JPS59194516A - フアンビ−ム形自動追尾アンテナ - 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】 本発明は、ＶＩ（Ｆ　＠　、　［ＪＨＦ帯又はマイクロ
波帯の電波を使用して飛行移動物体（例えば、ラジオゾ
ンデ、ロケット、人工衛星等）を追尾する自動追尾アン
テナに関するものであり、特に低高度角での測角誤差を
少なくする自動追尾アンテナに関するものである〇 （発明の背景） 一般にラジオゾンデ等の飛行移動物体を自動追尾するに
際して、当該飛行物体の初期移動時（例えば、ラジオゾ
ンデの放球直後）又は落下時等、低高度での自動追尾時
には地面又は海面からの反射波の影響を軽減するために
高度角（エレベーション）方向のビーム幅が狭いことが
要求される。

一方、飛行物体の初期移動時又は落下時には上下方向の
変化（例えば、ラジオゾンデの気球の上昇、下降の繰返
し運動）は少なく、左右方向の変化（例えば、気球に吊
したラジオゾンデの振子運動）が大きい。したがって方
位角（アソマス）方向の追尾範囲は広い方がよく、方位
角方向のビーム幅はある程度広いことが要求される。

（従来技術とその問題点） 従来の自動追尾装置には、通常ペンシルビーム形アンテ
ナ（高度角方向のビーム幅と方位角方向のビーム幅が皺
しいアンテナ）が使用されておシ。

低高度角に於ける地面又は海面からの反射波の影響を少
なくし、かつ高度角方向の測角誤差を少くするためにア
ンテナの反射器（ノクラゴラ反射器、平面反射器等）の
口径を大きくして電波の高度角方向のビーム幅を狭くし
ている。ところがペンシルビーム形アンテナで上記のよ
うに反射器の口径を大きくして電波の高度角方向のビー
ム幅を狭くすると、同時に当該電波の方位角方向のビー
ム幅も狭くなって方位角方向の自動追尾範囲が狭くなり
、方位角方向の自動追尾範囲を広く維持したまま測角誤
差を少くすることはできない。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点を解決すべく提案するもので
、方位角方向の自動追尾範囲を広く維持したまま測角誤
差を少なくすることができる自動追尾アンテナｋ　４Ｇ
ることを目的とする。

（発明の概貿） 上記目的のため、本発明では放射器と導波器とでなるア
ンテナ組成体を反射器の反射面上、高度角方向に２Ｍ個
、方位角方向に２Ｎ個（但し、Ｍ及びＮは自然数でＭ）
Ｎ）、マ）　ＩＪソックス状配設するとともに、このよ
うにして反射器上に設けられた２ＭＸ２Ｎ個のアンテナ
組成体を高度角方向及び方位角方向にそれぞれ２分割し
て４組のアンテナ組成体群に群発けし、当該群を構成す
る各アンテナ組成体で受信した電波を合成しく受信アン
テナの場合）、又は放射すべき電波を当該群を構成する
各アンテナ組成体に分波する（送信アンテナの場合）ハ
イブリッド回路を、それぞれの群毎に設けることによシ
ミ波のビーム幅が高度角方向には狭く、方位角方向には
広くなるようにした。

一般に同じビーム幅で比較すると、マルチｉ４スによる
影響を受けることが少ないことから、方位角方向の測角
誤差は高度角方向の測角誤差に比べて少ないので、上記
のように構成すれば自動追尾アンテナ全体として測角誤
差が少なく、かつ方位角方向の追尾範囲が広いアンテナ
が得られることとなる。

尚１本発明は電波を放射し、その反射波によって自動ｉ
ｎ尾する所謂１次レーダー用の送受信アンテナ及び飛行
移動物体が送信機を有していて当該送信機からの電波に
よって自動追尾する所謂２次レーダー用の受信アンテナ
の双方に実施°することが可能である。

（発明の実施例） 第１図は本発明の実施例に係る自動追尾アンテナの横端
を示す斜視図、第２図は本発明の実施例の回路図、第′
う図及び第４図は本発明の実施例の特性を従来例の特性
とともに示した図である。

第１図及び第２図に於いて、１〜８はアンテナ組成体、
９は平面反射器（以下、反射器という。）１０は信号処
理器、１１は放射器、１２及び１３はそれぞれ第１及び
第２導波器、１４は支柱、１０１は信号合成部（受信ア
ンテナの場合）又は信号分波部（送信アンテナの場合）
、１０２はコン・９レータ、１５〜２２は一イブリッド
回路、２３は終端インピーダンスである。

