JP6289016B2 - モノパルスレーダアンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は、飛翔体や地上局アンテナの目標追尾などに用いられるモノパルスレーダアンテナ装置に関するものである。

従来より、電波を利用して特定の目標の方向探知を行うために、４象限モノパルス方式のレーダ装置が用いられてる。

図９および図１０を参照して、従来のモノパルスレーダアンテナ装置の構成について説明する。
従来のモノパルスレーダアンテナ装置は、第１象限〜第４象限の各々に対応して設けられた第１ポート１〜第４ポート４と、第１象限〜第４象限の信号の和をなす和信号（以下「Σ信号」と記載）を形成するΣポート６と、第１象限の信号および第４象限の信号の和と第２象限の信号および第３象限の信号の和との差をなす方位角差信号（以下「ΔＡＺ信号」と記載）を形成するΔＡＺポート８と、第１象限の信号および第２象限の信号の和と第３象限の信号および第４象限の信号の和との差をなす仰角差信号（以下「ΔＥＬ信号」と記載）を形成するΔＥＬポート７と、抵抗で終端した機能割付けのないアイソレーションポート９（以下「ＩＳＯポート」と記載）とを有している。これらのポート１〜４，６〜９には、方向性結合器５ａ〜５ｄの各々の端子が接続され、給電回路部５（以下「コンパレータ部」と記載）が構成されている。第１ポート１〜第４ポート４には、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４の各々の給電ポートが接続され、アンテナ部を構成している。

第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、アンテナ開口を方位角方向（以下、「ＡＺ方向」と記載）および仰角方向（以下、「ＥＬ方向」と記載）に沿って区分した第１象限〜第４象限にそれぞれ対応して配置された素子アンテナまたはアレーアンテナで構成されている。また、図１０に示すように、いずれも給電ポートへの入力信号と同位相（位相差が０°）の電磁波を励振するように構成されている。

方向性結合器５ａ〜５ｄは、一方の導波管の一方の端子から信号を入力すると、一方の導波管の他方の端子から等振幅かつ同位相の信号を出力し、隣接する他方の導波管の他方の端子から等振幅かつ位相差が９０°の信号を出力し、他方の導波管の一方の端子からは信号を出力しない構造の４端子の９０°方向性結合器で構成されている。

また、コンパレータ部５は、方向性結合器５ａの端子と第１ポート１の間の線路に９０°の位相差を生ずる位相調整用線路１０ａを有している。また、方向性結合器５ａの端子と第２ポート２の間の線路に１８０°の位相差を生ずる位相調整用線路１１を有している。さらに、方向性結合器５ｃの端子と第３ポート３の間の線路に９０°の位相差を生ずる位相調整用線路１０ｂを有している。

次に、図９および図１１を参照して、従来のモノパルスレーダアンテナ装置の動作について説明する。
Σポート６から信号を入力すると、図１１（ａ）に示すように、入力信号は、第１ポート１〜第４ポート４からいずれも等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差がいずれも１８０°）の信号として出力される。すなわち、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４はいずれも同位相の電磁波を励振し、Σ信号を形成する。

同様に、ΔＡＺポート８から信号を入力すると、図１１（ｂ）に示すように、入力信号は、第１ポート１および第４ポート４から等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差が９０°）の信号として出力される。また、第２ポート２および第３ポート３から等振幅かつ逆位相（入力信号に対する位相差が２７０°）の信号として出力される。すなわち、第１アンテナ２１および第４アンテナ２４は、第２アンテナ２２および第３アンテナ２３とは逆位相の電磁波を励振し、ΔＡＺ信号を形成する。

同様に、ΔＥｌポート７から信号を入力すると、図１１（ｃ）に示すように、入力信号は、第１ポート１および第２ポート２から等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差が２７０°）の信号として出力される。また、第３ポート３および第４ポート４から等振幅かつ逆位相（入力信号に対する位相差が９０°）の信号として出力される。すなわち、第１アンテナ２１および第２アンテナ２２は、第３アンテナ２３および第４アンテナ２４とは逆位相の電磁波を励振し、ΔＥＬ信号を形成する。

