JPS60216605A - スロツト・アレイ・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】 「産業上の利用分野１ 本発明は、舶用レーダ、中継装置等のアンテナとして好
適なスロット・アレイ・アンテナ装置に関し、特に、誘
電体導波機構を備えて、小型軽量化を図ったスロット・
アレイΦアンテナ装置に関する・ １従来技術」 スロット・アレイ・アンテナ装置は、パラボラ・アンテ
ナ等と比べて小型軽量であるため、マスト等に載せる必
要がある舶用レーダに多用されている。しかし、スロッ
ト導波管のみでは、該スロット導波管の管軸を含む平面
（以下水平面と称する。）内での指向性ビームを形成で
きるだけで、該水平面に直交する面（以下垂直面と称す
る。）内の指向性ビームは形成できないので、垂直面内
の指向性ビームを得るのに、通常、ホーンが装着され、
使用されている。そのため、パラボラ・アンテナ程では
ないにしても、鋭いビームを得ようとすると、重積が増
大し、また、１３Ｎ　＋：１面積が大きくなって、野外
使用に際し、風圧の影響が大きくなる欠点がある。特に
、風の強い海上で使用される舶用レークでは、それ自身
の強度と共に、回転駆動系に対しても多大な影響を及ぼ
すので、風圧の問題は極めて重要である。

これに対し、出願人は、誘電体導波機構と小型反射板と
を備えて、ホーンを小型反射板に置き換えて細小するこ
とにより、小型軒Ｉ１１化を図り、かつ開口面積を小さ
く抑えたスロワ）−アレイ・アンテナ装置を提案した（
４．シ開昭５６−３１２０５号）。

第１図および第２図は、このスロット・アレイ・アンテ
ナ装置の一例を示す。これらの図に示すスロット・アレ
イΦアンテナ装置は、チャネル部材２のウェブに溝部２
ａを設けて、該溝部２ａにスロット導波管ｌを挿入固着
して成り、該スロ、。

ト導波管ｌの前端に、該前端前方の空間を挟んで、板厚
が使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板３ａ、３ｂ
から成る誘電体導波機構３を突設し、かつ、該一対の誘
電体板３　ａ　、　３．　ｂの外側に、誘電体板３ａ、
３ｂの２５部近傍を透過して射出される電磁波を反射す
る反射板４を、上記チャネル部材２の開口部に設けて構
成される。

このスロット・アレイ・アンテナ装置は、スロット４波
管１から放射された電磁波のうち、水平向に対し小さな
角度を成して放射されるものを°、１１＾電体板３ａ、
３ｂの内向き面（対向面）にて反射させて前方に導くと
共に、大きな角度を成して放射されるものを、〆肘板４
にて前方に反射させることにより、前方に放射される電
磁波エネルギを増大させて、指向性ビームを形成し、か
つ、サイドローブレベルを低減させている。

この場゛合反射板４は、大きな角度で放射される誘電体
基部からの電磁波のみを反射すればよいので、短くてよ
く、従って、開口面積を、従来のホーンに比し小さくす
ることができる０例えば、従来のホーン型の場合、開口
面高さが使用波長の４倍以上であったものが、このスロ
ット・アレイ・アンテナ装置の場合、波長の２倍程度で
よく、開１」面積を小さくすることができる。

上述した第１図および第２図に示すスロット・アレイΦ
アンテナ装置は、これ自体で十分実ｊ’ｌ’ｌ　ｉｊｆ
能であるが、さらに、上記指向特性におけるビームの尖
鋭化、即ち、最大利得め増大を黄請されることがある。

これに対し、誘電体板の材質、長さ等の変更、チャネル
部材の変更、また、反射板の長さ、取付角度変更などに
より対応することが考えられる。

しかし、これらの方法では、ビームの尖鋭化を図り得る
ことの反面、サイドローブの大幅増大となる問題があり
、ビームの尖鋭化の実現は容易でない。

１発明の目的Ｉ 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、サイド
ローブの増大を極力小さく抑えて、主ローブのビームの
尖鋭化を実現できるスロット・アレイ・アンテナ装置を
提供することを目的とする。

「発明の構成」 上記目的を達成すぺ〈本発明の構成は、スロット導波管
の前端に、該前端前方の空間を挟んで、板厚が使用波長
に比して十分薄い一対の誘電体板を突設して誘電体導波
機構を形成し、かつ、該一対の誘電体板の外側に、誘電
体板の基部近傍を透過して射出される電磁波を反射する
反射板を設けて成るスロット・アレイ・アンテナ装置に
おいて。