まず、第１図によシ本発明の実施例に係るアンテナの構
造を説明する。

アンテナ組成体１〜８は、それぞれが２本のタ゛イＩ−
ルを十字形に組んだ放射器と、円板形の第１導波器１２
と、円板形の第２導波器１３とを反射器９の方向からこ
の順に支柱１４に取り付けて構成されておシ、自動追尾
アンテナはこのアンテナ組成体１〜８を、平板状の反射
器９０反射面に、縦方向（高度角方向）に４個、横方向
（方位角方向）に２個マトリックス状に取シ付けて構成
される。

反射器９上のアンテナ組成体の配列は、縦方向、横方向
とも偶数個で、かつ縦方向が横方向よりも多くなるよう
に、すなわち縦方向に２Ｍ個、横方向に２Ｎ個配列され
る（但しＭ＞Ｎ　）。

上記、Ｍ、Ｎは自動追尾アンテナの規模、性能等によっ
て設計的に決定されるが、第１図に示す実施例ではＭ＝
２．Ｎ＝１に設定されている。

信号処理器１０は第２図に示す信号合成部又は屓号分波
部１０１及びコンＡ？レータ１０２を含み、反射器９の
裏面で適宜の位置に取付けられている。

尚、本実施例では、アンテナ組成体１〜８の放射器１１
として、２本のダイポール素子を十字形にしたものを使
用したことによ９円偏波アンテナとしたが、例えば１本
のダイポール素子による放射器の使用により直線偏波ア
ンテナとすることもでき、放射器の方式が本発明の要旨
を変更するものではない。

次に第２図によシ回路構成を説明する。

アンテナ組成体１〜８は縦方向（高度角方向）及び横方
向（方位角方向）にそれぞれ２分割されて４組’（Ａ群
〜Ｄ群）のアンテナ組成体群に群分けされている。この
群分けを一般的にいえば、２ＭＸ２Ｎ個のアンテナ組成
体が縦、横の双方向に２分割されて４群のアンテナ組成
体群が構成され、それぞれの群がＭＸＮ（縦×横）個の
アンテナ組成体で構成されていることとなり、本実施例
ではＭ＝２．Ｎ＝１に設定されている例である。

Ａ群〜Ｄ群を構成する各アンテナ組成体１，２〜７．８
はそれぞれ信号合成部又は信号分波部１０１の−・イブ
リッド回路１５〜１８に接続されている。この−・イブ
リッド回路１５〜１８は、例えばラットレース回路、マ
ジック１回路等の双方向性回路で構成されておシ、自動
追尾アンテナが送信アンテナの場合は、当該−・イブリ
ッド回路１５〜１８は分波器として機能し、自動追尾ア
ンテナが受信アンテナの場合は、当該ノ１イブリッド回
路１５〜１８は合成器（加算器）として機能する。

コンノセレータ１０２Ｆｉ、例えばラットレース回路、
マジック１回路等の双方向性回路で構成されたハイブリ
ッド回路１９〜２２で構成され、このハイブリッド回路
１９〜２２は加減算回路として機能している。そして上
記−・イブリッド回路１９．２０はそれぞれ前記信号合
成部又は信号分波部１０１のハイブリッド１５．１６及
び１７．１８に接続されておシ、更に当該ハイブリッド
回路１９．２０の加算端及び減算端はそれぞれ上記−・
イブリッド回路２１及び２２に接続されている。この様
な構成によシ、ハイブリッド回路２１の加算端及び減算
端でそれぞれ自動追尾のための和信号及び方位角信号（
方位角方向の差信号）が、−・イブリッド回路２２の加
算端で高度角信号（高度角方向の差信号）が得られるよ
うになっている。尚、ハイブリッド回路２２の減算端で
得られる信号は自動追尾に１は無意味な信号であるので
、当該減算端は終端インピーダンス２３を介して接地し
である。

次に第２図〜第４図によシ作用を説明する。尚、以下の
説明は自動追尾アンテナが受信アンテナであるものとし
て説明するが、−・イブリッド回路１５〜２２がいずれ
も双方向性回Ｈ，＋３であることから当該自動追尾アン
テナが送信アンテナである場合の作用も以下の説明から
容易に７哩フ眸できる。

自動、１１３尾アンテナで受信された′６波は、Ａ群〜
Ｄ群を構成するアンテナ組成体１及び２〜７及び８毎に
ハイブリッド回路１５〜１８で合成（加算）され、それ
ぞれの合成出力Ａ−Ｄどなる。この合成出力Ａ％Ｂはハ
イブリッド回路１９に、合成出力Ｃ％Ｄは−・イブリッ
ド回路２０にそれぞれ入力され、それぞれで加算及び減
算が行なわれる。更に当該ハイブリッド回路１９．２０
の加算出力と減）９出力は、それぞれ−・イブリッド回
路２１．２２に入力され、それぞれで加算及び減算が行
なわれる。

