JPS59194517A - アレ−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】 この発明は，複数個の素子アンテナを配列して成るアレ
ーアンテナＫ関するものである。

まず，従来からあるアレーアンテナの勤作および問題点
をオｌ図を用いて説明する。矛１図において，（１）は
使用する電肢の岐長を人とするとき，開口直径が１λ以
下の円形ホーンアンテナであシ，これを素子アンテナと
して直線的に間隔ｄで配列され，全体としてアレーアン
テナ部（２）を構成している。又，各円形ホーンアン，
テナ（１）ＫＦｉ可変移相器（３）がつながれてーる。

（４）は電力分配器，（５）は送信源である。従来のア
レーアンテナは，以上のように構成されておシ，送信源
（５）で発注した信号電力は電力分配器（４）によって
分配され，可変移相器（３）を通って円形ホーンアンテ
ナ（ＩＩがら空間に放射される。各円形示一ンアンテナ
（１）に与える励娠位相を町変移相器（３）によって所
定の値に選定し，この値を変化させることＫよって，ア
レ−アンテナ（２）からの合成放射ビームの方向を変化
させることができる。すなわち，オ１図は町変移相器（
３）を用いて，アレーアンテナ（２）の放射ビーム方向
ｔ亀子的に走査するフエーズドアレーアンテナとなって
いる。

このオｌ図のアレーアンテナ装置において，放射ビーム
方向を正面方向からの角度θの大きい方向まで走査して
も，いわゆるグレーナイングローブ（ｆｒＪｔｊｎｆ−
Ｊｏｂｅ冫の発庄をなくするためには，円形ホーンアン
テナ（１）の配列間隔ｄｔ−λ／２程度Ｋ狭くな吋れば
ならない，この結果，円形ホーンアンテナ（１）同士間
で電気的に結合が庄じる。すなわち，円形ホーンアンテ
ナ（１｝の放射゛亀力の一部が近くにある他の円形ホー
ンアンテナは）Ｋ入シこむ。

従って，一つの円形ホーンアンテナ（１）の入力端でみ
た入力インピーダンスは，円形ホーンアンテナ（１１が
単一の状態のときとは異なシ，更Ｋ，ビーム走査するた
めに各円形ホーンアンテナ（１）の＠伽位相を変えるた
びに，この入力インピーダンスの値か変化し，広い角度
範囲をビーム走査する間，アンテナと給電線とのインピ
ーダンス整合をとることが困難となる。

２１図の列に限らず，一般にアレーフンテナでは，素子
アンテナ間の相互結合のために，アレー状態で，各素子
アンテナの入力インピーダンスの劣化が常に問題となる
。従って，従来よシ必要なビーム走査範囲内で，素子ア
ンテナの入力ｖＳＷに（定在汲比）をできるだけ小さく
なるように整合をとる，素子アンテナと素子アンテナの
間に金属の障壁を設けて相互結合を低減する，あるいは
，アレーアンテナの開口面上に，誘電体のシートをかぶ
せて，インピーダンス驚合をとるなどの方法がとられて
きたが，十分に効来があるとは云え、なかった。すなわ
ち，各素子アンテナ入力ｖＳＷ几の劣化が十分補償でき
ず，各一紮子アンテナからの放射効率が低下すると共に
，アレーアンテナの励珈撮幅，位相の分が所期の分から
ずれるために，所望の放射パターンやアンテナ利得が得
られなかった。

この発明は，このような素子アンテナ間の相互結合の悪
影響を除去したアレーアンテナ装置を提供するものであ
る。

オ２図Ｆｉ，？Ｃの発明の一実施例であシ，（ｌ）〜（
５）はオｌ肉と同じであシ，（６）は各Ｈ形ホーンアン
テナ（１）の勤口の前方に設けられた金属片である。オ
３図は，とのオ２図のアレーアンテナの開口部の拡大図
を示す。オ３図では，互いに綽接する３個の円形ホーン
アンテナを説明の便宜上，符号（ｌａ）．（１ｂＬ（Ｉ
Ｃ）で示しているが，これらはオ２図の円形ポーンアン
テナ（１）と同一のものであり，同じく，゛金属片（６
ａＬ（６ｂＬ（６ｅ）も，オ２図の金楓ｊ−ｉ１６１と
同一のもので必る。

