をもたら
す。それ故、いずれの選択もビーム傾斜補償の実際の解
決を提案し、両方とも出会うであろう仕様によって受け
入れ可能である。
n）ポリカーボネイトのような幾分低い誘電率物質が利
用される。この物質の半波壁（half wave wall）は略70
度の挿入位相遅れを有する。この場合、設計者は２つの
選択を有する。第１の選択は90度の位相シフト要素18お
よび典型的なビーム傾斜0.2度で、かつ典型的なビーム
傾斜／高パワー帯域幅（HPBW）0.1を生成するため70度
だけ位相をシフトする誘電体板18aを使用することであ
り、それは理想的なVSWR緩和をもたらす。第２の選択は
70度位相シフト要素18および典型的なビーム傾斜０度
で、かつ典型的なビーム傾斜／（HPBW）０を生成するた
め70度だけ位相をシフトする誘電体板18aを使用するこ
とであり、それは僅かに減少されたVSWR緩和をもたら
す。それ故、いずれの選択もビーム傾斜補償の実際の解
決を提案し、両方とも出会うであろう仕様によって受け
入れ可能である。
ボックスホーンアレイ10からの放射パターンはすでに
アンテナ理論により決定される。アレイ10において、全
体のパターンはボックスホーン放射器13のフィールドパ
ターンおよびアレイ係数の生成である。アレイ係数はア
レイ要素からの全ての信号の複雑な加算で説明する表現
である。全体のパターンはボックスホーン放射器13によ
り決定される。もしボックスホーン放射器13がＥ−平面
に広げられるなら、アレイ10は大きさを拡張されてもよ
い。しかし、ボックスホーン放射器13の要素パターンの
制限のため、与えられた周波数帯域を離間している固定
されたＨ−平面がある。
アンテナ理論により決定される。アレイ10において、全
体のパターンはボックスホーン放射器13のフィールドパ
ターンおよびアレイ係数の生成である。アレイ係数はア
レイ要素からの全ての信号の複雑な加算で説明する表現
である。全体のパターンはボックスホーン放射器13によ
り決定される。もしボックスホーン放射器13がＥ−平面
に広げられるなら、アレイ10は大きさを拡張されてもよ
い。しかし、ボックスホーン放射器13の要素パターンの
制限のため、与えられた周波数帯域を離間している固定
されたＨ−平面がある。
それ故、ボックスホーンアレイ10は比較的固定された
大きさを有する。実時間遅延パワー分割器11で、要素の
二進数を有するアレイのみが採用され、かつアレイ寸法
が基準寸法にのみ利用可能である。例えば、512要素大
群は自然とＨ−平面に16要素およびＥ−平面に32ボック
スホーン放射器13を有する。Ｅ−平面アレイ寸法は近接
して離間されたＥ−平面形状のそれから略15パーセント
だけ拡張されうる。15パーセント以上の拡張は結果とし
て利得損失および高サイドローブをともなってＥ−平面
に格子ローブを起こさせ、それ故設計で回避される。
大きさを有する。実時間遅延パワー分割器11で、要素の
二進数を有するアレイのみが採用され、かつアレイ寸法
が基準寸法にのみ利用可能である。例えば、512要素大
群は自然とＨ−平面に16要素およびＥ−平面に32ボック
スホーン放射器13を有する。Ｅ−平面アレイ寸法は近接
して離間されたＥ−平面形状のそれから略15パーセント
だけ拡張されうる。15パーセント以上の拡張は結果とし
て利得損失および高サイドローブをともなってＥ−平面
に格子ローブを起こさせ、それ故設計で回避される。
ボックスホーン放射器13はＨ−平面第１格子ローブ角
度で要素パターンゼロに置くように寸法決定される。こ
の角度は“ThetaG"で示され、かつ次式の三角関数で与
えられる。
度で要素パターンゼロに置くように寸法決定される。こ
の角度は“ThetaG"で示され、かつ次式の三角関数で与
えられる。
SIN（ThetaG）＝0.5＊波長／ボックスホーンピッチ ここにボックスホーンピッチはボックスホーンの内側
幅プラスＨ−平面壁厚であり、波長は同じ寸法で表わさ
れる。
幅プラスＨ−平面壁厚であり、波長は同じ寸法で表わさ
れる。
背景技術で述べられたSilverの引例はボックスホーン
パターンが以下のパラメータ、即ちＨ−平面幅、給電ス
ロット幅、ボックスホーン深さおよびボックスホーンの
内側角半径から計算されることを示す。計算は要素パタ
ーンゼロがこれらのパラメータの適当な選択により、Th
etaG格子ローブ角度に置かれ得ることを示す。これが成
されるとき、格子ローブの大きさは非常に抑制される。
計算はこの格子ローブが12パーセント周波数帯域幅を通
して−18dBより良く抑制され得ることを示す。帯域中心
で、25dBより良い格子ローブ抑制が達成され得た。
パターンが以下のパラメータ、即ちＨ−平面幅、給電ス
ロット幅、ボックスホーン深さおよびボックスホーンの
内側角半径から計算されることを示す。計算は要素パタ
