JPH06252638A - 平面アンテナ - Google Patents
平面アンテナInfo
- Publication number
- JPH06252638A JPH06252638A JP3377893A JP3377893A JPH06252638A JP H06252638 A JPH06252638 A JP H06252638A JP 3377893 A JP3377893 A JP 3377893A JP 3377893 A JP3377893 A JP 3377893A JP H06252638 A JPH06252638 A JP H06252638A
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- JP
- Japan
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- antenna
- waveguide
- phase
- block
- magic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】導波管にて並列に給電する構成の平面アンテナ
において、その合成部にマジックＴを構成し、各導波管
回路をブロックにて構成して積層することで小型でモノ
パルス出力を得ることができる平面アンテナを提供す
る。 【構成】水平及び垂直方向に配置された複数の平面アン
テナ素子を含む平面アレイアンテナにおいて、導波管に
て給電される各アンテナ素子の受信電力をマジックＴに
より同相合成する第１の並列導波管給電回路と、水平方
向の電力合成を行うマジックＴの逆相成分の現れるポー
トをさらに同相合成する第２の並列導波管給電回路と、
垂直方向の電力合成を行うマジックＴの逆相成分の現れ
るポートをさらに同相合成する第３の並列導波管給電回
路とを有する。
において、その合成部にマジックＴを構成し、各導波管
回路をブロックにて構成して積層することで小型でモノ
パルス出力を得ることができる平面アンテナを提供す
る。 【構成】水平及び垂直方向に配置された複数の平面アン
テナ素子を含む平面アレイアンテナにおいて、導波管に
て給電される各アンテナ素子の受信電力をマジックＴに
より同相合成する第１の並列導波管給電回路と、水平方
向の電力合成を行うマジックＴの逆相成分の現れるポー
トをさらに同相合成する第２の並列導波管給電回路と、
垂直方向の電力合成を行うマジックＴの逆相成分の現れ
るポートをさらに同相合成する第３の並列導波管給電回
路とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、衛星の自動追尾アンテ
ナなどにおいて使用されるマイクロ波帯以上でのモノパ
ルス方式の給電回路を有する平面アンテナに関するもの
である。
ナなどにおいて使用されるマイクロ波帯以上でのモノパ
ルス方式の給電回路を有する平面アンテナに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体上で衛星からの信号を受信
したり、レーダで目標を探知するときのように、アンテ
ナを高精度で目標に正対させる必要がある場合には、ア
ンテナの角度誤差を検知して、その検知出力に応じてサ
ーボループによりアンテナを目標の方向へ指向させる自
動追尾アンテナが用いられる。アンテナの角度誤差を検
知する手段としては、アレイアンテナの給電回路にモノ
パルス給電回路を採用した構成が用いられる。ここで、
モノパルス給電とは、例えば、図６に示すように、アレ
イアンテナを２分割し、それらの給電回路にハイブリッ
ド結合器Ｈを接続して、図７に示すようなモノパルスパ
ターン、すなわち、和パターンΣと差パターンΔを得る
構成である。和パターンΣは目標の方向の指向性がブロ
ードとなっているが、差パターンΔは目標の方向の指向
性がシャープとなっており、アンテナの角度誤差を容易
に検知できるという特徴がある。その詳細は、例えば、
「アンテナ工学ハンドブック」ｐ２２５などに開示され
ている。また、水平、垂直両方向にてモノパルスパター
ンを得る場合には、図８に示すように、アレイアンテナ
を４分割し、それらのな給電回路にハイブリッド結合器
を接続して、目標方向を水平、垂直両面内で測角するた
めの差パターンΔ１，Δ２を形成するものである。
したり、レーダで目標を探知するときのように、アンテ
ナを高精度で目標に正対させる必要がある場合には、ア
ンテナの角度誤差を検知して、その検知出力に応じてサ
ーボループによりアンテナを目標の方向へ指向させる自
動追尾アンテナが用いられる。アンテナの角度誤差を検
知する手段としては、アレイアンテナの給電回路にモノ
パルス給電回路を採用した構成が用いられる。ここで、
モノパルス給電とは、例えば、図６に示すように、アレ
イアンテナを２分割し、それらの給電回路にハイブリッ
ド結合器Ｈを接続して、図７に示すようなモノパルスパ
ターン、すなわち、和パターンΣと差パターンΔを得る
構成である。和パターンΣは目標の方向の指向性がブロ
