JPH03503826A - プレーナアレイアンテナ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 改善されたアレイアンテナ用のフィード導波管発明の背景 発明の利用分野 本発明はスロットアレイアンテナ、特にスロットアレイアンテナ用のフィードに 関するものである。

本発明は特定の適用に対する実施例に関してここに述べられるが、それに制限さ れないことを理解すべきである。当業者は技術的範囲内での付加的な変更、適用 、および実施例を理解するであろう。

関連する技術の説明 プレーナアレイアンテナは幅広い種々のレーダ応用に使用されている。そのよう なプレーナアレイアンテナは平板アンテナである。それは一連の共振スロット放 射開口をそれぞれ含む典型的な１群の共面線形アレイである。マイクロ波エネル ギは入力導波管により供給されるフィード導波管によって放射導波管に供給され る。

スロット結合は最も多くの適用に対してフィード導波管から放射導波管に９エネ ルギを結合するための好ましい技術である。単一のフィードに対するスロットは 長方形のフィード導波管の広い壁内のスロットおよび長方形の放射導波管の広い 壁内のスロットを通ってエネルギ結合を伴う。エネルギは典型的にフィード導波 管の片側端部またはそれに沿って適当な場所に位置された入力導波管によってフ ィード導波管に供給される。

フィード導波管の端部における入力導波管の位置はシステムの帯域幅を制限し、 或は、関連するフィード導波管の端部に到達しにくいため問題である。

フィード導波管の中心への供給はフィード導波管のフィードスロットに関連する 入力導波管の入力スロットの位置に関して問題がある。すなわち、普通、入力ス ロットおよびフィードスロットは導波管中の１／４の波長の間隔において反対側 のフィード導波管の広い壁に位置するが、インピーダンス反転が構造において修 正しなければいけないフィード導波管のそれぞれ半分を生じる。インピーダンス 反転を補正させるための共通の技術は結合スロットが大きな角度で構成されるこ とが必要である。残念ながら、この方法は典型的に大きな結合結合位相エラーを 生じる。

フィード導波管に沿ってフィードスロットと同一の位置で反対側の広い壁土に入 力スロットを位置させることは従来は避けられていた。なぜなら、入力スロット および反対側のフィードスロットの結合が無関係になるようにすることが困難な ためである。

したがって、導波管の端部間に位置された入力スロットを育するが、任意の関連 するインピーダンス反転を有さないプレーナアレイアンテナフィード導波管の技 術が必要とされている。

発明の概要 結合接合位相エラーを減少させるフィード導波管構造の技術の必要性は本発明の フィード導波管によって満足できる。

本発明のフィード導波管は第１および第２のスロットを有スる平行壁を具備する 。第１の壁は第１の縦軸に沿って第１の細長いスロットを含む。第２の壁は第１ の壁土の第１のスロットと反対側の第２の壁に位置する第２の細長いスロットを 含む。第２のスロットは第２の縦軸を有する。

特定の実施例では、本発明は第１の広い壁を通り第１の縦軸を有する第１の細長 いスロットを備えた第１の広い壁を有する少なくとも１個の放射導波管を含むプ レーナアレイアンテナを提供する。フィード導波管は放射導波管に結合され、そ れに沿って第１および第２の平行壁を有する。第１の壁は放射導波管の第１のス ロットと結合する第２の細長いスロットを有する。第２のスロットは縦軸を有し 、放射導波管のスロットと整列する。第３のスロットは第１の壁の第２のスロッ トと反対側の第２の壁に位置し、第２の縦軸を有する。入力導波管はフィード導 波管に結合され、細長いスロットを有する広い壁を含む。入力導波管のスロット はフィード導波管の第３のスロットと結合され、第３のスロットの縦軸と整列さ れた縦軸を有する。したがって、本発明により入力導波管のスロットは放射導波 管のスロットと同じ位置にされ、それと直交して位置される。この配列はインピ ーダンス反転を除去し、アレイアンテナの最良な特性を与える。

図面の簡単な説明 第１（ａ）図は本発明の原理にしたがった平板アレイアンテナの１部の上面図で ある。

第１（ｂ）図は本発明の原理にしたがった平板スロットアレイアンテナを横から 見た断面図である。

第１　（ｃ）図は本発明の原理にしたがった平板スロットアレイアンテナの部分 的のフィード導波管の側面図である。

第２（ａ）図はフィード導波管が１個の壁土の入力スロットを通って供給され、 その反対側の壁に位置する一連のフィード導波管の間に位置されている従来のフ ィード導波管を示す。

第２（ｂ）図は第２図（ａ）のフィード導波管の端面図である。

第３図はフィード導波管がその１つの壁土の入力スロットを通って供給され、そ の反対側の壁土の一連のフィードスロットの１個と同じ位置にされている本発明 のフィード導波管を示す。