以上のように、従来のモノパルスレーダアンテナ装置は、コンパレータ部５の信号を入力するポートに応じて、Σ信号、ΔＡＺ信号およびΔＥＬ信号の３種類の信号を出力するようになっている。

しかしながら、従来のモノパルスレーダアンテナ装置では、３種類の信号を形成するために、コンパレータ部５に三つの位相調整用線路１０ａ，１０ｂ，１１が不可欠であった。
そのため、コンパレータ部５において、通過位相、通過振幅、アイソレーション特性、反射特性などがいわゆる周波数特性を持ち、周波数に応じて変動するようになってしまう。
すなわち、狭帯域な特性となり、モノパルスレーダアンテナ装置の性能が劣化するという課題があった。また、必要な位相差線路の分だけコンパレータ部５のサイズが大きくなるという課題があった。

これに対し、非特許文献１では、導波管の広壁面の幅を広げた位相補正回路を備えたモノパルスコンパレータが開示されている。このような構成により、周波数特性による性能の劣化を抑制することが開示されている。
また、特許文献１では、一部の象限のアンテナを、給電ポートへの入力信号に対して逆位相の電磁波を励振するように構成したモノパルスレーダ装置が開示されている。このような構成により、位相調整用線路の数を二つに低減することが開示されている。

特開２０１１−１９１１００号公報

齊藤、内田、米田、柿崎、小西、大橋、「位相補正回路装荷型モノパルスコンパレータ」、２００４年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演集Ｃ−２−４０

しかしながら、非特許文献１のモノパルスコンパレータは、従来のモノパルスレーダアンテナ装置と同様に遅延線路（位相調整用線路）を必要としており、コンパレータ部のサイズが大きくなるという課題を解決できなかった。
また、特許文献１のモノパルスレーダ装置も、依然として位相調整用線路を必要としており、周波数特性によって性能が劣化するという課題や、コンパレータ部のサイズが大きくなるという課題を十分に解決できなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部のサイズをより小さくしたモノパルスレーダアンテナ装置を提供することを目的とする。

この発明のモノパルスレーダアンテナ装置は、第１象限、第２象限、第３象限および第４象限の各々に対応して設けられた第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートに各々の端子が接続された方向性結合器を含むコンパレータ部と、第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートに第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナおよび第４アンテナの各々の給電ポートを接続してなるアンテナ部とを備えたモノパルスレーダアンテナ装置において、方向性結合器の各々の端子と対応する第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートの間の各々の線路をいずれも同じ位相特性の線路で構成し、アンテナ部で励振位相を調整するものであり、第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナおよび第４アンテナを、励振位相に応じた位相差を有する直線偏波アンテナまたは励振位相に応じた回転角を有する円偏波アンテナで各々構成したものである。

この発明のモノパルスレーダアンテナ装置によれば、コンパレータ部の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部のサイズをより小さくすることができる。

この発明の実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１のアンテナ部の構成および位相を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の方向性結合器の構成図である。 この発明の実施の形態１の第１ポート〜第４ポートの位相を示す説明図である。 この発明の実施の形態２のアンテナ部の構成および位相を示す説明図である。 この発明の実施の形態３のアンテナ部の構成および位相を示す説明図である。 この発明の実施の形態４の方向性結合器の構成図である。 この発明の実施の形態５のモノパルスレーダアンテナ装置の構成図である。 従来のモノパルスレーダアンテナ装置の構成図である。 従来のアンテナ部の位相を示す説明図である。 従来の第１ポート〜第４ポートの位相を示す説明図である。

