JPH01501194A - traveling wave array antenna - Google Patents

traveling wave array antenna

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JPH01501194A
JPH01501194A JP62505990A JP50599087A JPH01501194A JP H01501194 A JPH01501194 A JP H01501194A JP 62505990 A JP62505990 A JP 62505990A JP 50599087 A JP50599087 A JP 50599087A JP H01501194 A JPH01501194 A JP H01501194A
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    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0037Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043Slotted waveguides

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 複合スロットを使用したアレイビーム位置制御発明の背景 この発明はスロット導波管アレイ、特にビーム位置の制御に複合スロットを使用 したアレイに関する。[Detailed description of the invention] Array beam position control using multiple slots Background of the invention This invention uses slot waveguide arrays, especially compound slots to control beam position. Regarding the array.

普通使用されている2種類のスロット導波管アレイはサーペンタインスロットア レイとシャントスロットアレイである。Two commonly used types of slot waveguide arrays are serpentine slot waveguide arrays. Ray and shunt slot array.

両方のアレイにおいて、ビームを側面からかなり傾斜させようとするなら導波管 をそのカットオフ波長に近い波長で動作させなければならない。従って、励磁周 波数がスキャンされるにつれてビームはスキャンされる。For both arrays, waveguides are used if the beam is to be tilted significantly from the side. must be operated at a wavelength close to its cutoff wavelength. Therefore, the excitation frequency The beam is scanned as the wave numbers are scanned.

このため、導波管のカットオフ波長に近い波長でアレイを動作させることが必要 でなくなるように、ビーム位置を導波管の大きさに関係なく選べるようにするス ロット導波管アレイが望まれている。Therefore, it is necessary to operate the array at a wavelength close to the cutoff wavelength of the waveguide. The beam position can be selected regardless of the waveguide size so that the Lot waveguide arrays are desired.

一般の傾斜変位スロット(すなわち、複合スロット)の性質については、讐、H ,Watson著”The Physical Pr1nciples ofW aveguide Transmission and Antenna Sy stems” 、0xford atthe C1aredon Press、  1947に記述されている。ワトソンは明らかにこれらのスロットの特殊な性 質を使用して、アレイがいつもの高い電圧定在波比がなくともブロードサイド周 波数により動作するように各スロットを同調ボタンと整合させることかできる進 行波アレイを組み立てた。しかしながら、知られている限りにおいては、ワトソ ンは複合スロットの位相特性を使用してビームを走査したりはしなかった。Regarding the properties of general tilt displacement slots (i.e., compound slots), , “The Physical Pr1ciples” by Watson aveguide Transmission and Antenna Sy stems”, Oxford at the C1aredon Press, It is described in 1947. Watson is clearly the special nature of these slots Using high quality, the array can achieve broadside frequency without the usual high voltage standing wave ratio. Each slot can be aligned with a tuning button to operate by wave number. I assembled a Yukinami array. However, as far as is known, Watso The authors did not use the phase characteristics of the compound slot to scan the beam.

論文「振幅と位相を独立に制御する共振スロット」’Re5onance 5l ots with Independent Control ofAmpli tude and Phase ’ B、J、Maxum、 IEEE Tra ns、 Antennasand Propagation、 Vol、 AP −Jl、 pp、 3g4−389. July、 1960には、特有の形状 のビームを、得るために複合スロットの位相特性を利用し、分析に伴う近似値の ため結合係数が小さな値に制限されている線形アレイが記述されている。Paper “Resonance slot that controls amplitude and phase independently”’Re5onance 5l ots with Independent Control of Ampli tude and Phase’ B, J, Maxum, IEEE Tra ns, Antenna and Propagation, Vol, AP -Jl, pp, 3g4-389. July, 1960 has a unique shape The phase characteristics of the composite slot are used to obtain the beam, and the approximate value accompanying the analysis is Therefore, a linear array is described in which the coupling coefficient is limited to small values.

従って、導波管の大きさに関係なく、またアレイを導波管のカットオフ周波数に 近い波長で動作させることなしにビーム位置を選べる進行波スロット導波管アレ イを提供することは技術の進歩を示すことになろう。Therefore, regardless of the size of the waveguide, the array can be adjusted to the cutoff frequency of the waveguide. Traveling wave slot waveguide array allows beam position selection without operating at close wavelengths Providing this would be an indication of technological progress.

更に、所望のビーム位置を獲得するために複合スロットを利用したスロット導波 管アレイを提供することは有益となるであろう。Additionally, slot waveguiding using composite slots to obtain the desired beam position It would be beneficial to provide an array of tubes.

発明の要約 上述の利益と目的は、床壁導波管に設けられたスロットの電圧の位相が導波管の 縦軸に対するスロットのオフセットと傾きの角度とにより制御される、複合スロ ットを使用したスロット導波管アレイにおいて達成される。位相制御を複合スロ ットで行うとTE+oモードのように導波管を伝搬する励起信号から生じるビー ムをブロードサイドに対して所望の方向に向けることができるであろう。Summary of the invention The above benefits and objectives are such that the voltage phase of the slot provided in the floor-wall waveguide is A compound slot controlled by the slot's offset and tilt angle with respect to the vertical axis. This is accomplished in a slot waveguide array using a slotted waveguide array. Composite slot with phase control When carried out with a The system could be oriented in the desired direction relative to the broadside.

