JPH10256828A - モノパルスアンテナ装置 - Google Patents
モノパルスアンテナ装置Info
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- JPH10256828A JPH10256828A JP5792097A JP5792097A JPH10256828A JP H10256828 A JPH10256828 A JP H10256828A JP 5792097 A JP5792097 A JP 5792097A JP 5792097 A JP5792097 A JP 5792097A JP H10256828 A JPH10256828 A JP H10256828A
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- monopulse
- antenna
- antenna device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 追尾レーダ装置において、目標から観測した
レーダ断面積を低減するために、ビーム方向におけるレ
ーダ断面積を低下させたラジアル導波路給電方式による
モノパルスアンテナ装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 ラジアル導波路に給電を行う４本の給電
プローブの中心位置をラジアル導波路の中心点から所定
量オフセットして配置することにより、レーダ断面積が
最大となるアンテナ面の法線方向に対しビーム方向を変
位させた。
レーダ断面積を低減するために、ビーム方向におけるレ
ーダ断面積を低下させたラジアル導波路給電方式による
モノパルスアンテナ装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 ラジアル導波路に給電を行う４本の給電
プローブの中心位置をラジアル導波路の中心点から所定
量オフセットして配置することにより、レーダ断面積が
最大となるアンテナ面の法線方向に対しビーム方向を変
位させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は通信用、レーダ用
等に用いるアレーアンテナ、特に和パターン、水平方向
差パターン、垂直方向差パターンの３種類のモノパルス
パターンを励振することができるラジアル導波路給電方
式によるモノパルスアンテナ装置に関するものである。
等に用いるアレーアンテナ、特に和パターン、水平方向
差パターン、垂直方向差パターンの３種類のモノパルス
パターンを励振することができるラジアル導波路給電方
式によるモノパルスアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば１９９３年電子情報通信学
会秋期全国大会講演論文集Ｂ−６５に示された従来のラ
ジアル導波路給電方式によるモノパルスアンテナ装置の
構成例であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は下面
図、そして図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図において１は誘電体基板、２は誘電体基板１の一
方の面に銅箔等の金属を用いて形成される地導体、３は
誘電体基板１のもう一方の面に銅箔等の金属を用いて形
成される矩形の放射導体、４は前記地導体２と平行に対
向配置された円形導体板と環状の外周壁から成るシャシ
であり、このシャシ４と前記地導体２とで囲まれる空間
がラジアル導波路５である。６は放射導体３から誘電体
基板１を貫通してラジアル導波路５内に突出する放射導
体３の励振プローブであり、これと放射導体３、地導体
２とで素子アンテナ７が構成される。８はその上に各素
子アンテナ７の励振プローブ６が配置される誘電体基板
１の中心点を中心とする仮想の同心円群であり、８ａが
内側から数えて奇数番目の円、８ｂが内側から数えて偶
数番目の円である。円８ａ上に配設される放射導体３と
円８ｂ上に配設される放射導体３とでは放射導体３に対
する励振プローブ６の接続位置が上下方向に逆向きに設
定される。９は外部からシャシ４を貫通してラジアル導
波路５内に突出するラジアル導波路５の給電プローブで
ある。ここで番号１から９までの要素によって構成され
る部位をラジエータ部１０と称する。また１１は例えば
平衡型ストリップ線路等によって形成されたモノパルス
信号合成回路であり、１２、１３はそれぞれモノパルス
信号合成回路１１を構成するシャシ及び内部導体、１４
ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ和信号端子、水平方向差
信号端子、垂直方向差信号端子、１４ｄは通常は使用さ
れることのないダミー端子である。図６（ａ）はラジア
ル導波路５の内部から誘電体基板１側を見た図、図６
（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャシ４の円形導
体板側を見た図である。円８ａと円８ｂとの間隔ｄ１，
ｄ２，‥は使用周波数におけるラジアル導波路５内の伝
搬波長換算で概略半波長に設定され、各円上での励振プ
ローブ６の周方向配列間隔は等間隔に設定される。給電
プローブ９はシャシ４の底面である円形導体板の中心に
対し点対称に４本配置される。図７はモノパルス信号合
成回路の内部系統図であり１５−１、１５−２、１５−
３、１５−４はその出力端子、１６−１、１６−２、１
６−３、１６−４はモノパルス信号端子１４ａ、１４
ｂ、１４ｃから入力された信号を所定の振幅、位相比で
分配、合成する９０°ハイブリッド、１７−１、１７−
２、１７−３は９０°ハイブリッドの出力信号に所定の
位相差を付加するための遅延線路である。図８は上記モ
ノパルス信号合成回路１１の入出力端子の組み合わせに
対する分配振幅、位相ダイアグラムである。
会秋期全国大会講演論文集Ｂ−６５に示された従来のラ
