JPH05315833A - 広帯域の傾斜スロットアンテナアレイ - Google Patents
広帯域の傾斜スロットアンテナアレイInfo
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- JPH05315833A JPH05315833A JP4294526A JP29452692A JPH05315833A JP H05315833 A JPH05315833 A JP H05315833A JP 4294526 A JP4294526 A JP 4294526A JP 29452692 A JP29452692 A JP 29452692A JP H05315833 A JPH05315833 A JP H05315833A
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- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
- H01Q13/085—Slot-line radiating ends
Abstract
状で指向性の改善されたフレアノッチアンテナ素子アレ
イを得ることを目的とする。 【構成】 フレアノッチアンテナ素子アレイを使用し、
各フレアノッチアンテナ素子はボアサイトの方向におけ
る指向性を改良するようにボアサイトに向かって傾斜さ
れていることを特徴とする。アレイは直線状に配列され
たH平面アレイ60とE平面アレイ70,80とを組合わせて
二重偏波用に構成することできる。
Description
サイル用に有効な機体形状に一致したアレイに関する。
のミサイルターゲット検出および追跡システムが記載さ
れている。それは簡単には、1つのタイプのターゲット
追跡システムであり、広帯域対レーダホーミング(AR
H)として知られている。このようなシステムは受動性
であり、ターゲットによって放射された放射線を受信す
ることによってターゲットを追跡する。
一致したスロットラジエータおよびマイクロストリップ
パッチラジエータを使用している。これらのアンテナは
狭帯域であり、それらの物理的および、または電気特性
のために前方放射を強化するように傾斜されることがで
きない。その結果、視界が制限される。
取付けは、アンテナ素子をミサイル表面に垂直に位置さ
せ、結果的に前方方向の放射線が少なくなる。これは各
素子からの最大量のエネルギがミサイル本体に垂直に導
かれるようにアンテナが配置されているためである。こ
れは前方方向の放射を困難にする。金属のミサイル本体
に接線方向のEフィールドに関して放射する素子に対し
て問題が悪化する。金属表面はこれらのフィールドを支
持せず、接点でそれらを強制的にゼロにする。これは、
ミサイルボアサイトへの“ビュー”が円筒形セクション
から接線方向であり、ノーズ領域においてほぼ接線方向
であるため、ミサイルの外面の形状に一致したアレイに
対する主な問題である。本発明の目的は、ミサイル表面
に一致し、二重偏波用の広帯域のARHアンテナを提供
することである。本発明の別の目的は、前方半球にわた
ってRF放射線を感知するミサイル用の外面形状に一致
したアンテナアレイを提供することである。
ボアサイトの方向における指向性を改良するようにボア
サイトに向かって傾斜されたEおよびHの両平面素子を
備えた広帯域アンテナ素子を使用する。これはE平面の
特性を強化するだけでなく、H平面において金属スキン
の無効にする効果を除去する。素子を傾斜することはま
たさらにアンテナをコンパクトにし、それが外面形状に
一致させる使用にそれを適合することを助ける。
スロットライン(ノッチ)素子を使用する。これらの素
子はアンテナの視界において格子ローブを阻止するEお
よびHの両平面における密なパッキングに適しており、
一方アンテナはボアサイトに対して走査される。スロッ
トライン(ノッチ)素子は広帯域であり、3対1より大
きい帯域幅が達成される。二重偏波は直線または周辺的
にEおよびH平面素子を組合せることによって達成され
る。単一または二重偏波アレイはミサイル本体の円筒部
分上、ノーズ上、または周囲の半径方向に取付けられる