好ましい実施例は、第1及び第2の底壁と第1および第2の扶壁とにより形成さ れた導波管と第1の底壁に形成された複数の複合スロットを具備する。各スロッ トの傾きと縦軸がらのそのオフセットは必要電圧位相と振幅分布により決定され て所望のビームの方向を与える。各スロットは共振長を有する。導波管の一端は 整合負荷により終端されている。A preferred embodiment is formed by first and second bottom walls and first and second buttresses. a plurality of composite slots formed in the first bottom wall. Each slot The slope of the curve and its offset along the vertical axis are determined by the required voltage phase and amplitude distribution. to give the desired beam direction. Each slot has a resonance length. One end of the waveguide is Terminated with a matched load.

この発明は、容認できない周波数感度が生じる導波管カットオフ周波数近くで動 作させる必要なしにビームの位置をブロードサイド方向から遠(に定めることを 可能にする。This invention operates near the waveguide cutoff frequency where unacceptable frequency sensitivity occurs. It is possible to position the beam far from the broadside direction without having to enable.

図面の簡単な説明 この発明のこれらおよび他の特徴および利点は添付図面に示したような実施例の 詳細な説明から明らかとなろう。添付図面において、 第1A図および第1B図は矩形導波管の底壁の並列、直列および複合スロットを 示す図、 第2A図乃至第2C図はそれぞれ共振複合スロット、並列スロットおよび直列ス ロットの等価回路図、第3図は複数の複合スロットが形成された導波管を示す図 、第4A図および第4B図は、前進波とバツクファイアの場合に対する誘電体充 填導波管により給電される9個の共振スロットを有するこの発明の実施例による 進行波アレイの空中線指向性図であり、実線は実験指向性を、点線は期待理論指 向性を示している、 第5図はこの発明の複数の進行波アレイが外縁に配列されたミサイル体を示す図 、そして 第6図は複合スロットの位置と向きを示す図である。Brief description of the drawing These and other features and advantages of the invention will be apparent from the embodiments as shown in the accompanying drawings. It will become clear from the detailed description. In the attached drawings, Figures 1A and 1B show parallel, series and compound slots in the bottom wall of a rectangular waveguide. diagram showing, Figures 2A to 2C show resonant compound slots, parallel slots, and series slots, respectively. Lot's equivalent circuit diagram, Figure 3 is a diagram showing a waveguide in which multiple composite slots are formed. , Figures 4A and 4B show the dielectric charging for forward wave and backfire cases. According to an embodiment of the invention having nine resonant slots powered by a filled waveguide. This is an antenna directivity diagram of a traveling wave array, where the solid line is the experimental directivity and the dotted line is the expected theoretical directivity. showing tropism, FIG. 5 is a diagram showing a missile body in which a plurality of traveling wave arrays of the present invention are arranged on the outer edge. ,and FIG. 6 is a diagram showing the position and orientation of the composite slot.

開示の詳細な説明 この発明の好ましい実施例は複数の複合スロットが1つの底壁に沿って形成され ている導波管を具備するスロット導波管アレイである。この発明の基本原理は導 波管20(第1A図)と30(第1B図)に形成されたいろいろなスロットの平 面図を示す第1A図および第1B図について理解されるであろう。Detailed description of disclosure A preferred embodiment of the invention includes a plurality of compound slots formed along a single bottom wall. This is a slot waveguide array with waveguides that are connected to each other. The basic principle of this invention is The flatness of the various slots formed in wave tubes 20 (FIG. 1A) and 30 (FIG. 1B) It will be appreciated that FIGS. 1A and 1B show top views.

第1A図のスロットB、Dおよび第1B図のB−、D−のような複合スロットは 両方とも底壁の中心線25に対してオフセットするとともに傾いている。共振複 合スロットの等価回路はW、 2 A図に示すようなTネットワークである。こ れに対してスロットA、Eは軸25と平行に配列されているが、軸からオフセッ トしており、このため第2B図に示すように純粋の並列アドミッタンスにより表 せよう。スロットC9C゛は軸25上に配列されているが、軸に対して傾いてお り、このため第2C図に示すように純粋な直列インピーダンスとして表せよう。Composite slots such as slots B, D in Figure 1A and B-, D- in Figure 1B are Both are offset and tilted with respect to the centerline 25 of the bottom wall. resonance complex The equivalent circuit of the joint slot is W, a T network as shown in Figure 2A. child In contrast, slots A and E are arranged parallel to the axis 25 but offset from the axis. Therefore, as shown in Figure 2B, it can be expressed by pure parallel admittance. Let's do it. The slots C9C' are arranged on the axis 25, but are tilted to the axis. Therefore, it can be expressed as a pure series impedance as shown in Figure 2C.

 。.