ジアル導波路給電方式によるモノパルスアンテナ装置の
構成例であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は下面
図、そして図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図において１は誘電体基板、２は誘電体基板１の一
方の面に銅箔等の金属を用いて形成される地導体、３は
誘電体基板１のもう一方の面に銅箔等の金属を用いて形
成される矩形の放射導体、４は前記地導体２と平行に対
向配置された円形導体板と環状の外周壁から成るシャシ
であり、このシャシ４と前記地導体２とで囲まれる空間
がラジアル導波路５である。６は放射導体３から誘電体
基板１を貫通してラジアル導波路５内に突出する放射導
体３の励振プローブであり、これと放射導体３、地導体
２とで素子アンテナ７が構成される。８はその上に各素
子アンテナ７の励振プローブ６が配置される誘電体基板
１の中心点を中心とする仮想の同心円群であり、８ａが
内側から数えて奇数番目の円、８ｂが内側から数えて偶
数番目の円である。円８ａ上に配設される放射導体３と
円８ｂ上に配設される放射導体３とでは放射導体３に対
する励振プローブ６の接続位置が上下方向に逆向きに設
定される。９は外部からシャシ４を貫通してラジアル導
波路５内に突出するラジアル導波路５の給電プローブで
ある。ここで番号１から９までの要素によって構成され
る部位をラジエータ部１０と称する。また１１は例えば
平衡型ストリップ線路等によって形成されたモノパルス
信号合成回路であり、１２、１３はそれぞれモノパルス
信号合成回路１１を構成するシャシ及び内部導体、１４
ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ和信号端子、水平方向差
信号端子、垂直方向差信号端子、１４ｄは通常は使用さ
れることのないダミー端子である。図６（ａ）はラジア
ル導波路５の内部から誘電体基板１側を見た図、図６
（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャシ４の円形導
体板側を見た図である。円８ａと円８ｂとの間隔ｄ１，
ｄ２，‥は使用周波数におけるラジアル導波路５内の伝
搬波長換算で概略半波長に設定され、各円上での励振プ
ローブ６の周方向配列間隔は等間隔に設定される。給電
プローブ９はシャシ４の底面である円形導体板の中心に
対し点対称に４本配置される。図７はモノパルス信号合
成回路の内部系統図であり１５−１、１５−２、１５−
３、１５−４はその出力端子、１６−１、１６−２、１
６−３、１６−４はモノパルス信号端子１４ａ、１４
ｂ、１４ｃから入力された信号を所定の振幅、位相比で
分配、合成する９０°ハイブリッド、１７−１、１７−
２、１７−３は９０°ハイブリッドの出力信号に所定の
位相差を付加するための遅延線路である。図８は上記モ
ノパルス信号合成回路１１の入出力端子の組み合わせに
対する分配振幅、位相ダイアグラムである。
【０００３】次に、素子アンテナ７から空間へのラジア
ル導波路５内の径方向の電力減衰を無視し、さらに各素
子アンテナ７間の空間での相互結合及び給電プローブ９
−１、９−２、９−３、９−４間のラジアル導波路５内
での相互結合も無視した近似モデルによりアンテナの動
作原理を説明する。ｊ番目（ｊ＝１，２，３，４）のラ
ジアル導波路給電プローブ９からｉ番目の素子アンテナ
励振プローブ６（ｉ＝１，２，‥‥ｎ、ｎは素子アンテ
ナ数）への結合量Ｓijは数１、数２、数３で近似的に表
わすことができる。
ル導波路５内の径方向の電力減衰を無視し、さらに各素
子アンテナ７間の空間での相互結合及び給電プローブ９
−１、９−２、９−３、９−４間のラジアル導波路５内
での相互結合も無視した近似モデルによりアンテナの動
作原理を説明する。ｊ番目（ｊ＝１，２，３，４）のラ
ジアル導波路給電プローブ９からｉ番目の素子アンテナ
励振プローブ６（ｉ＝１，２，‥‥ｎ、ｎは素子アンテ
ナ数）への結合量Ｓijは数１、数２、数３で近似的に表
わすことができる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【数２】
【０００６】
【数３】
【０００７】数２におけるＺii、Ｚjjはそれそれｉ番目
の素子アンテナ励振プローブ６の自己インピーダンス、
ｊ番目のラジアル導波路給電プローブ９の自己インピー
ダンス、Ｚ0 はラジアル導波路５の特性インピーダン
ス、ｋはラジアル導波路５内の伝搬定数、Ｊ0 （ｘ）、
Ｊ1 （ｘ）、Ｈ0 （ｘ）は円筒関数、ηは空間インピー
ダンス（η＝１２０π）である。その他のパラメータは
図６（ａ）、図６（ｂ）内で定義されている。各ラジア
ル導波路給電プローブ９の励振係数をＩ1 、Ｉ2、
Ｉ3 、Ｉ4 とすると、ｉ番目の素子アンテナ７の励振係
数Ｄi は数４で表わされる。
の素子アンテナ励振プローブ６の自己インピーダンス、
ｊ番目のラジアル導波路給電プローブ９の自己インピー
ダンス、Ｚ0 はラジアル導波路５の特性インピーダン
ス、ｋはラジアル導波路５内の伝搬定数、Ｊ0 （ｘ）、
Ｊ1 （ｘ）、Ｈ0 （ｘ）は円筒関数、ηは空間インピー
ダンス（η＝１２０π）である。その他のパラメータは
図６（ａ）、図６（ｂ）内で定義されている。各ラジア
ル導波路給電プローブ９の励振係数をＩ1 、Ｉ2、
Ｉ3 、Ｉ4 とすると、ｉ番目の素子アンテナ７の励振係
数Ｄi は数４で表わされる。
【０００８】
【数４】
【０００９】ここで図７の系統図に示すモノパルス信号
合成回路１１の和信号端子１４ａから信号を入力した場
合は、図８に示すとおり４つの出力端子１５−１、１５
−２、１５−３、１５−４の励振位相は同相、励振振幅
は等振幅となる。これにより出力端子と直接接続された
ラジアル導波路５の給電プローブ９−１、９−２、９−
３、９−４は等振幅、等位相励振される。この場合数４
の各Ｉj はＩ1 ＝Ｉ2 ＝Ｉ3 ＝Ｉ4 ＝Ｉと考えられる。
このときＤi は数５、数６で表わされる形となる。