ことができる。放射状の構造において、素子はさらにボ
アサイト方向に傾斜する。アレイ位置の任意の組合せは
可能である。スロットライン素子は、最高の動作周波数
で格子ローブを生成せずに電子的ビーム操縦を行わせる
ために十分に近接した間隔でパックされることができ
る。
子と呼ばれるテーパーを有するスロットラインアンテナ
素子を使用する。図1は修正されていないスロットライ
ン30を示す。補償された給電体32は自由空間にエネルギ
を発射するフレア誘電体ノッチ34にエネルギを転移す
る。米国特許第5,023,623 号明細書のアンテナにおける
ように、本発明を使用するアレイはアンテナアレイを構
成するように複数のテーパーを有するノッチアンテナ素
子を使用する。しかしながら、ボアサイトに向かう指向
性を改良するためにアンテナ素子は本発明にしたがって
傾斜される。30°乃至90°が好ましい傾斜角であるが、
0乃至90°の任意の傾斜角が本発明にしたがって使用さ
れてよい。図2の上面図および図3の側面図において典
型的なH平面アレイに対する傾斜が示されている。ここ
において複数のテーパーを有するノッチラジエータ素子
30A,30B,…30Nが間隔を隔てられた平行な関係で配
置されている。テーパーを有するノッチラジエータ素子
の通常のアレイのように各ラジエータが同じ基準水平線
に関して垂直に設定される代わりに、各素子は90°より
小さい、典型的に30°または45°である角度αだけ傾斜
される。傾斜されたラジエータ素子の隣接したエッジ間
の間隔はλh /2 以下であり、ここでλh はアレイの最
も短い動作波長である。間隔がλh /2 より大きい場
合、望ましくない格子ローブが高い動作周波数で形成さ
れる可能性が高い。H平面素子の所望の間隔および傾斜
角度は取付け、すなわちアンテナ素子を保持しミサイル
本体に素子を固定する堅牢な構造のフレームによって得
られる。
明細書のアレイにおいて使用されるような通常のテーパ
ーを有するスロットライン素子はボアサイトに向かって
それらを傾斜するために修正を必要とする。スロットラ
インラジエータのテーパーを有する領域に対して対称的
または非対称的な態様が使用されることができる。非対
称的なフレアノッチ素子は傾斜されたプロフィール中に
もっと容易に適合することができ、λn /2 の間隔の規
則が壊されないようにもっとコンパクトに間隔を隔てら
れることができる。しかしながら、非対称的な素子はア
ンテナへの整合性を低下させて高いVSWR(定在波
比)を生じさせ、アンテナの効率を低下させる。対称的
なフレアノッチ素子は良好な整合性(低いEVSWR)
を与え、したがって高いアンテナ効率を提供する。しか
しながら、対称性はボアサイトへのアレイの傾斜角度を
限定し、λn /2 の間隔を維持するために必要とされる
密なパッキングを制限する。
数の隣接した素子のテーパーを有するノッチ傾斜素子ア
レイ40を示す。ここにおいて、ノッチの両側でのフレア
は対称的であり、各素子は水平から角度αだけ傾斜され
る。図5は角度αだけ傾斜されるE平面素子45のアレイ
を示すが、しかしノッチの各側面でのフレアは非対称的
である。図6は、傾斜に適合するように修正されたテー
パを備えた複数の非対称的なE平面素子52A乃至52Nを
含む直線的なアレイ50を示す。
ラインアンテナ素子を設けるために通常の技術を使用し
て製造される。各素子は、典型的に最初に各表面上にお
いて銅層で被覆された誘電体の基体板から製造される。
基体板は例えばファイバガラス補強テフロン(登録商
標)で構成される。1つの表面上の銅層はフレアノッチ
を形成するために部分的にエッチングされる。反対側の
層上の銅面は、バルン回路およびフィードネットワーク
を形成するために選択的にエッチングされる。別の構成
方法は米国特許第5,023,623 号明細書に詳細に示されて
いる。
使用した直線アレイ用の二重偏波に対して少なくとも2
つの方法がある。図7に示された1つの方法は、傾斜さ
れたE平面アレイ70および80によって両側で隣接してい
る傾斜されたH平面アレイ60を使用する。図8に示され
た別の方法は二重のスロットライン素子の傾斜されたH
