JPS5845201B2

JPS5845201B2 - 回転放射パタンを電子的に発生するアンテナ

Info

Publication number: JPS5845201B2
Application number: JP52073807A
Authority: JP
Inventors: ロイ・エイチ・オルソン
Original assignee: HOFUMAN EREKUTORONITSUKUSU CORP
Current assignee: HOFUMAN EREKUTORONITSUKUSU CORP
Priority date: 1976-06-21
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1983-10-07
Also published as: JPS52156592A; CA1095165A; NL7706720A; IT1076775B; US4074268A; AU508796B2; GB1582357A; DE2726956A1; FR2379177B1; DE2726956C2; AU2566477A; GB1582358A; JPS57114869A; FR2379177A1

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アンテナに、特に、可動部品を必要としな
いでカージオイド型パタンの電界を放射するアンテナに
関するものである。

この発明の装置は、所望の周波数たとえば「タカン」方
式で用いられる１５Ｈｚで回転するカージオイド型パタ
ン電界を放射させるのに特に役立つ。

したがって、以下で、タカン方式とタカンの原理とに関
連させてこの発明の背景と好ましい実施例とについて述
べるが、ここで述べるアンテナ構成は他の分野でも利用
できることが認められよう。

捷ず、タカン距離・方角方式の基礎に触れると、標準化
された現存する地上に設けられたタカン局が、航空機に
積載されたタカン装置からの間合せに応答して、回答と
してパルス対から成る信号を送り出す。

これらの信号の持続時間は、地上局が１００基寸での間
合せ機上装置に対して充分な満足すべき回答をし得るよ
うに定められている。

各航空機には、地上局位置に対する距離と方位の読出し
装置が設けられている。

システム全体の中で、ある時点にち−いて、ただ一つだ
けの問合せが存在すると、地上局送信機は、全部で約２
，７００対のパルスが送り出される１で、ランダムなス
キツタ・パルス（問合せの有無に直接関係なしに送り出
されるパルス）を送り続ける。

これらの送り出されるパルスの対のいくつかだけが単一
の間合せに対する正確な時間を持つ回答になるが、その
他の（スキツタ）パルスは、その時間フレームを埋め、
送信しているアンテナ装置によって振幅変調し得るラン
ダムな時間パルスよりなる実効「キャリア」を作る。

周知の如く、地上局のタカン・アンテナは、ある空間パ
タンを持つＲＦ出力に方位的な（水平）面で振幅変調を
与える。

このバタンか、１５回転／秒の基本的な時間率で回転さ
せられる。

このようなアンテナ装置は、常態では（他の組合わされ
る装置がなければ）オムニ（ｏｍｎｉ）すなわち一様な
円形パタンを作る振幅を持つＲＦエネルギを放射する垂
直の（水平に対して）ダイポールアンテナから成る。

この垂直アンテナは、二つの同心的な非導電性シリンダ
が取付けられる中心軸となる。

これらの二つのシリンダは、機械的につながれ、サーボ
制御されるモータによって、１５Ｈｚで、同時に回転さ
せられる。

内側シリンダの壁には、単一の垂直の導体ダイポールが
埋込１れていて、ＲＦ放送のある振幅バタンか形成され
るようになっている。

第２のすなわち外側のシリンダは、内側シリンダに機械
的につながれ、互いに４０°ずつ離れて埋込１れた９個
の垂直の導体を備えている。

これらの放射素子の整列関係は、内側シリンダの単一の
導体が外側シリンダの９個の導体のうちの一つと同じ半
径上にあるように、位置決めされている。

それらの大きさと置かれる位置との選定によって、外側
シリンダの各導体には、それぞれ小さな振幅リプルを生
じ、それらの全体が、単一の内部ダイポールの作るバタ
ンと関連して固定される。

上述の装置を回転させると、任意の与えられた放射線上
のすべての距離にかけるＲＦ電界振幅が変動して、受信
器で復調されると、時間的に同期化された１５Ｈｚの主
正弦波成分と１３５Ｈｚの小さな正弦波成分とが得られ
る。

方位上のある一つの点では、上述の外側変調ダイポール
の一つと内側変調ダイポールとが同じ放射線上にあるの
で、二つの正弦波の振幅が同相関係を保って変化する。

アンテナ装置の３６０°回転ごとに、ある１点で、一つ
のパルスを発生するように、磁気的または光学的ピック
アップが設けられる。

このパルスは、北バースト・トリガと呼ばれ、１５Ｈｚ
ＲＦ振幅ロープ（ｌｏｂｅ）の最大ピークが地磁気の東
を指す中心線とちょうど一致するときにだけ、特定パル
スのバーストが送り出されるように位置決めされる。

別の言い方をすると、地上ビーコンからの北磁気線に沿
って受信機があるとき、その復調された１５Ｈｚ正弦波
は、北基準バースト・パルス−コード群がそのバースト
の中心に在るちょうどそのときに、負向きの変曲（ｉｎ
ｆ１ｅｘｉｏｎ）ゼロ軸と交叉する。

１３５Ｈｚ波については、これが位相（すなわち、方角
）測定の正確さの精度を増すためにあるので、それ以上
述べることをやめると、北基準バーストの現われる瞬間
すなわち精確な時点に関連して、ビーコンを中心とする
角の増すごとに、異なった特定の位相関係の現われるこ
とが明らかであろう。

そこで、航空機上のタカン受信機は、北基準バーストを
用いて基準１５Ｈｚ正弦波を発生し、この内部発生され
る波を、位相検知器にふ・いて、受信された１５Ｈｚ復
調波と比較して、電波源ビーコンを指向する磁気方位の
方角読出しを発生する。