実施の形態１．
図１〜図３を参照して、この発明の実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置の構成について説明する。
図中、５はコンパレータ部である。コンパレータ部５は、第１象限〜第４象限の各々に対応して設けられた第１ポート１〜第４ポート４と、第１象限〜第４象限の信号の和をなすΣ信号を形成するΣポート６と、第１象限の信号および第４象限の信号の和と第２象限の信号および第３象限の信号の和との差をなすΔＡＺ信号を形成するΔＡＺポート８と、第１象限の信号および第２象限の信号の和と第３象限の信号および第４象限の信号の和との差をなすΔＥＬ信号を形成するΔＥＬポート７と、抵抗で終端した機能割付けのないＩＳＯポート９とを有している。
第１ポート１〜第４ポート４には、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４の各々の給電ポートが接続されており、これらの第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４によりアンテナ部が構成されている。
コンパレータ部５は、隣接する二つの導波管の一方の端子を第１ポート１および第２ポート２に各々接続した方向性結合器５ａを有している。また、隣接する二つの導波管の一方の端子をΣポート６およびΔＥＬポート７に各々接続し、一方の導波管の他方の端子を方向性結合器５ａの一方の導波管の他方の端子に接続した方向性結合器５ｂを有している。
また、隣接する二つの導波管の一方の端子を第３ポート３および第４ポート４に各々接続し、一方の導波管の他方の端子を方向性結合器５ｂの他方の導波管の他方の端子に接続した方向性結合器５ｃを有している。また、隣接する二つの導波管の一方の端子をΔＡＺポート８およびＩＳＯポート９に各々接続し、一方の導波管の他方の端子を方向性結合器５ａの他方の導波管の他方の端子に接続し、他方の導波管の他方の端子を方向性結合器５ｃの他方の導波管の他方の端子に接続した方向性結合器５ｄを有している。

第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、アンテナ開口をＡＺ方向およびＥＬ方向に沿って区分した第１象限〜第４象限にそれぞれ対応して配置された素子アンテナで構成される。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、円形の金属板３１にそれぞれ一つの給電点３４を設けた直線偏波の平面アンテナで各々構成される。
一点給電式の直線偏波の平面アンテナは、一般に、金属板３１の中心点と給電点３４とを繋いだ軸上の周縁部に切り欠き３１ａまたは凸部３１ｂを形成することで、共振周波数をわずかにずらすことができる。そのため、切り欠き３１ａまたは凸部３１ｂの寸法を調整することで、所望の位相を得ることができる。
すなわち、第１アンテナ２１を構成する金属板３１に切り欠き３１ａを設け、かつ第４アンテナ２４を構成する金属板３１に凸部３１ｂを設けることで、図２（ｂ）に示すように、基準となる第１アンテナ２１が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第２アンテナ２２が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が１８０°の電磁波を励振し、第３アンテナ２３が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第４アンテナ２４が給電ポートへの入力信号と同位相（位相差が０°）の電磁波を励振するようになっている。

方向性結合器５ａ〜５ｃは、図３に示すように、一方の導波管の端子４１ａから信号を入力すると、一方の導波管の端子４１ｃから等振幅かつ同位相の信号を出力し、隣接する他方の導波管の端子４１ｄから等振幅かつ位相差が９０°の信号を出力し、他方の導波管の端子４１ｂからは信号を出力しない構造の４端子の９０°ブランチラインカプラで構成されている。

なお、方向性結合器５ａの端子と第１ポート１および第２ポート２の間の線路、方向性結合器５ｃの端子と第３ポート３および第４ポート４の間の線路は、いずれも同じ位相特性の線路で構成されている。すなわち、いずれも同じ長さでかつ同じ太さの線路で構成されている。

次に、図１および図４を参照して、実施の形態１に係るモノパルスレーダアンテナ装置の動作について説明する。
以下のように、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４をそれぞれ等振幅かつ同位相で励振して、Σ信号を形成する。すなわち、Σポート６から信号を入力すると、図４（ａ）に示すように、入力信号は、方向性結合器５ｂを同位相のまま通過し、方向性結合器５ａを通過して位相差が９０°の信号となり、第１ポート１から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを同位相のまま通過し、方向性結合器５ａを同位相のまま通過し、第２ポート２から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ｃを位相差が９０°のまま通過し、第３ポート３から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ｃを通過して位相差が１８０°の信号となり、第４ポート４から出力される。
第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、第１ポート１〜第４ポート４から出力された信号の位相（入力信号に対する位相差がそれぞれ９０°，０°，９０°，１８０°）に、アンテナ自身による位相（出力信号に対する位相差が９０°，１８０°，９０°，０°）を加算した位相の電磁波を各々励振する。
すなわち、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、いずれも等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差が１８０°）の電磁波を励振し、Σ信号を形成する。