ードとなっているが、差パターンΔは目標の方向の指向
性がシャープとなっており、アンテナの角度誤差を容易
に検知できるという特徴がある。その詳細は、例えば、
「アンテナ工学ハンドブック」ｐ２２５などに開示され
ている。また、水平、垂直両方向にてモノパルスパター
ンを得る場合には、図８に示すように、アレイアンテナ
を４分割し、それらのな給電回路にハイブリッド結合器
を接続して、目標方向を水平、垂直両面内で測角するた
めの差パターンΔ１，Δ２を形成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなモノパル
ス給電アレイアンテナを平面アンテナで構成しようとす
る場合、その給電回路の構成は非常に複雑になる。例え
ば、ストリップラインで給電回路で構成する場合、給電
回路を構成する基板内にハイブリッド結合器を各アンテ
ナ素子の合成・分岐部に形成すると非常に複雑であり、
且つ、ストリップラインでの給電回路や、ハイブリッド
結合器の損失により、和パターンでのアンテナ効率が悪
くなるという問題があった。そこで、平面アンテナでモ
ノパルスパターンを得ようとする場合には、例えば、図
９に示すように、平面アンテナの開口を４つのサブアレ
イＳに分割し、その４つの出力の和パターンΣと差パタ
ーンΔがそれぞれ得られるように給電する構成が採られ
ていた。しかしながら、このような構成では、開口電力
分布を和パターンΣと差パターンΔで共有するために、
両パターンに対して同時に最適化できない、つまり、和
パターンは、各アンテナ素子の指向特性とアンテナ素子
間隔で決まるアレイファクタで決まるが、差パターン
は、サブアレイの指向特性と各サブアレイの給電点の間
隔で決定されるという欠点があった。
ス給電アレイアンテナを平面アンテナで構成しようとす
る場合、その給電回路の構成は非常に複雑になる。例え
ば、ストリップラインで給電回路で構成する場合、給電
回路を構成する基板内にハイブリッド結合器を各アンテ
ナ素子の合成・分岐部に形成すると非常に複雑であり、
且つ、ストリップラインでの給電回路や、ハイブリッド
結合器の損失により、和パターンでのアンテナ効率が悪
くなるという問題があった。そこで、平面アンテナでモ
ノパルスパターンを得ようとする場合には、例えば、図
９に示すように、平面アンテナの開口を４つのサブアレ
イＳに分割し、その４つの出力の和パターンΣと差パタ
ーンΔがそれぞれ得られるように給電する構成が採られ
ていた。しかしながら、このような構成では、開口電力
分布を和パターンΣと差パターンΔで共有するために、
両パターンに対して同時に最適化できない、つまり、和
パターンは、各アンテナ素子の指向特性とアンテナ素子
間隔で決まるアレイファクタで決まるが、差パターン
は、サブアレイの指向特性と各サブアレイの給電点の間
隔で決定されるという欠点があった。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、導波管にて並列
に給電する構成の平面アンテナにおいて、その合成部に
マジックＴを構成し、各導波管回路をブロックにて構成
して積層することで小型でモノパルス出力を得ることが
できる平面アンテナを提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、導波管にて並列
に給電する構成の平面アンテナにおいて、その合成部に
マジックＴを構成し、各導波管回路をブロックにて構成
して積層することで小型でモノパルス出力を得ることが
できる平面アンテナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の平面アンテナに
あっては、上記の課題を解決するために、水平及び垂直
方向に配置された複数の平面アンテナ素子を含む平面ア
レイアンテナにおいて、導波管にて給電される各アンテ
ナ素子の受信電力をマジックＴにより同相合成する第１
の並列導波管給電回路と、水平方向の電力合成を行うマ
ジックＴの逆相成分の現れるポートをさらに同相合成す
る第２の並列導波管給電回路と、垂直方向の電力合成を
行うマジックＴの逆相成分の現れるポートをさらに同相
合成する第３の並列導波管給電回路とを有することを特
徴とするものである。ここで、前記各導波管給電回路
は、金属又は表面をメタライズしたプラスチック材料に
て導波管給電回路を構成する凹形状に形成した板状の部
材を積層して作成することが好ましい。
あっては、上記の課題を解決するために、水平及び垂直
方向に配置された複数の平面アンテナ素子を含む平面ア
レイアンテナにおいて、導波管にて給電される各アンテ
ナ素子の受信電力をマジックＴにより同相合成する第１
の並列導波管給電回路と、水平方向の電力合成を行うマ
ジックＴの逆相成分の現れるポートをさらに同相合成す
る第２の並列導波管給電回路と、垂直方向の電力合成を
行うマジックＴの逆相成分の現れるポートをさらに同相
合成する第３の並列導波管給電回路とを有することを特
徴とするものである。ここで、前記各導波管給電回路