合成回路１１の和信号端子１４ａから信号を入力した場
合は、図８に示すとおり４つの出力端子１５−１、１５
−２、１５−３、１５−４の励振位相は同相、励振振幅
は等振幅となる。これにより出力端子と直接接続された
ラジアル導波路５の給電プローブ９−１、９−２、９−
３、９−４は等振幅、等位相励振される。この場合数４
の各Ｉj はＩ1 ＝Ｉ2 ＝Ｉ3 ＝Ｉ4 ＝Ｉと考えられる。
このときＤi は数５、数６で表わされる形となる。
【００１０】
【数５】
【００１１】
【数６】
【００１２】ラジアル導波路給電プローブ９のラジアル
導波路５の中心からの距離ｄがラジアル導波路５内の伝
搬波長に比べて十分小さければ、素子アンテナ励振プロ
ーブ６の径方向配列間隔がラジアル導波路５内の伝搬波
長換算で概略半波長であること、円８ａ上の素子アンテ
ナ放射導体３と円８ｂ上の素子アンテナ放射導体３とが
上下方向に逆向きであることにより数５で表わされる全
ての素子アンテナ７の励振係数Ｄi （ｉ＝１〜ｎ）の位
相は等しくなる。これにより電界ベクトルの方向が図６
（ａ）に示すＹ軸方向に向いた直線偏波のモノパルス和
パターンが得られる。また各素子アンテナ７の励振振幅
は各放射導体３に接続される励振プローブ６の長さＬi
と半径ａi を変えることで調整できる。通常は共通の円
８上に配設される全ての励振プローブ６についてはＬi
とａi を共通とすることで軸対称な励振振幅分布が得ら
れるようにする。励振振幅分布を一様分布とするようＬ
i とａi を決定することも可能であり、この場合はモノ
パルス和パターン形成時に最も高い開口能率、アンテナ
利得が得られる。
導波路５の中心からの距離ｄがラジアル導波路５内の伝
搬波長に比べて十分小さければ、素子アンテナ励振プロ
ーブ６の径方向配列間隔がラジアル導波路５内の伝搬波
長換算で概略半波長であること、円８ａ上の素子アンテ
ナ放射導体３と円８ｂ上の素子アンテナ放射導体３とが
上下方向に逆向きであることにより数５で表わされる全
ての素子アンテナ７の励振係数Ｄi （ｉ＝１〜ｎ）の位
相は等しくなる。これにより電界ベクトルの方向が図６
（ａ）に示すＹ軸方向に向いた直線偏波のモノパルス和
パターンが得られる。また各素子アンテナ７の励振振幅
は各放射導体３に接続される励振プローブ６の長さＬi
と半径ａi を変えることで調整できる。通常は共通の円
８上に配設される全ての励振プローブ６についてはＬi
とａi を共通とすることで軸対称な励振振幅分布が得ら
れるようにする。励振振幅分布を一様分布とするようＬ
i とａi を決定することも可能であり、この場合はモノ
パルス和パターン形成時に最も高い開口能率、アンテナ
利得が得られる。
【００１３】次にモノパルス信号合成回路１１の水平方
向差信号端子１４ｂから信号を入力した場合は、図８に
示すとおり４つの出力端子の励振位相は２つずつ逆位
相、励振振幅は等振幅となる。これにより出力端子と直
接接続されたラジアル導波路５の給電プローブ９−１、
９−２、９−３、９−４も同様の相対振幅、位相で励振
される。この場合数４の各Ｉj はＩ1 ＝−Ｉ2 ＝−Ｉ3
＝Ｉ4 ＝Ｉと考えてよい。このときＤi は数７のように
なる。
向差信号端子１４ｂから信号を入力した場合は、図８に
示すとおり４つの出力端子の励振位相は２つずつ逆位
相、励振振幅は等振幅となる。これにより出力端子と直
接接続されたラジアル導波路５の給電プローブ９−１、
９−２、９−３、９−４も同様の相対振幅、位相で励振
される。この場合数４の各Ｉj はＩ1 ＝−Ｉ2 ＝−Ｉ3
＝Ｉ4 ＝Ｉと考えてよい。このときＤi は数７のように
なる。
【００１４】
【数７】
【００１５】次にモノパルス信号合成回路１１の垂直方
向差信号端子１４ｃから信号を入力した場合は、図８に
示すとおり４つの出力端子の励振位相は２つずつ逆位
相、励振振幅は等振幅となる。これにより出力端子と直
接接続されたラジアル導波路５の給電プローブ９−１、
９−２、９−３、９−４も同様の相対振幅、位相で励振
される。この場合数４の各Ｉj はＩ1 ＝Ｉ2 ＝−Ｉ3 ＝
−Ｉ4 ＝Ｉと考えてよい。
向差信号端子１４ｃから信号を入力した場合は、図８に
示すとおり４つの出力端子の励振位相は２つずつ逆位
相、励振振幅は等振幅となる。これにより出力端子と直
接接続されたラジアル導波路５の給電プローブ９−１、
９−２、９−３、９−４も同様の相対振幅、位相で励振
される。この場合数４の各Ｉj はＩ1 ＝Ｉ2 ＝−Ｉ3 ＝
−Ｉ4 ＝Ｉと考えてよい。
【００１６】Ｘ−Ｚ平面内で観測されるモノパルス和信
号パターン及び水平方向差信号パターンの形成例を図９
に示す。
号パターン及び水平方向差信号パターンの形成例を図９
に示す。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従来のラジアル導波路
給電方式によるモノパルスアンテナ装置は以上のような
構成、動作原理となっていた。ここでこのアンテナを飛
しょう体等の誘導装置に搭載し、目標を追尾するモノパ
ルス方式の追尾レーダに使用する場合を考える。このよ
うな使用においては、アンテナは水平方向および垂直方
向にビーム走査が可能な駆動装置に設置されるのが通常
であり、誘導装置が目標の追尾を行っている間は追尾に
必要なモノパルス信号を得るため常にアンテナの和信号
パターンのピーク方向、すなわちアンテナのビーム方向
が目標方向とほぼ一致している必要がある。このため追
尾を行っている間はアンテナ面がほぼ目標に正対するよ
うに駆動装置がアンテナを連続的に駆動している。とこ
ろで目標の追尾を行っている間は、逆に目標側からもレ
ーダ装置による探知あるいは追尾等を受けることもある
が、飛しょう体の行動目的によっては自機の存在を探知
されることが好ましくない場合がある。このような場合
飛しょう体は、目標側から観測したレーダ断面積がなる
べく小さい構造、形状となっていることが望ましい。い
っぽうアンテナのレーダ断面積は、使用周波数帯域から
離れた周波数においてはその構造から近似的に同直径の
