JPH06334433A - 全アパーチュアインターリーブ式空間重複ビーム成形マイクロストリップアンテナシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所要６０ｄＢ分離を維持する送信／受信アン
テナシステムを提供すること。 【構成】 送信及び受信マイクロストリップアンテナ２
８、３０はそれぞれの放射パッチエレメントのアレイを
有する。各アンテナが４本のビームを形成するようにこ
れらのアンテナの各々にはその片端部１８、２０から給
電される。隣接ライン間のカップリングを減少せしめる
ために各アンテナにはビームピッチ角度が導入される。
これによって、共通の矩形アパーチュア内でアンテナを
インターリーブする余地が与えられる。これにより別々
の供給がアパーチュアの互いに対向する端部で行われ
る。送信アンテナ２８と受信アンテナ３０の間に相互カ
ップリングを減少せしめるべく分離手段３２が配設され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドップラーレーダ航法
システムに関し、より詳細には、斯かる航法システムの
ための改良された送信／受信アンテナシステムであっ
て、特に海上での使用に良く適合され、且つ送受信アン
テナの各々に対して使用可能なアパーチュアの全体を利
用して、アンテナ利得を最大限にする改良された送信／
受信アンテナシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】海上ドップラーレーダ航法システムのた
めのアンテナは、非常に厳しい要求を満たさなければな
らない。斯かる応用に通常用いられるこの型式のアンテ
ナは通常はマイクロストリップアンテナと呼ばれ、基板
上に平面印刷回路として形成されており、この回路は直
列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの平行ラ
インのアレイを含んでいる。このアンテナは、航空機の
胴体の下腹の胴体のリブによって形成された矩形アパー
チュア内に取り付けられている。斯くして、アンテナの
最大寸法はこれらのリブ間の間隔によって限定される。
これらのドップラーアンテナは画定されたアパーチュア
内に時分割ビームを発生する。ビーム幅はアパーチュア
寸法に反比例し、アンテナ利得はアパーチュア寸法に正
比例するため、各ビームに対してアンテナの出来るだけ
多くの部分を利用することが一つの要求である。

【０００３】陸上と海上の両方を飛行するドップラーシ
ステムの場合、航法精度は入射角（垂直線からの角度）
と実際の海の状態の関数である海上の後方散乱に因る測
定ドップラー周波数におけるシフトによって影響を受け
る。海が静かであればある程（海上の状態が低ければ低
い程）、海はより強い鏡面効果を及ぼすため、陸上から
海上へのドップラーエラーが大きくなる。従って、本質
的に後方散乱表面に対して不変のドップラーシフトをも
たらす輪郭を有するようにビームを成形出来る固有の能
力を有することが斯かるアンテナのもう一つの要求であ
る。

【０００４】ＦＭ／ＣＷドップラーシステムの場合、送
受信アンテナのポート間の最小所要分離は６０ｄＢであ
る。これにより、ただ一つの時間重複アンテナではな
く、二つの別々の（空間重複された）送受信アンテナの
必要性が生じる。これらのアンテナは両方とも同一のア
パーチュアを占有しなければならないため、過去におい
て、これらのアンテナの各々に対するアパーチュアの完
全な使用が限定され、狭いビーム幅の要求と相反し、し
かも達成可能なアンテナ利得に影響を及ぼしている。

