JPH0326659Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、舶用レーダ、中継装置等のアンテナ
として好適なスロツト・アレイ・アンテナ装置に
関し、特に、誘電体導波機構を備えて、小型軽量
化を図つたスロツト・アレイ・アンテナ装置に関
する。

［従来の技術］ スロツト・アレイ・アンテナ装置は、パラボ
ラ・アンテナ等と比べて小型軽量であるため、マ
スト等に載せる必要がある舶用レーダに多用され
ている。しかし、スロツト導波管のみでは、該ス
ロツト導波管の管軸を含む平面（以下水平面と称
する。）内での指向性ビームを形成できるだけで、
該水平面に直交する面（以下垂直面と称する。）
内の指向性ビームは形成できないので、垂直面内
の指向性ビームを得るのに、通常、ホーンが装着
され、使用されている。そのため、パラボラ・ア
ンテナ程ではないにしても、鋭いビームを得よう
とすると、重量が増大し、また、開口面積が大き
くなつて、野外使用に際し、風圧の影響が大きく
なる欠点がある。特に、風の強い海上で使用され
る舶用レーダでは、それ自身の強度と共に、回転
駆動系に対しても多大な影響を及ぼすので、風圧
の問題は極めて重要である。

これに対し、出願人は、誘電体導波機構と小型
反射板とを備えて、ホーンを小型反射板に置き換
えて縮小することにより、小型軽量化を図り、か
つ開口面積を小さく抑えたスロツト・アレイ・ア
ンテナ装置を提案した（特開昭56−31205号公報
参照）。

第１図および第２図は、このスロツト・アレ
イ・アンテナ装置の一例を示す。これらの図に示
すスロツト・アレイ・アンテナ装置は、チヤネル
部材２のウエブに溝部２ａを設けて、該溝部２ａ
にスロツト導波管１を挿入固着して成り、該スロ
ツト導波管１の前方に、該前方の空間を挟んで、
板厚が使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板
３ａ，３ｂから成る誘電体導波機構３を突設し、
かつ、該一対の誘電体板３ａ，３ｂの外側に、誘
電体板３ａ，３ｂの基部近傍を透過して射出され
る電磁波を反射する反射板４を、上記チヤネル部
材２の開口部に設けて構成される。

チヤネル部材２は、金属板からなり、導波管
１、誘電体導波機構３および反射板４を支持す
る。

誘電体板３ａ，３ｂは、板内にトラツプされる
電磁波を少なくするため、波長λに比して十分薄
い板厚、例えば、1/10λ以下のものを、略平行乃
至先端を若干接近させて配置して使用する。この
板厚ｔは、誘電率が大きいもの程薄くする必要が
あり、例えば、比誘電率が約2.8のものでは、
0.078λとする。

誘電体板３ａ，３ｂの前後方向の長さＬは、波
長の数倍程度が適当である。また、誘電体板３
ａ，３ｂの間隔Ｄは、チヤネル部材２の開口部に
おいて、スロツト導波管１からの電力放射を抑圧
しないようにするため、1/2λ以上としてある。
本例では、外向き面間の距離Ｄは、0.78λとして
ある。

反射板４は、上記チヤネル部材２と同様に、金
属板から成る。この反射板４は、その長さを大
きくする程、サイドローブレベルが小さくなる
が、を大きくすると、それだけ風圧が大きくな
る。従つて、使用波長の２倍程度が望ましく、本
例では、1.56λとしてある。また、反射板の開き
角度θは、誘電体板を透過してくる電磁波の入射
角度と風圧とを考慮して、実験により決める。本
例では、25度である。

このスロツト・アレイ・アンテナ装置は、スロ
ツト導波管１から放射された電磁波のうち、水平
面に対し小さな角度を成して放射されるものを、
誘電体板３ａ，３ｂの内向き面（対向面）にて反
射させて前方に導くと共に、大きな角度を成して
放射されるものを、反射板４にて前方に反射させ
ることにより、前方に放射される電磁波エネルギ
を増大させて、指向性ビームを形成し、かつ、サ
イドローブレベルを低減させている。

この場合、反射板４は、大きな角度で放射され
る誘電体基部からの電磁波のみを反射すればよい
ので、短くてよく、従つて、開口面積を、従来の
ホーンに比し小さくすることができる。例えば、
従来のホーン型の場合、開口面高さが使用波長の
４倍以上であつたものが、このスロツト・アレ
イ・アンテナ装置の場合、波長の２倍程度でよ
く、開口面積を小さくすることができる。