タカン方式とそのアンテナ、方角と距離測定の上記以上
の細部について、１９５８年にＩＴＴ社（ＩＴＴＣｏ
ｒｐ）から刊行されたサンドレッド（ＰｅｔｅｒＣ
−５ａｎｄｒｅｔｔｏ）氏による「電子航空技法（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃＡｖｉｇａｔ、ｉｏｎＥｎｇｉｎ
ｅｅｒ−１ｎｇ）ｊを参照することができる。

さらに、米国特許第３，４７４，４４９号「位相角測定
方式％式％）は、ビーコンたとえばタカン・ビーコンから移動体の方
角を計算すなわち決定する方式が述べられて釦り、その
第４Ａ図に、典型的な地上タカン・ビーコンの放射バタ
ンか示されている。

さらに、関係のあるアンテナ方式が次の米国特許に示さ
れている第３，２８１，８４３号、第３，４７４，４４
７号、第３，５６０，９７８号、第３，６７０，３３６
号、第３，７４７，１０２号、第３，７９０，９４３号
、第３．７９５，９１．４号、第３，７９７，０１９号
、第３．８６３，２５５号。

次に、空対空の方角測定の説明に移る。

あるタカン装置が信号を受けて、他の航空機に積１れた
タカン信号源の磁気的方角を判定する場合には、その信
号源は、明らかに、地上のタカン・ビーコン局から送ら
れるものと同様の、振幅変調された１５Ｈｚで回転する
パタンを送出できるものでなければならない。

この１５Ｈｚのパタン回転は、タカン電子システムでは
なく、アンテナ装置によって発生されるから、機上のタ
カン方式の装置を完全なものとするには、機上のアンテ
ナが所要の１５Ｈｚ回転パタンを発生しなければならな
い。

さらに、機上タカン送信機への北信機への北バースト・
トリガ入力を正しく発生するために、航空機の向きに１
５Ｈｚパタンを関係づけるための変換装置がなにか設け
られる必要がある。

上述の１５Ｈｚパタンを放射する機上アンテナについて
、既にいくつかの手段が提案されている。

その一つのやり方は、適当な回転電界パタンを発生させ
るために、在来の地上ビーコンの考え方に似た機械的に
回転駆動されるアンテナ装置を航空機に設けるものであ
る。

しかし、その大きさ、重量、所要のパワー、信頼性が欠
陥となる。

また、１２個１たは以上の、デジタル的に切替えられる
パタン発生素子を用いる電気的回転アンテナ装置がある
。

その１例が、１９７２年７月２４日発行の「週刊航空釦
よび宇宙技法（ＡｖｉａｔｉｏｎＷｅｅｋ＆５ｐａ
ｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）誌」の第３４−３７ペー
ジ所載のスタイン（ＫｅｎｎｅｔｈＪ、Ｓｔ、ｅｉ
ｎ）氏の「新しいタカン・アンテナは利益を供与する（
ＮｅｗＴａｃａｎＡｎｔ、ｅｎｎａｓｆｆｅｒ
Ｇａ１ｎｓ）Ｊという記事で述べられている。

この種類の装置に特有の欠点は、多数のタカンの利用に
充分な広帯域を持たないこと、その切替られる素子の数
によって制限される階段状波形が発生されることまたよ
り多い数の寄生素子によってそれらがオフ状態にあって
も誘起される大きなエネルギ損にある。

この発明のアンテナとこれに組合わされる電子回路装置
とは、比較的簡単なものであって、１５Ｈｚ電界パタン
を電気的に回転させる。

このアンテナ装置は、基本的には大地電位（地表）平面
より上に置かれる円錐形モノポールであり、この型のア
ンテナは、この分野で、その広帯域インピーダンス（た
とえば、周波数動作範囲）と垂直偏波特性を持つオムニ
・パタンとについてよく知られている。

しかし、その基本的アンテナ装置が、この発明にしたが
って改変され、所定の放射面に位置する変調フィン、た
とえば９０°の円弧をはさむ放射面に位置する４個の垂
直な（縦の）変調フィンが附加される。

各フィンの金属化面の切れ目にまたがってＰＩＮダイオ
ードが設けられ、このダイオードを通じて変調電流を与
えることができるようにされる。

これらのダイオードは、タカン周波数でのＲＦ電流に対
して連続的な可変抵抗として働く。

複数の対向するダイオード対が可逆極と考えられ、１８
０°位相ずれの１５Ｈｚ正弦波電流が各々に、別々に与
えられる。

第２対のダイオードが第１対の極から９００離れた軸上
に置かれるから、１５Ｈｚ変調電流入力は、第１対の極
の電流入力に対して９０°位相差を持つ。

この構成によって、１５ｔ（ｚ率で、ＲＦ放射電界が回
転させられることになり、１５多から４０φ１での振幅
変調深度を得ることができる。

この変調フィンは動作範囲にかいて当然非共振性である
。

変調フィンに加えて、円錐面の縁と大地電位面との間に
、変調フィン相互間の９０°弧の中間の半径上に、短絡
柱が設けられる。

これらの柱は、抑制柱として働き、ダイオードのための
電流の帰路として円錐体から大地への良好なりＣ通路と
なる。

この発明のアンテナ装置には、変調フィンへ変調信号を
供給し、タカン装置の電子回路の供給する北ペースト・
トリガの発生を制御する電子的回路も含１れている。

さらに、この装置は、機上のコンパスから得られる磁気
的北とアンテナから放射されるパタンとを電気的に関係
づける。

これらの、あるいはその他の、この発明の目的と利点と
は、図面に関係づけた以下の説明によってさらに理解さ
れよう。

渣ず第１図には、この発明によるアンテナ装置が示され
ている。

このアンテナ装置は、アルミニウムの基板１１で形成さ
れた接地平面の上方に取付けられた金属の円錐すなわち
円錐形のモノポール１０を持っている。

以下で明らかになるように、この基板１１は航空機の機
体外板に直接に取付けることができる。

この場合に、円錐１０を含むアンテナの上部の露出され
る部分は、鎖線１２で示されるように、水その他の異物
を排除し、また機械的な支持を増すために適当なカバー
で覆うのが好ましい。