は、金属又は表面をメタライズしたプラスチック材料に
て導波管給電回路を構成する凹形状に形成した板状の部
材を積層して作成することが好ましい。
【０００６】
【作用】上記の構成によれば、第１の並列導波管給電回
路にてモノパルスの和パターンΣが得られる。このと
き、例えば、水平方向で電力合成を行うＴ分岐にマジッ
クＴを用いているので、このマジックＴの逆相成分が現
れるポートには、モノパルスの差パターンΔが出力され
る。そこで、水平方向電力合成を行う各マジックＴの逆
相成分の現れるポートの出力を第２の並列導波管給電回
路で同相にて合成することにより、全アレイで得られる
水平方向のモノパルス差パターンが得られる。ここで、
差パターンは前記マジックＴにつながるアンテナ素子の
間隔にて決定されるので、この差パターンを得るマジッ
クＴを適当なアンテナ素子毎に配置すれば、差パターン
は、和パターンとは独立的に決定することができる。垂
直方向の差パターンについても同様に、第３の並列導波
管給電回路にて、和パターンとは独立的に決定すること
ができる。また、給電回路には、マイクロストリップに
比較して格段に損失の少ない導波管を用いて簡単で最短
距離にて回路を構成しているため、高効率のアンテナを
実現できる。
路にてモノパルスの和パターンΣが得られる。このと
き、例えば、水平方向で電力合成を行うＴ分岐にマジッ
クＴを用いているので、このマジックＴの逆相成分が現
れるポートには、モノパルスの差パターンΔが出力され
る。そこで、水平方向電力合成を行う各マジックＴの逆
相成分の現れるポートの出力を第２の並列導波管給電回
路で同相にて合成することにより、全アレイで得られる
水平方向のモノパルス差パターンが得られる。ここで、
差パターンは前記マジックＴにつながるアンテナ素子の
間隔にて決定されるので、この差パターンを得るマジッ
クＴを適当なアンテナ素子毎に配置すれば、差パターン
は、和パターンとは独立的に決定することができる。垂
直方向の差パターンについても同様に、第３の並列導波
管給電回路にて、和パターンとは独立的に決定すること
ができる。また、給電回路には、マイクロストリップに
比較して格段に損失の少ない導波管を用いて簡単で最短
距離にて回路を構成しているため、高効率のアンテナを
実現できる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示す平面図
であり、図２はその断面図である。本実施例では、金属
板にアパーチャを形成することにより、アンテナ回路基
板２に４素子のアンテナ素子１を形成してアンテナブロ
ックＢを構成している。このアンテナブロックＢの底面
には、給電用導波管開口３が形成されており、給電用導
波管開口３は同相合成給電ブロックＢ０に構成されたＬ
型コーナ４を介して同相合成導波管５に出力される。水
平方向に隣接する４素子アレイの出力は同相合成導波管
５を介して第１Ｔ分岐Ｔ１で同相合成され、さらに、垂
直方向に隣接するアンテナ素子の合成出力と第２Ｔ分岐
Ｔ２で合成され、結局、合計１６素子の同相合成電力、
すなわち、モノパルスの和パターンが同相合成出力Σと
して得られる。
であり、図２はその断面図である。本実施例では、金属
板にアパーチャを形成することにより、アンテナ回路基
板２に４素子のアンテナ素子１を形成してアンテナブロ
ックＢを構成している。このアンテナブロックＢの底面
には、給電用導波管開口３が形成されており、給電用導
波管開口３は同相合成給電ブロックＢ０に構成されたＬ
型コーナ４を介して同相合成導波管５に出力される。水
平方向に隣接する４素子アレイの出力は同相合成導波管
５を介して第１Ｔ分岐Ｔ１で同相合成され、さらに、垂
直方向に隣接するアンテナ素子の合成出力と第２Ｔ分岐
Ｔ２で合成され、結局、合計１６素子の同相合成電力、
すなわち、モノパルスの和パターンが同相合成出力Σと
して得られる。
【０００８】ここで、第１Ｔ分岐Ｔ１は、水平方向に隣
接する２つの給電用導波管開口３の間隔の中心からシフ
トしているが、これは、Ｌ型コーナ４にＥ面コーナを用
いているため、Ｌ型コーナ４の出力部で逆相となるた
め、Ｈ面Ｔ分岐の構成である第１Ｔ分岐Ｔ１で同相合成
するためにλｇ／４シフトしているものである。ここ
で、第１Ｔ分岐Ｔ１にマジックＴを用いることにより、
水平モノパルスの差パターン出力Δ１が得られる。さら
に、第２のＴ分岐Ｔ２に同じくマジックＴを用いること
により、垂直モノパルスの差出力Δ２が得られる。
接する２つの給電用導波管開口３の間隔の中心からシフ
トしているが、これは、Ｌ型コーナ４にＥ面コーナを用
いているため、Ｌ型コーナ４の出力部で逆相となるた
め、Ｈ面Ｔ分岐の構成である第１Ｔ分岐Ｔ１で同相合成
するためにλｇ／４シフトしているものである。ここ
で、第１Ｔ分岐Ｔ１にマジックＴを用いることにより、
水平モノパルスの差パターン出力Δ１が得られる。さら
に、第２のＴ分岐Ｔ２に同じくマジックＴを用いること
により、垂直モノパルスの差出力Δ２が得られる。
【０００９】なお、導波管回路の形成は、図３に示すよ