［考案が解決しようとする課題］ 上述した第１図および第２図に示すスロツト・
アレイ・アンテナ装置は、これ自体で十分実用可
能であるが、用途によつては、回転駆動系の負担
軽減、設置箇所の重量負担軽減等のため、総重量
の減少を要求される場合がある。特に、舶用レー
ダの場合、その必要性が大きい。

ところで、上述したアンテナ装置は、反射板を
金属板にて構成しているため、反射板自体が重
く、また、該反射板を支持するため、チヤネル部
材も厚肉に形成してある。そこで、重量を軽減す
べく、反射板を薄くすることが考えられるが、風
圧の影響等のため、強度上問題があり、実現困難
である。

このように、一般のアンテナに比べて軽量に構
成されている、上記の誘電体導波機構付のスロツ
ト・アレイ・アンテナ装置においても、さらに軽
量化が要求されるが、これ以上の重量軽減は、上
記従来の構造では、実現困難である。

本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、強度を低下させることなく反射板を軽量化し
て、総重量を減少し、回転駆動系の負担軽減およ
び設置箇所の重量負担軽減を図つたスロツト・ア
レイ・アンテナ装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成すべく本考案は、スロツト導波
管の前方に、該前方の空間を挟んで、板厚が使用
波長に比して十分薄い一対の誘電体板を突出して
設け、かつ、該一対の誘電体板の基部近傍に、電
磁波を反射する一対の反射板と、上記スロツト導
波管、一対の誘電体板および一対の反射板が取付
けられるチヤネル部材とを備える。

上記一対の反射板は、合成樹脂材にて形成され
て、チヤネル部材に取付けられる取付部および電
磁波を反射する反射部を有すると共に、該各反射
部先端の反射板開口部を、それ自身を介して連結
固定する固定部材を、スロツト導波管の管軸方向
と平行な方向における少なくとも複数箇所に有す
る。

上記反射部は、その内部または表面に、導体か
らなる反射層が設けられ、かつ、該反射部の電磁
波の反射に用いられない面の、少なくとも上記固
定部材が連結される部分に積層される、薄板状の
補強部材を有する。

上記固定部材は、使用電磁波の波長に比して十
分細い形態を有し、反射板開口部において、上記
誘電体板を貫通すると共に、その両端部がそれぞ
れ反射板および補強部材を貫通し、固着部材によ
り反射板および補強部材に固定される。

上記補強部材は、例えば、反射板の開口部から
取付部までの間に、その長手方向が沿うように設
けられるものと、反射板の開口部において、その
長手方向が、スロツト導波管の管軸と平行になる
ように設けられるものがあり、いずれであつても
よい。

上記反射板の開口部は、電磁波放射方向に平行
に延長された平行部を有することができる。

また、本考案のスロツト・アレイ・アンテナ装
置は、上記誘電体導波機構を覆うレドームを設け
ることができる。該レドームは、反射板前方に突
出する状態で該反射板開口部に取付けられる。

［作用］ 上記したように、反射板を合成樹脂材にて形成
すると共に、補強部材を設けることにより、必要
な強度を保持して軽量化を図つている。また、合
成樹脂板内部または表面に、導体層からなる反射
層を設けることにより、重量を増大することなく
電磁波の反射を可能としている。

また、反射板開口部間に固定部材を渡し、該端
部を開口部の補強部材を設けた位置に固定して、
該固定部材を、反射板の補強と共に、アンテナ装
置の回転駆動系に対する取付けに使用するため、
反射板全体を特別に肉厚に形成する必要がない。
これによつて、強風、波浪等の厳しい環境条件に
おいて使用される舶用レーダなどについて、反射
板の合成樹脂化による軽量化の実現を可能として
いる。

この場合、固定部材を、電磁波の放射源たるス
ロツト導波管から離れた反射板開口部に配置する
と共に、該固定部材を、使用電磁波の波長に比し
て十分細い径のものを用いているので、放射電磁
波の散乱による悪影響は、実用上無視することが
できる。

［実施例］ 本考案の実施例について、図面を参照して説明
する。

第３図および第４図に本考案スロツト・アレ
イ・アンテナ装置の第１実施例について示す。第
３図は本考案スロツト・アレイ・アンテナ装置の
第１実施例を示す部分破断側面図、第４図は上記
実施例の要部を構成するアンテナの構造を示す斜
視図である。