３・３図においで，左右の円形ホーンアンテナ（ｌａ）
と（１ｃ）から中央の円形ホーンアンテナ（１ｂ）への
結合について考える。すなわち，円形ホーンアンテナ（
１ａ），（ＩＣ）からは行路ＡＩ，Ａ２をｍって，円ノ
ヒホーンアンテナ（ｉｂ）に直接，結合する電力があり
，これが浦ゆる相互結合である。一方，円形ポ一ンアン
テナ（ｌａ），（ＩＣ）からの放射電力の一部は金属片
（６ａ），（６ｂ），（６ｃノによって反射ざれ，行路
Ｂｘ，Ｂ２，Ｂａ，Ｂ４’ｆ通って，円形示−ンアンテ
ナ（自）に入る。又，円形ホーンアンテナ（自）自身の
放射電力の一部も金属片（６ｂ）で反射され，円形ホー
ンアンテナ（１ｂ）に戻ってくる。オ３図の構造の対称
性から明らかなように，行路Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ＜の
長さは全て等しい。ここで，例えば金鵬片（６ａ）の反
射点にあける位相の変化分も含めて行路Ｂ１を進んで円
形ホーンアンテナ（１ｂ）に達するまでの電波の位相遅
れｙ１と，行路人１を進んで，同じく円形ホーンアンテ
ナ（１ｂ）に達するまでの電波の位相遅れφ０この間１
・６？−６ｏ＝（２ｎ＋１）’＃（。＝０，Ｚ＆−）−
．．−Ｉ？）の関係があり，又，行路Ｂａにおける位相
遅れφｌについては， φｌ一φ’１＝２ｎ’ｒ，（ｎ＝Ｌ＆ａ＝）−−−・１
２１の関係が存在するように金職片（６ａ）〜（６Ｃ）
の位置ｔを調贅する。この結果，行路Ａｌ，Ａ２を通っ
て酊接，結合する信号と，行路Ｂ１〜Ｂｓ′ｆ：通って
結合する信号とは互いに逆位相に関係となって，互いＫ
打消し合う。このとき，これらの直接枝と反射岐の大き
さ（＆幅）を等しくする必要があるが，これは金属片（
６ａ）〜（６Ｃ）の形状，大きさを適轟に選ぶことＫよ
ってこれを実現することができる。

相互結合は，＠接する素子アンテナ間のものが最も大き
いから，オ３図のように，隣接する３素子アンテナにつ
いて相互結合を打消すようＫすれば，これをオ２図のア
レーアンテナ構造にした場合にも，実用上の相互結合除
去の効来は十分にある。

オ４図はこの発明の他の実ｍ例であシ２金属片（７）は
円形ホーンアンテナ（１ａ），（１ｂ），（ＩＣ）（Ｄ
斜め前方Ｋ設けられている。金属片（７）からの反射電
力は，行路ＣＩ，Ｃ２全通って結合される。この場合に
も，金属片（７）の反射点における位相の変化分も含め
て，行路Ｃ１を通ったときの位相遅れφ１と，行路Ａ１
を通ったときの位相連れφ０が，（ｌ）式の関係を瀾た
すように，オ４図のｔ】を選び，又，これらの反射岐と
直接波の大きさ（蚕幅）が等しくなるように，金属片（
７）の形状と大きさを選ぶことによって，直接岐と反射
岐とが互いに湘設され相互結合が除去される。

オ５図は，この発明の他の実施例であり，円形ホーンア
ンテナ（１ａ）〜（Ｉｃ）の前方には，誘電板基板（８
）に，写真技術にてエッチング加工された円形導体板（
９）が設けられている。この円形導体板（９）の働きＦ
ｉオ４図の金属片（７）の働きと同じである。

オ６図Ｆ′ｉ，この発明の他の実施例であり，円形ホー
ンアンテナ（１ａ）〜（ＩＣ）の斜め前方には，２種類
の金属片叫，ａｎが置かれている。この場合には金属片
（１Ｇ＋と金属片圓の反射波を利用して，直接汲を打消
すものである。

オ７図は，この発明の他の実施例であり，素子アンテナ
として，金属反射板ｆｆａの上に置かれたダイボールア
ンテナ叫を用いた場合であり，又，相互励合を除去する
ために誘電体板（１４１をダイポールアンテナ（１３１
の近傍に設置している。誘電体板でも，その材質（主に
誘電率），形状，大きさを適当に選べば，蛍属片と同様
に直接ａを打消すような所望の反射散乱技を作ることが
でき，相互結合を除去することができる。オ７図のよう
なタイポールアンテナのアレーアンテナの場合には，相
互結合全除去するために設ける金属片，誘電体（板状，
棒状）あるいは，これら全組み合わせたものは，ダイボ
ールアンテナαＪの前方のみならず，反射板ａ２の近く
に設けることも可能である。又，その金属片や誘電体の
支持は，発泡スチロール板などを用いて行うことができ
る。