ーンゼロがこれらのパラメータの適当な選択により、Th
etaG格子ローブ角度に置かれ得ることを示す。これが成
されるとき、格子ローブの大きさは非常に抑制される。
計算はこの格子ローブが12パーセント周波数帯域幅を通
して−18dBより良く抑制され得ることを示す。帯域中心
で、25dBより良い格子ローブ抑制が達成され得た。
これらの格子ローブがアレイ10の原理的にＨ−平面に
現れることに注意すべきである。45度伝送型ツイスト偏
波器（示されない）がボックスホーンアンテナアレイ10
に採用されるとき、これらの格子ローブは水平面に現れ
ない。完成のために十分に形成されたアンテナ組立て体
30の側面図が図９に示され、かつ例えばレキサンポリカ
ーボネイトのようなプラスチックを真空成形または射出
成形されたレードームカバー18b（全般的に図１に示さ
れる）、また例えばプラスチックを真空成形または射出
成形される直角補正板18a、およびツイスト偏波器18c
（全般的に図１に示される）を含む。レードームカバー
18bは各々その上に形成された一組の金属片を有する一
連の積層プラスチックシートから構成されてもよい。図
９に示されるようにツイスト偏波器18c、直角補正板18a
およびレードームカバー18bは図１および図２に示され
たボックスホーンアンテナアレイ10の正面に積み重ねら
れる。直角補正板18aはボックスホーンアンテナアレイ1
0の半分を覆う。直角補正板18aおよびレードームカバー
18bは一体に接合されてもよい。ツイスト偏波器18cは典
型的に直角補正板18aおよびボックスホーンアンテナア
レイ10の隣接面から小さな空隙だけ離間される。
現れることに注意すべきである。45度伝送型ツイスト偏
波器（示されない）がボックスホーンアンテナアレイ10
に採用されるとき、これらの格子ローブは水平面に現れ
ない。完成のために十分に形成されたアンテナ組立て体
30の側面図が図９に示され、かつ例えばレキサンポリカ
ーボネイトのようなプラスチックを真空成形または射出
成形されたレードームカバー18b（全般的に図１に示さ
れる）、また例えばプラスチックを真空成形または射出
成形される直角補正板18a、およびツイスト偏波器18c
（全般的に図１に示される）を含む。レードームカバー
18bは各々その上に形成された一組の金属片を有する一
連の積層プラスチックシートから構成されてもよい。図
９に示されるようにツイスト偏波器18c、直角補正板18a
およびレードームカバー18bは図１および図２に示され
たボックスホーンアンテナアレイ10の正面に積み重ねら
れる。直角補正板18aはボックスホーンアンテナアレイ1
0の半分を覆う。直角補正板18aおよびレードームカバー
18bは一体に接合されてもよい。ツイスト偏波器18cは典
型的に直角補正板18aおよびボックスホーンアンテナア
レイ10の隣接面から小さな空隙だけ離間される。
ボックスホーンアレイ10の主な利点の一つは、単純な
導波管スロットの通常の配列と比較するとき、与えられ
たアレイの大きさについて放射要素（ボックスホーン放
射器13）の数の単に半分のみが必要とされることであ
る。これは要求される多数の導波管接合14−16を有する
ことにより実時間遅延パワー分割器11の設計を非常に単
純化する。事実半分の複雑さおよび減少したコストで同
じ効果が得られる。
導波管スロットの通常の配列と比較するとき、与えられ
たアレイの大きさについて放射要素（ボックスホーン放
射器13）の数の単に半分のみが必要とされることであ
る。これは要求される多数の導波管接合14−16を有する
ことにより実時間遅延パワー分割器11の設計を非常に単
純化する。事実半分の複雑さおよび減少したコストで同
じ効果が得られる。
ある仕様は多数のボックスホーンアレイ10がより大き
い高利得アンテナを形成するために加えられることを要
求する。アレイ理論はかかる拡大されたアレイ10のパタ
ーン性能をすでに予言する。例えば、２つの正方形のア
レイ10を有する２つのアレイシステムが一縁に加えられ
かつパターンの平面に45度の方向に向けられる。このア
レイ10はまた非常に抑制された45度平面サイドローブを
有する。これは他の近くの局との干渉を減少するため、
この型の性能を要求する商業的視程マイクロ波リンクに
それを非常に有用にする。このようなサイドローブ機能
は英国のFCC,DTIおよび他の政府代理社により規制され
る。さらに縦横比が1:1を有するボックスホーンアレイ1
0は、狭い帯域幅およびより高い利得を除いて、個々の
アレイ10として低対角線平面サイドローブを有する放射
パターンの同じ型を有する。
い高利得アンテナを形成するために加えられることを要
求する。アレイ理論はかかる拡大されたアレイ10のパタ
ーン性能をすでに予言する。例えば、２つの正方形のア
レイ10を有する２つのアレイシステムが一縁に加えられ
