JPS5940705A - アンテナ装置 - 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２反射板を用いて垂直面内の広い角度範囲を
ビーム走査するアンテナ装置に関するものである。

まず、従来のこの種アンテナを第１図を用いて説明する
。第１図において、（１）は複数個の素子アンテナと複
数個の移相器から構成され、電子的にビーム走査するフ
ェーズドアレーアンテナ（ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ　、
　ａｎｔθｎｎａ　、以下、フェーズドアレーと略す。

）である。ａはその開口面で水平面と一致している。

イ２）は電波を反射する金属製の平面反射板である。

フェーズドアレー（１）から出た光線Ｒ１，Ｒ２は反射
板（２）で反射され、θの方向に進んでいく。

さて、この従来のアンテナ装置では、フェーズドアレー
（１）の電子的ビーム走査機能によシ２２反射板２）を
介して垂直面内のビーム方向θを電子的に変化させるこ
とができる。しかし、垂直面内のビーム走査角θを大き
くしようとすれば反射板（２）を大きくするか、あるい
は２反射板（２）の開口面ｉすなわち水平面に対する設
置角度αを太きくしなければならない。ところが、車両
や航空機などに搭載される場合には反射板の高さや重量
に制限があって、むやみに反射板（２）を大きくするこ
とはできない。一方９反射板（２）の設置角度αを大き
くした場合には、θの小さい水平方向の近くをビーム走
査するときには、フェーズドアレー（１１自身のビーム
走査角βが大きく々つでしまい、このとき、）工−ズド
アレーのいわゆるグレーティングローブ（ｇｒａｔｉｎ
ｇ　１ｏｂｅ）の発生をなくすために素子アンテナの配
列間隔を小さくしなければならず、この結果、素子アン
テナ間の相互結合が増大し、ビーム走査に伴なうフェー
ズドアレー（ｌｌの入力インピーダンスの変化が増大し
、整合がとれず、信号電力が有効に電波として放射され
なくなる。なお。

第１図のアンテナで水平面３６０°をビーム走査しよう
とすれば、ある程度陳ではフェーズドアレー（１）の電
子的ビーム走査でカバーできるが、それ以上は必ず反射
板の機械的回転による走査が必要となる。この結果、電
子的走査の高速走査性が失われ。

又２反射板（２）の回転駆動機構が必要となる。

この発明はこれら従来の欠点を除去するために。

反射板として多数のダイオードでつながれた金属ス）　
ＩＪツブを複数本配列して構成したものを用い。

且つ、第１図に対応する垂直面内で設置角αの異なる上
記反射板を複数面設けたもので、以下２図面によってこ
の発明の詳細な説明する。

第２図はこの発明の構成要素となる金属ストリップ平板
の概略構成図である。第２図において。

（３ａ）　、　（３ｂ）は薄い誘電体板（４）上に細い
金属導体が縦方向にプリントされた金属ストリップ（５
ｔｒｉｐ、）で、誘電体板（４）の上に等間隔ｄで平行
に構成されている。特に、１本おきにある金属ストリッ
プ（３ａ）には、一定の間隔ｐでダイオード（５）が取
シ付けられている。このダイオードの働きは、全てのダ
イオード（５）に順バイアスの電圧が印加されると金属
ストリップ（６ａ）はそれぞれ１本の金属導体となり、
すなわちダイオード（５）の付いていない金属ストリッ
プ（５ｂ）と同じとなり、一方、全てのダイオード（５
）に逆バイアスの電圧が印加されると金属ストリップ（
５ａ）はダイオード（５）の付いている点で電気的に寸
断され、多数の長さがｐの金属ストリップ線に分けられ
る。このように構成された金属ストリップ平板（６）に
平面波の電波が入射したときの作用を次の第３図を用い
て説明する。

第３図は第２図の金属ストリップ平板（６）に金属スト
リップ（３ａ）　、　（３ｂ）と平行な電界が入射した
ときの相隣シあう１組の金属ストリップ（３ａ）と（５
ｂ）の等価回路を示しており、第３図（ａ）はダイオー
ド（５）に順バイアス電圧を印加したとき、第３図（ｂ
）は同じく、逆バイアス電圧を印加したときに相当する
。第３図の等価回路のＬは１本の金属ストリップ（３ｂ
）の呈するインダクタンス、同じく、Ｃは間隔ｐで寸断
された金属ストリップ（３ａ）の呈するキャパシタンス
である。ここに、全てのダイオード（５）に順バイアス
の電圧を印加したとき、第３図のインダクタンスＬが十
分小さくなるように金属ストリップ（３ａ）と（３ｂ）
の太さと間隔ｄを選べば第３図（、）の等価回路はほと
んど短絡状態となり、金属ストリップ平板（６）は入射
電波に対して反射板として働く。一方、全てのダイオー
ド（５）に逆バイアスの電圧を印加したときの第３図（
ｂ）のキャパシタンスＣが上記のインダクタンスＬに対
して、ω２ＬＣ＝１（並列共振、但ｔｔｐ　　ωは角周
波数）となるように。