複合スロットの特徴は次の解析により理解することができる。第1A図と第2A 図に示されたスロットは全て共振長(励起エネルギの波長の半分)を持つものと する。この場合もし単位振幅とゼロ位相(断面z−z ’を基準とする)のTE 、。The characteristics of the composite slot can be understood by the following analysis. Figures 1A and 2A All slots shown in the figure have a resonance length (half the wavelength of the excitation energy). do. In this case, if the TE of unit amplitude and zero phase (with reference to the cross section z-z') ,.

モードの励起信号が矢印26の方向に導波管20.30を進行しながらこれらの スロットのどれにも入射するとすると、スロットAに誘起される電界は軸25か らのオフセットXAにより決まる振幅と90°の位相を持つことになる。スロッ トEに誘起される電界はスロットAの場合と同じ振幅を有するが、位相は一90 @である。スロットCに誘起される電界は軸25に対する傾斜角θCにより決ま る振幅と0°の位相を持つ。The mode excitation signal travels through the waveguide 20.30 in the direction of arrow 26 while these If it is incident on any of the slots, the electric field induced in slot A will be on axis 25. It has an amplitude determined by the offset XA between them and a phase of 90°. slot The electric field induced in slot E has the same amplitude as in slot A, but the phase is -90 It is @. The electric field induced in the slot C is determined by the inclination angle θC with respect to the axis 25. It has an amplitude of 0° and a phase of 0°.

複合スロットBおよびDはそれぞれスロットAからスロットC1スロットCから スロットEへの遷移と見られるので複合スロットBおよびDに誘起される電界の 位相はそれぞれ(90’ 、o @)および(0°、−90’ )の範囲にある 。これらの誘起電界の振幅と位相はスロットBSDのオフセットX、、XDと傾 斜角θB1θpに依存することになる。Composite slots B and D are from slot A to slot C1 to slot C, respectively. Since it is seen as a transition to slot E, the electric field induced in composite slots B and D is The phases are in the range of (90', o@) and (0°, -90') respectively . The amplitude and phase of these induced electric fields depend on the slot BSD offsets X, , XD and the slope. It depends on the oblique angle θB1θp.

同様に、スロットC′に誘起される電界の位相は180 ’であるので複合スロ ットB”、D=に誘起される電界の位相はそれぞれ(90” 、180 ’ ) と(18’0 ” 、−90°)の範囲にある。これらの誘起電界の振幅と位相 はスロットB′、D゛のオフセットXB・、XD−と傾斜角θB・、θp−に依 存することになる。Similarly, since the phase of the electric field induced in slot C' is 180', the composite slot The phases of the electric fields induced at B” and D= are (90” and 180’), respectively. and (18'0", -90°).The amplitude and phase of these induced electric fields depends on the offsets XB・, XD− and the inclination angles θB・, θp− of slots B′, D′. will exist.

前述の説明から、TEIOモード励起信号により共振複合スロットに誘起される 電界の位相は、スロットのオフセットと傾斜角を選択することにより360°の 全範囲にわたって調整することができるという重要な結論が得られる。この結論 ’+t、複合スロットを、ビームを所定角度にスキャンするに必要な位相を調整 するだけでなく相互結合の影響を補償するアレイの総合的位相制御に使用するこ とができることを示している。From the above explanation, it can be seen that the TEIO mode is induced into the resonant composite slot by the excitation signal. The phase of the electric field can be changed over 360° by selecting the slot offset and tilt angle. An important conclusion is that it can be tuned over the entire range. this conclusion '+t, adjust the phase of the compound slot to scan the beam at a given angle It can be used for overall phase control of the array, which not only compensates for the effects of mutual coupling. This shows that it is possible to do this.

相互結合の影響を有するスロットアレイの設計については、L、A、 Kurt zとR,s、 Elliotによる”The Deslgn of Small Slot Array’ (小さいスロットアレイの設計) IEEE Tra ns。For the design of slot arrays with mutual coupling effects, see Kurt L. z and R,s, “The Deslgn of Small” by Elliot Slot Array’ (Small slot array design) IEEE Tra ns.

Antennas and Propagation、 Vol、 AP−28 ,214−219頁、1978年3月、およびM、 0reficeとR,S、  ElliotによるDes1gn of Inclined 5eries  5lot Arrays ’ (傾斜型直列スロットアレイの設計) UCLA  Department of ElectricalSciences Re port、 1979年10月、の論文に報告されている。Antennas and Propagation, Vol, AP-28 , pp. 214-219, March 1978, and M, 0refice and R,S, Des1gn of Inclined 5eries by Elliot 5lot Arrays’ (Design of tilted serial slot array) UCLA Department of Electrical Sciences Re Port, October 1979.

これらの設計では、等価ダイポールアレイがバビネット(Bablnet)の原 理によって提唱され、ダイポール初期インピーダンスの開口励起重みつけ和が相 互結合を表わすことが確かめられた。ダイポールの長さくスロットの長さでもあ る)が、装荷グイポールの自己インピーダンスの項と相互結合の項との和が純実 数となり、且つ適切な励起と入力整合を生じるレベルになるように調整された。In these designs, the equivalent dipole array is the original Bablnet. proposed by the theory that the aperture excitation weighted sum of dipole initial impedances is mutually exclusive. It was confirmed that they represent mutual bonds. The length of the dipole is also the length of the slot. ), but the sum of the self-impedance term and the mutual coupling term of the loaded Guy pole is a pure real and was adjusted to a level that yielded adequate excitation and input matching.