金属円板と同等と考えることができる。金属円板のレー
ダ断面積Ｒｄは円板の半径が入射波の波長に比べ十分大
きい場合、数８で表わされる。
給電方式によるモノパルスアンテナ装置は以上のような
構成、動作原理となっていた。ここでこのアンテナを飛
しょう体等の誘導装置に搭載し、目標を追尾するモノパ
ルス方式の追尾レーダに使用する場合を考える。このよ
うな使用においては、アンテナは水平方向および垂直方
向にビーム走査が可能な駆動装置に設置されるのが通常
であり、誘導装置が目標の追尾を行っている間は追尾に
必要なモノパルス信号を得るため常にアンテナの和信号
パターンのピーク方向、すなわちアンテナのビーム方向
が目標方向とほぼ一致している必要がある。このため追
尾を行っている間はアンテナ面がほぼ目標に正対するよ
うに駆動装置がアンテナを連続的に駆動している。とこ
ろで目標の追尾を行っている間は、逆に目標側からもレ
ーダ装置による探知あるいは追尾等を受けることもある
が、飛しょう体の行動目的によっては自機の存在を探知
されることが好ましくない場合がある。このような場合
飛しょう体は、目標側から観測したレーダ断面積がなる
べく小さい構造、形状となっていることが望ましい。い
っぽうアンテナのレーダ断面積は、使用周波数帯域から
離れた周波数においてはその構造から近似的に同直径の
金属円板と同等と考えることができる。金属円板のレー
ダ断面積Ｒｄは円板の半径が入射波の波長に比べ十分大
きい場合、数８で表わされる。
【００１８】
【数８】
【００１９】数８においてｒは円板の半径、θは円板に
対する入射角、λは入射波の波長である。特に入射角が
０°の場合、金属円板のレーダ断面積Ｒｄは数９で表わ
される。
対する入射角、λは入射波の波長である。特に入射角が
０°の場合、金属円板のレーダ断面積Ｒｄは数９で表わ
される。
【００２０】
【数９】
【００２１】数８および数９において、ｒとλを適当に
定めてθに対する円板のレーダ断面積の変化を計算する
と、図１０で表わされるように入射角が０°の場合、す
なわち円板の法線方向が最大となることが分かる。従来
のラジアル導波路給電方式によるモノパルスアンテナ装
置のビーム方向はアンテナ面の法線方向と一致している
ので、誘導装置が追尾を行っている間はアンテナが目標
に正対し、目標から観測したアンテナのレーダ断面積が
最大の状態となっている。
定めてθに対する円板のレーダ断面積の変化を計算する
と、図１０で表わされるように入射角が０°の場合、す
なわち円板の法線方向が最大となることが分かる。従来
のラジアル導波路給電方式によるモノパルスアンテナ装
置のビーム方向はアンテナ面の法線方向と一致している
ので、誘導装置が追尾を行っている間はアンテナが目標
に正対し、目標から観測したアンテナのレーダ断面積が
最大の状態となっている。
【００２２】従来のラジアル導波路給電方式によるモノ
パルスアンテナ装置は以上のように追尾レーダ用アンテ
ナとして用いた場合、目標側から観測したアンテナのレ
ーダ断面積が最大の状態で使用することになるので、目
標側からレーダによる逆探知を受けやすいという問題点
があった。
パルスアンテナ装置は以上のように追尾レーダ用アンテ
ナとして用いた場合、目標側から観測したアンテナのレ
ーダ断面積が最大の状態で使用することになるので、目
標側からレーダによる逆探知を受けやすいという問題点
があった。
【００２３】この発明に係わるモノパルスアンテナ装置
は上記のような問題を解決するためになされたもので、
追尾レーダ用アンテナとして目標の追尾状態にあって
も、目標側から観測したアンテナのレーダ断面積が最大
とはならないモノパルスアンテナ装置を得ることを目的
とする。
は上記のような問題を解決するためになされたもので、
追尾レーダ用アンテナとして目標の追尾状態にあって
も、目標側から観測したアンテナのレーダ断面積が最大
とはならないモノパルスアンテナ装置を得ることを目的
とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】第１の発明によるモノパ
ルスアンテナ装置はラジアル導波路の中心点から所定量
オフセットした点に対して４本のラジアル導波路給電プ
ローブを点対称に配置したものである。
ルスアンテナ装置はラジアル導波路の中心点から所定量
オフセットした点に対して４本のラジアル導波路給電プ
ローブを点対称に配置したものである。
【００２５】また、第２の発明によるモノパルスアンテ
ナ装置は、請求項１の装置にラジアル導波路内の４本の
ラジアル導波路給電プローブの中間にそれぞれの給電プ
ローブ同士をしゃへいする十字型の導体壁を設けたもの
である。
ナ装置は、請求項１の装置にラジアル導波路内の４本の
ラジアル導波路給電プローブの中間にそれぞれの給電プ
ローブ同士をしゃへいする十字型の導体壁を設けたもの
である。
【００２６】
実施の形態１ 図１はこの発明の実施の形態１を示すモノパルスアンテ
ナ装置の構成図であり、図１（ａ）は上面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また図２
（ａ）はラジアル導波路５の内部から誘電体基板１側を
見た図、図２（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャ
シ４の円形導体板側を見た図である。図において１〜１
３は図５と同様のものである。また１８は４本の給電プ
ローブ９の中心位置を示す仮想の点で、ラジアル導波路
５の中心からＸ方向に距離Ｓの位置にあるものとしてい
る。この形態に用いられるモノパルス信号合成回路１１
はその内部系統図が図７で与えられるような９０°ハイ
ブリッド１６と遅延線路１７によって構成される方式の
ものである。
ナ装置の構成図であり、図１（ａ）は上面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また図２
（ａ）はラジアル導波路５の内部から誘電体基板１側を
見た図、図２（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャ
シ４の円形導体板側を見た図である。図において１〜１
３は図５と同様のものである。また１８は４本の給電プ
ローブ９の中心位置を示す仮想の点で、ラジアル導波路
５の中心からＸ方向に距離Ｓの位置にあるものとしてい
る。この形態に用いられるモノパルス信号合成回路１１
はその内部系統図が図７で与えられるような９０°ハイ
ブリッド１６と遅延線路１７によって構成される方式の
ものである。
【００２７】従来例と同様に素子アンテナ励振プローブ
６はラジエータ開口中心からの半径が動作周波数におけ
るラジアル導波路５内伝搬波長の大略１／２の間隔で広
がる同心円上に周方向等間隔で配設されており、内側か
ら数えて奇数番目の仮想配列円８ａ上の励振プローブ６
に接続される放射導体３と、内側から数えて偶数番目の
仮想配列円８ｂ上の励振プローブ６に接続される放射導
体３とではその向きが上下方向に逆向きになっている。
また４本の給電プローブ９は点対称に十分近接して配置
され、モノパルス信号合成回路１１の和信号端子１４ａ
から信号入力を行い、４本の給電プローブ９を同相かつ
等振幅励振した場合にはモノパルス和パターンが得ら
れ、モノパルス信号合成回路１１の差信号端子１４ｂあ
るいは１４ｃから信号入力を行い、４本の給電プローブ
９を等振幅かつ２本ずつ逆位相励振した場合には水平方
向あるいは垂直方向のモノパルス差パターンが得られる
ことは従来の装置と同様である。
６はラジエータ開口中心からの半径が動作周波数におけ
るラジアル導波路５内伝搬波長の大略１／２の間隔で広
がる同心円上に周方向等間隔で配設されており、内側か
ら数えて奇数番目の仮想配列円８ａ上の励振プローブ６
に接続される放射導体３と、内側から数えて偶数番目の
仮想配列円８ｂ上の励振プローブ６に接続される放射導
体３とではその向きが上下方向に逆向きになっている。
また４本の給電プローブ９は点対称に十分近接して配置
され、モノパルス信号合成回路１１の和信号端子１４ａ
から信号入力を行い、４本の給電プローブ９を同相かつ
等振幅励振した場合にはモノパルス和パターンが得ら
れ、モノパルス信号合成回路１１の差信号端子１４ｂあ
るいは１４ｃから信号入力を行い、４本の給電プローブ
９を等振幅かつ２本ずつ逆位相励振した場合には水平方
向あるいは垂直方向のモノパルス差パターンが得られる
ことは従来の装置と同様である。
【００２８】従来例との違いは４本の給電プローブ９
を、ラジアル導波路５の中心から所定量オフセットした
仮想の中心点１８から点対称に配置したことである。ラ
ジアル導波路５内の電力減衰はほぼ無視できるほど小さ
く、オフセット量Ｓが励振される電波の波長に比べ十分
小さければ大部分の素子アンテナ７に対してはオフセッ
トが無い場合とほぼ同等の振幅で励振が行われるが、給
電プローブ９と励振プローブ６の相対位置が変化するた
め素子アンテナ７に対する励振位相はオフセットが無い
場合に比べ偏差を持つようになる。ここで計算例とし
て、オフセットが無い状態でモノパルス信号合成回路１
１の和信号端子１４ａから信号入力を行った場合の素子
アンテナ７の励振振幅および励振位相をそれぞれ図１０
および図１１に、同様にモノパルス信号合成回路１１の
差信号端子１４ｂから信号入力を行った場合の素子アン
テナ７の励振振幅および励振位相をそれぞれ図１２およ
び図１３に示す。また水平方向にオフセットを与えた状
態でモノパルス信号合成回路１１の和信号端子１４ａか
ら信号入力を行った場合の素子アンテナ７の励振振幅お
よび励振位相をそれぞれ図１４および図１５に、同様に
モノパルス信号合成回路１１の差信号端子１４ｂから信
号入力を行った場合の素子アンテナ７の励振振幅および
励振位相をそれぞれ図１６および図１７に示す。図から
明らかなように和信号端子１４ａあるいは差信号端子１
４ｂいずれの端子から入力しても、オフセットがある場
合はオフセットが無い場合に比べ素子アンテナ７の励振
分布において、振幅は微小な変化はあるもののその分布
は開口面上でほぼ対称形であり、位相は開口面上でＸ軸
を境にして左右で偏差が生じていることが分かる。次に
これらの励振分布から求めた水平面の放射パターンの計
算例を示す。図１８および図１９はオフセット量Ｓの変
化に対応するモノパルス和パターンおよび差パターンを
それぞれ表わしており、オフセット量Ｓに比例してビー
ム方向に和パターン、差パターンとも同様の偏移が生じ
ている。ところでモノパルスアンテナ装置のレーダ断面
積は、アンテナの使用周波数帯域から離れた周波数にお
いては給電プローブ９のオフセット量Ｓとは無関係であ
り、図１０に示したようにアンテナ面の法線方向が最大
である。したがってオフセット量Ｓを適当に選ぶことで
アンテナのビーム方向におけるレーダ断面積を最大値か
ら適宜低下させることができる。
を、ラジアル導波路５の中心から所定量オフセットした
仮想の中心点１８から点対称に配置したことである。ラ
ジアル導波路５内の電力減衰はほぼ無視できるほど小さ
く、オフセット量Ｓが励振される電波の波長に比べ十分
小さければ大部分の素子アンテナ７に対してはオフセッ
トが無い場合とほぼ同等の振幅で励振が行われるが、給
電プローブ９と励振プローブ６の相対位置が変化するた
め素子アンテナ７に対する励振位相はオフセットが無い
場合に比べ偏差を持つようになる。ここで計算例とし
て、オフセットが無い状態でモノパルス信号合成回路１
１の和信号端子１４ａから信号入力を行った場合の素子
アンテナ７の励振振幅および励振位相をそれぞれ図１０
および図１１に、同様にモノパルス信号合成回路１１の
差信号端子１４ｂから信号入力を行った場合の素子アン
テナ７の励振振幅および励振位相をそれぞれ図１２およ
び図１３に示す。また水平方向にオフセットを与えた状
態でモノパルス信号合成回路１１の和信号端子１４ａか
ら信号入力を行った場合の素子アンテナ７の励振振幅お
よび励振位相をそれぞれ図１４および図１５に、同様に
モノパルス信号合成回路１１の差信号端子１４ｂから信
号入力を行った場合の素子アンテナ７の励振振幅および
