JPH0711022U

JPH0711022U - 平坦で薄いサーキュラー・アレイ・アンテナ

Info

Publication number: JPH0711022U
Application number: JP056776U
Authority: JP
Inventors: カール・ポール・トレツセルト
Original assignee: ザ・ベンデイックス・コーポレーション
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1995-02-14
Also published as: EP0072312A3; EP0072312A2; DE3279333D1; EP0072312B1; JPS5827403A; US4414550A

Abstract

(57)【要約】【目的】放射するビーム方向を３６０度にわたって任
意に変化させることができるアレイアンテナを提供する
こと。【構成】パッチダイポールの対のものを接地平面導体
上に複数組同一円周上に配置してサーキュラアレイを構
成させ、各パッチダイポールの対に対して電力分配器を
介して給電するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はパッチ・ダイポールを有するアンテナ・アレイであって、それらのパッチ・ダイポールの列を電子的に変えることができるアンテナに関する。詳細には反射器又は接地平面導体から離して配置された平坦なマイクロストリップ放射板を個々に有するパッチ・ダイポール２個からなるサブアレイ・アンテナを接地平面導体を共通にして並べ、位相電力分割器を介して給電してサブアレイ・アンテナを励振するようになっているものである。

【０００２】

【従来の技術】

アンテナ設計の実務において良く知られているように、接地面導体に接近させて平行に配置した平坦なマイクロストリップ又はパッチ・ダイポールが横型アンテナ・パターンと同様に動作する。例えば、この２つのパッチ・ダイポールがそれぞれ接地面導体に同じ間隔で平行にかつ、動作周波数の１／４波長離して配置され、さらに、給電点が１／４波長位相を遅らせて接続されたとすると、この２つのパッチ・ダイポールは、ダイポールの共通点を接続する線に沿って位相が遅れる方向へアンテナ・パターンが向いている直線アンテナ列を構成する。上記した直線アンテナ列は知られていたが、これでもって３６０度全域をカバーするように構成させたものは知られていなかった。

【０００３】以下の説明では上記した動作周波数の１／４波長離れて配置され、給電点が１／４波長位相をずらして接続された２つのパッチ・ダイポールからなる直線アンテナ列（サブアレイ・アンテナ）をアンテナ素子という。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記アンテナ素子の複数個を平坦な円形アンテナ列を形成させて、標準的なビームを形成させることができ、しかも３６０度全域をカバーできる操向性を備えたアンテナを提供することを課題とするものである。

【０００５】当業者に知られているように、同様のアンテナ、すなわち、１／４波長離して直線状に並べられ、９０度進んだ位相を持つ同一の電流で励振されるものは、放射電力がアンテナ列に沿って最も遅れた位相を持つパッチ・ダイポールの方向へ集中される直線アンテナ列を構成する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は円形アレイアンテナであって、複数のアンテナ素子が、接地面上に円列の共通の物理的中心から始まる同一間隔で配置された各半径線に沿って配置される。各アンテナ素子はそれぞれ２つのパッチ・ダイポールを有し、それぞれは接地面導体から所定距離離して設けられた角形の一辺が前記接地面導体に短絡されているマイクロストリップ放射面によって構成されている。上記した各アンテナ素子の２つのパッチ・ダイポールは、前記半径線に沿って１／４波長離れて配置され、それ自身知られているバトラーマトリックスの出力ポートの１つから入力ポートへ電力を受け、それを分割する電力分割器によって励振される。この電力分割器は入力ポートに受けた電力をアンテナ素子の２つのパッチ・ダイポールの給電点に均等に分割する。中心点から遠方にあるパッチ・ダイポールへ供給された電力は、近くにあるパッチ・ダイポールへ供給された電力から位相が９０度ずれている。かくして、各アンテナ素子は円列の中心から始まる半径方向の外側へ電力が放射される直線アンテナ列となる。本考案は、さらにビーム形成回路網と複数の移相器を有し、ビーム変更指令によって制御され、従来公知のバトラーマトリックスの入力ポートへ電力が供給され、もって、円アレイによって放射されるビームの方位方向が制御される。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案を詳細に説明する。本考案の好適な実施例が図１にアンテナ１０として示されている。このアンテナ１０は電子的に向きを定めることができる標準のアンテナ装置８に接続される。このアンテナ装置８は、アンテナ１０に加えて、８×８バトラー（Butler）マトリックス３０と、操向指令モジュール５０により制御される移相器３４〜４０と、ビーム形成回路網４８とで構成される。電子的に向きを制御できるアンテナ装置８は従来のアンテナ装置、とくに米国特許第４，１２８，８３３号に開示されている電子的に向きを制御できるアンテナ装置に類似する。先行技術と本考案の明らかな違いは、従来は知られていなかったアンテナ１０として示されている薄状のサーキュラー・アレイ・アンテナである。たとえば、前記米国特許には、本考案のように平らなアンテナ構造ではなくて、円筒の周囲に配置される８つのモノポールで構成されたアンテナ・アレイが示されている。要約して説明すると、アンテナ１０は反射導体すなわち接地面導体１１より成る。この接地面導体１１は図には円形として示されているが、正方形またはその他の形にできる。８個のアンテナ素子１２〜１９の平均位相中心が直径Ｄの円の円周上に等間隔で配置されるように、アンテナ素子１２〜１９は接地面導体上に配置される。直径Ｄの重要性については後で詳しく説明する。