【０００５】斯かるアンテナシステムのもう一つの要求
は、固有的に温度補償及び周波数補償される必要がある
ということである。

【０００６】ドップラーレーダ航法システムのための平
面マイクロストリップアンテナは周知である。例えば、
その内容が本明細書に援用されている米国特許第４、１
８０、８１８号に開示されているように、海上でのシフ
トからの独立性を与えるために特別な輪郭を有するビー
ムを発生するためにアレイを傾斜せしめることも公知で
ある。その内容が本明細書に援用されている米国特許第
４、３４７、５１６号には、米国特許第４、１８０、８
１８号の原理の矩形アンテナへの応用が開示されてい
る。しかしながら、米国特許第４、３４７、５１６号に
係るアンテナは、ビームの各々に対して使用可能なアパ
ーチュアの半分を利用するだけである。使用可能なアパ
ーチュアの全体を各ビームに利用出来るように直線アレ
イをインターリーブし、アンテナを基板の片側のみに印
刷出来るようにクロスオーバフィード構造体を用いるこ
とは公知である。斯かる構造体は、その内容が本明細書
に援用されている米国特許第４、６０５、９３１号に開
示されている。しかしながら、この米国特許第４、６０
５、９３１号に開示されている構成は、全ての供給をア
ンテナの片方の端部から提供し、使用可能なアパーチュ
アの約半分だけが各ビームの成形に寄与しているという
結果しかもたらしていない。片端供給技術を用いている
アンテナの幅が、並行空間重複構成を収容するために半
分だけ減少すると、アパーチュアのビーム成形に寄与す
る部分も半分減少する。この減少したアパーチュアは許
容海上性能に要する程度のビーム成形を行うことが出来
ない。

【０００７】本明細書の出願者には公知であるように、
現在の技術状態においては、アパーチュアを、一方は受
信アンテナで、他方は送信アンテナの二つの部分に分割
している二つの別々の空間重複（並行）アンテナが要求
されている。一つの斯かる構成が米国特許出願第０７／
９８０、２７０号に記載されている。この出願には、各
々が二つのインターリーブされたアレイの群を有してい
る送信及び受信アンテナを含む空間重複ビーム成形マイ
クロストリップアンテナシステムが開示されている。こ
れらのアレイ群は、互いに反対方向に傾斜しており、各
々はその割り当てられた減少した幅のアパーチュアを利
用して二つのビームに要求されるビーム輪郭を形成する
ようにアンテナの互いに対向する隅から供給される。こ
の開示された構成はアンテナと適当なビーム成形の間に
所要の６０ｄＢ分離を与えるが、各々がアパーチュアの
半分を満たしている二つのアンテナの不都合は、各々の
アンテナがアパーチュア全体を満たす一つのアンテナよ
りも利得が３ｄＢ低いということである。又、ビームの
トラックを横断する幅は、アパーチュア全体が利用され
ていた場合の２倍となる。これはトラックを横断する速
度の精度が半分に減少するという結果をもたらす。斯く
して、海上ドップラーレーダ航法システムのための理想
的なアンテナは、送信及び受信アンテナの各々に対して
アパーチュア全体を利用し、所要の６０ｄＢの送信／受
信分離も達成するアンテナである。

【０００８】共有アパーチュアに関して、分離に関する
現在の技術の水準は、その内容が本明細書に援用されて
いる米国特許第４、６４４、３６０号に記載されている
ように、４５ｄＢである。この特許には、共通のアパー
チュアを共有する別々の受信及び送信インターリーブ式
アレイであって、その各々が両端から供給されているア
レイが開示されている。しかしながら、これら二つの端
部における別々の送信及び受信供給は、アンテナ基板の
二つの互いに反対の面で行われるため回路が基板の両面
に印刷されなければならず、接続体を通しての供給が必
要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、送信／受信アンテナシステムであって、これら
のアンテナが共通アパーチュアを共有し、これによりビ
ーム幅が減少して利得が最大限になり、しかも送信アン
テナと受信アンテナとの所要６０ｄＢ分離を維持する送
信／受信アンテナシステムを提供することにある。

【００１０】本発明の別の目的は、基板の片面のみに全
体的に印刷出来る記載の型式のアンテナシステムを提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の及び付加的な目的
は、各々が放射パッチエレメントのそれぞれのアレイを
有する別々の送信及び受信マイクロストリップアンテナ
を提供することにより本発明の原理に従って達成され
る。これらのアンテナの各々はそれらの片端から給電さ
れ、これらアンテナは、別々の給電がアパーチュアの互
いに反対の端部において行われるように共通矩形アパー
チュア内でインターリーブされている。送信アンテナと
受信アンテナのラインの間には、その間の相互カップリ
ングを減少し、最小所要６０ｄＢ分離を維持するべく分
離手段が配設されている。

