JPS58182304A - 円偏波アレイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、２つの直線偏波（楕円偏波を含む）励振用
アンテナを用いて円偏波を発生させる円偏波アンテナを
複数具え九円偏波アレイアンテナに関し、特に励振レベ
ル勾配をもたせることによる低サイドローブ化の改良に
関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、アレイ
アンテナにおいて低サイドロープな指向性もしくは所望
の成形ビームを得るためには、各々の素子に適当な重み
づけすなわち励振レベル勾配をもたせた後合成すればよ
いことが知られている。

この丸め従来は、該プレイアンテナと別に設ける給電回
路により各素子への給電レベルを適宜に分配することに
よって所望の励振レベル勾配をもたせ、低サイドローブ
化を行なっていた。このことは、特に２つの直線偏波励
振用アンテナにて励振させる電界ベクトルの方向を互い
に直交させる必要のある円偏波アンテナをアレイ素子と
する従来の円偏波アレイアンテナにおいては必須の！件
とされていた。この従来の円偏波アレイアンテナと給電
回路との対応を第１図に示す。

すなわちこのアレイアンテナシステムは、所定の電圧（
まえは電流）Ｎが給を回路ＦＣにより適当な重みづけに
従ってアレイ素子の数だけ分配された後、皺分配された
電圧（または電流）Ｗｌ。

Ｗ、、−ｗｎ−＝　ｗＮが位相器Ｐ　１１１　Ｐ　ｓｔ
ｙ　−Ｐｔｎ　−ＰＩＮによって所定の位相関係φ貰、
φ１．・・・φ□・−φＮＫＩＩ整され、サラに分Ｍｉ
Ｂｌ、　Ｂ２．　・−Ｂ。

・・・ＢＮによって各々２系統に分岐されて各アレイ素
子ＡＩ、Ａ、、・・・Ａｎ”’ＡＮにそれぞれ給電され
るよう構成される。ただしこの例では、各アレイ素子Ａ
１．Ａ２．・・・Ａｎ・・Ａ、として、励振される電界
ベクトルの方向が互いに直交するよう配設された２つの
ダイポール素子を用いており、位相器Ｐｘｓ　ｅ　　Ｐ
ｔｎ、・−Ｐ和・−Ｐ！Ｎによって、上記分岐器Ｂ１．
Ｂｎ、　・＝　Ｂｎ−Ｂ）Ｊによシ各々２系統に分岐さ
れ九電圧（または電流）にそれぞれπ／２（９０度）ず
つの位相差をも九せて上記各アレイ素子Ａ１゜Ａｌ、’
−ムｎ　”・ムＫから円偏波を発生させている。

しかるに、このような円偏波アレイアンテナを用いた場
合、各アレイ素子への所望とする重みづけの比が小きい
ときすなわち所望とする励振レベル勾配が小さくて済む
ときにはなお有効な励振を得ることはできたが、各アレ
イ素子への所望とする重みづけの比が大きいときすなわ
ち励振レベル勾配を大きく所望するときには励振効率が
著しく低下したり、さらには有効な励振の実現すら危ぶ
まれることがあった。そもそも給電回路の回路定数等の
設定に応じて上記励振レベル勾配をもたせようとする従
来のアレイアンテナでは給電回路自体の生産性が非常に
悪い。

〔発明の目的〕

この発８ＡＦｉ上記実情に、Ｉ！みてなされたものであ
り、給電回路を規格化して励振効率を低下させることな
く自由に励振レベル勾配をもたせることができる円偏波
アレイアンテナを提供することを目的とする。

〔発明の概簀〕

すなわちこの発明は、得ようとする円偏波に喬直履方向
からみて、互いに９０度に限らない任意の角度０をもっ
て二次元または三次元的に交差する２つの直線偏波励振
用アンテナに、位相差（＃±π）をも九せて給電するこ
とによっても円偏波が得られ、かつ上記角度０を変化さ
せることによってこの得られる円偏波の励振レベルが変
化することに着目し、上述した角度０をもって二次元ま
たは三次元的に交差する直線偏波励振用アンテナに位相
差（θ土π）をも九せて給電する円偏波アンテナを複数
具えてアレイ化したものであり、これら各円偏波アンテ
ナの上記角度θをそれぞれ任意に設定することによって
所望とする励振レベル勾配をもたせる。これによｐ給電
回路によるレベル分配は不要となシ、該給電回路を規格
化することができるとともに有効に上記目的を達成する
ことができる。

〔発明の実施例〕

はじめに、第２図および第３図を参照して仁の発明の詳
細な説明する。なお第２図および第３図は、この発明に
かかる円偏波アレイアンテナの７レイ素子とする１つの
円偏波アンテナムについてこの素子構造を示すものであ
り、ここでは説明の便宜上それぞ゛れ給電点ｆ１．ｆｌ
’およびｆ２．ｆ２’を有する２つのダイポール素子Ｄ
ＰＩおよびＤＰ２を採用して示している。