薄い壁を持つ小さい気泡から成るポリウレタン発泡体が
カバー材として適当であることがわかった。

このアンテナ装置には、９０°の円弧間隔で放射状平面
に設けられる４個の垂直な（水平面に対して）変調フィ
ン（板状体）１６から１９１でかある（第３，４，６，
８，９図も参照）。

これらの変調フィン相互間に位置するよう互に９００の
円弧間隔をもって放射状平面上に、短絡柱すなわち抑制
柱２１から２４１でか設けられている。

アンテナ装置には、さらに、下側カバー・シールド部材
２６があって、基板１１の下に取付けられる電子回路盤
２７と２８とがこのカバー２６の中に収容される。

また、ＲＦ同軸装置２９（第４図）があって、その金属
棒３０が円錐１０の下端に結合され、これにＲＦエネル
ギを供給する。

アンテナ装置のさらに詳細な点については、あとで述べ
る。

この時点で、変調フィン１６〜１９のそれぞれに各１対
の直列接続されたＰＩＮダイオード３４から３７１でか
設けられ、それぞれが変調フィンの金属板の切れ目にま
たがって接続されていることに注目すべきである（特に
第４図の右半部と第８，９図を参照）。

アンテナ装置の構造について詳細な説明を続ける前に、
ここで第２Ａ図と第２Ｂ図とを見ると、第２Ａ図に、符
号４０でアンテナの上面図が表わされ、これに、変調フ
ィン１６〜１９が示されている。

この図に、オムニＲＦ電界強度バタン４１が示されてい
る。

このパタン４１は、事実上円形であり、その中心にアン
テナ４０がある。

これは、フィン１６〜１９のダイオード３４〜３７に等
しいバイアス電流（たとえば、約０．１ｒｒＡ）
が与えられ、これに変調の行なわれない場合に発生さ
れるパタンである。

これに対して、ＲＦ電界強度バタン４２は、フィン１６
のダイオードに与えられる電流を増し、その分だけフィ
ン１８のダイオードに与えられる電流を減じ、フィン１
Ｔと１９のダイオードに与えられる電流を上記バイアス
電流に等しくしたときに得られるものである。

第２Ｂ図には、一定バイアス・レベルを中心とする、四
つのダイオード対１〜４の変調電流の位相関係を示す。

第２Ｂ図の符号１から４−！では、第２Ａ図の符号１か
ら４１でに相当し、これらが、フィン１６から１９１で
のそれぞれのダイオード対に相当する。

第２Ｂ図で、縦の線４３は、第２Ａ図のパタン４２が発
生されるとき、各ダイオードに与えられる変調電流４４
〜４７の大きさを示す。

これらの電流４４から４７１でかそれぞれのフィン１６
から１９１でのダイオードに与えられて、縦の線４３で
示される瞬間に、フィン１６のダイオードへの電流は正
向きの最大値を、フィン１８のダイオードへの電流は負
向きの最大値を持つことがわかる。

また、このとき、フィン１７と１９のそれぞれのダイオ
ードに与えられる変調電流は、零であって、これらの二
つのダイオードへは、バイアス電流だけが与えられる。

それぞれの時点でただ一つのダイオードがいっばいにオ
ンとされるので、放射されるＲＦエネルギ損失は少ない
。

このアンテナからの回転電界に応答する受信器で復調さ
れる振幅波形の測定を通じて、各変調フィンの置かれる
平面相互間の４５°点でピーク型のひずみが現われ、こ
れは、これらの平面で過大な信号が加え合わされること
の結果であることがわかった。

アンテナ装置の円錐１０の上縁と基板１１との間に設け
られる抑制柱２１から２４筐でによって、ＲＦ電界パタ
ンの非常になだらかな曲線が生じる。

これらの柱はまた、ダイオード電流の円錐１０から基板
（大地電位に相当する）１１への良好なりＣ帰路ともな
る。

再びアンテナ装置に戻り、主として第１図、第４図、釦
よび第５図によって述べる。

大地電位平面を形成する基板１１は、たとえば、円形で
、アルミニウムで作られている。

その−寸法例として直径は約２１．６ｃｍである。

この基板は、大地電位平面となるとともに、孔４８によ
って、航空機の外板または他の、アンテナを取り付ける
べき部分へのアンテナ取付部となる。

円錐１０は、たとえば、銅で作られ、基板１１に対して
約３０°の勾配を持ち、直径約１．５．２ｃｍのもので
ある。

アンテナ装置には、基板１１の上側に設けられる４個の
上側キャパシタ板５０から５３１でと、基板１１の下側
に置かれる４個のＲＦバイパス・キャパシタ板５６から
５９１で（第５図）とが含１れている。

これらの板は、基板１１と誘電体とともにキャパシタを
形成し、以下でキャパシタまたはキャパシタ板と呼ぶこ
とにする。

さらに、第４図に釦いてキャパシタ５０と５６とを見る
と、上側キャパシタ板５０〜５３は誘電体層６またとえ
ばファイバガラスに固着され、この誘電体６１は適当な
接着剤６またとえばエポキシによって基板１１の上面に
固着されている。