【００１２】本発明の一つの様相によると、この分離手
段は送信アンテナと受信アンテナのラインの間に抵抗材
料を連続ライン状に含んでいる。

【００１３】本発明の更なる様相によると、各アンテナ
にピッチ角度を導入してこれらのアンテナの各々の接続
されたライン対内の間隔を減少して、これにより共通ア
パーチュア内の二つの完全なアンテナのインターリーブ
を可能にする合成されたギャップを与えるべく各アンテ
ナのアレイは位相調整されている。

【００１４】

【実施例】ここで図面について説明する。図１は例示的
にはヘリコプタである航空機１０を示しており、この航
空機はドップラーレーダ航法システムを含んでいる。航
空機１０の胴体は”表皮”によって覆われているリブの
矩形に交差するパターンから構成されている。従来と同
じように、航空機１０の下腹の交差するリブによって形
成されている矩形アパーチュアには基板上に印刷された
平面マイクロストリップアンテナが取り付けられてい
る。このアンテナは４本の傾斜したビームを発生し、航
空機１０がその上を飛行する陸又は海へのそれらの交差
は１、２、３及び４で示されている。斯くして、Ｘ軸に
沿った航空機１０の飛行経路１２の画定された前方向に
対して、ビーム１及び２は、前方向に傾斜しており、ビ
ーム３及び４は、後方向に傾斜している。更に、ビーム
１及び４は、右に傾斜しており、ビーム２及び３は左に
傾斜している。これらのビームの各々は実際にはアンテ
ナから放射された送信ビーム及びアンテナによって受信
又は吸収された反射ビームから構成された複合ビームで
あることが了解される。

【００１５】空間重複アンテナシステムの場合、実際に
は二つの別々のアンテナ、即ち一つは送信機能に対し
て、もう一つは受信機能に対してのアンテナが配設され
ている。これらのアンテナは両方とも、航空機１０の矩
形リブパターンによって形成されている一つの矩形アパ
ーチュア内に嵌合していなければならない。このアパー
チュアは航空機１０の前進飛行経路１２の方向に平行な
一対の側面を有している。過去において、送信アンテナ
を受信アンテナの入力／出力ポートの間で所要の６０ｄ
Ｂの分離を達成するために、これらのアンテナの各々は
アパーチュアの二分中心軸のそれぞれの側面に置かれて
おり、従ってアパーチュア全体の半分だけしか利用出来
なかった。

【００１６】本発明に係る改良されたアンテナシステム
を述べる前に、アンテナビームピッチとアレイ間隔を簡
単に論述するのが適切である。何となれば、アレイ間の
カップリングに対するこれら二つの特性の効果が本発明
に係るアンテナシステムの設計にとって重要だからであ
る。全てのドップラーアンテナは２対のビーム、即ち一
方の対は前方向を指し、他方は後方向（即ち機尾方向）
を指す２対のビームを発生する。クロスオーバフィード
構造を有するアンテナの場合、前記米国特許第４、６０
５、９３１号に開示されているように、一組のアレイに
よって前方向を向いている対のビームが発生され、別の
組のアレイによって後方を向いている対のビームが発生
される。従来、両組のアレイは図２Ａに示されているよ
うに、アンテナ表面１４から等角度（通常約７３°）に
それぞれのビーム対を形成するように位相調整されてい
る。この位相調整の結果、アンテナ内の２組のアレイ間
のエネルギの最大カップリングが生じ、斯くしてアレイ
間の特定の最小間隔を維持するという必要性が生じる。
しかしながら、両組のアレイの位相調整が両組のビーム
を前或いは後方に更にわずか傾斜せしめるように変化さ
せた場合、これらの組のアレイの間のカップリングが有
意に低くなり、アレイ間の間隔はこれによりかなり減少
し、斯くして本発明が可能になる。アンテナ表面１４に
対してわずかに傾斜したビームの属性はビームピッチと
して知られている。このピッチ角度はアンテナ垂線１６
（アンテナ表平面１４に対して垂直な虚線）とビーム対
を二分するライン１７との間の角度として定義される。
様々な試験によってアレイ間隔を減少しても傾斜ビーム
アンテナの性能には何ら影響を及ぼさないことが証明さ
れている。