また、以下のように、第１アンテナ２１および第４アンテナ２４と、第２アンテナ２２および第３アンテナ２３とをそれぞれ等振幅かつ逆位相で励振し、ΔＡＺ信号を形成する。
すなわち、ΔＡＺポート８から信号を入力すると、図４（ｂ）に示すように、入力信号は、方向性結合器５ｄを同位相のまま通過し、方向性結合器５ａを同位相のまま通過し、第１ポート１から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｄを同位相のまま通過し、方向性結合器５ａを通過して位相差が９０°の信号となり、第２ポート２から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｄを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ｃを通過して位相差が１８０°の信号となり、第３ポート３から出力される。
また、入力信号は、方向性結合器５ｄを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ｃを位相差が９０°のまま通過し、第４ポート４から出力される。
第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、第１ポート１〜第４ポート４から出力された信号の位相（入力信号に対する位相差がそれぞれ０°，９０°，１８０°，９０°）に、アンテナ自身による位相（出力信号に対する位相差がそれぞれ９０°，１８０°，９０°，０°）を加算した位相の電磁波を各々励振する。
すなわち、第１アンテナ２１および第４アンテナ２４は等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差が９０°）の電磁波を励振し、かつ第２アンテナ２２および第３アンテナ２３は等振幅かつ逆位相（入力信号に対する位相差が２７０°）の電磁波を励振することで、ΔＡＺ信号を形成する。

また、以下のように、第１アンテナ２１および第２アンテナ２２と、第３アンテナ２３および第４アンテナ２４とをそれぞれ等振幅かつ逆位相で励振し、ΔＥＬ信号を形成する。
すなわち、ΔＥＬポート７から信号を入力すると、図２（ｃ）に示すように、入力信号は、方向性結合器５ｂを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ａを通過して位相差が１８０°の信号となり、第１ポート１から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを通過して位相差が９０°の信号となり、方向性結合器５ａを位相差が９０°のまま通過し、第２ポート２から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを同位相のまま通過し、方向性結合器５ｃを同位相のまま通過し、第３ポート３から出力される。また、入力信号は、方向性結合器５ｂを同位相のまま通過し、方向性結合器５ｃを通過して位相差が９０°の信号となり、第４ポート４から出力される。
第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、第１ポート１〜第４ポート４から出力された信号の位相（入力信号に対する位相差がそれぞれ１８０°，９０°，０°，９０°）に、アンテナ自身による位相（出力信号に対する位相差がそれぞれ９０°，１８０°，９０°，０°）を加算した位相の電磁波を各々励振する。
すなわち、第１アンテナ２１および第２アンテナ２２は等振幅かつ同位相（入力信号に対する位相差が２７０°）の電磁波を励振し、かつ第３アンテナ２３および第４アンテナ２４は等振幅かつ逆位相（入力信号に対する位相差が９０°）の電磁波を励振することで、ΔＥＬ信号を形成する。

以上のように、方向性結合器５ａ〜５ｄを９０°方向性結合器で構成した場合、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４の励振位相をそれぞれ９０°、１８０°、９０°、０°の一通りに構成するだけで、モノパルスレーダアンテナ装置として動作さることができる。

以上のように、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置は、方向性結合器５ａ，５ｃの各々の端子と対応する第１ポート１、第２ポート２、第３ポート３および第４ポート４の間の各々の線路をいずれも同じ位相特性の線路で構成し、第１アンテナ２１、第２アンテナ２２、第３アンテナ２３および第４アンテナ２４で励振位相を調整する。
その結果、コンパレータ部５の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部５のサイズをより小さくすることができる。

なお、実施の形態１では、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４の絶対位相の値をそれぞれ９０°，１８０°，９０°，０°としているが、かかる値に限定されるものではない。
第１アンテナ２１の励振位相に対して、第２アンテナ２２の位相差を＋９０°、第３アンテナ２３の位相差を±０°、第４アンテナ２４の位相差を−９０°に構成したものであれば、任意の絶対位相の値を用いて良い。