さて第２図に示す円偏波アンテナでは、同図に示すよう
に２つのダイポール素子ＤＰＩおよびＤＰ２を９Ｏｆで
ない角度０をもって二次元的に交差するよう配設したも
のであり、これらダイポール素子ＤＰＩおよびＤＰ２に
よって放射される電界Ｅ１およびＥ２も角度θをもって
二次元的に交差する。し九がって、ダイポール素子ＤＰ
Ｉ　（まえはこの放射電界Ｅｘ、）をＸ軸にとった場合
、このダイポール素子ＤＰＩの放射電界ＥｔＵＥ１：Ｅ
ｌ−Ｘ　　　　　　　　　　（１）と表わされ、一方の
ダイポール素子ＤＰ２の放射電昇ＥｍＦｉ Ｅ雪＝Ｅ２ｍｅ−Ｘ＋Ｅ！−θ・ｙ　　　　（２）と表
わされる。友だし、８貫およびＥ、はそれぞれダイポー
ル素子ＤＰＩおよびＤＰ２から放射される電界のベクト
ル量を表わし、ｉｌおよびｉはこれら電界の被素量を表
わす。また仝および９＃ｉそれぞれＸ方向およびＸ方向
の単位ベクトルを表わす。

よって、この場合の合成放射電界のＸ成分Ｅｘとｙ成分
ｉｙとはそれぞれ となって、例えば ・　　・　−ｊ（θ±ｒ） Ｅ　１　＝　Ｅ　ｓ　ｃ　　　　　　　　　　　　　　
（４）を満足するように第２図に示したアンテナを励振
すれば上記（３）式は となることから右旋円偏波が得られることになり、また ・　　・　ｊ（θ±π）゛ Ｋ＜　＝　Ｅｘ　ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　
（６）を満足するように励振すれば上記Ｑ）式はとなる
ことがら左旋円偏波が得られることになる。

以上（３）乃至（７）式によシ明らかなように、第２図
に示した２つのダイポール素子ＤＰＩおよびＤＰ２の各
給電点ｆｌ、ｆ１’およびｆ２．ｆ２’に対して互いに
位相差（θ±π）を有する電圧（ま九は電ｔｉｔ＞を図
示しない給電装置から給電すれば所望の円偏波が得られ
ることになり、ダイポール素子ＤＰＩの給電点ｆｌ、ｆ
ｌ’に給電する電圧（または電＠）の位相をダイポール
素子ＤＰ２の給電点ｆ２．ｆ２’に給電する電圧（また
は電ｔＩｆ、）の位相よｐ（＃±π）だけ遅らせれば右
旋円偏波が発生し、逆に（＃±π）だけ進ませれは左旋
円偏波が発生する。

また、との円偏波アンテナが第２図に示したような同一
の位相中心を有するアンテナに限定されるものでないこ
とは勿論であり、例えば第３図に示すような位相中心の
異なるペア素子についても有効に適用し得る。

すなわち第３図に示すアンテナの場合、２つのダイポー
ル素子ＤＰＩおよびＤＰ２を互いに位相中心を異ならせ
て三次元的に配設したものであるが、同第３図に示すｚ
軸の方向からこのアンテナをみえ場合は三次元的ではあ
るがこれらダイポール素子ＤＰＩおよびＤＰ２によって
放射される電界Ｅ１およびＥ２も角度θをもって交差す
るものであり、上記２軸と平行な方向に円偏波を発生さ
せるものとすればこのアンテナにおいても先に示した（
１）乃至（７）式が全て適用されることになる。したが
って、この第３図に示した２つのダイポール素子ＤＰｌ
およびＤＰ２の各給電点ｆｌ、ｆ１．’およびｆ２．ｆ
２’に対しても互いに位相差（＃±ＩＣ）を有する電圧
（を九は電流）を図示しない給電装置から給電すること
によシ、２軸と平行な方向に所望の円偏波が発生する。

なおこの場合、上記電界の交差角ｔＬ＃は得ようとする
円偏波に垂直な方向からみたときの２つのダイポール素
子ＤＰＩおよびＤＰ２による放射電界の角度であり、任
意の方向からみえときの上記交差角度−をもとめて上述
した給電を施せば上記２軸と平行な方向に限らない皺み
た任意の方向に所望の円偏波を発生させることができる
。

表おこのような円偏波アンテナでは、上述した電界ベク
トルの交差角度０を＜Ｏ＜ａ＜π）の範囲で自由に設定
できるものであり、このときの円偏波励振レベルはθ＝
（π／２）のときを最大として０＝０または０＝πに近
づく程小さくなる。したがって、このような円偏波アン
テナをアレイ化し九場合には各アレイ素子の上記交差角
度０を適宜に変化させるだけで任意の励振レベル勾配を
得ることができる。

以上の原理に基づいて構成したこの発明にがかる円偏波
アレイアンテナの一実施例を第４図ニ示す。なお、第４
図に示す円偏波プレイアンテナにおいては第１図に示し
た従来の円偏波アレイアンテナと同一のシステムを想定
しており、第４図に示す叔システムの各構成要素には第
１図と同一の番号を付して示すとともに重複する説明は
省略する。