すなわち、−・−ｆブリッド回路１９は（Ａ十Ｂ　）及
び（Ａ−Ｂ）を、−・イブリッド回路２０は（ｃ＋Ｄ）
及び（、Ｃ−Ｄ　）を出力し、更に・・イブリッド回路
２１は（（Ａ＋Ｂ）＋（Ｃ＋Ｄ））及び（（Ａ−＋−ｎ
）Ｌ（ｃ＋Ｄ））を、−１イブリッド回路２２は（（Ａ
−８）＋（Ｃ−Ｄ　）　）及び（（Ａ−Ｂ）−（Ｃ−Ｄ
））をそれぞれ出力する。この出力のうち、／％イブリ
ッド回路２２の減算出力（（Ａ−Ｂ）−（Ｃ−Ｄ）　）
は前記のように目動追尾には無関係な信号であって、終
端インピーダンス２３で消費されて自動追尾アンテナの
外部に出力されないが、その他の出力、すなわち、上記
・・イブリッド回路２１の加、算出力（（Ａ、＋Ｂ）＋
（Ｃ＋Ｄ））及び減算出力（（Ａ＋Ｂ　）−（Ｃ＋Ｄ　
）　）、上記−・イブリッド回路２２の加算出力（（Ａ
−Ｂ）＋（Ｃ−Ｄ））はそれぞれ信号５３ｔＳ２及びＳ
Ｒとして自動追尾アンテナの外部に出力される。すなわ
ち、Ｓｔ　　＝（Ａ−Ｂ）＋（Ｃ−Ｄ）＝（Ａ十〇）　
　（Ｂ＋Ｄ）Ｓ　２　　　　　　　　　　　　　＝（Ａ
＋Ｂ　）−（Ｃ十〇　）Ｓ　３　　　　　　　　　　　
　　＝（Ａ＋Ｂ）＋（Ｃ＋Ｄ）である。

この信号８１〜Ｓ３について考がすると、信号Ｓ１はア
ンテナ組成体１．２（Ａ群）及び５．６（０群）からの
信号の合成出力と、アンテナ組成体：ｔ、４（Ｂ群）及
び７．８（Ｄ群）からの信号の合成出力との差の信号で
あシ、これは縦方向に並べられた２個のアンテナからの
信号の差信号と等価であって高度角信号となるものであ
る。又、信号Ｓ２はアンテナ組成体１．２（Ａ群）及び
３．４（Ｂ群）からの信号の合成出力と、アンテナ組成
体５．６（０群）及び７．８（Ｄ群）からの信号の合成
出力との差信号であシ、これは横方向に並べられた２個
のアンテナからの信号□の差信号と等価であって方位角
信号となるものである。又、信号Ｓ３が和信号であるこ
とは言うに及ばない。

又、上記高度角信号ｓ１と方位角信号ｓ２のビーム幅に
ついて考察すると、アンテナ組成体１〜８の配列が縦方
向に４個、横方向に２個配列されていることから高度角
信号Ｓ１のビーム幅が方位角方向信号Ｓ２のビーム幅よ
シ狭くなシ、従って指向特性は高度角方向に狭く、方位
角方向に広い扇形特性（ファンビーム）トする。

第３図及び第４図は本発明の実施例の指向特性を従来の
ペンシルビーム形自動追尾アンテナの指向特性と比較し
て、それぞれ高度角方向及び方位角方向について示した
ものである。

第３図に示すように本発明の実施例の高度角方向指向特
性は従来に比べて狭くなっているが、これに対して第４
図に示すように本発明の実施例の方位角方向指向特性は
、従来例と同じである。すなわち、本発明によれば、方
位角方向の自動追尾範囲を広く維持したまま、高度角方
向特に低高度角に於ける測角精度を上げることができる
。

（発明の効果） 実施例を掲げて以上に説明したように、本発明によれば
方位角方向の自動追尾範囲が広いにもかかわらす測角誤
差が極めて少ない自動追尾用のアンテナが得られ、特に
低高度角での自動追尾を必要とするレーダーに実施する
について極めて顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明する図であシ、第１
図は構造図、第２図は回路図、第３図１ａｔ４は特性を
示す図である。 １〜８・・・アンテナ組成体、 １５〜２２・・・ハイブリッド回路、 １０１・・・信号合成部又は信号分波部、１０２・・・
コンｉぐレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射器と導波器とでなるアンテナ組成体を、反射器の反
   射面上、高度角方向に２　ＶＩ個、方位角方向に２べ個
   （但し、Ｍ及びＮは自然数でＭ）Ｎ　）−トリ、クス状
   に配設するとともに、当該反射器上のアンテナ組成体を
   高度角方向及び方位角方向にそれぞれ２分割して４組の
   アンテナ組成体群に７洋分けし、当該群を構成する各ア
   ンテナ組成体で受信した電波を当該群毎に合成し、ヌは
   放射すべき電波を当該群毎に当該群を構成する各アンテ
   ナ組成体ｒ（分波するようにしたファンビーム形自動追
   尾アンテナ。