また、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４を一点給電式の直線偏波の円形平面アンテナで構成し、金属板３１の中心点と給電点３４とを繋いだ軸上の周縁部に切り欠き３１ａまたは凸部３１ｂを形成したものについて説明したが、かかる形状のものに限定されない。
所望の位相差の直線偏波の電磁波を放射できるものであれば、任意の種類および形状のアンテナを用いて良い。

また、方向性結合器５ａ〜５ｄとして導波管を用いた４端子の９０°ブランチラインカプラからなるもので構成したが、かかる構成のものに限定されない。導波管に代えて同軸線路を用いても良い。

実施の形態２．
実施の形態２では、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４を円偏波アンテナで各々構成した例を示す。
なお、実施の形態２のモノパルスレーダアンテナ装置は、アンテナ部以外は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。

図５を参照して、実施の形態２のアンテナ部の構成について説明する。
アンテナ部を構成する第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、アンテナ開口をＡＺ方向およびＥＬ方向に沿って区分した第１象限〜第４象限にそれぞれ対応して配置された素子アンテナで構成されている。すなわち、図５（ａ）に示すように、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、円形の金属板３１にそれぞれ一つの給電点３４を設けた円偏波の平面アンテナで構成されている。
一点給電式の円偏波の平面アンテナは、一般に、金属板３１の面内の方向の設置角度に応じて、励振する電磁波に位相差が生じる。そのため、設置角度を調整することで、所望の位相差を得ることができる。
すなわち、基準となる第１アンテナ２１および第３アンテナ２３に対して、金属板３１を面内の方向に＋９０°傾けて第２アンテナ２２を構成している。また、金属板３１を面内の方向に−９０°傾けて第４アンテナ２４を構成している。この結果、図２（ｂ）に示すように、基準となる第１アンテナ２１が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第２アンテナ２２が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が１８０°の電磁波を励振し、第３アンテナ２３が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第４アンテナ２４が、給電ポートへの入力信号と同位相（位相差が０°）の電磁波を励振するようになっている。

上記のように構成された実施の形態２のモノパルスレーダアンテナ装置は、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置と同様に、Σポート６から信号を入力するとΣ信号を形成し、ΔＡＺポート８から信号を入力するとΔＡＺ信号を形成し、ΔＥＬポート７から信号を入力するとΔＥＬ信号を形成する。
その結果、コンパレータ部５の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部５のサイズをより小さくすることができる。

なお、実施の形態２では、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４を、金属板３１の中心点と給電点３４とを繋いだ軸に対して＋４５°傾けた軸上の周縁部に切り欠き３１ａを設けた右旋偏波の円形平面アンテナで構成したが、かかる形状のものに限定されない。所望の位相の円偏波の電磁波を放射できるものであれば、任意の種類および形状のアンテナを用いて良い。

実施の形態３．
実施の形態３では、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４をアレーアンテナで各々構成した例を示す。
なお、実施の形態３のモノパルスレーダアンテナ装置は、アンテナ部以外は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。

図６を参照して、実施の形態３のアンテナ部の構成について説明する。
アンテナ部を構成する第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、アンテナ開口をＡＺ方向およびＥＬ方向に沿って区分した第１象限〜第４象限にそれぞれ対応して配置された複数の素子アンテナで構成されている。すなわち、図６（ａ）に示すように、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４は、円形の金属板３１に給電点３４を設けた円偏波の平面アンテナを各々複数備えるように構成されている。
ここで、金属板３１に設けた給電点３４を、図示しない等位相分配器を介して給電ポートに各々接続することで、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４をアレーアンテナで各々構成することができる。
すなわち、基準となる第１アンテナ２１および第３アンテナ２３に対して、複数の金属板３１を面内の方向に９０°傾けて第２アンテナ２２を構成している。また、複数の金属板３１を面内の方向に−９０°傾けて第４アンテナ２４を構成している。この結果、図６（ｂ）に示すように、基準となる第１アンテナ２１が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第２アンテナ２２が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が１８０°の電磁波を励振し、第３アンテナ２３が、給電ポートへの入力信号に対して位相差が９０°の電磁波を励振し、第４アンテナ２４が、給電ポートへの入力信号と同位相（位相差が０°）の電磁波を励振するようになっている。