【００１７】本発明によると、且つ以下の論述から明白
となるように、送信アンテナは航空機１０の後部方向の
送信アンテナの側部にクロスオーバフィード構造を有し
ており、受信アンテナは航空機１０の前部方向の受信ア
ンテナの側部にクロスオーバフィード構造を有してい
る。斯くして、図２Ｂは送信フィード１８から離れるよ
うに且つ航空機１０の飛行経路１２の前方向に向かって
３°のピッチ角度を有している送信アンテナビームを示
している。同様にして、図２Ｃは受信アンテナフィード
２０の方向に且つ航空機１０の飛行経路１２の前方向に
３°のピッチ角度を有する受信アンテナビームを示して
いる。図２Ｄは、図２及び２Ｃに示されている送信及び
受信ビームの複合を示しており、この図は、これらのビ
ームが航空機１０の飛行経路１２の前方向に３°のピッ
チ角度を合わせて有することを示している。航空機１０
が図１に示すようにヘリコプタであるとき、斯かる航空
機は通常、その通常の配向がその機首が約３°下方に傾
斜している状態で前方向に飛行する。それ故、図２Ｄに
示されているように、前方向に３°のアンテナビームピ
ッチ角度では、ビーム二等分線１７が、航空機１０がそ
の上を飛行している陸上又は海上表面に対して実質的に
垂直になり、これはビームにとって好ましい配向とな
る。

【００１８】図３は、本発明を実施するべく修正し得る
先行技術のクロスオーバフィードアンテナを示してい
る。図３に示されているアンテナは、米国特許第４、６
０５、９３１号の図８に示されているアンテナと同じで
あり、該特許に記載されている参照数字を同一の参照数
字を有している。斯くして、図３に示されているよう
に、標準的な蛇行ライン４６はアレイ１ａ−Ｎａにクロ
スオーバフィードを通してアクセスする外部フィードと
して用いられ、クロスオーバフィードはアレイ１ｂ−Ｎ
ｂに直接アクセスする。公知のように、これらの組のア
レイ１ａ−Ｎａ又は１ｂ−Ｎｂの一つは前方発射アレイ
であり、他方は後方発射アレイである。内部クロスオー
バフィード５２は蛇行フィードライン４６に全体に平行
なフィードラインを構成している相互接続個別クロスオ
ーバ構造体５４を含んでいる。これらのアレイ４８及び
フィード４６及び５２の両方は同一の平面に配置されて
いる。

【００１９】最左のクロスオーバフィード構造体に説明
を集中する。第一の入力ポート５８は図示のポート端子
７１に接続されている。ポート６０はポート５８と対角
になっており、最左のクロスオーバ構造体５４を隣接的
に相互接続されているクロスオーバ構造体に接続セグメ
ント５６によって接続している。相互接続されたクロス
オーバ構造体のこのパターンは、第２ポート端子７２が
最右に配置されているクロスオーバ構造体のポート６１
に接続されるまでクロスオーバフィード５２の長さ部分
に沿って反復されている。最左のクロスオーバ構造体の
相互接続セグメント５６はアレイ１ｂにアクセスし、こ
れらのアレイに対するこのアクセスパターンはアレイＮ
ｂを含むアレイまで全ての偶数に配置されたアレイに対
して反復されている。

【００２０】ポート端子７４は蛇行フィードライン４６
の左端部６２に直接接続されている。蛇行フィードのこ
の端部は図３に示されているように、最左に配置されて
いるクロスオーバ構造体のポートに直接接続されてい
る。このクロスオーバ構造体の対角的に対向するポート
６４はアレイ１ａをアクセスする。同様の接続が蛇行フ
ィードライン４６の右端部６５に連通しているアレイＮ
ａを含むアレイまで残りのクロスオーバフィード構造体
及び全ての奇数の配置されたアレイに対して存在してい
る。このポート端子７３はフィードライン右端部６５に
直接接続されており、これにより、これら４つの端子７
１、７２、７３及び７４とアレイ４８との接続が完成す
る。所望の位相補正を達成するために蛇行フィードライ
ン４６の中心における蛇行曲線が拡大されている。