平面アレイ90を含む。すなわち、それぞれ傾斜されたア
レイ素子は1対のテーパーを有するノッチ素子を含む。
傾斜されたE平面アレイ95は1対のH平面ラジエータ素
子の間において傾斜されたH平面アレイ90の中心線に沿
って位置されている。
取付けられた傾斜されたEおよびH平面素子の周辺アレ
イ100 は図9に示されている。このアレイにおいて、図
7および図8に関して上記されたようにE平面およびH
平面の両アレイの素子はボアサイトに向かって傾斜され
る。素子102 は例示的なH平面素子であり、素子 104A
および 106Aは例示的なE平面素子対を表す。図10はミ
サイルのノーズ端部から見た図9のアレイ100 の端部で
あり、E平面素子 104A, 104B等を示す。周辺アレイ
は図9に示されているようにミサイルの円筒形部分上ま
たはノーズの傾斜された表面領域(図11の 109を参照)
上に位置されることができる。円筒形領域108 上にAR
Hアンテナを維持することはノーズにおける別のセンサ
の組合せとの干渉を阻止する。
属の導電材料から形成され、一方ノーズ端部またはラド
ームは誘電材料、例えば強化されたテフロン表皮部分お
よびポリイミドガラスハニカム構造のサンドイッチ構造
から製造される。
の周辺アレイ110 を使用するミサイル128 の一部切開か
れた側面図である。この例において、周辺アレイはミサ
イル本体128 の円筒形部分127 に配置されている。アレ
イ110 はN個の傾斜されたH平面放射素子112 並びにN
対のE平面放射素子114 および116 を含み、所定の対の
素子は対応したH平面の素子に隣接している。
尾翼部分のノーズ上または前部ノーズの近くに位置され
ることが可能であり、一方依然としてIRセンサのよう
な別のセンサのためにノーズ内に余地を残している。図
12乃至図14は3つの例示的な構造を示す。
示し、本発明による傾斜されたフレアノッチ素子の縦方
向のアレイ132 および134 はミサイル本体の円筒形部分
の輪郭に隣接し、一致して配置されている。図13は縦方
向のアレイ142 および144 がミサイルの尾翼ノーズ部分
に配置され、ミサイル本体の輪郭に一致したミサイル14
0 を示す。図14は縦方向のアレイ146 および147 がミサ
イルの前部ノーズに配置され、ミサイル本体の輪郭に一
致したミサイル145 を示す。
分に取付けられたとき、ノーズ部分全体が誘電体材料か
ら製造される必要はない。ノーズはアンテナアレイ上で
金属スキンで形成された誘電体ウインドウを備えた金属
スキンであることが可能である。 一致したアレイの動作
イルの機体の周囲に延在した円の360 °の周辺アレイを
検討する。アレイ200 はEおよびHの両平面素子を含
み、H平面素子201 ,202 …は図15に示されている。ア
レイ200 はさらにアレイにおいて各H平面素子を選択さ
せ、プロセッサ212 が各H平面素子におけるターゲット
の信号の振幅を比較することを可能にするスイッチ210
を含む。単一素子として示されているが、スイッチ210
は1つ以上の素子が任意の所定の時間に選択されること
ができるように実際に各H平面素子用のスイッチを含ん
でいる。同様に、各H平面素子に隣接したE平面素子の
対の出力は組合せられ、プロセッサ212 が最大信号を持
つE平面素子対を選択することを可能にするスイッチ23
0 に供給される。例えば、H平面素子201 に隣接したE
平面素子対220 および221 は結合器222 中で組合せら
れ、H平面素子203 に隣接したE平面素子226 および22
7 は結合器228 中で組合せられる。各結合器からの信号
はスイッチ230 中に供給され、スイッチ出力はプロセッ
サ212 に供給される。ここにおいてもまた、スイッチ23
0 は実際には各E平面素子対用の分離したスイッチを含
み、1つ以上の素子対が任意の所定の時間に選択される
ことを可能にする。
面素子対は、正確なターゲット追跡のために8,10また
はそれ以上の素子のサブアレイの中心を定める最良の位
置を示す。EおよびH平面素子の振幅を比較することに
よって、追跡する偏波すなわちEまたはHのいずれかの
平面アレイ素子を決定することができる。最良の特性の