オ８図は，この発明の更に他の実施例であル，円形ホー
ンアンテナ（１）に取付け用の銹電体円筒ａ９を取りつ
け，この上面に金属板（ｌ６ｌを設け，円１レホーンア
ンテナｆｌ）と金属板（１６１とを一体構造としている
。

オ９図Ｆｉ，本発明の他の実施例であシ，相隣子円形ホ
ーンアンテナ（１）の間に穴のあいた金属板αηを設け
ている。オ１０図は，上記金属板（１１を横力為ら見た
図であり，ＯＱは穴である。オ９図において，金属板ａ
ηの上端（１９１で回折されて結合される電枝と穴ｕ８
）を介して結自される電波どが互いに打消される。

なお，以上は，素子アンテナを直線状に配列した場合に
ついて述べたが，この発明はこれに限らず，平面状に配
列した平面アレーアンテナ，或いは曲面状に配列した曲
面アレーアンテナに適用しても構わない。

又，金属片や誘電体の形状は，板状，あるいは円形，方
形，球面の一部など任意のものを用いて構わない。

又，素子アンテナとして，円形ホーンアンテナとダイボ
ールアンテナを用いた場合について述べたが，この発明
は，これに限らず円錐ホーンアンテナ，角錐ホーンアン
テナ，，２ロットアンテナ，誘電体基板にエッチング加
工した各横７”リントアンテナ，円形，方形あるいはり
ツジ形の導岐管開口アンテナなどを素子アンテナとして
用いても同様に実施することができる。更に，実施例の
ように送信の場合に限らず，受信の場合に用いてもよい
。

以上のように，この発明によるアレーアンテナでは，ア
レーアンテナを構成する素子アンテナの近傍に金属片，
あるいＩＩ′ｉ誘電体板などを設けて，素子アンテナ間
の相互結合を打消すことができるから，これをレーダ用
のフ二一ズドアレーアンテナなどに用いた場合には，ビ
ーム走査Ｋ伴なう入力インピーダンスの変化がない。従
って，常Ｋ給電線との整合のとれた効率のよい電波放射
，および所望のビーム走査，利得特性，低サイドローブ
特性が得られ，その実用的効果は著しく大きい。

【図面の簡単な説明】

オ１図は従来のアレーアンテナの概略構成図９オ２図は
この発明の実施例を示す概略構成図，オ３図は，この発
明の原理を説明するための実施例の拡大図，オ４図〜オ
１０図は，この発明の他の実施例を示す概略構成図であ
る。 図中，（１）は円形ホーンアンテナ，（２）はアレーア
ンテナ部，（３）は可変移相器，｛４｝は電力分配器，
（５）は送信源，（６）は金属片，（Ｉａ）〜（ＩＣ）
は円形ホーンアンテナ，（６ａ）〜（６ｃ）ｆ′ｉ金属
片，（７）は金属片，（８）は誘電体板，（９）は円形
導体板，α０）とαＤは金属片，（１２１は反射板，α
皺は夕゛イボールアンテナ，α４ｌは誘電体板，（１５
１は誘電体円筒，４１６１（ｌηは金属板，ａ８）は穴
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
て示してある。 一７５一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の素子アンテナを配列して構成されるアレ
   ーアンテナにおいて，上記各素子アンテナごとに，その
   素子アンテナの近傍に金属体および誘電体，あるいはい
   ずれか一方を設け，ｎ接する素子アンテナ間に二つ以上
   の電波の行路を作シ，一つの素子アンテナから，それぞ
   れの上記行路を通って，＠Ｍの素子アンテナＫ結合され
   る電波信号が互いに打消されるように構成したことを特
   徴とするアレーアンテナ。
2. （２）上記金薦体として，誘電体基板にエッチング加工
   した金属体を用いたことを竹徴とする特許請求の範囲オ
   （１）項記載のアレーアンテナ。 ｛３）上記金属体として，穴のあｈた金属体を用いたこ
   とを特徴とする特許趙求の範囲オ（１）項記載のアレー
   アンテナ， ｛４｝上記金属体，あるいは＠電体が，取シ付け用誘電
   体に取シ付けられ，？−の取力付け用誘電体が，上記素
   子アンテナと一体構造になっていることを特徴とする特
   許請求の範囲オ（１）項記載のアレーアンテナ。