うに、金属又はその表面をメタライズした部材に導波管
の形状を凹型に形成して製造できるため、量産性良く構
成できる。図中、８は導波管形成ブロックであり、９は
蓋である。このような構造を用いて、図２に示すよう
に、アンテナブロックＢ、同相合成給電ブロックＢ０、
水平モノパルス給電ブロックＢ１をそれぞれ形成し、こ
れらを積層すれば、小型で効率の良い平面アンテナを容
易に製造できる。
うに、金属又はその表面をメタライズした部材に導波管
の形状を凹型に形成して製造できるため、量産性良く構
成できる。図中、８は導波管形成ブロックであり、９は
蓋である。このような構造を用いて、図２に示すよう
に、アンテナブロックＢ、同相合成給電ブロックＢ０、
水平モノパルス給電ブロックＢ１をそれぞれ形成し、こ
れらを積層すれば、小型で効率の良い平面アンテナを容
易に製造できる。
【００１０】次に、前記１６素子のアンテナアレイをサ
ブアレイとして、図４及び図５に示すように、さらに大
きいサイズのアレイを形成すれば、高ゲインが得られ
る。図４は、図５に示した断面図におけるアンテナブロ
ックＢ、同相合成給電ブロックＢ０、水平モノパルス給
電ブロックＢ１、垂直モノパルス給電ブロックＢ２の平
面構成をそれぞれ示すと共に、同相合成給電ブロックＢ
０と水平モノパルス給電ブロックＢ１の位置関係、並び
に、同相合成給電ブロックＢ０と垂直モノパルス給電ブ
ロックＢ２の位置関係をも示している。これらのブロッ
クＢ、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２よりなるブロックを更にアレイ
化すれば、さらにゲインの高いアンテナを得ることもで
きる。ここで、本発明では、アンテナから数えて２ｎ＋
１番目（ｎ≧０）と２ｍ番目（ｍ≧１）のＴ分岐にマジ
ックＴを配し、２ｎ＋１番目のマジックＴの逆相成分の
現れるポートの出力を同相合成すると共に、２ｍ番目の
マジックＴの逆相成分の現れるポートの出力を同相合成
するように構成されており、和パターンは全素子（図４
では６４素子）のアレイファクタで決まるが、差パター
ンはマジックＴを構成するＴ分岐に接続されるサブアレ
イで決まる。すなわち、図４に示す例では、水平方向の
差パターンは第１Ｔ分岐につながる４素子サブアレイの
指向特性で決まっているが、マジックＴを第１Ｔ分岐に
構成せずに、第３Ｔ分岐に構成すれば、水平方向のモノ
パルス差パターンは１６素子のサブアレイの指向性によ
り決定される。垂直方向でのモノパルス差パターンにつ
いても全く同様である。
ブアレイとして、図４及び図５に示すように、さらに大
きいサイズのアレイを形成すれば、高ゲインが得られ
る。図４は、図５に示した断面図におけるアンテナブロ
ックＢ、同相合成給電ブロックＢ０、水平モノパルス給
電ブロックＢ１、垂直モノパルス給電ブロックＢ２の平
面構成をそれぞれ示すと共に、同相合成給電ブロックＢ
０と水平モノパルス給電ブロックＢ１の位置関係、並び
に、同相合成給電ブロックＢ０と垂直モノパルス給電ブ
ロックＢ２の位置関係をも示している。これらのブロッ
クＢ、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２よりなるブロックを更にアレイ
化すれば、さらにゲインの高いアンテナを得ることもで
きる。ここで、本発明では、アンテナから数えて２ｎ＋
１番目（ｎ≧０）と２ｍ番目（ｍ≧１）のＴ分岐にマジ
ックＴを配し、２ｎ＋１番目のマジックＴの逆相成分の
現れるポートの出力を同相合成すると共に、２ｍ番目の
マジックＴの逆相成分の現れるポートの出力を同相合成
するように構成されており、和パターンは全素子（図４
では６４素子）のアレイファクタで決まるが、差パター
ンはマジックＴを構成するＴ分岐に接続されるサブアレ
イで決まる。すなわち、図４に示す例では、水平方向の
差パターンは第１Ｔ分岐につながる４素子サブアレイの
指向特性で決まっているが、マジックＴを第１Ｔ分岐に
構成せずに、第３Ｔ分岐に構成すれば、水平方向のモノ
パルス差パターンは１６素子のサブアレイの指向性によ
り決定される。垂直方向でのモノパルス差パターンにつ
いても全く同様である。
【００１１】さらに、和パターンを得るために同相合成
を行う導波管給電回路において、主ビーム方向をチルト
させるように位相差を付けて給電しても、同様に、Ｔ分
岐部にマジックＴを用いれば、チルトした方向からの角
度ズレを検出できるモノパルス差パターンが得られる。
このようなビームチルト型のアンテナも導波管回路にて
精度良く、且つ、量産性良く実現できる。
を行う導波管給電回路において、主ビーム方向をチルト
させるように位相差を付けて給電しても、同様に、Ｔ分
岐部にマジックＴを用いれば、チルトした方向からの角
度ズレを検出できるモノパルス差パターンが得られる。
このようなビームチルト型のアンテナも導波管回路にて
精度良く、且つ、量産性良く実現できる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、上述のように、平面型