本実施例アンテナ装置は、チヤネル部材２のウ
エブにスロツト導波管１を固着して構成される。
該スロツト導波管１の前方には、該前方の空間を
挟んで、板厚が使用波長に比して十分薄い一対の
誘電体板３ａ，３ｂから成る誘電体導波機構３を
突設される。この一対の誘電体板３ａ，３ｂの外
側には、該誘電体板３ａ，３ｂの基部近傍を透過
して放出される電磁波を反射する反射板４が、上
記スロツト導波管１の前方にて開口するように設
けられる。さらに、固定部材８により、反射板４
の重量を受けて、回転駆動系１０に取付けるよう
構成される。

このアンテナ装置の誘電体導波機構３は、誘電
体板３ａ，３ｂを、略平行乃至先端を若干接近さ
せた非平行状態に配置して形成される。この誘電
体板３ａ，３ｂ基部には、スロツト導波管１の前
端を覆うように、グリツドからなる垂直偏波抑圧
素子６が設けてある。なお、誘電体板３ａ，３ｂ
の先端を接近させる配置とすると、平行配置の場
合より、サイドローブを低減する効果がある。

反射板４は、FRP（繊維強化プラスチツク）等
の合成樹脂材からなり、平面板を長手方向と直交
する方向に所定角度折曲した状態に成型してあ
る。この角度θは、上記第１図に示す例と同様に
設定され、本実施例では、25度である。

この反射板４の基部側は、チヤネル部材２への
取付部４ｃとなつており、先端部側は、電磁波の
反射部４ｂとなつている。また、反射板４の開口
部４ａには、誘電体シートにて略放物面状に形成
してなるレドーム７が装着してある。取付部４ｃ
は、上記誘電体３ａ，３ｂおよび垂直偏波抑圧素
子６と共に、上記チヤネル部材２の平行片外側
に、ボルト１２ａ，ナツト１２ｂにより螺着して
ある。

反射部４ｂは、第５図に示すように、薄板状の
金属板５を、その厚さ方向中間部に埋設して、反
射層を構成している。反射部４ｂの長さは、上
記第１図に示すものと同様に、使用波長λの２倍
程度に設定される。本実施例では、1.56λとして
ある。

金属板５は、第５図，第６図に示すように、透
孔５ａを多数設けてある。透孔５ａは、金属板５
を軽量化すると共に、反射板４を形成する際に、
中間部に埋設される金属板５の上下の合成樹脂材
を透過させて、相互に結合するよう作用する。こ
のため、反射部４ｂは、金属板５を補強材として
強固に形成される。

上記透孔５ａは、反射すべき電磁波を後方に透
過しないようにするため、使用偏波の電界ベクト
ルと直交する方向に対し、その大きさに制約があ
る。即ち、使用電磁波の波長の1/2以下とする。
本実施例の場合、十分な反射効果を得るため、透
孔５ａは、直径３mmの円孔状に形成してある。も
つとも、透孔５ａは、円孔に限らず、角孔或いは
スリツト状であつてもよい。

反射板４の外側の、長手方向、すなわち、スロ
ツト導波管１の管軸と平行な方向の複数箇所に、
その長手方向が、開口部４ａから取付部４ｃに向
かつて延びる補強部材４ｄが積層してある。補強
部材４ｄは、反射板４を局部的に肉厚にする、一
種のリブのような機能を持つ。特に、この補強部
材４ｄは、後述する固定部材８の取り付け位置を
補強するため、少なくとも固定部材８の取り付け
位置に対応して設けられる。本実施例では、第４
図に示すように、長手方向に２箇所設けてある
が、３箇所以上に設けてもよい。

また、補強部材４ｄは、固定部材８と反射板４
との固定を容易かつ確実に行なうため、また、ア
ンテナがレーダとして用いられた時の空気の抵抗
を小さくするため、扁平に形成される。この実施
例では、ナツト９等の固着部材の幅より大きな幅
を有する。また、軽量で強度を大きくすると共
に、製造を容易にするため、反射板４と同様に
FRPにて形成されている。そして、反射板の外
側の面、特に、反射部４ｂの面に合う形態で整形
され、接着剤等で貼着される。

また、本実施例では、開口部４ａおよび反射部
４ｂの開口部４ａ寄りに、その長手方向が、スロ
ツト導波管１の管軸と平行な方向に沿つて延びる
補強部材４ｅが設けてある。この補強部材４ｅ
は、開口部を補強すると共に、レドーム７の固着
部分の補強を兼ねている。この補強部材４ｅも、
上記補強部材４ｄと同様の理由から、FRPで扁
平に形成される。そして、補強部材４ｅは、接着
剤にて反射部４ｂに貼着される。

