JPH036106A - 多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナ - Google Patents

多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナ

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JPH036106A
JPH036106A JP2126532A JP12653290A JPH036106A JP H036106 A JPH036106 A JP H036106A JP 2126532 A JP2126532 A JP 2126532A JP 12653290 A JP12653290 A JP 12653290A JP H036106 A JPH036106 A JP H036106A
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JP
Japan
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antenna
conductive
edges
length
conductive edges
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Application number
JP2126532A
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English (en)
Inventor
Robert J Patin
ロバート・ジェイ・パテイン
Mon N Wong
モン・エヌ・ウオング
Donald C D Chang
ドナルド・シー・デイー・チャン
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Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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Publication date
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアンテナに関する。特に、本発明は多重バンド
焦点平面アレイアンテナに関する。
本発明は、説明的な応用のために特定の実施例に関して
ここに記載されているが、本発明はそれに限定されない
ことを理解すべきである。当業者は、本発明の技術的範
囲内で修正、応用、および実施例を付加することを認識
するであろう。
［従来の技術］ 焦点平面アレイアンテナは、電気的に操縦されるビーム
を与えるために個別に励起されることが可能な放射素子
のアレイを具備する。マイクロストリップパッチアンテ
ナアレイは、宇宙船の応用として特に有用である軽量の
構造の焦点平面アレイアンテナを提供する。
［発明の解決すべき課題］ 典型的に、マイクロパッチアレイアンテナは単一の周波
数で動作する。したがって、多重周波数動作は、周波数
スペクトルの別々の部分内でそれぞれ動作する多重アレ
イを必要とする。１以上の低周波数が必要とされるとき
、それは通常のパッチアレイアンテナの寸法および重量
の要求のために特に問題である。したがって、多重周波
数動作のために幾つかの通常のアレイアンテナを使用す
るこれまで普通に実行されていた方法は、必要とされる
大きくて扱いにくく重い高価なアンテナ構造を有する。
したがって、技術において小型で軽量な多重周波数アレ
イアンテナが必要とされる。
［課題解決のための手段］ この技術における必要性は、本発明の多重バンドグリッ
ド焦点平面アレイアンテナによって十分に満足される。
本発明は、多重周波数の同時のビームを与える小さくて
軽量な多重周波数アレイアンテナを提供する。本発明の
アンテナは、第１の長さＬｌの第１の複数の導電性エツ
ジと、第２の長さＬｌの第２の複数の導電性エツジとを
与える金属化パターンを具備する。導電性エツジの第１
および第２の組は、第１および第２の動作周波数で第１
と第２の同時の出力ビームに生じるように別々に給電さ
れる。
説明的な実施例において、第１の複数の導電性エツジは
グリッドの外側エツジを設けるために接続される。第２
の複数の導電性エツジは、グリッドの内側エツジを設け
るために接続される。内側エツジは、第３の長さ　し、
の第３の複数の導電性エツジが内部に配置されるグリッ
ド内に孔を限定する。第３の複数の導電性エツジは、固
体パッチの外側エツジである。別の実施例において、第
４の長さＬ４および第５の長さ　Ｌ５の第４および第５
の複数の導電性エツジはそれぞれ、第３の複数の導電性
エツジと関連する孔に配置される。第４および第５の複
数の導電性エツジは、固体パッチの外側エツジである。
［実施例］ 第１（ａ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナｌＯの前面
の斜視図である。アンテナ１０は、誘電体板１２上に配
置された金属化パターン１１を具備する。金属化パター
ン１１は、放射素子のアレイまたはグリッドを設ける誘
電体板１２の前面１４上に配置される。放射素子の第１
の組は、第１の長さＬｌの複数の導電性材料の外側エツ
ジ１８によって与えられる。放射素子の第２の組は、第
２の長さＬ２の複数の導電性材料の内側エツジ２０によ
って与えられる。第１　（ａ）図の説明的な実施例にお
いて、内側エツジ２０は相互連結され、複数のマイクロ
ストリップパッチ２４が配置されている金属化パターン