偏波においてアレイに対して選択された素子の出力は通
常の和および差ネットワークに導かれる。
ットワークの概略図である。この例において、8つのE
またはH平面素子対または素子はターゲットを追跡する
ためにスイッチ210 または230 のいずれかによって位置
151 乃至158 において選択される。最高のターゲット信
号を持つ素子はアレイ中の位置154 または155 に設定さ
れる。アレイ素子位置151 乃至154 からの信号は4方向
結合器160 中に供給され、アレイ素子位置155 乃至158
からの信号は第2の4方向結合器162 中に供給される。
各結合器の出力は、結合器160 および162 からの各組合
せられた信号の和および差を発生させる回路164 に供給
される。回路164 は例えばマジックティーすなわち180
°ハイブリッド回路を含む。
する。2つの構造があり、その1つは2つのH平面素子
および1つのE平面素子を有するものである。他の1つ
は2つのE平面素子および1つのH平面素子を有する。
両構造は対がそれらの間に位相中心を形成するように結
合されることを必要とする。これらの対にされた素子は
アレイ中で1つの素子として取扱われる。位相が進相す
る位相シフトはアレイを走査するために使用される。
胴体の関して45°または90°のインクレメントで間隔を
隔てられている。各縦方向のアレイからの振幅はプロセ
ッサによってサンプルされる。最も強い信号を持つアレ
イは追跡を行うために選択される。したがって、図18に
おいて、縦方向のアレイ251 乃至258 はミサイル胴体の
関して45°のインクレメントで間隔を隔てられている。
各アレイからの信号は出力がプロセッサに供給されるマ
ルチプレクススイッチ260 に供給される。
対のE平面素子を含む例示的な縦方向のアレイ280 を示
す概略的なブロック図である。E平面素子対 282Aおよ
び 283A, 282Bおよび 283B… 282Nおよび 283Nは
それぞれ各E平面対素子からの信号を結合するように2
方向結合器に接続される。例示的な結合器288 および29
2 は図19に示されている。結合器出力は、E平面結合器
または対応したH平面素子の間で選択するマルチプレク
ススイッチに供給される。したがって、例えばH平面素
子 281AはH平面素子 281AとE平面結合器 288の出力
との間で選択するスイッチ286 に接続される。スイッチ
290 は2方向結合器292 とH平面素子 281Bとの間を選
択する。
6 …に供給され、2つのN/2結合器ネットワーク298
および300 に供給される。縦方向のアレイ中央線306 の
一方の側の素子は結合器298 に供給され、中央線の他方
の側のものは結合器300 に供給される。結合器出力は和
および差ネットワーク302 に供給され、各和および差信
号はプロセッサ304 に送られる。プロセッサ304 はター
ゲットを走査するためにEまたはH平面素子を選択し、
ターゲット位置または方向を識別するために位相走査角
度並びに和および差信号データを使用する。
H平面素子を使用する縦方向のアレイ320 を示す概略図
である。この実施例は、それが出力が2方向結合器に結
合され、対応したE平面素子の出力により多重化された
H平面素子対であることを除いて図19ものに類似してい
る。したがって、H平面素子 322Aおよび 323Aは2方
向結合器326 に接続される。マルチプレクススイッチ32
8 は結合器326 またはE平面素子のいずれかの出力を選
択する。選択された出力は可変位相シフタ330に供給さ
れ、位相シフトされた出力はN/2結合器ネットワーク
332 に供給される。アレイ中央線の336 の他の側の素子
は、N/2結合器334 において結合される。各N/2結
合器出力は和および差回路338 に送られ、和および差出
力データはプロセッサ340 に送られる。ここにおいても
また、プロセッサはターゲットを走査するためにEまた
はH平面を選択する。プロセッサ340 はターゲット位置
を識別するために走査角度および和および差信号データ
を使用する。
な特定の実施例の単なる例示に過ぎないことが理解され