反射板開口部４ａには、レドーム７が固着され
る。レドーム７は、第６図に示すように、端部を
開口部４ａの外側に貼着され、その上を、上記補
強部材４ｅ，４ｄで覆われて、強固に固定され
る。

このレドーム７は、アンテナ開口部のカバーと
して機能する外、放射電磁波のビームを絞る誘電
体導波機構として機能する。即ち、上記誘電体板
３ａ，３ｂと並設されている部分にて、該誘電体
板３ａ，３ｂを透過して放出される電磁波を反射
して、前方方向に進行させて、ビームを絞るよう
作用する。かかる機能を営ませる場合には、レド
ーム７の板厚を、上記誘電体板３ａ，３ｂと同様
に、使用電磁波の波長に比して十分薄くすること
が望ましい。

上記スロツト導波管１の前端から離れて位置す
る反射板開口部４ａの、上記補強部材４ｄを貼着
してある位置には、使用電磁波の波長に比して十
分細い、例えば本実施例では、波長の1/8以下の
直径約４mm程度の固定部材８を、誘電体板３ａ，
３ｂに設けてある貫通孔３ｃを貫通し、該反射板
対向壁間を渡して装着してある。

この固定部材８は、両端に螺子加工を施してあ
り、該開口部４ａの上下にてナツト９により固定
される。この実施例では、固定部材８を２本取付
けているが、アンテナの長さによつては、３本以
上取付けてもよい。この場合、各固定部材８は、
使用偏波成分を抑圧しない間隔にて配置する。

また、この固定部材８は、その一端（本実施例
では下端）を、上記反射板開口部４ａの外方に突
出させ、載置場所に対する取付部８ａとし、上記
ナツト９により回転駆動系１０のアンテナ支持部
１１に固着される。

このような構成において、スロツト導波管１か
ら放射された電磁波が、誘電体板３ａ，３ｂを透
過して反射板４に入射すると、金属板５からなる
反射層により反射され、アンテナの前方方向に進
行する。この際、金属板５に設けてある透孔５ａ
は、小径であるため、電磁波、特に、水平偏波成
分の反射を妨げない。

また、上記構成によれば、反射板４の大部分が
軽い合成樹脂にて形成され、かつ、残る金属部分
も極めて薄いため、反射板４の総重量が軽くな
る。その結果、反射板４を支持するチヤネル部材
２の肉厚をも薄くでき、全体としてアンテナの軽
量化を図ることができる。

従つて、回転駆動系により回転させる際の負担
が軽減され、回転駆動系を小型化することができ
る。また、舶用レーダ等に使用する場合、軽量化
により、設置するマスト等の重量負担を軽減でき
る。

さらに、このような構成によれば、上下の反射
板４が、共に固定部材８により支持されるため、
反射板４を特別に肉厚に形成しなくてもよい。し
かも、固定部材８の下端をアンテナ支持部１１に
対する取付部８ａとしているので、反射板４の重
量をそのままアンテナ支持部１１にて受け、力学
的に無理なく取付けを行ない得ると共に、特別に
取付用の部品を要しないので、部品点数を増加さ
せない。

また、反射板４は、補強部材４ｄ，４ｅが、補
強用のテープないしリブのように機能して補強さ
れるため、全体の肉厚を薄くすることができ、軽
量かが図れる。

このほか、本実施例によれば、固定部材８にて
開口部を固定でき、かつ、反射板が合成樹脂製で
若干の変形が可能であるため、開口角の微調整が
できて便利である。

次に、第７図に示す本考案第２実施例は、誘電
体板３ａ，３ｂ間および該誘電体板３ａ，３ｂと
レドーム７との間に、支持部材１３を装填して成
るもので、他の構成は、上記第１実施例と同じで
ある。従つて、同一構成の部分については、説明
を繰返さない。

支持部材１３は、電波的に透明な物質、即ち、
比誘電率が１に近い誘電体から成る。この支持部
材１３としては、例えば、発泡スチロール等の発
泡性の材料が好適である。勿論、発泡材でなくと
もよいが、発泡性材料は、比重が小さくて軽量で
あるので、アンテナ重量を増大しないという利点
がある。また、発泡材は、比重、発泡率等を適当
に選ぶことにより、比誘電率を任意に設定でき、
所望特性のものを形成できる利点がある。

発泡材を支持部材１３として使用するには、例
えば、予め型により発泡成型したものを、誘電体
板３ａ，３ｂ間に嵌挿して、接着剤により接着し
て装填する。また、レドーム７を適当な型枠によ
り所定断面形状に保持しておき、誘電体板３ａ，
３ｂとレドーム７との間にて発泡材を発泡させて
充填することにより行なう。