励振位相をそれぞれ図１６および図１７に示す。図から
明らかなように和信号端子１４ａあるいは差信号端子１
４ｂいずれの端子から入力しても、オフセットがある場
合はオフセットが無い場合に比べ素子アンテナ７の励振
分布において、振幅は微小な変化はあるもののその分布
は開口面上でほぼ対称形であり、位相は開口面上でＸ軸
を境にして左右で偏差が生じていることが分かる。次に
これらの励振分布から求めた水平面の放射パターンの計
算例を示す。図１８および図１９はオフセット量Ｓの変
化に対応するモノパルス和パターンおよび差パターンを
それぞれ表わしており、オフセット量Ｓに比例してビー
ム方向に和パターン、差パターンとも同様の偏移が生じ
ている。ところでモノパルスアンテナ装置のレーダ断面
積は、アンテナの使用周波数帯域から離れた周波数にお
いては給電プローブ９のオフセット量Ｓとは無関係であ
り、図１０に示したようにアンテナ面の法線方向が最大
である。したがってオフセット量Ｓを適当に選ぶことで
アンテナのビーム方向におけるレーダ断面積を最大値か
ら適宜低下させることができる。
【００２９】実施の形態２ 図３はこの発明の実施の形態２を示すモノパルスアンテ
ナ装置の構成図であり、図３（ａ）は上面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また図４
（ａ）はラジアル導波路５の内部から誘電体基板１側を
見た図、図４（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャ
シ４の円形導体板側を見た図、図４（ｃ）は図４（ｂ）
のｃ部詳細図である。図において１〜１３は図５と同様
のものである。１９は４本の給電プローブ９の中間にそ
れぞれの給電プローブ同士をしゃへいする形で設置され
た十字型の導体壁であり、その中心は４本の給電プロー
ブ９の仮想の中心点１８と一致して置かれている。
ナ装置の構成図であり、図３（ａ）は上面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また図４
（ａ）はラジアル導波路５の内部から誘電体基板１側を
見た図、図４（ｂ）はラジアル導波路５の内部からシャ
シ４の円形導体板側を見た図、図４（ｃ）は図４（ｂ）
のｃ部詳細図である。図において１〜１３は図５と同様
のものである。１９は４本の給電プローブ９の中間にそ
れぞれの給電プローブ同士をしゃへいする形で設置され
た十字型の導体壁であり、その中心は４本の給電プロー
ブ９の仮想の中心点１８と一致して置かれている。
【００３０】導体壁１８は４本の給電プローブ９の間を
光学的にしゃへいしているため給電プローブ９間の相互
結合を低く抑えられる作用がある。なお相互結合とは、
複数個の素子アンテナやプローブ等が空間を介して互い
に電磁エネルギーを移行しあう現象のことである。これ
により各給電プローブ９の自己反射係数に着目したイン
ピーダンス整合措置を施すのみで全てのモノパルス信号
端子１４ａ、１４ｂ、１４ｃから見た反射を低減するこ
とができる。また電波の回折現象があるため、導体壁１
９の長さＷを適切に定めればラジアル導波路５の伝搬モ
ードが大きく損なわれることはなく、大部分の素子アン
テナ７に対しては導体壁１９がない場合とほぼ同等の励
振が行われる。したがって４本の給電プローブ９をラジ
アル導波路５の中心から所定量オフセットした点に対し
て点対称に配置することにより、実施の形態１と同様に
アンテナのビーム方向のレーダ断面積を最大値より低下
でき、かつインピーダンス整合を容易することができ
る。
光学的にしゃへいしているため給電プローブ９間の相互
結合を低く抑えられる作用がある。なお相互結合とは、
複数個の素子アンテナやプローブ等が空間を介して互い
に電磁エネルギーを移行しあう現象のことである。これ
により各給電プローブ９の自己反射係数に着目したイン
ピーダンス整合措置を施すのみで全てのモノパルス信号
端子１４ａ、１４ｂ、１４ｃから見た反射を低減するこ
とができる。また電波の回折現象があるため、導体壁１
９の長さＷを適切に定めればラジアル導波路５の伝搬モ
ードが大きく損なわれることはなく、大部分の素子アン
テナ７に対しては導体壁１９がない場合とほぼ同等の励
振が行われる。したがって４本の給電プローブ９をラジ
アル導波路５の中心から所定量オフセットした点に対し
て点対称に配置することにより、実施の形態１と同様に
アンテナのビーム方向のレーダ断面積を最大値より低下
でき、かつインピーダンス整合を容易することができ
る。
【００３１】
【発明の効果】第１の発明によれば、ラジアル導波路給
電方式によるモノパルスアンテナ装置を構成する４本の
給電プローブをラジアル導波路の中心から所定量オフセ
ットした点に対して点対称に設置したので、アンテナの
ビーム方向に偏移が生じ、追尾レーダ用アンテナとして
用いた場合に目標側から見たレーダ断面積を低減できる
モノパルスアンテナ装置が得られるという効果がある。
電方式によるモノパルスアンテナ装置を構成する４本の
給電プローブをラジアル導波路の中心から所定量オフセ
ットした点に対して点対称に設置したので、アンテナの
ビーム方向に偏移が生じ、追尾レーダ用アンテナとして
用いた場合に目標側から見たレーダ断面積を低減できる
モノパルスアンテナ装置が得られるという効果がある。
【００３２】また、第２の発明によれば、ラジアル導波
路給電方式によるモノパルスアンテナ装置を構成する４
本の給電プローブをラジアル導波路の中心から所定量オ
フセットした点に対して点対称に設置し、かつ４本の給
電プローブの中間にそれぞれのプローブ同士をしゃへい
する十字型の導体壁を設けたので、インピーダンス整合
が容易で、アンテナのビーム方向に偏移が生じ、追尾レ
ーダ用アンテナとして用いた場合に目標側から見たレー
ダ断面積を低減できるモノパルスアンテナ装置が得られ
るという効果がある。
路給電方式によるモノパルスアンテナ装置を構成する４
本の給電プローブをラジアル導波路の中心から所定量オ
フセットした点に対して点対称に設置し、かつ４本の給