このため、並列スロットアレイについては、設計パラメータは(Xn、 2Ln  )であった。Therefore, for a parallel slot array, the design parameters are (Xn, 2Ln )Met.

Xnと2Lnはそれぞれn番目のスロットのオフセットと長さを表わす。直列ス ロットアレイについては設計パラメータは(θn 、 2Ln )であった。θ nと2Lnはそれぞれn番目のスロットの傾斜角と長さを表わす。Xn and 2Ln represent the offset and length of the nth slot, respectively. Series For the lot array, the design parameters were (θn, 2Ln). θ n and 2Ln represent the inclination angle and length of the nth slot, respectively.

これらの初期の設計とは異なり、この発明は、共振長複合スッロットを利用し、 ビーム走査角を定める位相を調整するだけでなく相互結合の影響を考慮して2つ のパラメータXnとθnを調整する。Unlike these earlier designs, this invention utilizes resonant length compound slots and In addition to adjusting the phase that determines the beam scanning angle, there are two The parameters Xn and θn are adjusted.

共振長アレイは、並列および直列スロットでは不十分である重要な応用、すなわ ち進行波アレイに使用するときに重要な利点を有する。これらの利点は矩形導波 管40がその底壁41の1つに非共振的に離間したスロット5l−8nが形成さ れている第3図を参照することにより理解されよう。導波管40は負荷43で終 端している。連続スロットを、各スロットで本質的に同じであるが、2個のスロ ットで位相がB+odラヂアンだけ異なるTE+oモードで励起するものとする 。dはスロットの間隔であり、BIOはモード(2π/λ)の位相速度である。Resonant length arrays are useful for important applications where parallel and series slots are inadequate, i.e. This has important advantages when used in traveling wave arrays. These advantages of rectangular waveguide The tube 40 has non-resonantly spaced slots 5l-8n formed in one of its bottom walls 41. This will be understood by referring to FIG. The waveguide 40 terminates at a load 43. It's on the edge. Continuous slots are essentially the same in each slot, but two slots It is assumed that the phase is excited in the TE+o mode, which differs in phase by B+od radians. . d is the slot spacing and BIO is the phase velocity of the mode (2π/λ).

開口励起は、主ビームがkd cosθ0 +mB1゜dにより与えられるエン ドファイア(endfire)からθ0の角度を示すような固有位相進行(na tural phase progression)を有する0k−2π/λで ある。(複合スロットにより与えられる負荷的な位相制御は考慮していない。) 故に、θo −arccos(B loハ)である。導波管40の底壁41の大 きさをどんなりよ。八にも、したがって、どんなビーム方向θ0にも対応するよ うに調整できると思われるかも知れないが、これはサイズの制限や周波数感度を 考慮しなければならない場合には実施上不可能である。Aperture excitation means that the main beam has an energy given by kd cos θ0 + mB1゜d. The natural phase progression (na tural phase progression) at 0k-2π/λ be. (Load phase control provided by composite slots is not considered.) Therefore, θo − arccos (B lo C). Size of bottom wall 41 of waveguide 40 Whatever you do with it. Therefore, it corresponds to any beam direction θ0. You might think that you can adjust it to It is not possible in practice if consideration must be given.

この発明は、進行波アレイにおいて、いかにしてB1゜d以外のスロットからス ロットへの位相進行をもって開口励起を行い、ビームが固有の角度位置以外の角 度位置に定めることができるかという問題の解決策を提供する。理論的にこれは 純粋の直列あるいは並列のスロットのスロット長を調整して、開口励起への位相 進行に加えられると、ビームを所望の角度に定める位相差を与えることにより可 能となるかもしれない。This invention describes how to perform a step from a slot other than B1゜d in a traveling wave array. Aperture excitation is performed with phase progression to the lot, and the beam is The present invention provides a solution to the problem of whether it is possible to set the position at a certain degree. Theoretically this Adjust the slot length of pure series or parallel slots to adjust the phase to aperture excitation. This can be achieved by providing a phase difference that, when applied to the beam, sets the beam at the desired angle. It may become Noh.

しかしながら、実際的な長さのアレイについては、この位相増加をかなりなもの とするほど自己アドミッタンスや自己インピーダンスに対するダイナミックレン ジが十分でない。複合スロットはこの制限を受けない。何故なら、複合スロット は個々のスロットを励起する際に360@の全位相範囲を可能にするからである 。複合スロットの方向は、ビームの位置θ0 (第3図)が式(1)により決定 されるように付加的な位相シフトαを加える。However, for arrays of practical length, this phase increase can be significant. The more the dynamic range for self-admittance and self-impedance There is not enough ji. Composite slots are not subject to this restriction. Because compound slot This is because it allows a full phase range of 360@ when exciting the individual slots. . The direction of the composite slot is determined by the beam position θ0 (Figure 3) using equation (1). Add an additional phase shift α such that

eOsθo =B 1o/k +a/kd (1)その結果、複合スロットを使 用する進行波スロットアレイは、導波管の遮断波長に近い励起信号を必要とせず に、はとんどエンドファイア(ブロードサイドから90” )にビームを生じさ せることが可能である。eOsθo = B 1o/k + a/kd (1) As a result, using compound slots The traveling wave slot array used in this application does not require an excitation signal close to the cutoff wavelength of the waveguide. In most cases, the beam is produced at the end fire (90” from the broadside). It is possible to

