JPS5915521B2 - 円偏波アレイアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複数個の円偏波アンテナを配夕１ルて成る円
偏波アレイアンテナに関するものである。

従来のこの種アレイアンテナにおいては、上記円偏波ア
ンテナの基準励振方向を上記各円偏波アンテナにおいて
すべて同一としていた。

ここで、この従来の円偏波アレイアンテナを第１図を用
いて説明する。

第１図において５×３個のターンスタイルアンテナ（Ｔ
ｕｒｎｓｔｉｌｅａｎｔｅｎｎａ ） １が４角格子状
に平面的に配列され、円偏波アレイアンテナ２を構成し
ている。

各ターンスタイルアンテナ１は９００の励振位相差をも
つ２個のダイポールアンテナ３４から成る。

ここで、一方のダイポールアンテナ３の方向を各ターン
スタイルアンテナ１の基準励振方向とすれば、第１図に
示すように基準励振方向はすべてＸ軸方向に一致してい
る。

従来の円偏波アレイアンテナ２は以上のように構成され
ているために、上記ターンスタイルアンテナ１が給電の
アンバランスなどによって円偏波の軸比（ａｘｉａｌ
ｒａｔｉｏ ）が悪い場合には円偏波アレイアンテナ２
全体としても円偏波の軸比の悪さはそのまま保存される
ことになる。

これは円偏波アレイアンテナ２０法線方向、すなわち第
１図の紙面に垂直な方向から見た場合に明らかであるが
、一方、各ターンスタイルアンテナ１が純円偏波として
もこれ以外の斜めの方向から見た場合には円偏波の軸比
は一般に劣化する。

これはこの円偏波アレイアンテナ２を素子アンテナであ
る各ターンスタイルアンテナ１の励振位相を制御して電
子的にビーム走査するいわゆるフェイズドアレイアンテ
ナ（Ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ
）として用いた場合に、斜め方向のビーム走査において
円偏波の軸比が劣化する結果にもなる。

以上のように従来の円偏波アレイアンテナ２では一般に
軸比の劣化が大きいという欠点を有していた。

この発明は、これら従来の欠点を除くために各円偏波ア
ンテナとしてのターンスタイルアンテナの基準励振方向
をそれぞれ空間的にランダムに、あるいは、ある規則に
したがって回転させて設置し、かつ、この空間的回転角
に相当する位相量を各ターンスタイルアンテナへの給電
位相で補償するようにしたもので、この結果、偏波特性
の優れた円偏波アレイアンテナを提供する。

以下、この発明をその実施例を示す図によって説明する
。

第２図において、同じく５×３個のターンスタイルアン
テナｌａ １ｂ １ｃ ・・・・・・が同様に４
角格子状に平面的に配列され、円偏波アレイアンテナ５
を構成している。

上記ターンスタイルアンテナを構成する２個の直交する
ダイポールアンテナ３４において、ダイポールアンテナ
４はダイポールアンテナ３に対して９０°位相が遅れて
おり、したがって、電波の伝搬方向を第２図の紙面に垂
直で、かつ、紙面の手前方向とするとき、各ターンスタ
イルアンテナは右旋、すなわち第２図で反時計方向の円
偏波を放射する。

上記各ターンスタイルアンテナの基準励振方向、すなわ
ちダイポールアンテナ３の方向は第２図に示すようにそ
れぞれランダムに回転して設置されており、かつ、各タ
ーンスタイルアンテナにはこの空間的回転角に相当する
位相量、例えばＸ軸方向を基準として反時計方向にθ０
回転しているターンスタイルアンテナには一θ０の位相
量が、それぞれ給電位相として与えられている。

この発明は以上のように構成されているために給電のア
ンバランスなどにより各ターンスタイルアンテナ１ａ
１．ｂ １ｃ、・・・・・・の軸比が悪い場合にも
右旋円偏波成分に対しては偏波面の空間的回転を給電位
相で補償しているために何の影響も受げないが、不要な
左旋円偏波成分に対しては偏波回転角がそれぞれランダ
ムに異なったものが合成されるために相殺ないしは十分
にレベルが小さくなり、結局、全体として所望の軸比の
良い右旋円偏波が発生する。