のアンテナにてモノパルス給電を容易に構成でき、しか
もモノパルス和パターンと水平・垂直両方向の差パター
ンを独立的に実現できるという効果がある。また、低損
失の導波管を給電回路に採用しているため、高効率のア
ンテナを実現できるという効果がある。
のアンテナにてモノパルス給電を容易に構成でき、しか
もモノパルス和パターンと水平・垂直両方向の差パター
ンを独立的に実現できるという効果がある。また、低損
失の導波管を給電回路に採用しているため、高効率のア
ンテナを実現できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例の平面図である。
【図２】本発明の一実施例の断面図である。
【図３】本発明の一実施例における導波管の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例の平面図である。
【図５】本発明の他の実施例の断面図である。
【図６】従来のモノパルス給電系の構成を示す説明図で
ある。
ある。
【図７】従来のモノパルス給電アンテナの放射パターン
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図８】従来の他のモノパルス給電系の構成を示す説明
図である。
図である。
【図９】従来の平面アンテナのモノパルス給電系の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
Σ 同相合成出力 Δ１ 水平モノパルス出力 Δ２ 垂直モノパルス出力 Ｔ１ 第１Ｔ分岐 Ｔ２ 第２Ｔ分岐 １ アンテナ素子 ２ アンテナ回路基板 ３ 給電用導波管開口 ４ Ｌ型コーナ ５ 同相合成導波管 ６ 水平モノパルス用導波管 ７ 垂直モノパルス用導波管 ８ 導波管形成ブロック ９ 蓋 Ｂ アンテナブロック Ｂ０ 同相合成給電ブロック Ｂ１ 水平モノパルス給電ブロック Ｂ２ 垂直モノパルス給電ブロック
Claims (3)
- 【請求項１】 水平及び垂直方向に配置された複数の
平面アンテナ素子を含む平面アレイアンテナにおいて、
導波管にて給電される各アンテナ素子の受信電力をマジ
ックＴにより同相合成する第１の並列導波管給電回路
と、水平方向の電力合成を行うマジックＴの逆相成分の
現れるポートをさらに同相合成する第２の並列導波管給
電回路と、垂直方向の電力合成を行うマジックＴの逆相
成分の現れるポートをさらに同相合成する第３の並列導
波管給電回路とを有することを特徴とする平面アンテ
ナ。 - 【請求項２】 前記アンテナ素子間に一定の位相差を
設定してビーム方向をチルトさせたことを特徴とする請
求項１記載の平面アンテナ。 - 【請求項３】 前記各導波管給電回路は、金属又は表
面をメタライズしたプラスチック材料にて導波管給電回
路を構成する凹形状に形成した板状の部材を積層して成
ることを特徴とする請求項１又は２記載の平面アンテ
ナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3377893A JPH06252638A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3377893A JPH06252638A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252638A true JPH06252638A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12395917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3377893A Pending JPH06252638A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252638A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019047238A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | 日本電気株式会社 | アレイアンテナ |
| CN114696087A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP3377893A patent/JPH06252638A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019047238A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | 日本電気株式会社 | アレイアンテナ |
| CN114696087A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备 |
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