【０００８】アンテナ素子は８ポート・バトラー・マットリックス３０へ個々に接続される。このパトラー・マトリックス３０は、知られているように、信号変換器であって、この実施例では、直線位相勾配を有する多数の重みづけられた入力信号を、サーキュラー・アレイのための向きを制御される入力信号に変換する。そのようなバトラー・マトリックスは、１９７０年マグローヒル社（McGraw-Hill Book C ompany）発行のスコルニク（M.I.Skolnik）著「レーダ・ハンドブック（Radar H andbook）」１１〜６６ページに詳しく示されている。

【０００９】アンテナのビームすなわちパターンの向きは、この実施例では、操向指令発生器５０から線５０ａを介して与えられる指令信号により制御される。この操向指令を発生するためのロジックは本考案の構成部分ではないから、それについての説明は省く。それらの操向指令信号は、アンテナのビームを遠方の固定応答局へ向けさせるものである。その固定応答局の位置は、その局からの信号を指向性アンテナ１０により受信することにより、追跡される。移相器３４〜４０は通常の６ビット移相器であって、ダイオード型移相器が適当である。そのような移相器によりアンテナを複数の位置へ向けることができる。その他の公知の操向技術によって、アンテナを３６０度にわたって連続して効果的に操向できる。

【００１０】８ポート・バトラー・マトリックスをこの実施例では用いるが、７つの移相器３４〜４０から７つの可変移相された信号がそのマトリックスへ与えられる。このバトラー・マトリックスは、当業者に周知のように、不平衡信号と、使用されていない＋３高次サーキュラー・モードを吸収するための特性インピーダンス３２により接続される。

【００１１】移相器３４〜４０に受動ビーム形成回路網４８が接続される。この回路網４８は単に方向性結合器、ハイブリッドなどの装置のツリーであって、ポート５２，５４のようなポートから電力を受け、その電力を線４８ａを介して移相器３４〜４０へ分配する。更に詳しくいえば、この実施例では、ビーム形成回路網４８から線４８ａへ与えられる信号は、ポート５２に電力が与えられる時は和ビームを生ずるように重みづけられ、ポート５４に電力が与えられる時は差ビームを生ずるように重みづけられる。バトラー・マトリックス３０は、リニヤ・アレイのための出力信号に形が似て重みづけられかつ移相された多数の出力信号を、サーキュラー・アレイ・アンテナのための希望の信号に変換する。もちろん、当業者に知られているように、図１に示す装置はアンテナ１０に入射するレーダ信号を受信するために用いることもできる。その場合には、和信号がポート５２に現れ、差信号がポート５４に現れる。