下側キャパシタ５６から５９１でも、同様に、適当な接
着剤６５たとえばエポキシで基板１１の下面に固着され
た誘電体層６４たとえばファイバガラスに固着された金
属板で形成されている。

上側キャパシタ板５０から５３寸でと上側誘電体層６１
と基板１１のそれぞれに孔が設けられ、その孔に変調フ
ィン１６から１９４での足１６ａから１９ａ１でが挿込
呼れている。

すなわち、第４図で、神ハシタ板５０に、変調フィン１
６の足１６ａのための孔５０ａが設けられている。

同じように、足１６ａのために、誘電体層６１には孔６
１ａが、寸た基板１１には孔１１ａが設けられている。

フィン１７〜１９のそれぞれの足１７ａ〜１９ａのため
にも、同様の孔が設けられている。

これらの足によって、あとで述べるように、下側キャパ
シタ板５６から５９１でへの電気的接続が（抵抗器を介
して）可能になる。

次に変調器フィン１６から１９４でについて述べる。

これらの４個のフィンはすべて同じものであるから、第
４，８，９図によって、フィン１８と１６について詳し
く述べよう。

フィン１８は、絶縁性材料たとえばファイバガラスから
成る基板７０とその上に設けられた金属層とからできて
いる。

一方の側（第４，９図）には金属層７１と７２とがあり
、反対の側には金属層７３がある。

金属層７１には主板部分７１ａとこれに連なる脚部分７
１ｂ、７１ｃがある。

円錐１００下面７５と、金属層７１の主板部分７１ａの
上縁との間には、間隙７４が形成されている（すなわち
、１０と７１ａとはこの部分では電気的につながってな
い）。

これに対して、反対側の金属層７３の上縁は、円錐１０
の下面７５にハンダ着け７７されている。

そこで、二つの層７３と７１ａは基板ＴＯをはさんで、
キャパシタを形成している。

層７１の脚部分７１ｃの上端が円錐１０の下面７５に７
・ンダ着け７８されている。

脚部分７１ｂ−７１ｃは、関連するＲＦ周波数でインダ
クタンスを形成する。

ＰＩＮダイオード３６は、変調フィン１８の金属層γ１
の脚部７１ｃと金属層７２との間に接続されている１対
のダイオード３６ａと３６ｂとから成るものであること
が好１し７い。

金属層７２は、その下縁がキャパシタ板５２の上面にハ
ンダ着け７９されて、キャパシタ板５２と変調フィン１
８との間に電気的接続が作られる。

金属層７２は、フィンの足１８ａの上に拡がり、この足
１８ａと下側キャパシタ板５８との間に抵抗器８４（第
４図）が接続されている。

下側キャパシタ板５８にはリード線８９が接続されてい
て、これによって、抵抗器８４と金属層Ｔ２を通じて、
ＰＩＮダイオード対３６ａ〜３６ｂへ第２Ｂ図のバイア
ス電流と変調電流とを与えることができる。

同様に、変調フィンの足１６ａ、１７ａ、１９ａと下側
キャパシタ板５６，５７，５９との間に、抵抗器８２，
８３，８５がそれぞれ接続されている。

また、変調フィン１６，１７，１９は上述の変調フィン
１８と全く同様に構成され、第４図と第６図とに示すよ
うに、変調フィン１６，１７についても、同様の参照符
号がそれぞれの金属層に用いられている。

第１０Ｂ図の右側に変調フィンの一つ１８の等何回路が
示されて釦り、これについて説明する。

ＰＩＮダイオード対はＲＦ周波数にあ−いて可変抵抗と
して働き、それぞれの抵抗値は与えられる変調電流（第
２Ｂ図）の関数であり、ＰＩＮダイオードに与えられる
変調電流の変化にしたがって、第２Ａ図に示すようにア
ンテナ装置の上面から見て時計方向に回転する第２Ａ図
の回転電界強度パタン４２を発生する。

抑制柱２１から２４１でに戻ると、これらの柱は全く同
様のものであり、その一つ２１だけについて詳しく述べ
る。

柱２１は、ある長さの金属線９４とネジピン９５とから
成る（第１，６図）。

金属線の下端はネジピン９５の上端にハンダ着けされ、
また金属線の上端は円錐１０のくぼみにハンダ着けされ
ている。

ネジピン９５は、ファイバガラスの誘電体層６１の外縁
に載り、これを貫いて伸びて、基板１１に電気的に接続
されている。

このネジピン９５にはその下端からスペーサ９８がネジ
結合され、基板１１の下面に中心合わせ環９９を固着し
ている。

環９９は、下側シールドカバー２６の中心位置決めをす
るように働く。

残りの抑制柱２２から２４−！でのネジピンのそれぞれ
にも同様なスペーサが取付けられている。

これらのスペーサと、中心スペーサ１００とには（第６
゜７図）ともに上側ｐｃ（印刷回路）板２７（第１図）
が結合される。

下側ｐｃ板２８の支えとじてモ同様のスペーサ（第１図
ではスペーサ１０１゜１０２だけが見える）が用いられ
、さらに、下側シールドカバー２６のアンテナ装置への
取付けにまた別のスペーサ（第１図でスペーサ１０３゜
１０４だけが見える）が用いられている。