複合スロットアレイを設計するための例示的な手順を以下に概説する。導波管の サイズ、スロットの間隔、動作周波数および導波管の誘電充填物の誘電率が全て 選択されているものとする。この例においては、アレイ中に9個の共振長の複合 スロットがあり、共通の間隔がdで、n番目のスロットが励起源から一番遠い。An exemplary procedure for designing a composite slot array is outlined below. waveguide The size, slot spacing, operating frequency and dielectric constant of the waveguide dielectric filling all depend on Assume that it is selected. In this example, a composite of nine resonant lengths is used in the array. There are slots with a common spacing d, with the nth slot being furthest from the excitation source.

さらに、所望の放射パターンが指定されていて、このため各スロットの全電圧の 相対的振幅と位相が公知の技術を使用して決定されているものとする。Additionally, the desired radiation pattern is specified, so that the total voltage of each slot is It is assumed that the relative amplitude and phase have been determined using known techniques.

n番目のスロットにおける全電圧はVヵ°と表わし、(3)式に示すように4つ の成分から成る。The total voltage at the nth slot is expressed as V°, and there are four voltages as shown in equation (3). It consists of the following ingredients.

■ア゛−■ゎr” +V 、2a +vゎ3” +V −4’ (3)ここに、 Va”は左から、すなわち、Z<Z s ’がら入射する波A、による部分スロ ット電圧であり、■。2°は右から、すなわち、Z)Z fi ”から入射する 波り、にょる部分電圧であり、v 、3“はアレイの全ての他のスロットとの外 部相互結合による部分電圧であり、V a4°は同じ導波管のすぐ隣の2個のス ロットと結合する内部TE20モードによる部分電圧である。■A゛-■ゎr” +V, 2a +vゎ3” +V-4’ (3) Here, Va” is the partial slot due to the wave A incident from the left, that is, Z < Z s’. is the cut voltage and ■. 2° is incident from the right, that is, from Z)Z fi ” The wave is the partial voltage, and v,3'' is the voltage difference between all other slots of the array. V a4° is the partial voltage due to the mutual coupling between the two adjacent waveguides. Partial voltage due to internal TE20 mode coupled with lot.

同様に、n番目のスロットから離れた所の全後方散乱と前方散乱したTEIOモ ードは式(4)と(5)に示される振幅を有する。Similarly, the total backscattered and forwardscattered TEIO modules away from the nth slot The code has the amplitude shown in equations (4) and (5).

B 、−BゎI+B I+2+B a3+8114 (4)C、−C=++C, 2+C−3十〇 −a (5)式(4)と(5)の数量を結び付ける関係はアペ ンディックスに示されている。B, -BゎI+B I+2+B a3+8114 (4) C, -C=++C, 2+C-300-a (5) The relationship that connects the quantities in equations (4) and (5) is Ape. shown in the index.

所望のスロット電圧と導波管の中心線からのスロットのオフセット(Xゎ)とそ れの中心線に対する傾斜角度(θ。)との関係に最終的に導く中心となる設計式 は次のように示される。The desired slot voltage and slot offset from the waveguide centerline (Xゎ) and its The central design formula that ultimately leads to the relationship between the inclination angle (θ.) and the center line of is shown as follows.

上式において、 但し、nは自由空間のインピーダンス、λ−λ、バε ) 1/2であり、誘電 率がε、−ε/ε。の無境界領域を伝搬する平面波あ波長である。In the above formula, However, n is the free space impedance, λ - λ, bar ε) 1/2, and the dielectric The rate is ε, -ε/ε. A plane wave propagating in an unbounded area is the wavelength.

スロットの方向に関係する重要な項はh 、 (X、 、θ。、2L、)である 。この項は、 但し、2L、はn番目の複合スロットの共振長である。The important terms related to the slot direction are h, (X, , θ., 2L,) . This section is However, 2L is the resonance length of the n-th composite slot.

2L、はn番目のスロットのオフセットの関数であり、また多分その傾斜角の関 数である。式(7)において、i −arcsin(λ/2a)であり、そして 設計式(6)を解くために定数L −、Kr、−、K 2.。は初期値が与えら れる。また、外部と内部の相互結合、V m3’ s V m4’がこれらの初 期値について計算される。設計式はこのようにしてり、からX、とθ。の新しい 値に導く値を導出する。このプロセスが繰り返されて、反復の都度Xゎとθ。の 真の値に近付いて行く。2L, is a function of the offset of the nth slot, and perhaps also of its tilt angle. It is a number. In equation (7), i − arcsin(λ/2a), and In order to solve the design formula (6), constants L −, Kr, −, K 2. . is given an initial value It will be done. Also, the mutual coupling between the outside and the inside, Vm3's and Vm4' are the first of these. Calculated for period value. The design formula is as follows, from X, and θ. Of new Derive values that lead to values. This process is repeated, and each iteration yields Xゎ and θ. of getting closer to the true value.