【００１２】各アンテナ素子は２つのパッチ・ダイポールで構成される。たとえば、アンテナ素子１２はパッチ・ダイポール１２ａ，１２ｂで構成される。典型的なパッチ・ダイポールが図２に示されている。この図では、典型的なパッチ・ダイポール１２ａが、４本の非導電性ねじ６０により接地平面導体１１にとりつけられている様子が示されている。基本的には、ダイポール１２は、銅板６２のような、長方形の導電板で構成される。この導電板は接地平面導体１１の上に距離ｄをおいて平行に隔てられ、その一方の側は、導電板６２と接地板１１との間の周囲６５に巻きつけられる銅箔６４により接地平面導体に短絡すなわちシャントされる。ここで説明している実施例では、導電板６２は標準のテフロン（商標）ガラス繊維ストリップ線板６６の上に銅を被覆したものである。板６６は同じ板６８により接地平面導体から隔てられる。その板６８の銅被覆板７０は接地平面導体１１に電気的に接触する。銅箔 Scotch マーク（商標）Ｘ−１１８１銅箔テープであって、板６２と７０にはんだづけされる。より正しくいえば、パッチ・ダイポール１２ａは短絡半ダイポールと呼ばれているものである。寸法Ｌはそのダイポールの動作周波数の４分の１波長に全体として等しく、いまの場合には、板６６と６８の誘電体負荷効果のために空気中での４分の１波長よりも短い。実際の動作周波数は箔６４がパッチの２つの側面をどれくらい覆うかにより左右され、各側で覆われるＬの寸法が大きくなると周波数が高くなることに注意されたい。箔の長さは容易に調整できるから、それにより素子の同調を行うことができる。実際に用いられるパッチ・ダイポールの寸法は後で示す。

【００１３】接地平面導体１１とその上の導電板６２との間の距離ｄはダイポールの帯域幅を主として決定し、ｄが大きくなると帯域幅は広くなる。影響する度合いは小さいが、幅Ｗが広くなっても帯域幅は広くなる。

【００１４】ダイポールへは、下側の接地平面導体１１から板６６，６８を貫通して延びる銅線を介して電力が供給される。この銅線の一端８２が導電板６２の位置８０にはんだづけされている様子が示されている。この銅線は図２では見えないが図３では見える。この図３では、パッチ・ダイポール１２ａ，１２ｂで構成されているアンテナ素子１２が接地平面導体１１にとりつけられている様子が示されている。パッチ・ダイポール１２ａの場合には、その向きを定めるために銅板６２，７０と、誘電体板６６，６８と、ねじ６０と、銅箔６４とが示されている。端部８２が銅板６２にはんだづけされている銅線８４がダイポール１２ａと接地平面導体１１を貫通してマイクロストリップ電力分割器および移相器９０まで延長している様子が示されている。下側の銅板７０には銅線８４と同心の穴があけられて短絡が起こらないようにしている。接地平面導体１１を貫通している線８４の周囲にテフロン（商標）ブッシングが同心状に設けられ、寸法を選択することにより、パッチ・ダイポール１２ａと電力分割器９０の間に短い５０オーム同軸線を形成する。線８４の下端部は電力分割器および移相器９０上の銅のマイクロストリップ・トラックにはんだづけされる。このマイクロストリップ・トラックについては後で説明する。もちろん、線８４に類似の線がダイポール１２ｂへ信号を与える。電力分割器および移相器９０はバトラー・マトリックスから、接地平面導体の下側のスペーサー９２にとりつけられている同軸コネクタ９４の中心導体を介して入力を受ける。同軸コネクタ９４の外部導体はスペーサー９２を介して接地平面導体１１に短絡される。

【００１５】電力分割器および移相器９０が図４に詳しく示されている。この電力分割器および移相器９０は絶縁プリント回路板９１を含んでいるのが示されている。このプリント回路板９１は、パッチ・ダイポール１２ａ，１２ｂで構成されているアンテナ素子１２の下の接地平面導体１１の下側にとりつけられる。プリント回路板９１にはウイルキンソン電力分割器として知られている電力分割回路９８がとりつけられる。この電力分割回路９８は４分の１波長の二股になった脚９８ａ，９８ｂを用い、それらの脚の接合部９６は、アンテナ素子のポートを構成する同軸コネクタ９４の中心導体に接続される。特性インピーダンスが７０．７オームである脚９８ａ，９８ｂの他端部１００，１０２は１００オームの直列抵抗器１０４により接続される。この電力分割器は本質的にはポート９６，１００，１０２を有する３ポート回路であって、その実用帯域幅は約１オクターブである。電力分割確度は周波数とは無関係であるから、厳密には装置の構造の確度の関数である。ポート１００は短い５０オームのストリップ線セグメントを介して銅線８８に接続される。この銅線８８の他端部はパッチ・ダイポール１２ｂに接続されることは先に述べた。ポート１０２はストリップ線１０８の５０オーム４分の１波長部分を介して銅線８４に接続される。この銅線８４の他端部はパッチ・ダイポール１２ａに接続される。