ｐｃ板２７と２８に設けられる電子回路装置へ接続する
ためのコネクタ１０６がシールドカバー２６の下側に設
けられている（第４図）。

ＲＦ同軸装置２９（第７図）によって、円錐１０へＲＦ
エネルギが与えられる。

このＲＦ同軸装置２９は、鋲１１１〜１１３と取付ネジ
１１４とで基板１１へ取付けられた黄銅の取付フランジ
１１０を用いて、基板１１１に取付けられている。

この同軸装置は、取付フランジ１１０にハンダ着けされ
た銀メツキ黄銅管１１５と、この管１１５の下端にハン
ダ着けされた黄銅のフェルール１１７を持つ標準的なＲ
Ｆコネクタ１１６とを具備している。

このコネクタ１１６は、金属の中心ピン１１８とこれを
囲む絶縁筒１１９とを持っている。

この中心ビン１１８の上端は同軸ＲＦ棒１２０にハンダ
着けされている。

円錐１０の下端に結合された上側ＲＦ棒３０がＲＦ棒１
２０の上端の中心孔の中に、キャパシタ誘電体１２１で
絶縁して収容されている。

この分野の技術者に周知のように、ＲＦコネクタ１１６
の下端に、つがいとなるコネクタが結合されて、第７図
の同軸装置を介して、円錐１０へＲＦエネルギが供給さ
れる。

次に第１０−Ａ図、第１０−Ｂ図の電子回路に移ると、
この回路装置は基本的に二つの機能を持っている。

すなわち、変調フィン１６から１９１でのＩ）ＩＮ
ダイオードに変調信号を供給すること（この部分は主に
第１０Ｂ図に示されている）と、放射されるバタンと磁
気の北との間に電気的関係（変換）を与えること（この
部分は主に第１０Ａ図に示されている）。

の２つの機能である。この回路装置は、主に第１図に示
される印刷回路板２７−２８に取付けられている。

初めに第１０Ｂ図を参照して、前にあげた機能について
述べる。

水晶発振器１３０で発生される周波数４．９１５２ＭＨ
ｚの信号が、分周器１３１．１３２，１３３でデジタル
的に分周されて、二つの、９０°だけずれた１５Ｈｚの
方形波とされる。

第３の分周器１３３の出力部に結合された位相発生器１
３４から、線１３５へは１５Ｈｚ基準信号φ、が、また
線１３６へは１５［（ｚの９００遅れ信号φ２が供給さ
れる。

これらの二つの信号がそれぞれの低域フィルタ１３８
、１３９によってフィルタされる。

フィルタ１３８，１３９のそれぞれの出力は、出力部１
４７．１４８を持つ増幅器１４３，１４４に与えられる
。

増幅器１４３，１４４の出力部は、出力部１４５，１４
６を持つ増幅器１４１，１４２に接続されている。

これらの４個の増幅器１４１〜１４４の出力によって、
アンテナ装置のＰＩＮダイオードが駆動される。

電圧源と増幅器の出力線１４５〜１４８とに接続された
抵抗器１５０〜１５３はＰＩＮダイオード３４〜３７に
バイアス電流（第２Ｂ図）を供給する。

増幅器１４１は、第２Ｂ図の出力信号４４を供給し、こ
れが変調フィン１６０ＰＩＮダイオード３４ａｔ
３４ｂ（図示されてない）に供給される。

増幅器１４３からの１８００位相ずれ信号４６は、第１
０Ｂ図に示すようにリード線８９と抵抗器８４とを通じ
て、変調フィン１８のＰＩＮダイオード３６ａ、３６ｂ
に与えられる。

変調フィン１８の金属層の一部７１ａと金属層７３（第
４゜８．９図）とで変調フィン１８のキャパシタ１５６
が形成されている。

変調フィン１８の金属層７１の脚部７１ｂと７１ｃとで
インダクタ１５７．１５８が形成される。

最も低い動作周波数では、ダイオード（可変抵抗手段）
へのＲＦ電源電流は、主として部分７８からダイオード
を介して基板のＲＦ接地点へと流れる。

使用する周波数が、最終的には最高動作周波数寸で、上
昇すると、上記キャパシタ１５６とインダクタ１５７の
直列リアクタンスはその共振周波数に近づき、その結果
両リアクタンス通路を流れるＲＦ電流が増大しインダク
タ１５８を流れるＲＦ電流は減少し、変調ＲＦ電流の実
効中心を円錐１０の中心に釦ける放射の中心に向って移
動させる。

この作用は、２つの放射中心即ち円錐１０の中心と付属
ダイオードが導通して他より多量の電流を流す変調フィ
ンの導通中心間の間隔を半固定波長に維持して、動作周
波数に関係なく変調ダイオードの如何なる時点でのＲＦ
抵抗に対してもコーン中心から離れた部分のＲＦ強度（
円錐１０の中心から１０波長以上離れた位置の電界強度
）をはｇ一定値に保つために、たとえば３０嶺変調（１
５Ｈｚのピーク電流がダイオードを流れる時）がＲＦ周
波数にはｇ無関係になるようにするために必要である。

増幅器１４２の出力部に接続された走査検出器１６０は
、トランジスタ・スイッチ１６１に信号を与え、このス
イッチは、端子１６２に、アンテナの動作状態、すなわ
ちアンテナが「オムニ」モードにある（スイッチ１６１
が開）か、「走査中」モードにある（スイッチ１６１が
閉）かを示す出力を生じる。

この端子１６２での表示は、コックピット・パネルのラ
ンプを点滅させ、第１０Ａ図の走査制御回路１６３とと
もに、走査中モードにある種々の電子回路素子へ動作電
圧を与えさせるのに利用できる。

次に電子回路の第１０Ａ図に示される部分へ移る。

ここに典型的な、航空機のコンパス・シンクロ送信器１
６６が示されている。

このアンテナ装置が発生する放射パタンの１５Ｈｚでの
回転は、アンテナ装置の特定の軸をその航空機の縦軸に
一致させて、機体の頭部に向けた、機体へのアンテナ装
置の取付は関係についてだけのものであることに注意す
べきである。