るであろう。当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなくこれらの原理にしたがって別の構造を容易に認
識することができる。
ナ素子の概略図。
て傾斜されているH平面アレイの上面図。
て傾斜されているH平面アレイの側面図。
傾斜素子アレイの概略図。
チ傾斜素子アレイの概略図。
た傾斜されたE平面素子の直線的アレイの概略図。
隣接した2つの傾斜されたE平面アレイを使用する二重
偏波アンテナの概略図。
面素子を使用し、E平面アレイの傾斜された素子がそれ
らの間に位置された本発明による二重偏波アンテナの別
の実施例の概略図。
ナの傾斜されたEおよびH平面素子の周辺アレイの概略
図。
テナの傾斜されたEおよびH平面素子の周辺アレイの概
略図。
テナの傾斜されたEおよびH平面素子の周辺アレイの概
略図。
素子アレイの第1の実施例の構造図。
素子アレイの第2の実施例の構造図。
素子アレイの第3の実施例の構造図。
の相互接続図。
の相互接続図。
選択されたものを含むサブアレイの組合わせを示した
図。
イの構造を示したミサイルの端部図。
含んでいる傾斜された素子の縦方向のアレイを使用した
二重偏波アレイシステムの概略図。
含んでいる傾斜された素子の縦方向のアレイを使用した
二重偏波アレイシステムの概略図。
Claims (25)
- 【請求項1】 ミサイル用の整列されたフレアノッチア
ンテナ素子アレイにおいて、 前記素子はボアサイトの方向における指向性を改良する
ように前記ミサイルのボアサイトに向かって傾斜されて
いることを特徴とするアレイ。 - 【請求項2】 前記アンテナ素子はミサイルの外面に隣
接した前記ミサイル内に配置され、ミサイルの外面の形
状に一致するように構成されている請求項1記載のアレ
イ。 - 【請求項3】 前記アレイは前記ミサイルの周辺に配置
されている請求項2記載のアレイ。 - 【請求項4】 前記アレイはミサイルに沿って縦方向に
配置されている請求項2記載のアレイ。 - 【請求項5】 前記アンテナ素子はボアサイトに向かっ
て傾斜された1組のH平面アンテナ素子を含んでいる請
求項1記載のアレイ。 - 【請求項6】 前記アンテナ素子はボアサイトに向かっ
て傾斜された1組のE平面アンテナ素子を含んでいる請
求項1記載のアレイ。 - 【請求項7】 前記E平面アンテナ素子はさらに対称的
なフレアノッチアンテナ素子として構成されている請求
項6記載のアレイ。 - 【請求項8】 前記E平面アンテナ素子はさらに非対称
的なフレアノッチアンテナ素子として構成されている請
求項6記載のアレイ。 - 【請求項9】 前記アレイは二重偏波用であり、ボアサ
イトに向かって傾斜された1組のH平面アンテナ素子お
よびボアサイトに向かって傾斜された1組のE平面アン
テナ素子を含んでいることを特徴とする請求項1記載の
アレイ。 - 【請求項10】 前記H平面アンテナ素子の組はN個の
H平面素子を含み、前記E平面アンテナ素子の組はN対
のE平面素子を含み、各E平面素子対の構成素子は前記
H平面素子の各1つと隣接している請求項9記載のアレ
イ。 - 【請求項11】 前記E平面素子の組はN個の素子を含
み、前記H平面素子の組はN対のH平面素子を含み、各
E平面素子は対応した対のH平面素子間に位置されてい
る請求項9記載のアレイ。 - 【請求項12】 前記アンテナ素子はさらにフレアノッ
チスロットライン素子として構成されている請求項1記
載のアレイ。 - 【請求項13】 ミサイルボアサイトに関するターゲッ
トの位置を検出する受動レーダアレイシステムにおい
て、 ミサイルの周辺に配置され、ボアサイトの方向における
指向性を改良するためにボアサイトに向かって傾斜され
たフレアノッチアンテナ素子の周辺アレイと、 ミサイルボアサイトに関するターゲット位置を決定する
ために前記アレイから受信された信号に応答するレーダ
プロセッサと、 プロセッサが最高の出力信号を有する特定のアンテナを
決定することを可能にし、前記特定のアンテナ素子およ
び多数の隣接したアンテナ素子を含む受信サブアレイを
形成するように前記アンテナ素子の選択されたものまた
は群からの信号を前記レーダプロセッサに選択的に結合