【００１６】電力分割器９８と４分の１波長部分１０８およびダイポール１２ａ，１２ｂとを組み合わせた動作は次のとおりである。信号が同軸コネクタ９４を介してポート９６へ与えられる。その信号は互いに等しくてコヒーレントな２つの信号に分けられてポート１００，１０２へ与えられる。ポート１００に与えられた信号はストリップ線１０６と銅線８８を介してパッチ・ダイポール１２ｂへ与えられる。ポート１０２へ与えられた信号はパッチ・ダイポール１２ａへ与えられるが、４分の１波長部分１０８により９０度だけ位相が遅らされる。したがって、ダイポール１２ａにおける信号はダイポール１２ｂにおける信号より９０度だけ位相が遅れる。パッチ・ダイポール１２ａが空気中で４分の１波長だけパッチ・ダイポール１２ｂから隔てられていると、それらダイポールが別のやり方，横形で励振されるのとは異なり、アンテナ素子は矢印１１０の向きへ端部で励振される。最初に、２つのパッチ・ダイポールのＶＳＷＲからの反射は１８０度の位相差で電力分割器のポート１００，１０２へ戻ってくるから、それらの反射信号は抵抗器１０４により吸収される。したがって、ダイポールのポート８４はポート８８から分離されることがわかる。

【００１７】本考案に使用するのに適当な別の種類の電力分割器および移相器が図５に示されている。この電力分割器および移相器１２０は基本的にはストリップ線トラック１２４で構成される。このストリップ線トラック１２４は、その部分１２４ａと第２のストリップ線トラック１２２の部分１２２ａに沿ってトラック１２２に結合するように、トラック１２２の下側に設けられる。この結合は全体として長さＭにわたって行われる。この長さは構造媒体中での信号の４分の１波長に等しい。これについては後で説明する。トラック１２４はオフセット部１２４ｂ，１２４ｃを含む。オフセット部１２４ｂはアンテナ素子のポート１２６に電気的に接続されるようになっている。そのポート１２６は図３に示されている同軸コネクタ９４の中心導体９４ａに等しい。オフセット部１２４ｃは部分１２４ｅにおいてアンテナ素子の最も先端のパッチ・ダイポール、たとえば図３のパッチ・ダイポール１２ａへ線８４を介して電気的に接続される。トラック１２２はオフセット部１２２ｂと１２２ｃを含む。オフセット部１２２ｂは先端部１２２ｄがアンテナ素子の後方のパッチ・ダイポール、たとえばパッチ・ダイポール１２ｂ（図３）へ線８８を介して電気的に接続される。オフセット部１２２ｃは部分１２２ｅが特性インピーダンス１２８により終端される。

【００１８】次に、電力分割器および移相器１２０の動作を説明する。点１２４ｄに与えられた信号は長さＭに沿ってトラック１２２ａに結合される。この装置は、信号が点１２４ｅ，１２２ｄに等しく分割されるように、−３ｄＢの結合を行うように構成される。また、点１２２ｄに与えられた信号は、上側の部分１２２ａと１２４ａで構成されている結合部の長さＭのために、点１２４ｅに与えられた信号に対して４分の１波長分だけ位相が遅れる。もちろん、全てのオフセット部１２２ｂ，１２２ｃ，１２４ｂ，１２４ｃの長さは等しいと仮定している。前記したウイルキンソン分割器におけるのと同様に、２つのパッチ・ダイポールのＶＳＷＲからの反射信号は点１２２ｅに達してからインピーダンス１２８により吸収される。したがって、ダイポールのポートは互いにほぼ分離される。

【００１９】電力分割器および移相器すなわち結合器１２０は三層対称ストリップ伝送線として構成できる。この種の構造は当業者に知られているものであるから詳しく説明する必要はない。要約すれば、そのような構造の結合器１２０は非常に良く遮蔽でき、３枚のストリップ線板のサンドイッチ構造より成る。このサンドイッチ構造の上と下のストリップ線板の外面には接地平面導体が設けられ、中心のストリップ線板の一方の側にはトラック１２２が設けられ、他の側にはトラック１２４が設けられる。それらのトラックはストリップ線板の材料を介して結合される。ストリップ線構造に一般に用いられる種類の簡単なピル型（pill type）インピーダンスがインピーダンス１２８として好適である。サンドイッチ構造の両側面には、通常のやり方で行われる信号のやり取りを除いて、ＲＦ遮蔽を完全に行うために、サンドイッチ構造体の外面上の接地平面導体に接地される箔のようなＲＦ遮蔽物質をなるべく被覆する。ここで図４も参照して、結合器１２０は、前記ウイルキンソン結合器の代わりに、アンテナ接地平面導体１１の底になるべくとりつける。そして、点１２４ｅと１２２ｄはパッチ・ダイポールの給電点の真下にそれぞれ位置させて、線８４，８８が点１２４ｅ，１２２ｄにそれぞれ直接電気的に接続されるようにする。これに関連して、点１２４ｅと１２２ｄの間の直線距離は、４分の１波長である２つのパッチ・ダイポールの給電点の間の距離に等しい（図６）ことに注意すべきである。点１２２ｄと１２４ｅの間の実際の物理的距離は長さＭ（これも４分の１波長である）とは一般に異なる。その理由は、媒体を伝わる信号が異なるからである。