上記のように構成された実施の形態３のモノパルスレーダアンテナ装置は、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置と同様に、Σポート６から信号を入力するとΣ信号を形成し、ΔＡＺポート８から信号を入力するとΔＡＺ信号を形成し、ΔＥＬポート７から信号を入力するとΔＥＬ信号を形成する。
その結果、コンパレータ部５の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部５のサイズをより小さくすることができる。

なお、実施の形態３では、第１アンテナ２１〜第４アンテナ２４を複数の円偏波の円形平面アンテナからなるアレーアンテナで構成したが、かかる形状のものに限定されない。
直線偏波の円形平面アンテナをはじめ、所望の位相の電磁波を放射できるものであれば、任意の種類および形状の複数の素子アンテナからなるアレーアンテナを用いて良い。

実施の形態４．
実施の形態４では、方向性結合器５ａ〜５ｄをショートスロットカプラまたは結合線路カプラで構成した例を示す。
なお、実施の形態４のモノパルスレーダアンテナ装置は、方向性結合器５ａ〜５ｄ以外は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。

図７を参照して、実施の形態４の方向性結合器５ａ〜５ｄの構成について説明する。
方向性結合器５ａ〜５ｄは、図７（ａ）に示すように、一方の導波管の端子４１ａから信号を入力すると、一方の導波管の端子４１ｃから等振幅かつ同位相の信号を出力し、隣接する他方の導波管の端子４１ｄから等振幅かつ位相差が９０°の信号を出力し、他方の導波管の端子４１ｂからは信号を出力しない構造の４端子の９０°ショートスロットカプラとすることができる。
また、方向性結合器５ａ〜５ｄは、図７（ｂ）に示すように、一方の同軸線路の端子４１ａから信号を入力すると、一方の同軸線路の端子４１ｃから等振幅かつ同位相の信号を出力し、隣接する他方の同軸線路の端子４１ｄから等振幅かつ位相差が９０°の信号を出力し、他方の同軸線路の端子４１ｂからは信号を出力しない構造の４端子の９０°結合線路カプラとすることができる。

上記のように構成された実施の形態４のモノパルスレーダアンテナ装置は、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置と同様に、Σポート６から信号を入力するとΣ信号を形成し、ΔＡＺポート８から信号を入力するとΔＡＺ信号を形成し、ΔＥＬポート７から信号を入力するとΔＥＬ信号を形成する。
その結果、コンパレータ部５の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部５のサイズをより小さくすることができる。

なお、実施の形態４では、導波管を用いて構成したショートスロットカプラまたは同軸線路を用いて構成した結合線路カプラについて説明したが、かかる構成のものに限定されない。同軸線路を用いて構成したショートスロットカプラまたは導波管を用いて構成した結合線路カプラを用いても良い。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置を一次放射器とする反射鏡アンテナを構成した例を示す。
なお、実施の形態５のモノパルスレーダアンテナ装置は、反射鏡以外は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。

図８（ａ）を参照して、実施の形態５のモノパルスレーダアンテナ装置の構成について説明する。
実施の形態５のモノパルスレーダアンテナ装置は、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置５２と、アンテナ部に対向した放物面状の反射鏡５１とを有している。ここで、反射鏡５１の放物面の焦点Ｆにモノパルスレーダアンテナ装置５２を設置することで、モノパルスレーダアンテナ装置５２のアンテナ部を一次放射器とし、かつ反射鏡５１を主反射鏡としたパラボラアンテナとすることができる。

上記のように構成された実施の形態５のモノパルスレーダアンテナ装置は、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置と同様に、Σポート６から信号を入力するとΣ信号を形成し、ΔＡＺポート８から信号を入力するとΔＡＺ信号を形成し、ΔＥＬポート７から信号を入力するとΔＥＬ信号を形成する。
その結果、コンパレータ部５の位相調整用線路が不要となり、周波数特性による性能の劣化を抑制し、かつコンパレータ部５のサイズをより小さくすることができる。