【００２１】本発明に係る全アパーチュアインターリー
ブ式空間重複ビーム成形マイクロストリップアンテナシ
ステムは、図３に示されている一般の型式の二つの別々
のアンテナから成っており、これらのアンテナの各々
は、図４に示されているように、各々の接続されたアレ
イ対における前発射アレイと後方発射アレイとの間隔を
減少することにより修正されている。前記のように、こ
の間隔の減少はこれらのアレイの位相調整を変更してこ
れらビームの各々に対してピッチ角度を導入することに
より達成出来る。これは放射パッチ間の位相リンクの長
さを変えることにより達成される。このようにピッチ角
度を導入することにより二つの利点がもたらされる。第
一の利点は、アレイ間のカップリングが減少して、これ
により間隔を減少できることである。第二の利点は、ビ
ームのピッチ角度が航空機１０の通常の飛行配向を利用
出来ることである。

【００２２】斯くして、図４に示されているように、各
アンテナは直列に相互接続された放射矩形パッチエレメ
ントの第一の複数の平行ライン２２ａ，．．．，２２ｎ
を含む第一アレイ群２２を含んでおり、第一の複数の平
行ライン２２ａ，．．．，２２ｎの各々は飛行経路１２
の前方向に対して平行となっている。このアンテナは更
に、直列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの
第二の複数の平行ライン２４ａ，．．．，２４ｎを含む
第二アレイ群２４を含んでおり、第二の複数の平行ライ
ン２４ａ，．．．，２４ｎの各々は飛行経路１２の前方
向に対して平行となっている。これら第一及び第二複数
のラインはインターリーブされており、第一複数のライ
ン２２ａ，．．．，２２ｎの各々は第一端部を第二複数
のライン２４ａ，．．．，２４ｎの対応の隣接の一つの
第一端部に接続せしめている。第一複数及び第二複数の
第二端部には、クロスオーバフィード構造体２６が配設
されており、これは第一及び第二アレイ群に供給して一
対の前方向ビーム１及び２並びに一対の後方向ビーム３
及び４を形成するのに利用される。第一アレイ群２２は
後方発射アレイであり、これに対して第二アレイ群２４
は前方発射アレイである。

【００２３】図示のように、クロスオーバフィード２６
は各々が４ポートのブランチアームハイブリッド構造体
を有するクロスオーバフィード構造体を含んでいる。図
４に示されているように、アレイ群を適切に位相調整し
て、後方発射ライン２２ａ，．．．，２２ｎと前方発射
ライン２４ａ，．．．，２４ｎとのカップリングを最小
限にすることにより、隣接して接続されている発射ライ
ンの間の間隔を各ハイブリッド構造体の対角線の長さの
半分以下まで減少することが出来、これにより、これ以
降より詳細に述べるように、接続されたライン対の間に
インターリーブされる別の同様のアンテナの余地が与え
られる。

【００２４】図５に略示されているように、アンテナ内
の各々の接続されたライン対内の間隔を減少することに
より、送信アンテナ２８と受信アンテナ３０をインター
リーブしてこれらが両方とも使用可能なアパーチュアを
完全に利用させることが出来る。これらの送信アンテナ
２８と受信アンテナ３０は、送信アンテナ２８がそのフ
ィード１８から離れるようにビームピッチ角度を有して
おり、受信アンテナ３０がそのフィード２０の方向にビ
ームピッチ角度を有するというそれらの内部位相調整を
除いて、実質的に同等である。アンテナ２８及び３０が
図５に示されているように、インターリーブされると、
送信アンテナ２８の前方発射アレイラインが受信アンテ
ナ３０の前方発射アレイラインに隣接し、送信アンテナ
２８の後方発射アレイラインは受信アンテナ３０の後方
発射アレイラインに隣接することが銘記される。これに
より、アンテナ２８と３０とのカップリングの減少に寄
与する。