【００２０】１つの結合器１２０が、この実施例では、２つのパッチ・ダイポールで構成されている各アンテナ素子に用いられる。したがって、図６に示すアンテナには全部で８個の結合器１２０を必要とする。この実施例、すなわち、１０３０〜１０９０ＭＨｚに使用する実際的な結合器１２０では、トラック１２２と１２４（点１２２ｄと１２４ｅ）の間の結合は−３ｄＢである。各部分１２２ｂ，１２２ｃ，１２４ｂ，１２４ｃのライン・インピーダンスは５０オームである。上側の部分１２２ａ，１２４ａの偶数モード・インピーダンスはなるべく１２０．７オームにし、奇数モード・インピーダンスはなるべく２０．７オームにする。

【００２１】次に、接地平面導体１１と、直径がＤである位相中心円の円周に沿って等間隔で配置されている８つのアンテナ素子１２〜１９とで構成されているアンテナ１０が示されている図６を参照する。接地平面導体１１の下側には電力分割器および移相器９０〜９７が設けられる。それらの電力分割器および移相器は図４に示すものと同じものであるが、図５に示すような他の種類のものを用いることもできる。

【００２２】この明細書で用いる「位相中心」という用語は信号がアンテナ素子から出るように見える見かけの点を指すものである。一般に、アンテナ素子は種々の角度から見られるものであるから、この位相中心としてある特定の決まった点というものは一般に存在しない。しかし、妥当な確度までは、そのような素子のアレイ特性を記述するために、最大放射の向きから素子を見た時には位相中心としての１つの点を見出すことはできる。その本来の性質から、「位相中心」はそのアンテナ素子の物理的な形状から計算で求められることは困難である。位相中心の最も有用な決め方は実験に基づくものである。すなわち、アンテナ素子１２のようなアンテナ素子に前記したようにして給電し、アンテナによる電磁界の位相パターンを求めて図に表わす方法である。

【００２３】このアンテナ・アレイの構造では、予め決定してある位相中心が仮想の「位相中心」に一致するように、アンテナ素子を配置する。アンテナ素子を位相中心円の上に等間隔で配置する、いいかえれば、パッチ・ダイポールの前縁部と後縁部がアレイの物理的中心１１ａに垂直であるように、その物理的中心１１ａから出る等間隔の仮想半径線上にアンテナ素子を配置する。直径が２７cmの円上にアンテナ素子をそのように配置すると、このアンテナを方位角で３６０度走査した時のアンテナ・パターンは、走査される時にそのパターンが比較的一定に保たれるという意味で、比較的良好であることが見出されている。もちろん、電子的に走査される実用的な任意のアンテナにおけるように、ビームが走査されるにつれてアンテナ・パターンにある程度の変化は生ずる。しかし、位相中心が前記したようにして設けられる場合には、それらの変化は一般に非常に小さい。１０３０〜１０９０ＭＨｚの周波数範囲で使用するために本発明に従って図６に示すようなアンテナを作った。そのアンテナのアンテナ素子の寸法は図７に示すようなものであって、アンテナ素子１２はパッチ・ダイポール１２ａ，１２ｂで構成されて接地平面導体１１１の上に装置され、ダイポール１１２ａ，１１２ｂのそれぞれの給電点１１４，１１６は互いに４分の１波長だけ隔てられている。この４分の１波長は、中心周波数の１０６０ＭＨｚでは７．０６cmである。各パッチ・ダイポールの幅と長さはそれぞれ６．１０cm，４．９５cmであり、接地平面導体の上のダイポール放射板の高さ、すなわち、図２の距離ｄはこのアンテナ素子の場合には０．６４cmである。アンテナ・パターンは矢印１１０の向きに延びる。すなわち、点１１４における供給信号の位相は点１１６における供給信号の位相より９０度遅れる。各給電点はそのパッチ・ダイポールの幅に対して中心を定められ、その中心は後縁部から１．７８cm隔てられる。後縁部というのは、たとえば、パッチ・ダイポール１１２ｂの場合には縁部１２１のことである。ダイポールは各パッチ・ダイポールの後縁部でシャントされる。そのシャントはたとえば箔１６４で行われる。長さが０．８９cmと１．０２cmの側面箔は完全なアレイにおける典型的な値を表わす。両者の値が等しくないのは、アレイ中の内側のパッチと外側のパッチの受ける相互結合が異なるからである。