コンパスの読出しは磁気北と機体頭部の向きとの間の関
係にあるので、１５Ｈｚバタン回転と瞬時ごとの磁気北
との交叉との間の関係について知識が得られる。

４線シンクロ入力の形で磁気コンパス１６６の読出しが
得られる。

それらの線の三つにＸ、Ｙ。Ｚの符号が与えられている
。

ここで、Ｚは接地され、また、残りの基準パワーのため
の帰路となる。

この基準パワーは、通常は、４００Ｈｚ、ＡＣ実効値２
６ボルトとされる。

このコンパスでシンクロ送信器が３６０°の回転をする
にしたがって、ＸＺ、ＸＹ、ＹＺＯ間の電圧は、その大
きさを変化するが、基準パワーに対して、同相か大きさ
零かまたは１８０°位相ずれかになる。

この分野で知られているように、シンクロ受信器が、シ
ンクロ発信器の回転軸と歩調をそろえて回転することに
よって、大きさと位相条件とを解く。

この交換問題を解くには、二つのシンクロ軸が電気−機
械的構成で結合されなければならないが、これには、コ
ンパスの出力に対応する１５Ｈｚの２相信号を発生させ
るために、複雑な機械的ち・よび電子的構成とこれらに
伴なう体積と重量とが関係してくる。

そこで、この発明の装置では、シンクロ系の空間等価３
相電圧から、やはり周波数が４００Ｈｚの２相等価電圧
への座標変換に、抵抗器回路１７０ど二つの演算増幅器
１７１，１７２が用いられる。

抵抗回路１７０は、図示のように、Ｘ、Ｙ、Ｚシンクロ
信号端子と増幅器１７１，１７２との間に接続された抵
抗器１７４から１７８１でを持っている。

増幅器１７１に接続された抵抗器１８０゜１８１は、そ
の利得を設定し、増幅器１７１を通るＸＹ信号のピーク
値を、増幅器１７２から得られるピーク値に等しくさせ
る。

これが直交成分である。

増幅器１７１の利得は１１５である。増幅器１７２の利
得は１であり、その出力は同相成分である。

これらの増幅器１７１，１７２の出力がそれぞれのスイ
ッチを通じてキャパシタ１８６゜１８７に与えられる。

４００Ｈｚ基準の正のピークの瞬間に一つのパルスを発
生させることにより、スイッチ１８４゜１８５が、２相
４００Ｈｚ信号の各相について、キャパシタ１８６、
１８７にＤＣ電荷を貯えるために活かされる。

このスイッチ１８４，１８５のための制御パルス１９０
は、４００Ｈｚ信号ピーク・サンプリング検出器１９１
で発生される。

すなわち、４００Ｈｚ基準の正のピークごとに、パルス
１９０によってスイッチ１８４、１８５が活かされる
と、各増幅器１７１．１７２の出力に比例する信号電荷
がキャパシタ１８６、１８７に蓄積される。

これらのキャパシタに蓄積された信号は、航空機の機体
頭部に対する磁気北の関係に相当する相対極性と大きさ
とを持ち、これらの信号のＤＣ相対太ささと極性とは、
コンパスの指向するデータから来る位相角の関数である
。

キャパシタ１８６，１８７の信号は、利得が１の増幅器
１９４，１９５を通じて、それぞれのスイッチ１９６，
１９７に与えられる。

これらのスイッチ１９６、１９７のための制御信号は
、前に述べた第１０Ｂ図の位相発生器１３４の発生する
９０°位相ずれ１５Ｈｚ方形波である。

増幅器１９４、１９５からスイッチ１９６，１９７へ
の入力信号のＤＣ値は、磁気北に対する航空機の頭部の
向きが変るときにだけ変化する。

スイッチ１９６．１９７とこれらに組合わされた出力増
幅器１９８、１９９とは、キャパシタ１８６，１８７
に蓄積される信号の値を再変調して、２相の９０゜関係
を持ち、回転の任意の時点にかいて、アンテナの指向し
ている方角に同期的に時間的に関係づけられる１５Ｈｚ
方形波とする。

このことは、スイッチ１９６，１９７の制御に線１３５
，１３６にある９０°位相ずれの１５Ｈｚ方形波を用い
て、それらの方形波が、蓄積されたＤＣ値の頭をアンテ
ナパタン回転の関数として切断することによって行なわ
れる。

増幅器１９８と１９９の出力は、１５Ｈｚ力形波であり
、それぞれのキャパシタ１８６，１８７に蓄積される信
号のＤＣ値に比例する極性と大きさとを持つ。

これらの信号が低域フィルタ２０４゜２０５を通じて増
幅器２０６，２０７に与えられ、増幅されて、１対の等
振幅の１５Ｈｚ正弦波とされる。

これらの正弦波は、コンパス指向角位相関係を持ち、か
つアンテナの回転に同期する（すなわち、各時点にかい
てアンテナの指向する方位を示す）信号となる。

これらの増幅器２０６．２０７の出力は、抵抗器２１０
，２１１とキャパシタ２１２とから成る加算回路で加算
され、その結果が交差検出器２１５の高利得増幅器２１
４に入力される。