【００２５】送信アンテナ２８と受信アンテナ３０との
間には直接的な回路接続が存在しないが、それらの近接
関係の故に、アンテナ２８と３０との間にある程度の表
面波カップリングが存在するであろうと予測される。マ
イクロストリップからの放射は、アンテナ回路における
不連続性の存在によってもたらされる。不連続性は、
隅、鋭い曲がり等のマイクロストリップラインにおける
突然の変化、或いは幅の突然の変化が存在する回路にお
ける任意の点である。これらの点における電界状態の変
化によって、特定の量のエネルギがアンテナを囲む空間
に放射される故にこのように呼ばれている、空間波の形
で放射される。不幸にも、これらの不連続性によって表
面波も発生し、この表面波はマイクロストリップ回路と
接地平面との間の基板層内を伝播する。この表面波は基
板中に捕捉された状態を保ち、エネルギを回路の他の部
分に送ってしまうことがある。

【００２６】記載された型式のドップラーレーダマイク
ロストリップアンテナの場合、表面波はアレイにおける
各放射パッチの縁において発生する。従って、アンテナ
内の表面波の相互作用又はカップリングの程度は、特に
これらのアレイが本発明におけるように接近するとかな
りのものになる。それ故、本発明によると、送信アンテ
ナ２８のポートと受信アンテナ３０のポートとの間の最
小所要６０ｄＢ分離を保証するために、それらの間の相
互カップリングを減少するための送信アンテナ２８と受
信アンテナ３０のライン間に分離手段が配設されてい
る。図５に示されているように、この分離手段は送信ア
ンテナ２８のラインを受信アンテナ３０のラインから分
離する抵抗材料３２の連続ラインを含んでいる。抵抗材
料３２のラインによって、これらのアレイの長さ部分に
沿って各不連続点に発生した表面波の間の相互作用が実
質的に減少し、互いに対向するアンテナの入力／出力ポ
ート間の所要最小６０ｄＢの分離が達成され得る。

【００２７】図６は、本発明に従って構成された全アパ
ーチュアインターリーブ空間重複ビーム成形マイクロス
トリップアンテナシステムの放射平面の全体の平面図で
あり、蛇行して送信アンテナ２８を受信アンテナ３０か
ら完全に分離している抵抗材料ライン３２を示してい
る。図７は、図６の左下隅の拡大図である。斯くして、
図示のように、送信アンテナ２８はそのフィード１８を
アパーチュアの一端に置いており、受信アンテナ３０は
そのフィード２０をアパーチュアの他端に置いている。
送信アンテナ２８を構成している平行ラインは飛行経路
１２の前方向に対して平行なフィード１８から延設して
おり、受信アンテナ３０を構成している複数のラインは
飛行経路１２の前方向に対して平行なフィード２０から
延設している。これらのアンテナの各々のライン対は、
それらのそれぞれのフィードから遠隔の端部において接
続されており、ビームピッチ角度を形成し、且つそれら
の間のカップリングを減少し、これによりそれらの間隔
が減少して他方のアンテナのライン対のインターリーブ
に対する余地が提供されるように位相調整されている。
尚、抵抗材料３２のラインは送信アンテナ２８を受信ア
ンテナ３０から分離している。

【００２８】図８は、図６のアンテナシステムを構成す
るための好ましい材料積層体の断面図である。このアン
テナシステムは幾つかの層から構成されており、図８の
上層は外層である。層３４はアルミニウム接地平面であ
り、層３６は誘電基板である。基板３６を構成している
材料は、広い温度にわたって高い安定性を保ち、これに
より高度のアンテナビーム安定性を提供する誘電率を有
しているロジャースコーポレーション製造のジュロイド
６００２であることが好ましい。層３８は抵抗層であ
り、層４０は銅箔層である。層３８及び４０はオメガプ
ライの商品名でオメガテクノロジー社製造の抵抗裏打ち
銅箔として購入されるのが好ましい。この材料は基板３
６に積層される。次に層４０は従来の方法でエッチング
されて送信アンテナ２８と受信アンテナ３０のためのパ
ターンが形成される。次に第二エッチング工程が実行さ
れ抵抗材料３２のラインの所望構成が生成される。層４
２は、これもジュロイド６００２から構成されているの
が好ましいレードームを構成している誘電基板である。
層４４は銅箔であり、エッチングされてアパーチュアの
周辺の回りのマスクを形成する。