第４図は本発明のフィード導波管において入力スロットおよび同じ位置にされた フィードスロットの位置を示す拡大図節１（ａ）図は本発明の原理にしたがって 平板スロットアレイアンテナ１０の１部の上面図である。アンテナ１ｏは広い壁 から広い壁に放射するフィード導波管１５と直角に取付けられた第１、第２およ び第３の放射導波管１７．１９．２１を含む。各導波体は通常の構造からなる。

例えば、金属またはその他の適切な導電材料から構造されている。放射導波管１ ７．１９．２１はフィード導波管１５の縦軸に沿った間隔で設けられ、複数の傾 斜したスロット２５．２７．２９　（破線で示されている）によってそれぞれ結 合される。放射導波管Ｌ７．１９．２１は互いに直接隣接して位置するように設 けられている。

第１（ｂ）図の断面図で示されているように、各放射導波管は第１および第２の 広い壁と第１および第２の側壁を有する長方形である。例えば、第２の放射導波 管１９は第１および第２の広い壁３５．５０および第１および第２の側壁５１． ５２を有する。同様に、フィード導波管１５は前面の広い壁８５と裏側の広い壁 ３７と側壁４８．４８を含む（第１（ｃ）図の端面図参照）。

長方形人力導波管２３はフィード導波管１５の裏側の広い壁３７に取付けられ、 前面の広い壁４３と裏側の広い壁３２と側壁３８．４０を含む。

放射導波管１７．１９．２１はフィード導波管１５の広い壁３５に取付けれる。

フィード導波管１５はその前面の広い壁３５の複数の細長い傾斜フィードスロッ ト２５．２７．２９によって放射導波管に結合される。各放射導波管１７．１９ ．２１はそれぞれのフィードスロット２５，２７．２９からのエネルギを受け、 複数の放射スロットを含む。各放射スロットは各隣接した放射スロットからの１ ／２波長の間隔で設ける。放射導波管１７は放射スロット７１．７２゜７３．７ ４．７５．７８を含む。放射導波管１９は放射スロット７７．７８゜７９．８０ ．８１．８２を含む。放射導波管２１は放射スロット８３．８４゜８５．８Ｂ、 ８７．８８を含む。各フィードスロット２５．２７．２９は２個の放射スロット の間に等距離で位置する。したがって、各フィードスロットおよび最も近い放射 スロットから１／４波長の間隔が存在する。各フィードスロット２５．２７．２ ９はフィード導波管１５の縦軸３９に関連して傾斜し、それぞれ縦軸４１，４４ ．４５を有する。フィードスロット２５，２７．２９は第１（ａ）図において破 線で示されている。

フィード導波管１５はまたその裏側の広い壁３７上の入力スロット３２を含む。

入力スロット３２はフィード導波管１５のスロット３２ｆおよび入力導波管２３ のスロット３２ｉにより設けられる。

入力スロット３２もまたフィード導波管１５の縦軸３９に関連して傾斜し、縦軸 ４２を有する。下記に示されるように、本発明の特定の新しい特徴はフィード導 波管１５の縦軸３９に沿ってフィードスロット２７と入力スロット３２を同じ位 置にすることである。フィードスロット２７に関連する入力スロット３２の共通 の位置はインピーダンス反転なしで入力導波管２３からフィード導波管１５にエ ネルギの結合を可能にさせる。フィードスロット２７と入力スロット３２の共通 の位置はフィードスロット２７に関する入力スロット３２の直交の配置によって 可能にさせる。

すなわち、入力スロット３２の縦軸４２はフィードスロット２７の縦軸４４に直 交している。（これは第１（ａ）図において破線でより明瞭に示されている。） したがって、エネルギはスロット３２を通り人力導波管２３によりフィード導波 管Ｉ５に供給される。フィード導波管１５は広い壁３５上のスロット２５．２７ ．２９を通ってエネルギを放射導波管１７．１９．２１に結合させる。エネルギ は通常の方法で放射導波管１７．１９．２１によって周囲に放射される。

本発明のフィード技術の有利な構造は第２（ａ）図の通常のフィード配列に関連 して理解される。第２（ａ）図はフィード導波管１５の端部間に位置された入力 スロット３２°を通って供給される通常のフィード導波管１５°を示す。第２（ ｂ）図は広い壁および裏側の広い壁３５’、３７°を示す通常のフィード導波管 １５°の側面図である。通常のフィード導波管１５°は裏側の広い壁３７゛の入 力スロット３２′（破線で示されている）および縦軸３９°に関係して傾斜され た広い壁３５゛上の複数のフィードスロット２５°、２７°、２９°を含む。入 力スロット３２°はフィード導波管１５’の縦軸３９゛にほぼ垂直な縦軸７ｏを 有する。