する手段とを具備していることを特徴とするアレイシス
テム。 - 【請求項14】 前記周辺アレイはミサイルボアサイト
に向かって傾斜された1組のH平面アンテナ素子を含ん
でいる請求項13記載のアレイシステム。 - 【請求項15】 前記周辺アレイはミサイルボアサイト
に向かって傾斜された1組のE平面アンテナ素子を含ん
でいる請求項13記載のアレイシステム。 - 【請求項16】 前記周辺アレイは二重偏波用であり、
それはボアサイトに向かって傾斜された1組のH平面ア
ンテナ素子およびボアサイトに向かって傾斜された1組
のE平面アンテナ素子を含んでいる請求項13記載のアレ
イシステム。 - 【請求項17】 前記H平面アンテナ素子の組はN個の
H平面素子を含み、前記E平面アンテナ素子の組はN対
のE平面素子を含み、各E平面素子対の構成素子は前記
H平面素子の各1つと隣接している請求項16記載のアレ
イシステム。 - 【請求項18】 前記アンテナ素子の選択されたものま
たは群からの信号を前記レーダプロセッサに選択的に結
合する手段は選択されたアンテナ素子から前記プロセッ
サに信号を選択的に切替え、それによって前記プロセッ
サが各アンテナ素子から信号を分離することを可能にす
るスイッチング手段を含んでいる請求項13記載のアレイ
システム。 - 【請求項19】 前記選択的に結合する手段はさらに最
高の出力信号を生成する前記素子に隣接したアンテナ素
子の第1の選択された群からの信号を選択的に結合する
第1の結合ネットワークと、最高の出力信号を生成する
前記素子に隣接したアンテナ素子の第2の選択された群
から信号を選択的に結合する第2の結合ネットワーク
と、そこから各和および差信号を生成するために前記第
1および第2の結合ネットワークからの出力に応答する
回路とを具備している請求項18記載のアレイシステム。 - 【請求項20】 ターゲットの位置を検出するミサイル
における受動レーダアレイシステムにおいて、 前記ミサイルの外面の一部分に沿って縦方向に配置さ
れ、ボアサイトの方向における指向性を改良するために
ボアサイトに向かって傾斜されたフレアノッチアンテナ
素子の縦方向のアレイと、 ターゲット位置を決定するために前記アレイ素子から受
信された信号に応答するレーダプロセッサと、 前記ターゲットの位置を決定するために前記縦方向のア
レイによって形成されたビームを電子的に走査する手段
とを具備しているアレイシステム。 - 【請求項21】 縦方向のアレイは二重偏波用であり、
ミサイルボアサイトに向かって傾斜されたH平面素子の
第1のアレイおよびミサイルボアサイトに向かって傾斜
されたE平面素子の第2のアレイを含み、各E平面素子
は対応したH平面素子に関してほぼ垂直な配向を有し、
前記電子走査手段はH平面素子の前記アレイから形成さ
れたH平面ビームを走査する手段およびE平面素子の前
記アレイから形成されたE平面ビームを走査する手段を
含んでいる請求項20記載のアレイシステム。 - 【請求項22】 H平面素子の前記アレイはN個のH平
面素子を含み、E平面素子の前記アレイはN対のE平面
素子を含み、各対を構成する素子は対応したH平面素子
と隣接するように配置される請求項21記載のアレイシス
テム。 - 【請求項23】 E平面素子の前記アレイはN個の素子
を含み、H平面素子の前記アレイはN対の素子を含み、
各対は前記縦方向アレイに沿って整列され、各E平面素
子は対応したH平面素子対の素子の間に配置されている
請求項21記載のアレイシステム。 - 【請求項24】 前記ミサイルは円筒形の本体部分およ
びテーパーを有するノーズ部分を具備し、前記縦方向の
アレイは前記円筒形の本体部分に沿って配置されている
請求項20記載のアレイシステム。 - 【請求項25】 前記ミサイルはテーパーを有するノー
ズ部分を具備し、前記縦方向のアレイは前記ノーズ部分
内に配置され、前記ミサイルの外面の形状に一致してい
る請求項20記載のアレイシステム。
Applications Claiming Priority (2)
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