この増幅器２１４の出力が、ＤＣ利得とドリフトとを除
去するキャパシタ２１６を通じて、増幅器２１７の入力
部に与えられる。

キャパシタ２１６と抵抗器２１８とは４５°の進み位相
角を与え、加算回路２１０〜２１２は４５°の遅れ位相
角を与える。

これらの回路から生じるこれらの角に製作上の誤差のあ
るとき、その補正に可変抵抗器２１９が用いられる。

増幅器２０６．２０７の出力は、加算され、高利得で増
幅されて、その和の正（＋）向き零〇）軸交差変曲点の
判定に用いられる。

増幅器２１７の出力は、遅延カウンタ２２５ヘリセット
信号として線２２４を通じて与えられる。

カウンタ２２５は、水晶発振器１３０の出力部に接続さ
れた分周器２２７（第１０Ｂ図）から得られるパルスを
クロックパルスとして入力線２２６を通じて受取る。

カウンタ２２５の出力が反転増幅器２３０を通じてトラ
ンジスタスイッチ２３１のベースに与えられる。

このスイッチのコレクタから出力端子２３２へ北バース
ト・トリガ制御信号が送り出される。

この出力端子２３２に現れる信号が、タカン装置に与え
られて、トランジスタ・スイッチ２３１がオンになる（
大地電位へつながる）とき、北基準バーストを発生させ
る。

増幅器２１７の出力は、１５Ｈｚ方形波パルスであって
、その正（＋）向きの端が遅延カウンタ回路２２５のデ
ジタル的遅延（７７，７６μＳ）の開始となり、この回
路２２５が、第１０Ａ図でトランジスタ２３１の上方に
示される北バースト・トリガ制御信号を発生する。

航空機の頭部が磁気能を指向しているときだけ、回転ア
ンテナパタンの所定部分が北を指向する線と交差する瞬
間に、北バースト・トリガが発生される。

航空機の向きがその他の方角であるとき、アンテナパタ
ンの回転された位置の変化は、これに相当する北バース
ト・トリガの時間（位相）変化で補償される。

受信側の航空機では、電波源航空機（このアンテナ装置
が設けられている）からのビーコンの指向方角の変化が
認められることができない。

それは、ビーコン−源−航空機の向きが変るとき、復調
される１５Ｈｚ振幅波と再生される１５Ｈｚ基準波の双
方が同時にかつ等しく、位相進めまたは遅らせされるか
らである。

以上に述べた方式によって、変換の問題に対する比較的
に簡単で安価な解決が得られる。

この発明のアンテナ装置と電子回路方式によって、可動
部品あるいは可動素子を必要としないで、回転パタンを
発生するための適切でコンパクトなアンテナが得られ、
またこのアンテナ装置を移動物体たとえば航空機に設け
ると、必要な座標交換が得られる。

タカン方式に用いる場合には、アンテナ装置は通常航空
機の底部または上部（あるいは双方）に設けられ、約５
ｃｍばかり突出する。

このアンテナは、製作が比較的に簡単で、組立・分解が
容易である。

このアンテナ装置と回路方式は、その他の用途たとえば
自動車の所在地の発見、船舶の短距離航行などの、回転
パタンを必要とする場合にも同様に利用できる。

このアンテナ装置は、タカン技法に釦いて「逆モード（
ｉｎｖｅｒｓｅｍｏｄｅ）Ｊと呼ばれる受信アンテナと
して用い、捷た他の二つのアンテナからの方角の決定に
も利用することができる。

以上でこの発明の実施例とそれらの使い道について述べ
たが、この発明の考え方から逸脱しない範囲内で変更を
行ない得ることは当業者に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例であるアンテナ装置の主要
成分の斜視図、第２Ａ図と第２Ｂ図は、第１図のアンテ
ナから放射される１５Ｈｚ回転バタンと、このアンテナ
の変調成分に用いられる、位相の異なる電流とを示す図
、第３図は第１図のアンテナの上面図、第４図は、第３
図の線４−４にかけるアンテナの縦断面図、第５図は、
第４図の線５−５に釦けるアンテナの底面図、第６図は
、第３図の線６−６にち・けるアンテナの別の縦断面図
、第７図は、第３図の線７−７に釦けるアンテナのＲＦ
同軸装置の縦断面図、第８図と第９図とは、第４図の線
８−８も−よび９−９にち−けるこのアンテナの変調
フィンの縦断面図、第１０Ａ図と第１０Ｂ図とは、航空
機上のコンパスから得られる地磁気の北とアンテナから
放射されるバタンとの間の変換を行なう電子回路を示す
図である。１０・・・・・・金属円錐体、１１・・・・・・アルミ
ニウム基板、１６〜１９・・・・・・変調フィン、２１
〜２４・・・・・・抑制柱、２９・・・・・・ＲＦ同軸
装置、３０・・・・・・ＲＦエネルギ供給棒、３４〜３
７・・・・・・ＰＩＮダイオード対、４１・・・・・・
無変調（オムニ）ＲＦ電界強度バタン、４２・・・・・
・ＲＦ電界強度バタン（回転放射バタン）、４４〜４７
・・・・・・変調電流、１３０・・・・・・水晶発振器
、１３１．１３２，１３３，２２７・・・・・・分周器
、１３４・・・・・・位相発生器（１５Ｈｚ基準信号φ
１と１５Ｈｚ９０°遅れ信号φ２の発生器）、１６０・
・・・・・走査検出器、１６６・・・・・・コンパス・
シンクロ送信器、１７０〜１７２・・・・・・座標変換
のための抵抗器回路ど演算増幅器、１８６、１８７・
・・・・・信号蓄積キャパシタ。