」ニ記一対の誘電体板の外側に、板厚が使用波長に比し
て十分薄い誘電体板を並設して、第２の誘電体導波機構
を形成して成ることを特徴とする。

上記構成において１本発明の作用は、理論的には必ずし
も明確ではないが、一応、次のように考えられる。

−・対の誘電体板から射出された電磁波および反射板か
ら反射された電、ω波の一部が、外側にある第２の誘電
体導波機構を構成する誘電体板により反射されて、本来
、側方（垂直方向）に放射されてビームを拡げるものが
、前方方向に集束され、ビームの尖鋭化に寄与するため
と考えられる。

「実施例」 本発明の実施例について、図面の簡単な説明する。

第３図および第４図に示す本発明スロット・アレイ・ア
ンテナ装置の第１実施例は、チャネル部材２のウェブに
溝部２ａを設けて、該溝部２ａにスロット導波管ｌを挿
入固着して成り、該スロット導波管ｌの前端に、該前端
前方の空間を挟んで、板厚が使用波長に比して士　薄い
一対の誘電体板３ａ、３ｂから成る第１の誘電体導波機
構３を突設し、かつ、該一対の誘電体板３ａ、３ｂの外
側に、誘゛屯体板３　ａ　、　、３　ｂの基部近傍を透
過して射出される電磁波を反射する反射板４を、上記チ
ャネル部材２の開口部に設け、さらに、上記一対の誘電
体板３ａ、３ｂの外側に、板厚が使用波長に比して十分
薄い話１重体板５ａ、５ｂを並設して、第２の誘電体導
波機構５を設けて構成される。

なお、本実施例では、誘電体板３ａ、３ｂを、先端を接
近させて非平行に配設しである６勿論、平行に配設しで
ある場合にも適用できる。かかる非平行配置構成によれ
ば、誘電体板３ａ、３ｂが平行に配設されている場合よ
り、サイドローブを小さく抑えられる。

チャネル部材２は、金属板または金属壁面を有する材料
からなり、導波管と同様に作用する。金属壁面を有する
材料としては、例えば、プラスチック板に金属層を、メ
ンキその他の手段により被着したものがある。

上記第１の誘電体導波機構３は、例えば、ＦＲＰ（繊維
強化プラスチック）からなる２枚の誘電体板３ａ、３ｂ
にて構成される。誘電体板３ａ。

３ｂは、各々、基部近傍を僅かに折曲した板状の誘電体
から成り、ＩＩいに外向き面の延長線が先端側にて接近
するようにして、基部をチャネル部材２の平行片の内側
に固着して成る。

詰゛屯体板の折曲は、語根の長さ、反射板の長さおよび
開き角度によっても異なるが、１度〜５度程１朗の極め
て僅かな角度である。もっとも、チャネル部材２の平行
片に傾斜を設けておけば、誘電体板を折曲しなくともよ
い。また、平行平面板の誘電体板を、チャネル部材２に
取付ける際に折曲してもよい。

誘電体板３ａ、３ｂの傾斜角度は、サイドローブレベル
に影響があり、本発明者の実験によれば、角瓜が大きく
なる程サイドローブレベルが小さくなる。ただし、角度
を大きくし過ると、メインローブの放射パターンが悪く
なるので、」二記角度範囲が望ましい。

また、誘電体板３ａ、３ｂは、波長に比して十分薄い板
厚のもの、例えば、ｌ／１０波長以下の板を使用する。

本実施例の場合、この板厚ｔは、０．０７８人としであ
る。板厚は、誘電率が大きいもの程薄くする必要があり
、本実施例では、比誘電率が約２．８のものを使用して
いる。板厚を薄くする理由は、誘電体板内に電磁波がト
ラップされることによる放射パターンの劣化を防ぐため
である。

誘電体板３ａ、３ｂの前後方向の長さＬは、長い程よい
と考えられるが、内向きの傾斜を考慮すると、波長入の
数倍程度が適当である。本実施例では、３．４入である
。

また、誘電体板３ａ、３ｂの間隔は、狭くなる程サイド
ローブレベルが減少する。しかし、誘電体板３ａ、３ｂ
の基部では、チャネル部材２の開１」部幅をｌ／２λよ
り小さくすると、スロット導波管１からの電力放射を抑
圧するため、本実施例の如き誘電体板取付構造の場合、
必然的にｌ／２波長以上となる。もっとも、チャネル部
材２の構造が異なれば、このように限定されない。本実
施例では、外向き面間の距離りは、０．７８入としであ
る。