金属ストリップ（３ａ）の寸断の間隔ｐを選べば、第３
図（ｂ）の等価回路は開放となり、金属ストリップ平板
（６）は入射電波をその贅ま透過させる透過板となる。

このような構成と働きを持つ金属ストリップ平板（６）
を用いたこの発明の実施例を次に第４図を用いて説明す
る。

第４図はこの発明の実施例の、第１図と同じく垂直断面
における概略構成図である。すなわち。

この発明では設置角度がα１およびα２の２枚の金属ス
トリップ平板（６ａ）　、　（６ｂ）を設け、さらに、
これらの２枚に向き合う形で対象にもう２枚の金属スト
リップ平板（６ａ）　、　（６（１）が置かれている。

イは垂直軸である。第４図では金属ストリップ平板（６
ａ）のダイオードの印加電圧を順バイアスにして反射板
として動作させ、残り３枚の金属ストリップ（６ｂ）　
、　（６ｃ）　、　（６ｄ）は同じくダイオードを全て
逆バイアス電圧印加して透過板として働かせている。

従って、フェーズドアレー（１）から出た光線Ｒ１゜Ｒ
２は金属ストリップ平板（６１）で反射されてθ１の方
向に向かっていく。フェーズドアレー（１）の光線の方
向を電子的に変えればθ１の方向が電子的に走査される
。第４図でわかるように、金属ストリップ平板（６ａ）
〜（６ｄ）を反射板として動作させた場合。

金属ストリップ平板（６ａ）と（６Ｃ）は比較的高い仰
角の角度範囲のビーム走査のために用いられ、同じく金
属ストリップ平板（６ｂ）と（６ｄ）　Ｕ水平方向に近
い、比較的仰角の低い角度範囲のビーム走査のために用
いられる。

第４図で、フェーズドアレー（１）によってビーム方向
を水平面で走査させることができ２反射板としての１枚
の金属ス）　ＩＪツブ平板１水平面内士４５°の範囲を
ビーム走査させることができる。従って、第４図の垂直
軸イを回転軸として第４図の構成のものを９０”回転さ
せたものを組合せることによって、水平面内３６０°の
ビーム走査ができることは明らかである。

第２図の金属ストリップ（６）に用いられるダイオード
（５）は、単に電流のＯＮとＯＦＦを切換えるだけであ
るから比較的安価なものでよい。又、１枚の金属ストリ
ップ平板に付いているダイオードは全て一斉に順バイア
ス電圧か逆バイアス電圧を印加されるため、その切換え
の制御は（０，１）の１ビツトで用が足シる。

なお２以上は第４図のように設定角αとα２の２種類の
金属ストリップ平板を用いる場合について述べたが２反
射板の高さの制限が厳しいときなどには垂直面内のビー
ム走査の角度分担範囲をさらに細かに分け、３種類以上
の設置角をもつ金属ストリップ平板を用いることもでき
る。又、水平面内についても１枚の反射板当り水平面内
を例えば±６０’ビーム走査できるとすれば、水平面内
で３組の反射板を設ければよい。更に、第４図で天頂方
向のビーム走査はフェーズドアレー（１）自身で直接、
ビーム走査することができ、このときには当然ながら全
ての金属ストリップ平板は透過板として働くようにする
。

以上のように、この発明によれば反射と透過を電子的に
切換えられ、且つ、設置角度の異ガる金属ストリップ平
板を用いることによって、水平面内３６０°の電子的ビ
ーム走査は勿論のこと２反射板の高さに制限がある場合
でも垂直面内の広い角度範囲をフェーズドアレーに無理
な広角ビーム走査を強いることもなく、電子的にビーム
走査することができるから、これを捜索、追尾用のレー
ダなどのアンテナに用いたときの効果は著しく太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアンテナ装置の概略構成図、第２図はこ
の発明に用いられる金属ストリップ平板の概略構成図、
笛３図は金属ス）　ＩＪツブ平板の等価回路図、第４図
はこの発明の実施例の垂直断面の概略構成図である。図
中、（１）はフェーズドアレーアンテナ、　　（５ａ）
、（５ｂ）は金属ストリップ。（４）は誘電体板、（５
）はダイオード、（６）は金属ストリップ平板である。 なお２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。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 門 第　４　図　・ ２０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１電波を送受信するアンテナと、電波を反射する平
   面板とから成るアンテナ装置において、複数本のワイヤ
   状の金属導体を平行に並べ、且つ。 １本ないし数本おきの上記ワイヤ状の金属導体に一定の
   間隔でダイオードをつなぎ、上記ダイオードに印加する
   電圧を順方向か逆方向かに切換えることによって電波を
   反射するか又は透過するように構成した平面板を有し、
   上記アンテナの開口面を水平面とするとき、水平面のな
   す角贋が互いに異なる複数個の上記平面板を用い、それ
   ぞれ平面板によって垂直面内の異なる方向に電波ビーム
   を放射することを特徴とするアンテナ装置。 （２）　　アンテナとして複数個の素子アンテナから成
   り、電子的にビーム走査を行うフェーズドアレーアンテ
   ナを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のアンテナ装置。 （３）　　ワイヤ状の金属導体として、誘電体基板上に
   プリントされた金属ストリップを用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１１項記載のアンテナ装置。