電プローブの中間にそれぞれのプローブ同士をしゃへい
する十字型の導体壁を設けたので、インピーダンス整合
が容易で、アンテナのビーム方向に偏移が生じ、追尾レ
ーダ用アンテナとして用いた場合に目標側から見たレー
ダ断面積を低減できるモノパルスアンテナ装置が得られ
るという効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１のモノパルスアンテ
ナ装置を示す構成図である。
ナ装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１のモノパルスアンテ
ナ装置を示す構成図である。
ナ装置を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２のモノパルスアンテ
ナ装置を示す構成図である。
ナ装置を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態２のモノパルスアンテ
ナ装置を示す構成図である。
ナ装置を示す構成図である。
【図５】 従来のラジアル導波路給電方式によるモノパ
ルスアンテナ装置を示す構成図である。
ルスアンテナ装置を示す構成図である。
【図６】 従来のラジアル導波路給電方式によるモノパ
ルスアンテナ装置を示す構成図である。
ルスアンテナ装置を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態１、実施の形態２のモ
ノパルスアンテナ装置、この発明の実施の形態１、実施
の形態２のモノパルスアンテナ装置におけるモノパルス
信号合成回路の内部系統図である。
ノパルスアンテナ装置、この発明の実施の形態１、実施
の形態２のモノパルスアンテナ装置におけるモノパルス
信号合成回路の内部系統図である。
【図８】 この発明の実施の形態１、実施の形態２のモ
ノパルスアンテナ装置、この発明の実施の形態１、実施
の形態２のモノパルスアンテナ装置におけるモノパルス
信号合成回路の入出力端子の組み合わせに対する分配振
幅、位相ダイアグラムを示す図である。
ノパルスアンテナ装置、この発明の実施の形態１、実施
の形態２のモノパルスアンテナ装置におけるモノパルス
信号合成回路の入出力端子の組み合わせに対する分配振
幅、位相ダイアグラムを示す図である。
【図９】 ラジアル導波路給電モノパルス平面アンテナ
装置で一般的に得られるＸ−Ｚ平面内モノパルス和信号
パターンおよび水平方向差信号パターンの例を示す図で
ある。
装置で一般的に得られるＸ−Ｚ平面内モノパルス和信号
パターンおよび水平方向差信号パターンの例を示す図で
ある。
【図１０】 金属円板の入射角に対するレーダ断面積の
計算例を示す図である。
計算例を示す図である。
【図１１】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置でモノパルス和信号パターンを形成する素
子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
アンテナ装置でモノパルス和信号パターンを形成する素
子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
【図１２】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置でモノパルス和信号パターンを形成する素
子アンテナの励振位相の例を示す図である。
アンテナ装置でモノパルス和信号パターンを形成する素
子アンテナの励振位相の例を示す図である。
【図１３】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置でモノパルス差信号パターンを形成する素
子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
アンテナ装置でモノパルス差信号パターンを形成する素
子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
【図１４】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置でモノパルス差信号パターンを形成する素
子アンテナの励振位相の例を示す図である。
アンテナ装置でモノパルス差信号パターンを形成する素
子アンテナの励振位相の例を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１、実施の形態２の
モノパルスアンテナ装置でモノパルス和信号パターンを
形成する素子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
モノパルスアンテナ装置でモノパルス和信号パターンを
形成する素子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１、実施の形態２の
モノパルスアンテナ装置でモノパルス和信号パターンを
形成する素子アンテナの励振位相の例を示す図である。
モノパルスアンテナ装置でモノパルス和信号パターンを
形成する素子アンテナの励振位相の例を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１、実施の形態２の
モノパルスアンテナ装置でモノパルス差信号パターンを
形成する素子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
モノパルスアンテナ装置でモノパルス差信号パターンを
形成する素子アンテナの励振振幅の例を示す図である。
【図１８】 この発明の実施の形態１、実施の形態２の
モノパルスアンテナ装置でモノパルス差信号パターンを
形成する素子アンテナの励振位相の例を示す図である。
モノパルスアンテナ装置でモノパルス差信号パターンを
形成する素子アンテナの励振位相の例を示す図である。
【図１９】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置とこの発明の実施の形態１、実施の形態２