一方、先端における距離ｄは、誘電体板３ａ。

３ｂの長さと傾斜角とで決り、本実施例の場合、０．６
９人である。

反射板４は、上記チャネル部材２と同様に、金Ｊｉｍ板
または金属壁面を有する板から成り、本実施例では、上
記ｔｆＳＩＦｊＪのものと同様に、チャネル部材２開口
部に一体に設けられている。この反射板４は、その長さ
文を大きくする程、サイドローブレベルが小さくなるが
、文を大きくすると、それだけ風圧が大きくなる。従っ
て、使用波長の２倍程度が望ましく１本実施例では、１
．９λとじてある。

また、反射板４の開き角度θは、誘電体板３ａまたは３
ｂを透過してくる電磁波の入射角度゛と風圧とを考慮し
て、実験により決める。本実施例では、２５度である。

ｆｉＳ２の誘電体導波機構５は、例えば、ＦＲＰ（！Ｍ
維強化プラスチック）からなる誘電体板５ａおよび５ｂ
の基端を、上記反射板４の開口部４ａに固着し、上記誘
電体板３ａ、３ｂの外側にて、これらを覆うように並設
して構成される。即ち、この第２の誘電体導波機構５は
、」二記第１の誘電体導波機構３を適当な空間を保持し
て挟むように形成される。本実施例では、上記誘電体板
３ａ。

３ｂと同一の材料にて形成しであるが、異なる材料によ
って形成してもよい。

上記誘電体＆　５　ａ　、　５　ｂは、」−記：Ｊ５電
体板３ａ。

３ｂと同様に、波長入に比して十分薄い板厚のもの、例
えば、ｌ／１０Å以下の板を使用する。本実施例の場合
、この板厚ｔは、０．０５λとしである。板厚は、この
伯に限らないが、上記誘電体板３ａ、３ｂの場合と同じ
理由により、誘電率が大きいもの程薄くする必要がある
。

誘電体板５ａ、５ｂは、互いに先端を接近させるよう配
設されている。この理由は、パックローブ等の、１−ビ
ームから太きく離れた角度に生ずるサイドローブを増加
させないためである。もつとも、平行に設けても、ビー
ム集束効果はある。

また、誘電体板５ａ、５ｂの先端には、曲面状の被覆部
材６が設けである。この被覆部材６は、本実施例では、
誘電体板５ａ、５ｂと同一の材料にて一体に設けである
。従って、本実施例の誘電体導波機構５は、１枚の誘電
体板を、開口部に向って拡開する略Ｕ字状に成型して設
け、その開口部を上記反射板４の開口部４ａに固着して
形成される。

この被覆部材６と誘電体板５ａ、５ｂとは、レードーム
を構成し、アンテナ装置の両側面を適当な側板（図示せ
ず）にて覆うことにより、内部の誘電体導波機構３およ
びスロット導波管ｌを電封する。

なお５本発明では、誘電体導波機構３の誘電体板３ａ、
３．ｂに並設される板状の誘電体板５ａ。

５ｂの部分があればよく、この被覆部材６は、必ずしも
設ける必要はないが、該被覆部材６が設けであると、誘
電体板５ａ、５ｂと共に、レードームを構成して、風圧
の影響を軽減でき、また、水や塵埃の侵入を防止できる
。

上述した構成において、スロット導波管１から電磁波を
放Ｑイすると、非平行状態に配置されている誘゛屯体板
３ａ、３ｂに対する入射角が、誘電体板３ａ、３ｂの傾
斜角度分小さくなるので、第１図に示す平行配置の場合
より、透過率が大きくなって、誘電体＆　３　ａ　、　
３　ｂ基端近傍において水平面に対して大きな角１負で
進行する電磁波は、第５図にてＷｌで示すように、大部
分が誘電体板３ａを透過して、反射板４により反射され
る。この電磁波Ｗｌは、前方からやや離れる方向に向っ
て進行し、誘電体板５ａに入射し、ここで内向きに反射
され、再び、誘電体板３ａに入射して、反射され、前方
方向に進行する。