ｌｌ内の孔を設ける。マイクロストリップパッチ２４の
外側エツジは、第３の長り、の導電性材料のエツジを設
ける。したがって、マイクロストリップパッチの外側エ
ツジは放射素子の第３の組を提供する。
第１（ｂ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナｌＯの後面
の斜視図である。複数の共振器２Ｂは、電磁エネルギを
第２の放射素子２０（破線で示されている）に結合する
ために、誘電体板１２の第２の表面１６上に配置される
。電磁エネルギは、それぞれ共振器２６から対応する第
２の放射素子２０に結合される。共振器２Ｇは、通常の
エツチング処理によって誘電体板１２の第２の表面Ｌ６
の接地面上でフォトエツチングされる。第２　（ａ）図
のアンテナ１０の部分的な後面の拡大図は、第２の放射
素子２０の下に配置された共振器２Ｂを示す。共振器２
６から放射された電磁エネルギは、誘電体板１２を介し
て第２の放射素子２０（破線で示されている）に結合さ
れる。第２の放射素子２０４−Ａエネルギを再放射し、
したがって空間内に受けられる。
第２（ａ）図の断面斜視図である第２（ｂ）図において
示されるように、第３の放射素子２４は、誘電体板１２
を貫通して後面上のマイクロストリップフィードライン
２２まで延在するビンコネクタ２１によって給電される
。接地面２３．２５およびビン２１が、接地面２３．２
５を通って結合溝によって置換されることが可能である
ことは注意すべきである。
動作許容周波数において、第１、第２および、または第
３の放射素子もまた、本発明の技術的範囲を逸脱するこ
となしに、適当な寸法で配置されている共振器２６によ
って電磁的に供給されることができることもまた注意す
べきである。好ましい実施例において、第１の放射素子
は誘電体板１２の前面１４上のマイクロストリップフィ
ード２２によって給電され、第３の放射素子２４は誘電
体板１２の後面上のマイクロストリップフィード２２と
ビン２１によって給電される。共振器２Ｂおよび第１の
放射素子１８からの供給は、従来技術と同様に共同のフ
ィード回路網（図示せず）に接続される。
第２（ｃ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナの部分的な
前面の拡大図である。多重バンド動作は、第１、第２お
よび第３の放射素子、すなわち第１、第２、および第３
の周波数ｒｔ　ｌ　　ｈ　＋ｒ、をそれぞれ有する放射
素子１８．２０．２４によって行われる。
従来の技術において知られているように放射素子の長さ
しは、式［１］において与えられるような所望された動
作周波数および基体１２の誘電率ε。
での放射されたエネルギの波長の関数である。
Ｌ２０．４９λ、−０，４９λ０バε、）＋ｚｚ　　ｃ
。
但し、　　Ｌ−素子の長さ ε、−相対的誘電率 λ４−誘電基体の波長 λ。−自由空間の波長 好ましい実施例において、第１の放射素子１８と第２の
放射素子２０の間の幅Ｖ、は、式［２］において与えら
れる。
ｗ、−０，０２５λ−［２］ 但し、λ４−誘！基体の波長 第２の放射素子２０と第３の放射素子２４の間の幅ｗ２
は、式［３］において与えられる。
＋１１２−０．０５Ｈ［３］ 但し、　　Ｈ−パッチ２４の水平の長さ好ましい実施例
において、第２の放射素子２０は、式［４］によって第
１の放射素子１８の長さＬｌと関連がある長さ　Ｌ２を
有する。
Ｌ２−　（Ｌｓ　　３Ｗｔ　）／２　　　　　　　　　
　［４］第３の放射素子２４は、第２の放射素子２０の
長さＬ２よりわずかに小さい長さし３を有する。
Ｌ３−　Ｌ２　２Ｖ２　　　　　　　　　　　　［５］
したがって、第１の放射素子１８は低い第１の周波数ｒ
１でエネルギを放射する。第２の放射素子２０は、第１
の周波数１１の２．３倍である中間の第２の周波数「２
で放射する。第３の放射素子２４は、第２の周波数「２
の１．１倍わずかに大きい第３の周波数ｒ３で放射する
。
本発明の技術に関する当業者は、第１および第３の放射
素子１８．２４がそれぞれ互いに対して相対的な位相に
あり、電気的に小さく、インダクタに類似した位相特性
を与えることを認識するであろう。第２の放射素子２０
は誘電材料１２の区域を取囲み、キャパシタと同じ位相
特性を与える。すなわち第２の放射素子２０は、第１の
放射素子１８と第３の放射索子２４に関してはｔｇｏ度
の位相で動作する。
第３図は、本発明の技術にしたがって構成されたアンテ
ナ１０’の別の実施例の部分的な前面の拡大図である。
グリッド内の放射素子の第４および第５の組は、誘電体
板１２’の前面１４’上の金属化パターン１１’内にそ
れぞれ配置された方形リング２８゛　とパッチ３０°に
よって形成される。すなわちリング２８°の内側エツジ
３２゛は、第４の長さ　Ｌ４の導電性材料の第４のエツ
ジしたがって放射素子の第４の組を与える。パッチ３０
′の外側エツジ３４°は、第５の長さし、の導電性材料
の第５のエツジしたがって放射素子の第５の組を与える
。本発明によって、第１、第２、第３、第４、第５の放
射索子１８°　２０°、２４’、３２’　　３４°はそ
れぞれ、通常のエツチング処理によって誘電体板１２上
でフォトエツチングされることができ、銅または任意の
その他の適当な導電性材料でよい。別の実施例のアンテ
ナは、第１（ａ）図の実施例に関して上述されたように
送られる。
したがって、多重周波数の出力ビームを与える単一のア
ンテナが開示されている。本発明は説明的な実施例およ
び特定の応用に関してここに記載されているが、本発明
はそれに限定されないことは理解される。当業者は、本
発明の技術的範囲内で修正、応用、および実施例を付加