のモノパルスアンテナ装置で得られるモノパルス和信号
パターンを比較した例を示す図である。
アンテナ装置とこの発明の実施の形態１、実施の形態２
のモノパルスアンテナ装置で得られるモノパルス和信号
パターンを比較した例を示す図である。
【図２０】 従来のラジアル導波路給電モノパルス平面
アンテナ装置とこの発明の実施の形態１、実施の形態２
のモノパルスアンテナ装置で得られるモノパルス差信号
パターンを比較した例を示す図である。
アンテナ装置とこの発明の実施の形態１、実施の形態２
のモノパルスアンテナ装置で得られるモノパルス差信号
パターンを比較した例を示す図である。
１ 誘電体基板 ２ 地導体 ３ 放射導体 ４ シャシ ５ ラジアル導波路 ６ 励振プローブ ７ 素子アンテナ ８ 仮想の同心円群 ９ 給電プローブ １０ ラジエータ １１ モノパルス信号合成回路 １２ シャシ １３ 内部導体 １４ａ 和信号端子 １４ｂ 水平方向差信号端子 １４ｃ 垂直方向差信号端子 １４ｄ ダミー端子 １５ 出力端子 １６ ９０°ハイブリッド １７ 遅延線路 １８ 仮想の中心点 １９ 十字型導体壁
Claims (2)
- 【請求項１】 誘電体基板の一方の面に形成した地導
体、およびこの地導体と所定の間隔をおいて平行に対向
配置した円形導体板とで構成したラジアル導波路と、こ
のラジアル導波路の中心点から所定量オフセットした点
に対して点対称に配置し、上記ラジアル導波路への電力
供給を行う４本の給電プローブと、その入力ポートが上
記プローブに直接接続されたモノパルス信号合成回路
と、前記誘電体基板のもう一方の面に放射導体を形成し
た素子アンテナと、この放射導体から前記誘電体基板を
貫通して前記ラジアル導波路内に所定量突出する励振プ
ローブとを備え、前記素子アンテナを使用周波数におけ
るラジアル導波路内波長で半波長の間隔で並ぶ複数の同
心円上に各々複数個配列して円形アンテナ開口面を構成
したことを特徴とするモノパルスアンテナ装置。 - 【請求項２】 ラジアル導波路内の４本の給電プローブ
の中間にそれぞれの給電プローブ同士をしゃへいする十
字型の導体壁を設けたことを特徴とする請求項１記載の
モノパルスアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5792097A JPH10256828A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | モノパルスアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5792097A JPH10256828A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | モノパルスアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256828A true JPH10256828A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13069446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5792097A Pending JPH10256828A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | モノパルスアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10256828A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527030A (ja) * | 2000-03-14 | 2003-09-09 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | 切り換え可能な広角特性を有するアンテナアレイ装置および方法 |
| JP2011191100A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | モノパルスレーダ装置 |
| CN102662170A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 毫米波全息成像圆面错位线阵 |
| GB2513334B (en) * | 2012-10-05 | 2017-02-08 | Qualcomm Technologies Int Ltd | A segmented patch antenna |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP5792097A patent/JPH10256828A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527030A (ja) * | 2000-03-14 | 2003-09-09 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | 切り換え可能な広角特性を有するアンテナアレイ装置および方法 |
| JP2011191100A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | モノパルスレーダ装置 |
| CN102662170A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 毫米波全息成像圆面错位线阵 |
| GB2513334B (en) * | 2012-10-05 | 2017-02-08 | Qualcomm Technologies Int Ltd | A segmented patch antenna |
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