なお、支持部材１３装填に際しては、誘電体板
３ａ，３ｂの先端に、支持部材１３と同一性質を
有する材料にて形成されるスペーサ１４を、長手
方向に沿つて複数個嵌着して、該誘電体板３ａ，
３ｂおよびレドーム７の位置決めを行なう。

このような構成において、スロツト導波管１か
ら電磁波を放射すると、電磁波は、先ず、支持部
材１３に入射する。この場合、支持部材１３は、
比誘電率が１に近いので、電磁波に対して透明体
として作用し、進行を妨げない。

上記各実施例では、チヤネル部材２と反射板４
とを別体としているが、両者を一体に形成しても
よい。

また、上記各実施例では、反射層を、透孔を多
数設けた金属板にて構成しているが、これに限ら
ず、金属網を合成樹脂材中に埋設して構成するこ
ともできる。さらに、反射板の表面に導体層を形
成して反射層としてもよい。これらの場合および
上記各実施例において、反射層は、多孔状または
網状としなくてもよく、一様な層としてもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は、反射板に補強部
材を設けると共に、反射板開口部の該補強部材を
設けてある位置に、使用波長に比し十分細い固定
部材を該開口部を渡して設ける構成とすることに
より、反射板を、導体からなる反射層を設けた合
成樹脂材にて形成することを可能とし、強度を低
下させることなく反射板を軽量化して、総重量を
減少し、回転駆動系の負担軽減および設置箇所の
重量負担軽減を図ることを実現する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘電体導波機構を備えたスロツト・ア
レイ・アンテナ装置の例を示す斜視図、第２図は
その断面図、第３図は本考案スロツト・アレイ・
アンテナ装置の第１実施例を示す部分破断側面
図、第４図は上記実施例の要部を構成するアンテ
ナの構造を示す斜視図、第５図は上記実施例に使
用される反射板の構造を示す部分破断斜視図、第
６図は上記実施例における反射板とレドームとの
固着状態を示す部分断面図、第７図は本考案の第
２実施例を示す断面図である。 １……スロツト導波管、２……チヤネル部材、
３……誘電体導波機構、４……反射板、３ａ，３
ｂ……誘電体板、４ａ……開口部、４ｂ……反射
部、４ｃ……取付部、４ｄ，４ｅ……補強部材、
５……金属板、５ａ……透孔、６……垂直偏波抑
圧素子、７……レドーム、８……固定部材、８ａ
……取付部、９……ナツト、１０……回転駆動
系、１１……アンテナ支持部、１２ａ……ボル
ト、１２ｂ……ナツト、１３……支持部材、１４
……スペーサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) スロツト導波管の前方に、該前方の空間を挟
   んで、板厚が使用波長に比して十分薄い一対の
   誘電体板を突出して設け、かつ、該一対の誘電
   体板の基部近傍に、電磁波を反射する一対の反
   射板と、上記スロツト導波管、一対の誘電体板
   および一対の反射板が取付けられるチヤネル部
   材とを備え、 上記一対の反射板は、合成樹脂材にて形成さ
   れて、チヤネル部材に取付けられる取付部およ
   び電磁波を反射する反射部を有すると共に、該
   各反射部先端の反射板開口部を、それ自身を介
   して連結固定する固定部材を、スロツト導波管
   の管軸方向と平行な方向における少なくとも複
   数箇所に有し、 上記反射部は、その内部または表面に、導体
   からなる反射層が設けられ、かつ、該反射部の
   電磁波の反射に用いられない面の、少なくとも
   上記固定部材が連結される部分に積層される、
   薄板状の補強部材を有し、 上記固定部材は、使用電磁波の波長に比して
   十分細い形態を有し、反射板開口部において、
   上記誘電体板を貫通すると共に、その両端部が
   それぞれ反射板および補強部材を貫通し、固着
   部材により反射板および補強部材に固定される
   ことを特徴とするスロツト・アレイ・アンテナ
   装置。 (2) 上記補強部材は、反射板の開口部から取付部
   までの間に、その長手方向が沿うように設けら
   れる、請求の範囲第１項記載のスロツト・アレ
   イ・アンテナ装置。 (3) 上記補強部財は、反射板の開口部において、
   その長手方向が、スロツト導波管の管軸と平行
   になるように設けられる、請求の範囲第１項記
   載のスロツト・アレイ・アンテナ装置。