【００２４】ダイポール・シャントの位置はアンテナ素子を励振する向きを決定するものではないことを理解すべきである。アンテナ素子の励振の向きは、前記したように、種々のパッチ・ダイポールへ供給される信号の位相差により決定される。要約すると、いまの場合にはダイポール１１２ａへ与えられた信号がダイポール１１２ｂへ与えられた信号より９０度遅れの場合に、アンテナ素子が矢印１１０の向きに励振されるように、アンテナ素子は信号遅れの向きに励振する。アンテナ素子励振の向きに対するダイポール・シャントの位置は、アンテナ素子の位相中心の位置に影響を及ぼす。たとえば、図７に示すアンテナ素子を矢印１１の向きに励振すると、前方方位放射に対するアンテナ素子位相中心は、ダイポール１１２ｂのほぼ前縁部１２５であることが見出されている。しかし、パッチ・ダイポール１１２ｂへ与えられた信号がパッチ・ダイポール１１２ａへ与えられる信号より９０度だけ遅れるように、パッチ・ダイポール１１２ａと１１２ｂへの信号供給を相互に変えることによりアンテナ素子１１２が矢印１１０の向きとは逆に励振されたとすると、後方でパターンが最大である所で測定された位相中心は給電点１１６の近くの位置１２７であることが見出される。位相中心の位置がこのようにアンテナ素子の励振の向きに関係があることは従来は知られていなかったと信ぜられる。

【００２５】このことを理解することにより、従来は作ることができなかった、ここで説明するようなアンテナを作ることができる。更に詳しくいえば、図６を参照して、前記１０３０〜１０９０ＭＨｚの周波数範囲のために設計されたアンテナは、位相中心円の直径Ｄを約２６．６７cmとする必要があることが見出されている。矢印１１０の向きに励振するように各アンテナ素子の向きを定めて配置すると、すなわち、ダイポールのシャントをアレイの物理的中心へ向けると、求められているダイポールを希望の位相中心直径上に物理的に適合することが簡単な幾何学からわかる。しかし、アンテナ素子が矢印１１０とは逆の向きに励振されるものとすると、すなわち、ダイポールのシャントをアレイの外向きにすると、この場合には２６．６７cmの位相中心直径で定められる円の上に位置させられるアンテナ素子位相中心に対して、全てのアンテナ素子をアンテナ・アレイの中心へ向かって移動させねばならないことがわかる。再び簡単な幾何学から、求められているパッチ・ダイポールはこの新しい配置に適合しないことがわかる。この場合には、狭くて効率の低い素子を適合するように作れるかもしれないが、アレイ中の素子の間の相互結合は素子が接近しているために非常に悪くなり、走査により得られるパターンは劣化する。

【００２６】図８は、公称接地平面導体上に図６に示すように配置されている８個のアンテナ素子のうち、７個を抵抗終端させた時の、１個のアンテナ素子についての仰角零における測定方位アンテナ・パターンを示す図である。この図から特徴的なカージオイド形の和パターンが、アンテナ素子励振の向き（０度）に指向性を有することが明らかである。図９は、他のアンテナ素子を終端させた時に、１個のアンテナ素子についての測定ボアサイト主平面垂直パターンを示すものである。