この発明の実施例で使用される複合スロットは共振長のものである。当業者によ く知られているように、共振長は測定により経験的に、あるいはモーメント手法 の方法を用いた計算により決定可能なパラメータである。共振長パラメータの適 当な近似値はこの複合スロットと同じオフセットを有する純並列スロットのそれ であることがわかっている。The compound slots used in embodiments of the invention are of resonant length. For those skilled in the art As is well known, the resonance length can be measured empirically or by the moment method. It is a parameter that can be determined by calculation using the method of Suitability of resonance length parameters A reasonable approximation is that of a purely parallel slot with the same offset as this composite slot. It is known that

設計式(6)がSバンドアンテナについて行われた実験に対してテストされた。Design equation (6) was tested for experiments conducted on an S-band antenna.

これらのアンテナのおのおのは9個の複合スロットから成り、中心で0.55λ 0であり、進行波は誘電体で充填されたTEIO波導波管により供給された。各 導波管は入力パワーの10%を吸収する整合負荷で終端された。導波管の床壁の 大きさは1.3インチであり、扶壁は 、150インチである。導波管は誘電率 が2.5の誘電体で充填された。導波管は両側が銅で被覆されたストリップライ ンボード材料であるデュロイド(Duroid) 587Bで製作され、突き合 わせ端が銅で被覆され密閉導波管を形成する。これらのアンテナの両方は初期の あまり正確でない設計手順により設計された。アレイは、入力から負荷への方向 にあるとして定義される前方エンドファイアから60°と120 ”の角度にビ ームを発生するよう設計された。Each of these antennas consists of 9 compound slots with a 0.55λ center 0, and the traveling wave was supplied by a dielectric-filled TEIO wave waveguide. each The waveguide was terminated with a matched load that absorbed 10% of the input power. waveguide floor wall The size is 1.3 inches, and the buttress is 150 inches. The waveguide has a dielectric constant was filled with a dielectric of 2.5. The waveguide is a stripline with copper coating on both sides. Made of Duroid 587B, which is a board material, butted The bagged ends are coated with copper to form a sealed waveguide. Both of these antennas were early Designed using less precise design procedures. The array is directed from input to load A beam at an angle of 60° and 120” from the forward endfire defined as being at designed to generate a

前方エンドファイアから60″に主ビームを発生するように設計されたスロット アレイの9個のスロットS1の寸法と方向が一例として表■に示されている。Slot designed to generate main beam at 60″ from forward endfire The dimensions and orientation of the nine slots S1 of the array are shown by way of example in Table 3.

表 1 スロット# X、(インチ) θ、、(度) 長さくインチ)1 +、003  −.7B@ 1.1722 +、018 −.35’ 1.1743 +、02 2 +1.4° 1.1754 0.0 +3.8’ 1.172 5 −.038 +3.3” 1.1816 −.069 −i、o@1.20 07 −.052 −5.5’ 1.1888 +、011 −5.2’ 1. 1739 十0.41 −2.3” 1.182目標とする開口分布はティラー の一30dB、 n =8の分布であった。主ビームがブロードサイドから±3 0″であり、エレメントファクタが含まれる場合には、これは−26dBの理論 的なサイドローブレベルとなる。これらのアンテナの実験から得られたパターン が第4A図と第4B図とに示され、上述の実際のスロットの寸法と修正された設 計式を使用して計算されたパターンとが比較されている。この発明の独自の特徴 は、導波管の大きさやスロット間隔は同一であるのに、2個のアンテナのビーム がブロードサイドの両側にあることである。スロットの方向だけが異なる。Table 1 Slot #X, (inch) θ, (degree) length (inch) 1 +, 003 −. 7B @ 1.1722 +, 018 -. 35' 1.1743 +, 02 2 +1.4° 1.1754 0.0 +3.8' 1.172 5 -. 038 +3.3" 1.1816 -.069 -i, o@1.20 07 -. 052 -5.5' 1.1888 +, 011 -5.2' 1. 1739 10.41 -2.3" 1.182 Target aperture distribution is tiller The distribution was -30 dB, n = 8. Main beam ±3 from broadside 0'' and if the element factor is included, this is -26dB theoretical sidelobe level. Patterns obtained from experiments with these antennas is shown in FIGS. 4A and 4B, with the actual slot dimensions and modified design described above. The pattern calculated using the formula is compared. Unique features of this invention Although the waveguide size and slot spacing are the same, the beams of the two antennas on both sides of the broadside. Only the direction of the slot is different.

上の例は、前方エンドファイアから±60″と120 ’に、あるいはブロード サイドから±30″にビームを発生するアレイについてのものである。この発明 により達成できる最大ビーム走査角はスロット素子の放射パターンの形状と二次 ビームの立ち上がりとによってのみ制限され、可能な素子間位相シフトの制限に よっては制限されないことを理解すべきである。The example above shows ±60″ and 120’ from the front end fire, or a broad This invention concerns an array that generates a beam at ±30'' from the side. The maximum beam scanning angle that can be achieved is determined by the shape of the radiation pattern of the slot element and the quadratic limited only by the beam rise and the limitations on possible interelement phase shifts. Therefore, it should be understood that there is no limit.