また、斜めの方向で観測した場合にも軸比の劣化を改善
することができるためフェイズドアレイアンテナなどに
応用した場合にビーム走査時の偏波特性を良好なものに
し得る。

第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、第２図に
示したターンスタイルアンテナ１ａ１ｂ Ｉｃ ・
・・・・・のかわりにへりカルアンテナ６ａ ６ｂ
６ｃ ・・・・・・を用い、円偏波アレイアンテナ
７を構成したものである。

ヘリカルアンテナ６ａにおいて、その中心と渦巻状アン
テナ導体の終端を結ぶ直線の方向をヘリカルアンテナの
基準励振方向とすれば、上記各ヘリカルアンテナの基準
励振方向は第３図に示すようにそれぞれランダムに回転
して配置されており、かつ、この空間的回転角に相当す
る位相量が給電位相として与えられている。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示すもので、円
偏波アンテナとして円形開口アンテナ８ａ ｓｂ
８ｃ、・・・・・・を用い円偏波アレイアンテナ９を構
成したものである。

上記各円形開口アンテナは円形導波管１０に誘電体板１
１が装入された構造のもので円偏波を発生する。

円形開口アンテナの基準励振方向をたとえば第４図の紙
面内の誘電体板１１の方向とすれば、上記各円形開口ア
ンテナの基準励振方向は明らかにそれぞれランダムに回
転して配置されている。

なお、以上は右旋偏波の場合について説明したが、この
発明はこれに限らす左旋偏波の場合にも同様に実施でき
る。

また、送信に限らず受信にも本発明を用いることができ
る。

さらに円偏波アンテナとしては実施例のものに限らず、
スパイラルアンテナ、円偏波ホーンアンテナ、十字スロ
ット。

アンテナなどすべての円偏波アンテナを用いて同様に実
施できる。

また、配列する円偏波アンテナの個数、配列間隔、配列
格子形状、および配列面の形状は実施例のものに限定さ
れることなく、任意の場合に同様に実施できることは当
然である。

なお、実施例では各円偏波アンテナの基準励振方向の空
間的回転角をそれぞれランダムに選んで配置しているが
、この発明はこれに限定されることなく、適当に規則的
に空間的回転角を与えて配置し、不要な偏波成分が全体
として相殺されるようにして実施することもできる。

以上のように、この発明では円偏波アレイアンテナを構
成する各円偏波アンテナの基準励振方向を空間的にラン
ダムに、あるいは、ある規則にしたがって回転して設置
し、かつ、この空間的回転角を給電位相で補償すること
により、偏波特性の優れた円偏波アレイアンテナを提供
するため、これを通信用アンテナ、あるいはレーダ用ア
ンテナなどに応用した場合にその効果は著しく太きい。

【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概略構成図、第
２図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第３図は
この発明の他の一実施例を示す概略構成図、第４図はこ
の発明のさらに他の一実施例を示す概略構成図である。 図中、１．Ｉａ。１ｂ、Ｉｃ、・・・・・・はターンス
タイルアンテナ、３゜４はそれぞれダイポールアンテナ
、６ａ ６ｂ６ｃ ・・・・・・はヘリカルアンテナ
、８ａ ５ｂ８ｃ ・・・・・・は円形開口アンテナ
、１０は円形導波管、１１は誘電体板、２５７９は円偏
波アレイアンテナである。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の円偏波アンテナを配夕１ルて成る円偏波ア
   レイアンテナにおいて、上記各円偏波アンテナの基準励
   振方向をそれぞれ互いにランダムに、あるいは、規則的
   に回転させると共に、上記各円偏波アンテナを、その機
   械的回転角に対応した給電位相で励振することによって
   、不要な逆旋円偏波の発生を抑圧したことを特徴とする
   円偏波アレイアンテナ。