JPS58219802A - ホ−ンアンテナ - Google Patents

ホ−ンアンテナ

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JPS58219802A
JPS58219802A JP10156582A JP10156582A JPS58219802A JP S58219802 A JPS58219802 A JP S58219802A JP 10156582 A JP10156582 A JP 10156582A JP 10156582 A JP10156582 A JP 10156582A JP S58219802 A JPS58219802 A JP S58219802A
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JP
Japan
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lens
antenna
horn
relationship
length
Prior art date
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Pending
Application number
JP10156582A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Ebihara
蛯原 潤
Akira Egawa
明 江川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP10156582A priority Critical patent/JPS58219802A/ja
Publication of JPS58219802A publication Critical patent/JPS58219802A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located

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】 本発明は電波レンズを備えたホーンアンテナに関する。
従来のこの種のホーンアンテナは、第1図に概念的に示
すように、轡−ン1の開口部に電波レンズ2をその曲面
が該ホーンの奥方に向うような態様で設けた構成をもつ
。上記レンズ2Fi、仮想波源Oより輻射された電波を
開口面A、Aにおいて同じ時間に到達させる作用をなす
ものであや、したがつてたどえは経路OFI QJとO
P、’Q、’を通る電波のQ、、Q、’点での位相は同
一となる。
ところでこの従来のホーンアンテナは、ホーン1の開口
面に比して電波の放射または受信に寄与する有効開口面
が小さく、そのため能率が低いと一つ欠点があった。ま
た上記レンズ2をホーンlに嵌合させるために、該レン
ズの周面を切削してホーン内周面に合致させなければな
らず、そのため加工に手間を要した。
本発明は、かかる点に鑑み、従来アンテナよりも特性の
良好な、かつ加工の容易なホーンアンテナを提供するこ
とを目的とし、そのため本発明においては、電波レンズ
をその曲面がホーン開口面より突出する態様で設けであ
る。
以下、図示する実施例を参照しながら本発明の詳細な説
明する。
本発明に係るホーンアンテナは、第2図にその一実施例
を概念的に示す如く、テV・ロン等の誘電体からなる電
波レンズ3をその曲面が方形ホーン1の開口面4より突
出する態様で設けた構成をもつ0 いま第3図において、仮想波源0より経路r。に沿つて
レンズ30周縁に向って進む電波と、該波源()からレ
ンズ3の中心に向って進も電波がレンズの中心軸線に垂
直な点線で示す面8に同時に到達する場合には、次式(
1)に示す関係が成立する。
ただし C:1!波の速度 tr:レンズ3の比誘電率 ^:レンズ3の屈折率 t!:レンズ3の厚み しかして同図より rQ ’ 0011θ、=l 、  r6 ・tanθ
。=D     −−−@)ただし D:レンズの幅の
1/2の距離という関係が得られるので、上記レンズ3
の厚みゼけ         ・− と表わされる。
一方、符号rで示す任意の経路に沿って進む電波と、上
記レンズ中心に向うて進む電波が上記面Sに同時に到達
するには、 という関係が満足されねばならず、また同図よりt =
 tl + ts  +  r・QOEIθ=/   
   +・・い)という関係が得られるので、同図に示
す距離t1け(’3) 、 (4)および(5)式から
と表わされる。
それ故、上記仮想波源0を原点とするx −y座標系を
設定すれば、上記レンズ3の曲面のX座標は 々、またy座標は 。
と各々表わされる。
したがって前人(3)に基づきレンズ3の厚みを設定し
、式(7) l (8)に基づき該レンズ30曲面を形
成すれは、式(4)を満足するレンズ3が得られる。
なお、上記任意の経路rに沿う電波i、第4図に示す態
様で屈折し、各屈折角θ1.θ、およびθ、の関係if θ3=θ、十〇。
となる、また屈折率n(これ社レンズ固有のものである
)&−1、 と表わされる。
上記のような構成を有する本発明に係るホーンアンテナ
は、第1図と第2図との対比から明らかなように、従来
アンテナよりもその有効開口面が相当に大きくなる。し
たがって、後述するように指向性に優れかつ能率も高い
マタレンズ3の配fft態様からして、該レンズによる
反射損も従来アンテナのそれより低減される。
すなわち上記ホーンlの内部を伝播した電波は、上記レ
ンズ3−の内表面において水平偏波と垂直偏波の線形和
であると考えられる。そして上記レンズ3に対する電波
の入射角をθL(第2図参照)とすると、たとえばレン
ズ3の比誘電率むが2.56の場合、上記入射角θルと