また、上記Ｗｌより大きい角度で誘電体板に入射した電
磁波は、同図Ｗ２で示すように、反射板４には入射せず
、＋１う方にやや拡かつて進行し、誘電体板５ａに人Ｑ
イシて、一部は透過し、残りが反射される。そして、誘
電体板３ａにて反射され。

前方方向に進行する。

一方、上記Ｗ２よりさらに大きな角度で誘電体板３ａに
人Ｑ４シた電磁波は、同図Ｗ３で示すように、誘電体板
内向き面で反射され、前方に進行する。この場合、反射
される電磁波は、入射角度の大きいもののみであるので
、放射エネルギが集束されて、拡がりの少ないビームと
なる。

上記Ｗｌ　、Ｗ２　、Ｗ３のように進行する各電磁波を
重畳すると、第６図に示す放射パターン・となる。

これを、上記実施例から第２の誘電体導波機構５を除い
たアンテナ装置の放射パターン（第７図参照）と比較す
ると、前者、即ち、上記実施例のアンテナ装置では、サ
イドローブは若干高くなってはいるが、ビーム半値幅、
即ち、−３ｄＢビーム幅は、２２度となっており、後者
の２４度より尖鋭化し、アンテナ利イＩｔが増加してい
る。

次に、第８図に示す本発明第２実施例は、誘電体導波機
構５を構成する誘電体板５ａ、５ｂの先端開口部に、−
１ｔ板状の被覆部材６を装着して成るものである。他の
構成は、上記第１実施例と同様であるので、説明を繰返
さない。

本実施例の被覆部材６は、誘電体板５　ａ、５　ｂと別
体に設けられているが、上記第１実施例と同様に、一体
に設けてもよい。また、被覆部材６の材質は、誘電体板
と同じでなくてもよく、放射される電磁波の反射が少な
ければよい。

次に、第９図に示す本発明第３実施例は、誘電体板３ａ
、３ｂの先端に、スペーサ７を装着し、該スペーサ７の
外周と反射板４の開１」部４ａとにより、誘電体板５ａ
、５ｂと被覆部材６とを位置決めして数句けて成るもの
である。

スペーサ７は１例えば第１Ｏ図に示すように。

被覆部材の先端形状に対応した曲面部７ａと、一対の誘
電体板３ａ、３ｂの先端部を嵌着する凹部７ｂとを設け
て成る。このスペーサ７は、電磁波を散乱しないよう、
使用電磁波に対し反射の少ない材料、即ち、比誘電率が
略ｌの物質にて形成する。

スペーサ７の誘電体板３　ａ　、　３’　ｂに対する装
着は、長手方向に適当な凹陥にて複数個配置することに
より行なう。この場合、四部７ｂと誘電体板３ａ、３ｂ
の先端とか当接する部分にクッション月を介在させると
、位置決め作業の際、誘電体板３ａ、３ｂに無理な力が
加わらず、円滑に作業を行ない得る。

なお、上記第２実施例に示す平板状の被覆部材６を使用
する場合には、」−配向面部７ｂを平板状としたものを
使用する。

次に、第１１図に示す本発明の第４実施例は、」二記第
３実施例のアンテナ装置の誘電体板５ａ。

５ｂの内側に、支持部材８を装填して成るものである。

この支持部材８は、使用電磁波に対して透明な材ｔｉｔ
、即ち、比誘電率が略ｌの物質にて形成される６例えば
、発泡スチロール等の発泡材を、誘電体板５ａと３ａと
の間、誘電体板３ａと３ｂとの間、および、誘電体板３
ｂと５ｂとの間に装填する。

装填は、例えば１発泡材からなる支持部材８の場合には
、予め発泡成型した発泡材を、上記各空間に嵌着するか
、または、上記各空間にて、発泡材原料を発泡させて充
填することにより行なう。

この場合、誘電体板３ａ、３ｂ間とこれらの外側とは、
必ずしも同一材料である必要はない。

誘電体板５ａ、５ｂの中で発泡を行なう場合、上記スペ
ーサ７があるため、この部分に発泡材が充填されない空
間ができ、該空間にて電磁波が散乱されるという不都合
を生じることがある。そのため、第１１図に示すように
、スペーサ７に透孔７Ｃを設けておくと、この透孔７Ｃ
を介して発泡材が移動し、不充填部分が埋められ、上記
不都合を生じない。