【００２９】

【発明の効果】斯くして、改良された全アパーチュアイ
ンターリーブ式空間重複ビーム成形マイクロストリップ
アンテナシステムが開示されている。このシステムは各
アンテナの各アンテナの接続されたライン対間のカップ
リングを減少するビームピッチ角度を導入している。こ
のカップリングの減少の故に、接続されたライン対間の
間隔を減少することが出来、送信及び受信アンテナのイ
ンターリーブを可能にする。これらのインターリーブさ
れたアンテナはそれぞれアパーチュアの全体を利用し
て、最大利得を達成することが出来る。これらのアンテ
ナの間を遮蔽することによりそれらの間の分離が最大限
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘリコプタの中に設置されたドップラーレーダ
航法システムから放射された４本の傾斜ビームを示す図
である。

【図２】航空機の飛行経路の方向に対して相対的な種々
のアンテナビームピッチ配向を示す図であり、図２Ａは
無ピッチの状態を示しており、図２Ｂはフィードから離
れる方向に且つ飛行経路の前方向に向かって３°傾斜し
ている送信アンテナビームを示しており、図２Ｃはフィ
ードの方向に且つ飛行経路の前方向に向かって３°傾斜
している受信アンテナビームを示しており、図２Ｄは飛
行経路の方向に向かって３°傾斜しているインターリー
ブされた送信及び受信アンテナビームを示している。

【図３】米国特許第４、６０５、９３１号のクロスオー
バフィードを有する先行技術のインターリーブ式アンテ
ナの放射平面の平面図である。

【図４】本発明に係るアレイ間隔の減少したクロスオー
バフィードアンテナの放射平面の平面図である。

【図５】本発明に係る全アパーチュアインターリーブ式
アンテナシステムの略図である。

【図６】本発明に従って構成された全アパーチュアイン
ターリーブ式空間重複ビーム成形マイクロストリップア
ンテナシステムの放射平面の全体の平面図である。

【図７】図６のアンテナシステムの一隅の拡大図であ
る。

【図８】図６のアンテナシステムを構成するための好ま
しい材料積層体の断面図である。

【符号の説明】

１０ 航空機 １２ 飛行経路 １４ アンテナ表平面 １６ アンテナ垂線 １７ 二等分線 １８ 送信フィード ２０ 受信アンテナフィード ２２ 第一アレイ群 ２４ 第二アレイ群 ２８ 送信アンテナ ３０ 受信アンテナ ３２ 抵抗材料 ３６ 基板 ３８ 抵抗層 ４０ 銅箔層 ４２ 誘電基板 ４６ 蛇行フィードライン ４８、１ａ−Ｎａ，１ｂ−Ｎｂ アレイ ５４ クロスオーバ構造体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レナード・シュワルツ アメリカ合衆国ニュージャージー州07045, モントヴィル，ヨーク・ストリート ４