当業者には理解されるように、アレイが長ければ長いほどビームが細くなり、ビ ームがエンドファイアにより近く走査できる。As will be understood by those skilled in the art, the longer the array, the narrower the beam; The system can be scanned closer to the end fire.

この発明の特に適した応用はミサイル標的検出装置あるいはヒユーズアンテナと してである。スロットアレイを有するミサイル体の一部の概略的斜視図が第5図 に示されている。A particularly suitable application of this invention is as a missile target detection system or fuse antenna. It is. A schematic perspective view of a portion of the missile body with the slot array is shown in FIG. is shown.

ビームをブロードサイドから遠く離れてビームを放射させるよう設計された1個 以上のスロットアレイ62をミサイル体60の外面に沿って長手方向に配列する ことができる。これらのアンテナのビームをミサイルが標的から少し離れている ときにミサイルにより近寄られている標的を発見することに使用することが可能 である。これにより、例えば、ミサイルに搭載した爆薬を爆発させて標的を破壊 するのに十分な時間が与えられる。ミサイルの周囲に配置されるアレイの個数は 応用に依存しよう。One piece designed to emit a beam far from the broadside. The above slot arrays 62 are arranged in the longitudinal direction along the outer surface of the missile body 60. be able to. The beams of these antennas are placed on the missile at some distance from the target. Can sometimes be used to locate targets that are being approached by missiles It is. This allows, for example, to detonate the explosives loaded on the missile and destroy the target. You will be given enough time to do so. The number of arrays placed around the missile is It depends on the application.

上述の実施例はこの発明の原理を利用する具体的実施例を示したにすぎないこと が理解されよう。この発明の範囲を逸脱せずに当業者によりこの発明の原理に従 って色々な配置を工夫することが可能である。The embodiments described above are merely illustrative of specific embodiments that utilize the principles of the invention. will be understood. Any person skilled in the art may follow the principles of this invention without departing from the scope of this invention. It is possible to devise various arrangements.

碕 曙 % 特表平1−son:)4(6) 特表平1−501194 (8) FIG、4A 国際調査報告 mvm41 A#5llcsbee Na、PCT /υS 87102380 SA 19066碕 dawn % Special table Hei 1-son:)4(6) Special table Hei 1-501194 (8) FIG. 4A international search report mvm41 A#5llcsbee Na, PCT/υS 87102380 SA 19066