一般的にその２個のフィードスロット２５’、２７’は動作周波数の波長の１７ ２の距離だけ分離される。入力スロット３２′はその広い壁３５°上の２個のフ ィードスロット２５’、２７°間のフィード導波管１５°の裏側の広い壁３７″ に位置されている。入力スロット３２゛は２個のフィードスロット２５’、２７ °間に等距離で位置される。したがって、入力スロット３２゛と２個のフィード スロット２５’、２７°の各々の間１／２の波長の間隔が存在する。２個のフィ ードスロット２５°、２７°と入力スロット３２゛の間に１／４の波長の間隔は フィード導波管１５°の半分の導波管の特性インピーダンスにおいて１／４の波 長反転を生じる。これが従来多数の通常のプレーナアレイアンテナに対するフィ ード導波管のセンターフィードを妨げた理由である。

発明の背景で述べられたように、導波管１５°を供給する通常の別の方法はフィ ード導波管１５°のどちらか１方の端部によってなされる。その構造の利点はイ ンピーダンス反転を妨げられることである。しかし、前述のように、フィード導 波管１５°の１端部における入力導波管の配置はシステムの帯域幅を制限し、ま たフィード導波管の端部に比較的アクセスしにくいため問題である。

第３図は本発明の原理にしたがって構成されたフィード導波管１５の平面図であ る。上述のように、入力スロット３２はフィードスロット２７と同じ位置に配置 され、それに直交する。

それはインピーダンス反転を除去させるのに効果がある。小さい値の結合スロッ ト角度が使用できる直接の結果として結合接合位相エラーを減少させることがで きる。

第４図の拡大図は入力スロット３２および本発明のフィード導波管１５の１部分 である共通の位置のフィードスロット２７の位置を示す。入力スロット３２がフ ィード導波管１５の底部の広い壁３７に位置することを示すために破線で示され ている。フィードスロット２７はフィード導波管１５の前面の広い壁３５に位置 する。入力スロット３２およびフィードスロット２７の両者はフィード導波管１ ５の縦軸３９に関連して傾斜する。入力スロット３２はフィードスロット２７の 縦軸４４に直交する縦軸４２を有する。入力スロット３２は入力導波管からのエ ネルギをフィード導波管１５に結合する。フィードスロット２７はフィード導波 管１５からのエネルギを放射導波管に結合する。

当業者はフィード導波管構造が結合接合位相エラーを減少させることを理解する であろう。本発明は特定の適用に対する実施例に関して述べられたが、本発明に 関わる当業者は技術的範囲内の付加的な変更、適用および実施を理解すべきであ る。例えば、傾斜されたスロットの数および方向は本発明に対して重要ではない 。本発明はプレーナアレイアンテナに関して述べてきたが、それに限定されるも のではない。本発明のフィード装置はまた小さいＫａバンド平板アンテナなどの 線形アレイアンテナに有効である。加えて、入力スロット励振の共通な形態は本 発明にしたがって利用される。

本発明の技術的範囲内の任意および全ての変更、適応および実施は添付の請求の 範囲に含まれるべきである。

ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 国際調査報告 ｍ−ｍａｌ　Ｊｍｍｍ＝−’ＯＰＣＴＩｕＳ　８９１０５１４５国際調査報告 ｕｓ　８９０５１４５ ＳＡ　　　　３２７８８

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．長さに沿って第１および第２のスロットを有する平行壁を備えている導波管 を具備し、前記第１の壁は第１の縦軸を有する第１の細長いスロットを具備し、 第２の壁は前記第１の壁上の第１のスロットと反対側のこの第２の壁に位置し、 第２の縦軸を有する第２の細長いスロットを具備するアレイアンテナ用のフィー ド導波管。
2. ２．前記第２の細長いスロットの縦軸は前記第１の細長いスロットの縦軸と直交 する請求項１記載のフィード導波管。
3. ３．前記フィード導波管は前記第１の壁上に複数の細長いスロットを具備する請 求項１記載のフィード導波管。
4. ４．第１の縦軸を有する第１のスロットを備えた第１の広い壁を有する少なくと も１個の放射導波管と、その長さに沿って第１および第２の平行壁を有し、前記 第１の壁は前記第１のスロットに結合し前記第１の縦軸と整列し縦軸を有する第 ２の細長いスロットを有し、第２の壁は第２の縦軸を有し前記第２のスロットと 反対側に位置された第３の細長いスロットを有するフィード導波管と、前記第２ のスロットと結合する細長いスロットを備えた広い壁を有し、前記第２の縦軸と 整列された縦軸を有する入力導波管を具備する平板アレイアンテナ。
5. ５．前記入力導波管における前記第２の細長いスロットの縦軸は前記第１および 第２のスロットの縦軸に直交する請求項４記載のフィード導波管。