なお、実施の形態１のモノパルスレーダアンテナ装置に代えて、実施の形態２〜実施の形態４のモノパルスレーダアンテナ装置を一次放射器として用いても良い。

また、双曲面状または楕円凸面状の副反射鏡５３をさらに備え、図８（ｂ）に示すカセグレンアンテナの構成や、図８（ｃ）に示すグレゴリアンアンテナの構成としても良い。
また、３枚以上の反射鏡を用いた構成としても良い。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 第１ポート、２ 第２ポート、３ 第３ポート、４ 第４ポート、５ 給電回路部（コンパレータ部）、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 方向性結合器、６ Σポート、７ ΔＥＬポート、８ ΔＡＺポート、９ アイソレーションポート（ＩＳＯポート）、１０ａ，１０ｂ，１１ 位相調整用線路、２１ 第１アンテナ、２２ 第２アンテナ、２３ 第３アンテナ、２４ 第４アンテナ、３１ 金属板、３１ａ 切り欠き、３１ｂ 凸部、３４ 給電点、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 端子、５１ 反射鏡、５２ モノパルスレーダアンテナ装置、５３ 副反射鏡。

Claims (7)

1. 第１象限、第２象限、第３象限および第４象限の各々に対応して設けられた第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートに各々の端子が接続された方向性結合器を含むコンパレータ部と、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートおよび前記第４ポートに第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナおよび第４アンテナの各々の給電ポートを接続してなるアンテナ部とを備えたモノパルスレーダアンテナ装置において、
   前記方向性結合器の各々の端子と対応する前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートおよび前記第４ポートの間の各々の線路をいずれも同じ位相特性の線路で構成し、前記アンテナ部で励振位相を調整するものであり、
   前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記第３アンテナおよび前記第４アンテナを、励振位相に応じた位相差を有する直線偏波アンテナで各々構成した
   ことを特徴とするモノパルスレーダアンテナ装置。
2. 第１象限、第２象限、第３象限および第４象限の各々に対応して設けられた第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートに各々の端子が接続された方向性結合器を含むコンパレータ部と、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートおよび前記第４ポートに第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナおよび第４アンテナの各々の給電ポートを接続してなるアンテナ部とを備えたモノパルスレーダアンテナ装置において、
   前記方向性結合器の各々の端子と対応する前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートおよび前記第４ポートの間の各々の線路をいずれも同じ位相特性の線路で構成し、前記アンテナ部で励振位相を調整するものであり、
   前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記第３アンテナおよび前記第４アンテナを、励振位相に応じた回転角を有する円偏波アンテナで各々構成した
   ことを特徴とするモノパルスレーダアンテナ装置。
3. 前記第１象限、前記第２象限、前記第３象限および前記第４象限の信号の和をなすΣ信号を形成するΣポートと、前記第１象限の信号および前記第４象限の信号の和と前記第２象限の信号および前記第３象限の信号の和との差をなすΔＡＺ信号を形成するΔＡＺポートと、前記第１象限の信号および前記第２象限の信号の和と前記第３象限の信号および前記第４象限の信号の和との差をなすΔＥＬ信号を形成するΔＥＬポートと、抵抗で終端したアイソレーションポートの各々に前記方向性結合器の各々の端子を接続したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のモノパルスレーダアンテナ装置。
4. 前記方向性結合器の各々の端子と対応する前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートおよび前記第４ポートの間の各々の線路をいずれも同じ長さでかつ同じ太さの線路で構成し、
   前記第１アンテナの励振位相に対して、前記第２アンテナの位相差を＋９０°、前記第３アンテナの位相差を±０°、前記第４アンテナの位相差を−９０°に構成した
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のモノパルスレーダアンテナ装置。
5. 前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記第３アンテナおよび前記第４アンテナを、アレーアンテナで各々構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のモノパルスレーダアンテナ装置。
6. 前記方向性結合器を、ブランチラインカプラ、ショートスロットカプラまたは結合線路カプラのいずれかで構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のモノパルスレーダアンテナ装置。
7. 前記アンテナ部に対向した反射鏡を備え、前記コンパレータ部および前記アンテナ部を一次放射器とする反射鏡アンテナを構成したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のモノパルスレーダアンテナ装置。

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