かつパターンの平面に45度の方向に向けられる。このア
レイ10はまた非常に抑制された45度平面サイドローブを
有する。これは他の近くの局との干渉を減少するため、
この型の性能を要求する商業的視程マイクロ波リンクに
それを非常に有用にする。このようなサイドローブ機能
は英国のFCC,DTIおよび他の政府代理社により規制され
る。さらに縦横比が1:1を有するボックスホーンアレイ1
0は、狭い帯域幅およびより高い利得を除いて、個々の
アレイ10として低対角線平面サイドローブを有する放射
パターンの同じ型を有する。
計算は個々のアレイ10がそれらの隣接同胞に対して干
渉することが必要ないことを示す。アレイ理論はアレイ
10の大きさの10−20パーセントの分離でさえ、低サイド
ローブがまだ対角線平面に発生されることを予言する。
この結果は全部の帯域幅を狭くするためアンテナの拡張
を許容する。
渉することが必要ないことを示す。アレイ理論はアレイ
10の大きさの10−20パーセントの分離でさえ、低サイド
ローブがまだ対角線平面に発生されることを予言する。
この結果は全部の帯域幅を狭くするためアンテナの拡張
を許容する。
本発明は最新の個人通信システムが実行される地方共
同社会において、設計され、製造され、販売されかつ据
え付けられるディジタル通信システムを可能にする。米
国において、主要通信会社は高性能無線電話、インター
ネットリンクおよび広帯域データを開発している。通信
基盤のこの型に使用されるディジタル無線通信が局部的
に据え付けられねばならないので、それらの数は莫大で
ある。このような無線通信の設備が据え付けられた共同
社会は見苦しいタワーの激増およびそれらの近隣のパラ
ボラアンテナについて審美的な関心を有する。
同社会において、設計され、製造され、販売されかつ据
え付けられるディジタル通信システムを可能にする。米
国において、主要通信会社は高性能無線電話、インター
ネットリンクおよび広帯域データを開発している。通信
基盤のこの型に使用されるディジタル無線通信が局部的
に据え付けられねばならないので、それらの数は莫大で
ある。このような無線通信の設備が据え付けられた共同
社会は見苦しいタワーの激増およびそれらの近隣のパラ
ボラアンテナについて審美的な関心を有する。
本発明は典型的なディジタル無線通信の外観を著しく
改善し、かくして地方共同社会の関心を少なくする。そ
れ故、これら無線通信を利用するディジタルネットワー
クは迅速に、コスト効果的にかつ技術的に迎合的方法で
実行され勝ちである。ディジタル無線通信はそれらの技
術的な特徴のため高度に規制されると言う他の要件があ
る。それに使用されるアンテナのため、利得、サイドロ
ーブおよび干渉偏波が政府規制体により確立される。多
くの共同体社会は僅かに異なった技術的要求を有する
が、それらの通信公務員はすべて、それらの基盤を改善
しかつ容易に時代遅れにならないことを確保するため
に、それらの共同体社会に設置される最良の可能な技術
的性能を持つことを欲する。本発明は無線通信に使用さ
れるアンテナのコスト効果的な製造を許容しながらこれ
らの目的に合致することを援助する。
改善し、かくして地方共同社会の関心を少なくする。そ
れ故、これら無線通信を利用するディジタルネットワー
クは迅速に、コスト効果的にかつ技術的に迎合的方法で
実行され勝ちである。ディジタル無線通信はそれらの技
術的な特徴のため高度に規制されると言う他の要件があ
る。それに使用されるアンテナのため、利得、サイドロ
ーブおよび干渉偏波が政府規制体により確立される。多
くの共同体社会は僅かに異なった技術的要求を有する
が、それらの通信公務員はすべて、それらの基盤を改善
しかつ容易に時代遅れにならないことを確保するため
に、それらの共同体社会に設置される最良の可能な技術
的性能を持つことを欲する。本発明は無線通信に使用さ
れるアンテナのコスト効果的な製造を許容しながらこれ
らの目的に合致することを援助する。
それ故、本発明は審美性の主論点、国民の通信基盤の
最新化、装置の地方受容性、規制要求に合致またはそれ
より良い高技術的性能、低い生産コストおよび製造の容
易さ、およびこれらのディジタル無線通信に要求される
大量の据付の問題を処理する。
最新化、装置の地方受容性、規制要求に合致またはそれ
より良い高技術的性能、低い生産コストおよび製造の容
易さ、およびこれらのディジタル無線通信に要求される
大量の据付の問題を処理する。
マジックＴ字接合14、分岐Ｔ字接合15a、15b、15cお
よび連続Ｔ字接合16a、16bは独立であり、他の接合と相
互作用しない。上記例示的なアンテナアレイ10におい
て、これら独立な接合は第３の分岐Ｔ字接合15cで停止
する。しかし、一般にこのような分岐および連続接合15
a、15b、15c、16a、16bはより大きなあるいはより小さ