することを認めるであろう。例えば本発明は、説明的な
実施例の金属化パターンの設計に限定されない。パッチ
は、任意の形状、方形、三角形、円形等であることが可
能であり、またグリッドや孔を空けられてもよい。そし
てまた本発明は、放射素子に送るエネルギ用の任意の特
別な技術を限定しない。さらに本発明は・、放射素子と
共振器の間の１対１の関係に限定されない。また本発明
は、同心の放射素子の特別な数を限定しない。実施例と
して誘電体板の表面は、本発明の技術的範囲を逸脱する
こと無く任意の形状（例えば凹面）であることが可能で
ある。
したがって、本発明の技術的範囲内で全てのそのような
応用、修正、および実施例を、特許請求の範囲によって
カバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１（ａ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナの前面の斜
視図である。 第１（ｂ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナの後面の斜
視図である。 第２（ａ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナの部分的な
後面の拡大図である。 第２（ｂ）図は、第２（ａ）図のアンテナの断面の斜視
図である。 第２（Ｃ）図は、本発明の技術にしたがって構成された
多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナの部分的な
前面の拡大図である。 第３図は、本発明の技術にしたがって構成された多重バ
ンドグリッド焦点平面アレイアンテナの別の実施例の部
分的な前面の拡大図である。 １０・・・アンテナ、１１・・・金属化パターン、１２
・・・誘電体板、１８・・・外側エツジ、２０・・・内
側エツジ、２１・・・ピンコネクタ、２２・・・マイク
ロストリップフィードライン、２４・・・マイクロスト
リップパッチ、２６・・・共振器。 ＦＩＧ ２（ｃ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）誘電基体上の金属化パターンを具備し、前記金属
    化パターンは第１の長さを有する導電性エッジの第１の
    組と第２の長さを有する導電性エッジの第２の組を備え
    、導電性エッジの前記第１および第２の組が第１および
    第２の動作周波数で第１および第２の同時の出力ビーム
    を与えるために別々に給電されることを特徴とする多重
    バンドアンテナ。 （２）導電性エッジの前記第１の組が、グリッドの外側
    エッジを備えている請求項１記載のアンテナ。 （３）導電性エッジの前記第２の組が、前記グリッドの
    内側エッジを備えている請求項２記載のアンテナ。 （４）前記内側エッジが、内部の孔の組を設けるように
    相互接続される請求項３記載のアンテナ。 （５）第３の長さを有する導電性エッジの第３の組を含
    む請求項４記載のアンテナ。 （６）前記導電性エッジの第３の組が、前記グリッドの
    前記内部の孔に配置される請求項５記載のアンテナ。 （７）前記導電性エッジの第３の組が、導電性材料のパ
    ッチによって形成されている請求項６記載のアンテナ。 （８）第４の長さを有する導電性エッジの第４の組を含
    む請求項７記載のアンテナ。 （９）前記導電性エッジの第４の組が、前記グリッドの
    前記内部の孔内に配置される請求項８記載のアンテナ。 （１０）前記導電性エッジの第４の組が、導電性材料の
    パッチによって形成される請求項９記載のアンテナ。 （１１）第５の長さを有する導電性エッジの第５の組を
    含む請求項１０記載のアンテナ。（１２）前記導電性エ
    ッジの第５の組が、前記グリッドの前記内部の孔内に配
    置される請求項１１記載のアンテナ。 （１３）前記導電性エッジの第５の組が、導電性材料の
    パッチによって形成される請求項１２記載のアンテナ。 （１４）前記金属化パターンが、誘電体板の第１の表面
    上に設けられる請求項１３記載のアンテナ。 （１５）電磁エネルギを前記パッチに結合するために、
    誘電体板の第２の表面に設けられた共振器を具備する請
    求項１４記載のアンテナ。 （１６）（ａ）誘電体板の第１の表面上に第１の長さＬ
    ＿１の導電性エッジの第１の組を設け、（ｂ）誘電体板
    の前記第１の表面上に第２の長さＬ＿２の導電性エッジ
    の第２の組を設け、（ｃ）前記導電性エッジの第１の組
    を付勢し、一方多重周波数の同時のビームを発生するよ
    うに前記導電性エッジの第２の組を別個に付勢する段階
    を含む多重周波数の同時のビームを与える方法。
JP2126532A 1989-05-16 1990-05-16 多重バンドグリッド焦点平面アレイアンテナ Pending JPH036106A (ja)

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US07/352,435 US5001493A (en) 1989-05-16 1989-05-16 Multiband gridded focal plane array antenna
US352,435 1989-05-16

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EP (1) EP0398554A3 (ja)
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