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.第1および第2の導電性広壁と第1および第2の導電性狭壁とにより形成さ れた矩形導波管と、導波管の第1の端部から第2の端部へTE10モードで伝搬 する励起信号により導波管を励起する手段と、所定の中心間間隔で第1の広壁に 沿って形成された実質的に共振長を有する複数の複合スロット、各スロットの第 1の広壁の長手方向の中心線からの傾斜とオフセットとが各スロットにおける電 圧の位相と振幅を制御して励起信号から生じるビームを所定の方向に位置つける ように選択されている、と、導波管を第2の短部で終端する手段とを具備するこ とを特徴とするアレイビームを所定の方向に与えるための進行波アレイ。1. formed by first and second conductive wide walls and first and second conductive narrow walls; a rectangular waveguide and propagation in TE10 mode from the first end of the waveguide to the second end. means for exciting the waveguide with an excitation signal that a plurality of compound slots having a substantially resonant length formed along the The slope and offset from the longitudinal centerline of the wide wall 1 Control the phase and amplitude of the pressure to position the beam resulting from the excitation signal in a predetermined direction and means for terminating the waveguide at the second short section. A traveling wave array for providing an array beam in a predetermined direction, characterized by: 2.各複合スロットの共振長がそれぞれの複合スロットと中心線からの同じオフ セットで配置された純並列スロットの共振長として選択されていることを特徴と する請求の範囲第1項記載のアレイ。2. The resonance length of each compound slot is the same off centerline as each compound slot. It is characterized by being selected as the resonance length of pure parallel slots arranged in a set. An array according to claim 1. 3.複合スロットのそれぞれの傾斜とオフセットとが更に複数の複合スロット間 の相互結合の影響に対して位相と振幅補正を与えるように選択されることを特徴 とする請求の範囲第2項記載のアレイ。3. The slope and offset of each of the composite slots may further be adjusted between multiple composite slots. selected to provide phase and amplitude corrections for the mutual coupling effects of 3. The array of claim 2. 4.導波管が1より大きい比誘電率を有する誘電材料で充填されることを特徴と する請求の範囲第2項記載のアレイ。4. characterized in that the waveguide is filled with a dielectric material having a dielectric constant greater than 1; 3. The array of claim 2. 5.導波管を終端する手段が整合負荷を具備することを特徴とする請求の範囲第 2項記載のアレイ。5. Claim 1, characterized in that the means for terminating the waveguide comprises a matched load. Array according to item 2. 6.スロットの中心間間隔は、λoを固有導波管波長とするとほぼ.5λoであ ることを特徴とする請求の範囲第2項記載のアレイ。6. The center-to-center spacing of the slots is approximately .000, where λo is the wavelength of the characteristic waveguide. 5λo 3. An array according to claim 2, characterized in that: 7.細長のミサイル体を有するミサイルのためのヒューズアンテナアレイであり 、ミサイル体の外周の周りに配置された複数のスロット導波管アレイを具備し、 アレイのおののは一般にミサイル体の長手軸と平行に整列しており、各アレイは アレイ励起信号に応答してブロードサイド方向から傾斜したビームを提供するよ うになされており、各アレイが、第1および第2の導電性広壁と第1および第2 の導電性狭壁とにより形成された矩形導波管と、導波管の第1の端部から第2の 端部へTE10モードで伝搬する励起信号により導波管を励起する手段と、所定 の中心間間隔で第1の広壁に沿って形成された実質的に共振長を有する複数の複 合スロット、各スロットの第1の広壁の長手方向の中心線からの傾斜とオフセッ トとが各スロットにおける電圧の位相と振幅を制御して励起信号から生じるビー ムを所定の方向に位置付けるように選択されている、と、導波管を第2の短部で 終端する手段とを具備することを特徴とするヒューズアンテナアレイ。7. A fuse antenna array for a missile with an elongated missile body. , comprising a plurality of slot waveguide arrays arranged around the perimeter of the missile body; Each of the arrays is generally aligned parallel to the longitudinal axis of the missile body, and each array to provide a tilted beam from a broadside direction in response to an array excitation signal. each array includes first and second conductive wide walls and first and second conductive wide walls. a rectangular waveguide formed by a conductive narrow wall, and a rectangular waveguide formed by a conductive narrow wall; means for exciting the waveguide with an excitation signal propagating in TE10 mode to the end; a plurality of complexes having a substantially resonant length formed along the first wide wall with a center-to-center spacing of the slope and offset from the longitudinal centerline of the first wide wall of each slot. controls the phase and amplitude of the voltage in each slot to reduce the beats resulting from the excitation signal. the waveguide is selected to position the waveguide in a predetermined direction. A fuse antenna array comprising: means for terminating. 8.各複合スロットの共振長がそれぞれの複合スロットと中心線からの同じオフ セットで配置された純並列スロットの共振長として選択されていることを特徴と する請求の範囲第7項記載のアンテナアレイ。8. The resonance length of each compound slot is the same off centerline as each compound slot. It is characterized by being selected as the resonance length of pure parallel slots arranged in a set. The antenna array according to claim 7. 9.複合スロットのそれぞれの傾斜とオフセットとが更に複数の複合スロット間 の相互結合の影響に対して位相と振幅補正を与えるように選択されることを特徴 とする請求の範囲第7項記載のアンテナアレイ。9. The slope and offset of each of the composite slots may further be adjusted between multiple composite slots. selected to provide phase and amplitude corrections for the mutual coupling effects of An antenna array according to claim 7. 10.導波管が1より大きい比誘電率を有する誘電材料で充填されることを特徴 とする請求の範囲第7項記載のアンテナアレイ。10. characterized in that the waveguide is filled with a dielectric material with a dielectric constant greater than 1 An antenna array according to claim 7. 11.導波管を終端する手段が整合負荷を具備することを特徴とする請求の範囲 第7項記載のアンテナアレイ。11. Claims characterized in that the means for terminating the waveguide comprises a matched load. The antenna array according to item 7. 12.スロットの中心間間隔は、λoを固有導波管波長とするとほぼ.5λoで あることを特徴とする請求の範囲第7項記載のアンテナアレイ。12. The center-to-center spacing of the slots is approximately .000, where λo is the wavelength of the characteristic waveguide. At 5λo 8. An antenna array according to claim 7, characterized in that: 13.ブロードサイドから傾斜したアレイビームを与えるための進行波アレイで あり、第1および第2の導電性広壁と第1および第2の導電性狭壁とにより形成 され、誘電体で充填された矩形導波管と、導波管の第1の端部から第2の端部へ TE10モードで伝搬する励起信号により導波管を励起する手段と、導波管を第 2の短部で終端する整合負荷と、所定の中心間間隔で第1の広壁に沿って形成さ れた実質的に共振長を有する複数の複合スロット、各スロットの第1の広壁の長 手方向の中心線からの傾斜とオフセットとが各スロットにおける電圧の位相と振 幅を制御して励起信号から生じるビームを所定の方向に位置つけるように選択さ れている、とを具備することを特徴とする進行波アレイ。13. in a traveling wave array to give a tilted array beam from the broadside. Yes, formed by first and second conductive wide walls and first and second conductive narrow walls. a rectangular waveguide filled with a dielectric material, and from the first end of the waveguide to the second end. means for exciting the waveguide with an excitation signal propagating in TE10 mode; a matched load terminating in the second short section and formed along the first wide wall at a predetermined center-to-center spacing; a plurality of composite slots having a substantially resonant length, the length of the first wide wall of each slot; The slope and offset from the centerline in the hand direction determine the phase and amplitude of the voltage at each slot. selected to control the width and position the beam resulting from the excitation signal in a predetermined direction. A traveling wave array comprising:
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