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信及び受信機能のための放射パッチエ
   レメントの別々のアレイを有する且つ温度、周波数及び
   海上でのシフトに対して補償される航空機等のドップラ
   ーレーダ航法システムのための平面マイクロストリップ
   アンテナシステムであって、上記航空機の前飛行の画定
   された方向に対して平行な一対の側部を有する画定され
   た矩形アパーチュアを満たしている平面マイクロストリ
   ップアンテナシステムにおいて、 直列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの第一
   の複数の平行ラインを含む第一アレイ群であって、上記
   第一複数のラインの各々が上記の画定された方向に対し
   て平行である第一アレイ群、 直列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの第二
   の複数の平行ラインを含む第二アレイ群であって、上記
   第二複数のラインの各々が上記の画定された方向に対し
   て平行であり、上記複数の第二複数のラインが上記第一
   アレイ群の上記第一複数のラインにインターリーブされ
   ており、上記第二複数のラインが第一端部において上記
   第一複数のラインの対応の隣接する一つの第一端部に接
   続されている第二アレイ群、及び一対の前方向ビーム及
   び一対の後方向ビームを形成するために上記第一及び第
   二アレイ群に上記第一及び第二複数のラインの各々の第
   二端部から供給するための送信アンテナ供給手段、 を備える送信アンテナと、 直列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの第三
   の複数の平行ラインを含む第三アレイ群であって、上記
   第三複数のラインの各々が上記の画定された方向に対し
   て平行である第三アレイ群、 直列に相互接続された放射矩形パッチエレメントの第四
   の複数の平行ラインを含む第四アレイ群であって、上記
   第四複数のラインの各々が上記の画定された方向に対し
   て平行であり、上記複数の第四複数のラインが上記第三
   アレイ群の上記第三複数のラインにインターリーブされ
   ており、上記第四複数のラインが第一端部において上記
   第三複数のラインの対応の隣接する一つの第一端部に接
   続されている第四アレイ群、及び一対の前方向ビーム及
   び一対の後方向ビームを形成するために上記第三及び第
   四アレイ群に上記第三及び第四複数のラインの各々の第
   二端部から供給するための受信アンテナ供給手段、 を含む受信アンテナと、 を具備し、上記送信アンテナの隣接した接続対のライン
   の間に上記受信アンテナの接続された対のラインが配設
   されるように上記送信及び受信アンテナがインターリー
   ブされ、上記送信アンテナ供給手段が上記受信アンテナ
   ラインの第一端部に隣接しており、上記受信アンテナ供
   給手段が上記送信アンテナラインの第一端部に隣接して
   おり、 上記送信アンテナと受信アンテナとの間の相互カップリ
   ングを減少せしめるための上記送信アンテナと受信アン
   テナのラインの間に配置されている分離手段を含むこと
   を特徴とする平面マイクロストリップアンテナシステ
   ム。
2. 【請求項２】 上記分離手段が上記送信アンテナと受信
   アンテナのラインの間に連続ラインを形成する抵抗材料
   を含むことを特徴とする請求項１のアンテナシステム。
3. 【請求項３】 上記４本の送信アンテナビームに所定の
   ピッチ角度を与えるべく且つ上記第一アレイ群と第二ア
   レイ群との間のカップリングを減少せしめるべく、上記
   送信アンテナの上記第一アレイ群が上記送信アンテナの
   上記第二アレイ群から異なるように位相調整されてお
   り、且つ上記４本の受信アンテナビームに上記所定のピ
   ッチ角度を上記４本の送信アンテナビームのピッチ角度
   と同一方向に与えるべく且つ上記第三アレイ群と第四ア
   レイ群との間のカップリングを減少せしめるべく上記受
   信アンテナの上記第三アレイ群が上記受信アンテナの上
   記第四アレイ群から異なるように位相調整されているこ
   とを特徴とする請求項１のアンテナシステム。
4. 【請求項４】 上記所定のピッチ角度が飛行経路の前方
   に向かって約３°であることを特徴とする請求項３のア
   ンテナシステム。
5. 【請求項５】 上記送信アンテナ供給手段及び上記受信
   アンテナ供給手段の各々が４ポートのブランチアームハ
   イブリッド構造体を有するクロスオーバフィード構造体
   を含んでおり、且つ、上記送信及び受信アンテナの接続
   されたライン対が上記ハイブリッド構造体の対角線の長
   さによって画定される間隔内にインターリーブされ得る
   ように各アンテナが各アンテナ内の隣接した非接続ライ
   ン間の間隔より短くなっており、これにより二つの完全
   な空間重複アンテナが共通のアパーチュア内に収容さ
   れ、各アンテナが上記共通のアパーチュアの全体を利用
   できるようにしていることを特徴とする請求項３のアン
   テナシステム。
6. 【請求項６】 上記所定のピッチ角度が飛行経路の前方
   に向かって約３°であることを特徴とする請求項５のア
   ンテナシステム。
7. 【請求項７】 上記分離手段が上記送信アンテナと受信
   アンテナのラインの間に連続ラインを形成する抵抗材料
   を含むことを特徴とする請求項５のアンテナシステム。