反射係数との関係は第5図に示すようになる。
同図から明らかなとおり、水平偏波については入射角θ
Lが小さいQど反射係数も小さくなる傾向を示し、また
垂直偏波については入射角が60’近辺のときに反射係
数が0となる。
第1図に示した従来のアンテナにおける入射角θLは、
レンズ20入射面形状からして60度より大きくなるこ
とが多いが、第2図に示した上記実施例のアンテナは入
射角θLが60°以下である。したがって総合的に見た
場合、本発明に係るアンテナの方が反射損が少なく、そ
れだけ電波レンズの挿入損失を低減しうる。
なお、この実施例に示す電波レンズ3け、′IIs市。
率(が2.1のテフロンによりて形成してあり、したが
うて入射角θLと反射係数の関係はは汀第5図に示した
態様となる。また第6図はレンズの誘電率(がqつt9
完全導体に近いレンズを用いた場合の同関係を例示した
ものである。
第8図および第9図は、第7図に示す態様で前記ホーン
1を配置した場合つまり該ホーンの基部に接続される方
形導波管(図示せず)の8面か水平となる態様でホーン
1を配置した場合の従来アンテナ(第1図に示す構成を
もち、ε、== 2.1のテフロンからなる電波レンズ
2を使用している。)と上記実施例のアンテナの指向特
性を各々示し、また第11図および第12図は、上記導
波管のH面が水平となる態m(第1O図参照)でホーン
1を配「tした場合の同各アンテナの指向特性を各々示
している。なお第7図のθEおよび第10図の01!は
各々8面およびI(面における電力半値幅を示している
上記各特性図の対比から明らかなとおり、本ba明に係
るアンテナは従来アンテナに比して指向性がきわめて良
好であり、これはその有効開口面が大きいことに基因し
ている。また有効開口面が大きくかつ反射損が少ないこ
とから、同各特性図ビーク値(受信IE力)が従来アン
テナのそれよりも相当に大きい。すなわち、本発明に係
るアンテナ(2よれIイ、指向角および受信電力外おい
て下記表に第13図は、レンズ無しアンテナ(ホーンl
のみ)と第1図に示した従来アンテナおよび本発明に係
るアンテナの各々についてアンテナ長(ホーン長)に対
する電力半値幅の関係を測定したものであり、同図から
も本発明のアンテナの指向性の良好さが理解される。ま
た第14図は上記各アンテナについてのアンテナ長と送
信電力との関係を示し。
これは本発明のアンテナが短かいアンテナ長でも効率よ
く電力を送出しうろことを表わしている。   “なお
第15図は、本発明アンテナとレンズ無しアンテナにお
けるアンテナ長とサイドロープ比との関係を示す。
第16図の曲線(a)は、第2図に示したアンテナのア
ンテナ長(ホーンlの長さ)に対するレンズ3の厚みの
最適値を示し、また曲線(c)は曲線(a)とアンテナ
長を示す直線(b)との合成値つまり第2図に示したア
ンテナのレンズ厚み+ホーン長の値を示している。
上記曲線(a) 、 (b)の交点は、上記レンズ3の
厚みとホーン1の長さかハホ等しい場合を示しているが
、本発明の゛rアンテナレンズ3がホーン先端側にその
曲面が突出する態様で設けられることかぺこのように両
者の寸法が略等しい場合でも実施可能である。ところが
第1図に示した従来アンテナの場合、レンズ2の配置態
様からそのような厚みのレンズは使用できず、したがっ
て設計の自由度が低い。
上記するように本発明によれは、従来のこの種のアンテ
ナに比して有効開口面を大きくすることができるので、
能率の良いかつ指向性の良好なホーンアンテナを提供す
ることができる。また電波レンズを特殊−な加工を紬す
ことなくホーンに取つけ・ることかでき、さらに送、受
信能率が高いので従来アンテナと同等の性能のものを作
る場合、同アンテナよりも小型に形成しうるという利点
がある。
なお、本発明に係るアンテナをド雫ブラ車速計の送受ア
ンテナとして使用した結果、従来アンテナよりも動特性
が格段に良好であることがWduされた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のホーンアンテナを概念的に示した縦断血
肉、第2図は本発明に係るホーンアンテナの一実施例を
概念的に示した縦断面図、第3図は第2図に示す電波レ
ンズの曲面の座禅を求めるための図、第4図は1σ、波
レンズに入射した電波の屈折の態様を示した図、第5図
および第6図は電波レンズにおける市、波入射角と反則
係数の関係を各々例示t7たグラフ、檎7図はホーンの
設置態様を示した図、年8図および第9図は第1図およ
び第2図に示したアンテナの1面における指向特性を各
々示した図、第10回位ホーンのいま一つの股IN態様
を示した図、第11図および第12図は第1図およびt
fSB図に示したアンテナのH面における指向特性を各
々示した図、第13図はアンテナ長と電力半値幅との関
係を示したグラフ、第14図はアンテナ長と送信電力の
関係を示したグラフ、第15図はアンテナ長とサイドロ
ーブ比との関係を示したグラフ、第16図はアンテナ長
とレンズ厚みとの関係を示したグラフである。 l・パ・ホーン、3・・・電波レンズ。 第1図 A。 第2図 第3図 第4図 第14図 了ンテ71卜ぐ(mrn) @15図 第16図 アンチ1)(ぐ(mm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電波レンズを備えたホーンアンテナにおいて、上記電波
    レンズをその曲面がホーン開口面より突出する態様で配
    置したことを特徴とするホーンアンテナ。
JP10156582A 1982-06-14 1982-06-14 ホ−ンアンテナ Pending JPS58219802A (ja)

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