【００２７】図８，９に示すアンテナ・パターンは設計周波数帯の中間である１０６０ＭＨｚに対するものであるが、両端の周波数である１０３０，１０９０ＭＨｚでも、ダイポールは、全周波数帯にわたって約０．６という一定の不整を生ずるように同調されているから、利得の低下は僅かである。この不整合によりある程度の電力損失がもちろん生ずる（いまの場合には約２ｄＢ）、この損失電力は電力分割器の抵抗器（図４の抵抗器１０４）において消費される。本考案の利点を保って、上記の２ｄＢ損失をなくすために、たとえば無損失整合素子を用いて、ダイポールを同調する狭帯域同調回路を設計できる。この場合に、ある周波数帯内の２つの周波数だけでアンテナ・アレイを動作させる時には、２ｄＢ損失を避けるために、希望の周波数に同調した複同調整合回路網を使用できる。

【００２８】以上説明した本考案の実施例は種々改変できる。たとえば、ダイポール・シャントとしてメッキした貫通穴またはねじを用い、１枚の銅被覆誘電体シート上にアンテナ・アレイ全体をプリントできる。その場合には、各パッチ・ダイポールの長さＬは図７に示すものより全体として短い。その理由は、誘電体が各パッチの開放端を離れた縁部領域に設けられるからである。別の例として、おそらく空気が含まれる低誘電率の泡または機械的支持のための小さな誘電体柱を除き誘電体のない折り曲げたシート状金属パッチでアレイを作ることもできる。この場合には、誘電体ロードがないから、長さＬを完全に４分の１波長にする必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子的に向きを変えることができるアンテナに
接続されている本考案のアンテナ・アレイの略図。

【図２】典型的なパッチ・ダイポールの概略斜視図。

【図３】典型的なアンテナ素子の側面図。

【図４】電力分割器および移相器を詳しく示す典型的な
アンテナ素子の下面図。

【図５】本考案に使用できる別の種類の電力分割器およ
び移相器の略図。

【図６】８素子の薄型サーキュラー・アレイ・アンテナ
の正面図。

【図７】１０６０ＭＨｚで動作するアンテナ素子の物理
的寸法図。

【図８】，

【図９】アンテナ・パターン図である。

【符号の説明】

１０アンテナ１１接地平面導体１２〜１９アンテナ素子１２ａ〜１９ｂパッチ・ダイポール６２導電板６４接地縁部８４，８８ポート９０〜９７，１２０電力分割器及び移相器９４同軸コネクタ１０６，１０８接続要素

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】接地平面導体と；前記接地平面導体にそ
の共通中心から放射状に並べられる一対のパッチダイポ
ールであって、それが複数組円周状に、一対のパッチダ
イポールの各パッチダイポールそれぞれが所定の距離は
なれた同心円を描くように配置されたパッチダイポール
と；上記各パッチダイポールは、前記接地平面導体から動作周波数の１／４波長より少な
い前記所定の距離はなれて平行に配置された平面状の導
電板と、その平面状の導電板の一辺を前記接地導体に接続するシ
ャント導体と、前記接地平面導体と絶縁されて、前記導電板の前記シャ
ント導体が接続された辺から離れた位置に設けられた、
パッチダイポールから放射するエネルギーを加える給電
点とを有し；前記一対のパッチダイポールのそれぞれと
関連づけられ、第１、第２及び第３のポートを有し、第
１ポートが入力ポートで、第２ポートが一対のパッチダ
イポールの一方のものの給電点に接続され、第３ポート
が一対のパッチダイポールの他方のものの給電点に接続
され、入力された電力を第２及び第３ポートへそれぞれ
等しく分割して供給する複数の電力分割器と；上記各電
力分割器は、第１脚と第２脚とを形成させるように二股に分かれたス
トリップ線を有し、前記第１ポートがその分岐点に、前
記第２ポートが前記第１脚の先端部に、かつ前記第３ポ
ートが前記第２脚の先端部に形成され、第１ポートから
第２ポートまでの第１脚の長さと第１ポートから第３ポ
ートまでの第２脚の長さが、各一対のパッチダイポール
の各パッチダイポールの離された前記所定の距離と電気
的に等しくされた回路板と、第１脚と第２脚とを接続す
る抵抗とを有し；複数の入力ポートと複数の出力ポート
とを有し、各出力ポートが前記電力分割器の入力ポート
のそれぞれに接続されるバトラーマトリックスと；入出
力端子を有し、前記バトラーマトリックスの入力ポート
に出力端子が接続される複数の可変移相器と；前記各移
相器の入力端子にエネルギーを加える手段と；前記アン
テナからのビームの方向を換えるために前記移相器を変
化させる手段と；を有することを特徴とする電気的に方
向を操作できる平坦なサーキュラ・フェイズド・アレイ
アンテナ。