さてこの実施例による円偏波アレイアンテナは、第２図
に示し九円偏波アンテナＡにそれぞれ相当し、各々偏波
交角（前述した２つのダイポール素子によって放射され
る電界ベクトルの交差角度）θｌ、６２．・−〇。・・
・θ、に設定されたアレイ素子ＡＪ。

Ａ意、・・・Ａ、・−ＡＮを具えておシ、各位相器ｐｘ
１．ｐ□。

・・・Ｐ２Ｏ・・ｐｚａによりそれぞれ一方のダイポー
ル素子への給電位相を−（０１±π）、−ＵＳ±π）、
・・・・・・−（θｎ±π）・・・−・−（θＨ：Ｉ＝
ｒ）　　とすることにより上記アレイ素子ＡＩ　＋　’
＊　＋・・Ａ、・・・Ａ、がら各々所定の円偏波を得て
いる。ただしこれらアレイ素子組ｙ　Ａｓ　、　’−Ａ
Ｂ・−ムＮＦｉ、上記の通ル各々ＪＩｆｋる偏波交角を
もりて形成されたものでおることから、先のＪ［理で説
明したように各々典なっ喪励振レベルで円偏波を発生す
ることになる。第４図に示した例でいえば、（π／２）
に最も近い偏波交角＃ｎに設定されたア・レイ素子ムｎ
が最も大きな励振レベルをもち、ＫＫ量も近い偏波交角
０１を走＃ｉ＃ｘに設定され九アレイ素子Ａ、またはム
翼が最も小さい励振レベルをもつ。

このように、第４図に示した円偏波アレイアンテナによ
れば、各アレイ素子の偏波交角を適宜に変化させて設定
するだけで所望とする励振レベル勾配を得ることができ
る。また、給電回路ＰＣには給電電圧（または電流）の
分配に、かかる何ら機能をもたせることなく全てのアレ
イ素子に対して同一レベルの電圧（または電ｆｉ）を給
電するよう設計できることから、励振効率の低下等を招
くことなく良好に低サイドロープ化等を実現することが
できる。

また第５図は、この発明にがかる円偏波プレイアンテナ
を、各アレイ素子として２つのダイポール素子が同一の
位相中心にないペア素子を用いた場合のアレイアンテナ
に適用した場合の構成を示すものである。勿論この場合
も、第３図にかける説明で明らかなように、第４図に示
し九円偏波アレイアンテナと同等の効果を得ることがで
きるものであシ、詳述は省略する。

ところで、この発明Ｋかかる円偏波アレイアンテナのア
レイ素子として用いられる円偏波アンテナが、上述した
ダイポール素子によって構成されるアンテナに限定され
るものてないことは勿論であシ、２つの直線偏波励振用
アンテナを用いて円偏波を得るタイプのアンテナてあれ
ば全て採用することができる。例えば、２つの給電点に
よって円偏波を得るようなアンテナであれば、これら給
電点の選び方に応じて前記偏波交角が変化するものであ
り、このようなアンテナをアレイ化した場合には各々の
給電点の選び力次第で任意の励振レベル勾配を得ること
ができる。

まえ、上記した説明における直線偏波は厳密な意味では
楕円偏波を含むものであ夕、したがって本発明は楕円偏
波励振用アンテナを用いてもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明Ｋかかる円偏波アレイア
ンテナによれば、給電回路に給電電圧（または電＆）の
分配にかかる何ら機能をもたせることなく、各アレイ索
子の偏波交角を適宜に変化させて設定するだけで所望と
する励振レベル勾配を得ることができることから、励振
効率の低下等を招くことなく良好に低サイドロープ化も
しくは所望ビームの成形を実現することができる。また
給電回路を、全ての７レイ嵩子に対して同一レベルの電
圧（ｔたは電流）を給電するよう設計できることから、
該給電回路の規格化も容易であり、ひいては生産性の向
上にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の円偏波アレイアンテナの構成を示すフロ
ック図、＃ｉ２図および第３図はこの発明にかかる円偏
波アレイアンテナの原理を示す説明図、第４図はこの発
明にかかる円偏波アレイアンテナの一実施例を示すプレ
２２図、第５図は第４図に示した実施例をアレイ素子と
してペア素子を用いたアンテナに適用した場合のブロッ
ク図である。 Ａｌ　ｒ　　Ａｔ　ｒ　’＝　Ａ　ｎ・−１１４−アレ
イ索子、ｐＨ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 なるよう配置された第１および第２の直線または楕円偏
   波励振用アンテナに、位相差（θ十Ｋ）をもたせて給電
   することによシ前配所定方向に円偏波を発生する円偏波
   アンテナを少表くとも１以上具備する円偏波アレイアン
   テナ。 （２）　　前記円偏波アンテナを複数具備しそれぞれの
   前記角度−のうち少なくともひとつを他と異なる値に設
   定することにより励振レベル勾配をもたせるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の円偏
   波アレイアンテナ。