なアレイ10を形成するために、交互の分岐および連続接
合15,16を追加しあるいは減算してカスケードされても
良い。最後の３つの特別な折りたたまれた接合16c、16
d、15dは互いに相互作用し、パワー分割器11の最後の８
路部分を形成する。
よび連続Ｔ字接合16a、16bは独立であり、他の接合と相
互作用しない。上記例示的なアンテナアレイ10におい
て、これら独立な接合は第３の分岐Ｔ字接合15cで停止
する。しかし、一般にこのような分岐および連続接合15
a、15b、15c、16a、16bはより大きなあるいはより小さ
なアレイ10を形成するために、交互の分岐および連続接
合15,16を追加しあるいは減算してカスケードされても
良い。最後の３つの特別な折りたたまれた接合16c、16
d、15dは互いに相互作用し、パワー分割器11の最後の８
路部分を形成する。
かくして、改良されたボックスホーンアンテナアレイ
が開示された。開示された実施例は、本発明の原理の仕
様を表わす多くの特別な実施例の幾つかを単に説明して
いることが理解されるべきである。明らかに、多数およ
び他の配列が技術に熟練した者により発明の範囲から離
れることなく容易に工夫され得る。
が開示された。開示された実施例は、本発明の原理の仕
様を表わす多くの特別な実施例の幾つかを単に説明して
いることが理解されるべきである。明らかに、多数およ
び他の配列が技術に熟練した者により発明の範囲から離
れることなく容易に工夫され得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サントス、レイモンド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90808、ロング・ビーチ、ルートガー ス・ストリート 3666 (72)発明者 シーベイ、ジョン・エム アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 02025、コハセット、ビーチウッド・ス トリート 339 (56)参考文献 特開 平２−312302（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−36905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 5/12 H01Q 13/02 H01Q 21/06
Claims (17)
- 【請求項１】アレイの放射面（19b）を形成する正面（1
9b）および背面（19a）を有し、パワー分割器が中央マ
ジックＴ字接合（14）と、中央マジックＴ字接合からア
レイの放射面に形成されたボックスホーン放射器（13）
を有する複数のボックスホーンサブアレイ（20）にエネ
ルギーを結合する複数の交互に折りたたまれた分岐およ
び折りたたまれた連続Ｔ字接合（15,16）とを備え、前
記ボックスホーンサブアレイが複数の第２の折りたたま
れたＴ字接合（16d）、折りたたまれた分岐Ｔ字接合（1
5d）および第１の折りたたまれた連続Ｔ字接合（16c）
を有するパワー分割器（11）と、 パワー分割器の背面に締結され、パワー分割器の中央マ
ジックＴ字接合に結合された入力口（12a）を有するカ
バー（12）と を備えたボックスホーンアンテナアレイ（10）。 - 【請求項２】カバー（12）がパワー分割器（11）の背面
に締結される入力口（12a）を有する金属の平坦なシー
トを備えた請求項１のアレイ（10）。 - 【請求項３】パワー分割器（11）が金属の単一片から製
造される請求項１のアレイ（10）。 - 【請求項４】ボックスホーンサブアレイ（20）の各ボッ
クスホーン放射器（13）間の導波管チャンネルに配置さ
れた導波管合致負荷（27）をさらに備えた請求項１のア
レイ（10）。 - 【請求項５】パワー分割器（11）の放射面（19b）の正
面に配置されたツイスト偏波器（18c）と、 ツイスト偏波器の正面に配置された直角補正板（18a）
と、 直角補正板の正面に配置されたレードームカバー（18
b）と をさらに備えた請求項１のアレイ（10）。 - 【請求項６】ツイスト偏波器（18c）が直角補正板（18
a）およびボックスホーンアンテナアレイの隣接面から
小さな空隙をおいている請求項５のアレイ（10）。 - 【請求項７】直角補正板（18a）がプラスチックからな
る請求項５のアレイ（10）。 - 【請求項８】レードームカバー（18b）が各々プラスチ
ックシートの上に形成された一組の金属ストリップを有
する一連の積層プラスチックシートからなる請求項５の
アレイ（10）。 - 【請求項９】ツイスト偏波器（18c）がプラスチックか
らなる請求項５のアレイ（10）。 - 【請求項１０】アレイの放射面（19b）を形成する正面
（19b）および背面（19a）を有し、パワー分割器が中央