Claims

【特許請求の範囲】１大地電位平面を形成する基板と；上記基板の上方に取付けられていて、円錐形モノポール
を形成し、電磁エネルギを放射する円錐形装置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間にこの基板に対
して垂直にかつ上記円錐形モノポールを同心的に囲んで
等間隔に配置され、それぞれ入力部を有するフィン状体
よりなり、上記円錐形装置の放射する放射パタンを変更
する複数の非共振性の変調フィン装置と；上記各フィン装置の入力部と円錐形装置の間に接続され
ていて上記入力部を上記円錐形装置に電気的に接続する
ための、印加電流により連続的に制御可能な可変抵抗装
置と；上記連続的に制御可能な可変抵抗装置に結合され、上記
変調フィン装置のうちの少なくとも２個のものに接続さ
れている上記可変抵抗装置の抵抗の所定の位相ずれ変化
を生じさせる電流を供給する電気回路装置と；を具備す
る回転放射パタンを電子的に発生するアンテナ。２大地電位平面を形成する基板と；上記基板の上方に取付けられていて、円錐形モノポール
を形成し、電磁エネルギを放射する円錐形装置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間にこの基板に対
して垂直にかつ上記円錐形モノポールを同心的に囲んで
等間隔に配置され、それぞれ入力部を有するフィン状体
よりなり、上記円錐形装置の放射する放射パタンを変更
する複数の非共振性の変調フィン装置と；上記各フィン装置の入力部と円錐形装置の間に接続され
ていて上記入力部を上記円錐形装置に電気的に接続する
ための、印加電流により連続的に制御可能な可変抵抗装
置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間に電気的に接続
され、放射パタンの一部を抑制する抑制装置と；上記連続的に制御可能な可変抵抗装置に結合され、上記
変調フィン装置のうちの少なくとも２個のものに連続さ
れている上記可変抵抗装置の抵抗に所定の位相ずれ変化
を生じさせる電流を供給する電気回路装置と；を具備す
る回転放射パタンを電子的に発生するアンテナ。３大地電位平面を形成する基板と；上記基板の上方に取付けられていて、円錐形モノポール
を形成し、電磁エネルギを放射する円錐形装置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間にこの基板に対
して垂直にかつ上記円錐形モノポールを同心的に囲んで
等間隔に配置され、それぞれ入力部を有するフィン状体
よりなり、上記円錐形装置の放射する放射バタンを変更
する複数の非共振性の変調フィン装置と；上記各フィン装置の入力部と円錐形装置の間に接続され
ていて上記入力部を上記円錐形装置に電気的に接続する
ための、印加電流により連続的に制御可能な可変抵抗装
置と；上記変調フィン装置の間に対称的に設けられ、上記基板
と上記円錐形装置の表面との間に電気的に接続され、上
記放射パタンの一部を抑制する複数の抑制装置と；上記連続的に制御可能な可変抵抗装置に結合され、上記
変調フィン装置のうちの少なくとも２個のものに接続さ
れている上記可変抵抗装置の抵抗の所定の位相ずれ変化
を生じさせる電流を供給する電気回路装置と；を具備す
る回転放射パタンを電子的に発生するアンテナ。４大地電位平面を形成する基板と；上記基板の上方に取付けられていて、円錐形モノポール
を形成し、電磁エネルギを放射する円錐形装置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間にこの基板に対
して垂直にかつ上記円錐形モノポールを同心的に囲んで
対称的に配置され、それぞれ入力部を有するフィン状体
よりなり、上記円錐形装置の放射する放射パタンを変更
する少なくとも４つの非共振性の変調フィン装置と；上記各フィン装置の入力部と円錐形装置の間に接続され
ていて上記入力部を上記円錐形装置に電気的に接続する
ための、ダイオード装置からなる可制御可変抵抗装置と
；上記変調フィン装置の間に対称的に設けられ、上記基板
と上記円錐形装置の表面との間に電気的に接続され、上
記放射パタンの一部を抑制する少なくとも４つの抑制装
置と；上記可制御可変抵抗装置に結合され、上記ダイオード装
置のそれぞれに位相ずれ電流を供給する電気回路網を含
み、上記変調フィン装置に接続された上記可変抵抗装置
の抵抗に所定の位相ずれ変化を生じさせる電気回路装置
と；を具備する回転放射パタンを電子的に発生するアン
テナ。５大地電位平面を形成する基板と；上記基板の上方に取付けられていて、円錐形モノポール
を形成し、電磁エネルギを放射する円錐形装置と；上記円錐形装置の表面と上記基板との間にこの基板に対
して垂直にかつ上記円錐形モノポールを同心的に囲んで
対称的に配置され、それぞれ入力部を有するフィン状体
よりなり、上記円錐形装置の放射する放射パタンを変更
する少なくとも４つの非共振性の変調フィン装置と；上記各フィン装置の入力部と円錐形装置の間に接続され
ていて上記入力部を上記円錐形装置に電気的に接続する
ための、ダイオード装置からなる可制御可変抵抗装置と
；上記変調フィン装置の間に対称的に設けられ、上記基板
と上記円錐形装置の表面との間に電気的に接続され、上
記放射パタンの一部を抑制する少なくとも４つの抑制装
置と；上記可制御可変抵抗装置に結合され、上記ダイオード装
置のそれぞれに位相ずれ電流を供給する電気回路網を含
み、上記変調フィン装置に接続された上記可変抵抗装置
の抵抗に所定の位相ずれ変化を生じさせる電気回路装置
と；を具備し、上記位相ずれ電流を供給する電気回路は
、基準信号と遅れ信号とを発生する信号発生装置と；上
記信号発生装置に接続され、それぞれ上記基準信号と上
記遅れ信号とを受取り、上記ダイオード装置からなる可
制御可変抵抗装置を制御する４つの９０°位相ずれ信号
を発生する第１と第２の回路装置とを具備するものであ
る、回転放射パタンを電子的に発生するアンテナ。