マジックＴ字接合（14）と、中央マジックＴ字接合から
アレイの放射面に形成されたボックスホーン放射器（1
3）を有する複数のボックスホーンサブアレイ（20）に
エネルギーを結合する複数の交互に折りたたまれた分岐
および折りたたまれた連続Ｔ字接合（15,16）と、パワ
ー分割器の背面に締結され、パワー分割器の中央マジッ
クＴ字接合に結合された入力口（12a）を有するカバー
（12）とを備え、前記ボックスホーンサブアレイが複数
の第２の折りたたまれたＴ字接合（16d）、折りたたま
れた分岐Ｔ字接合（15d）および第１の折りたたまれた
連続Ｔ字接合（16c）を有するパワー分割器（11）と、 パワー分割器（11）の放射面（19b）の正面に配置され
たツイスト偏波器（18c）と、 ツイスト偏波器の正面に配置された直角補正板（18a）
と、 直角補正板の正面に配置されたレードームカバー（18
b）と を備えたアンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１１】カバー（12）がパワー分割器（11）の背
面に締結される入力口（12a）を有する金属の平坦なシ
ートを備えた請求項10のアンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１２】パワー分割器（11）が金属の単一片から
製造される請求項10のアンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１３】ボックスホーンサブアレイ（20）の各ボ
ックスホーン放射器（13）間の導波管チャンネルに配置
された導波管合致負荷（27）をさらに備えた請求項10の
アンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１４】ツイスト偏波器（18c）が直角補正板（1
8a）およびボックスホーンアンテナアレイの隣接面から
小さな空隙をおいている請求項10のアンテナ組立て体
（30）。 - 【請求項１５】直角補正板（18a）がプラスチックから
なる請求項10のアンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１６】レードームカバー（18b）が各々プラス
チックシートの上に形成された一組の金属ストリップを
有する一連の積層プラスチックシートからなる請求項10
のアンテナ組立て体（30）。 - 【請求項１７】ツイスト偏波器（18c）がプラスチック
からなる請求項10のアンテナ組立て体（30）。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/006,251 | 1998-01-13 | ||
| US09/006,251 US6034647A (en) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | Boxhorn array architecture using folded junctions |
| PCT/US1999/000728 WO1999036986A2 (en) | 1998-01-13 | 1999-01-13 | Boxhorn array architecture using folded junctions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001504317A JP2001504317A (ja) | 2001-03-27 |
| JP3351538B2 true JP3351538B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=21720014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53738399A Expired - Lifetime JP3351538B2 (ja) | 1998-01-13 | 1999-01-13 | 折りたたまれた接合を使用するボックスホーンアレイ構造 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034647A (ja) |
| EP (1) | EP0970533B1 (ja) |
| JP (1) | JP3351538B2 (ja) |
| KR (1) | KR100329131B1 (ja) |
| AT (1) | ATE306720T1 (ja) |
| AU (1) | AU718880B2 (ja) |
| CA (1) | CA2283527C (ja) |
| DE (1) | DE69927637T2 (ja) |
| DK (1) | DK0970533T3 (ja) |
| ES (1) | ES2246564T3 (ja) |
| IL (1) | IL131480A (ja) |
| MX (1) | MXPA99008389A (ja) |
| NO (1) | NO319585B1 (ja) |
| WO (1) | WO1999036986A2 (ja) |
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| US6563398B1 (en) * | 1999-12-23 | 2003-05-13 | Litva Antenna Enterprises Inc. | Low profile waveguide network for antenna array |
| DE10028937A1 (de) * | 2000-06-16 | 2002-01-17 | Comet Vertriebsgmbh | Planarantenne mit Hohlleiteranordnung |
| US6323819B1 (en) * | 2000-10-05 | 2001-11-27 | Harris Corporation | Dual band multimode coaxial tracking feed |
| US7432871B2 (en) * | 2005-03-08 | 2008-10-07 | Raytheon Company | True-time-delay feed network for CTS array |
| KR20090024039A (ko) | 2007-09-03 | 2009-03-06 | 주식회사 아이두잇 | 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 |
| US7564421B1 (en) * | 2008-03-10 | 2009-07-21 | Richard Gerald Edwards | Compact waveguide antenna array and feed |
| CN102057762A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-05-11 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置及等离子体处理方法 |
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| DE102014112485B4 (de) * | 2014-08-29 | 2024-03-07 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Hornstrahlerantenne mit verringerter verkopplung zwischen antennenelementen |
| KR102302466B1 (ko) * | 2014-11-11 | 2021-09-16 | 주식회사 케이엠더블유 | 도파관 슬롯 어레이 안테나 |
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| US9859597B2 (en) | 2015-05-27 | 2018-01-02 | Viasat, Inc. | Partial dielectric loaded septum polarizer |
| DE102017112552A1 (de) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Antenne mit mehreren einzelstrahlern |
| KR101943857B1 (ko) | 2017-12-06 | 2019-01-30 | 연세대학교 산학협력단 | 리플렉트 어레이 및 이를 구비하는 리플렉트 어레이 안테나 |
| RU2727348C1 (ru) * | 2019-04-26 | 2020-07-21 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" | Полосковая щелевая линейная антенная решетка |
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| TWI749987B (zh) * | 2021-01-05 | 2021-12-11 | 友達光電股份有限公司 | 天線結構及陣列天線模組 |
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-
1999
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