なお、上記各実施例では、反射板の内側に、第２の誘電
体導波機構を構成する誘電体板を取イ１けているが、外
側であってもよい。また、反射板に固着せず、反射板の
外側でアンテナ装置全体を覆うように設けてもよい。

なお、上記各実施例では、反射板４を、平板にて構成し
ているが、放物面等の曲面板であってもよい。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、誘電体導波機構を備えた
スロット・アレイ・アンテナ装置において、一対の誘電
体板の外側に、板厚が使用波長に比して十分薄い誘電体
板を並設して、第２の誘電体導波機構を形成する構成と
したことにより、サイドローブの増大を極力小さく抑え
て、主ローブのビーム尖鋭化を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘電体導波機構を備えたスロット・アレイ・ア
ンテナ装置の例を示す斜視図、第２図はその断面図、第
３図は本発明スロット・アレイ・アンテナ装置の第１実
施例を示す斜視図、第４図はその断面図、第５図は上記
第１実施例の作用を示す説明図、第６図は」二足第１実
施例の実ｌｌ１ｌｌ放射パターンを示す特性図、ｔｔＳ
Ｖ図は上記第１実施例のアンテナ装置から第２の誘電体
導１ＪＪＩ機構を除去したものの実測放射パターンを示
す特性図、第８図は本発明スロット・アレイ・アンテナ
装置の第２実施例を示す断面図、第９図は本発明スロッ
ト・アレイ・アンテナ装置の第３実施例を示す断面図、
第１Ｏ図は上記第３実施例にて使用されるスペーサの一
例を示す剥視図、第１１図は本発明スロット・アレイ壷
アンテナ装置の第４実施例を示す断面図である。 １・・・スロット導波管 ２・・・チャネル部材 ３・・・誘電体導波機構 ３ａ、３ｂ・・・誘電体板 ４・・・反射板 ４ａ・・・開口部 ５・・・第２の誘電体導波機構 ５ａ、５ｂ・・・誘電体板 ６・・・被覆部材 ７・・・スペーサ ８・・・支持部材 出願人　株式会社　東京計器 代理人　弁理士　三品岩男 第４図 第６図 第７図 （ｄＢ） 第８図　・ 第９図 第１０図 第１１図 手続補正書印発） 昭和６０年５月１５日 １、事件の表示　特願昭５９−４６０９０号２、発明の
名称　スロット−７レイーアンテナ装置３、補正をする
者 ４、代　理　人　〒２２０ ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 （ａ）明細書第３ページ１８行目に「導波管ｌの前端に
、該前端前方の空間を挟んで、」とあるを、「導波管ｌ
の前方に、該前方の空間を挟んで、」と訂正する。 （ｂ）明細書第６ページ１行目に「導波管の前端に、該
前端前方の空間を挟んで、」とあるを、「導波管の前方
に、該前方の空間を挟んで、」と訂正する。 （Ｃ）明細書第７ペーシ６行目に「導波管１の前端に、
該前端前方の空間を挟んで、」とあるを、「導波管ｌの
前方に、該前方の空間を挟んで、」と訂正する。 以上 補正後の特許請求の範囲 （１）スロット導波管の前方に、該前方の空間を挟んで
、板厚か使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板を突
設して誘電体導波機構を形成し、かつ、該一対の誘電体
板の外側に、誘電体板の基部近傍を透過して射出される
電磁波を反射する反射板を設けて成るスロット・アレイ
・アンテナ装置において。 上記一対の誘電体板の外側に、板厚が使用波長に比して
十分薄い誘電体板を並設して、第２の誘電体導波機構を
形成して成ることを特徴とするスロット・アレイ・アン
テナ装置。 （２）ｌ記第２の誘電体導波機構を構成する誘電体板に
て、に記一対の１誘電体板を適当な空間を保持して覆う
と共に、該第２の誘電体導波機構の先端間１部に被覆部
材を装着して、レードームを構成して成る請求の範囲第
１項記載のスロット・アレイ・゛アンテナ装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロット導波管の前端に、該前端前方の空間を挟
   んで、板厚が使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板
   を突設して誘電体導波機構を形成し、かつ、該一対の誘
   電体板の外側に、誘電体板の基部近傍を透過して射出さ
   れる電磁波を反射する反射板を設けて成るスロット・ア
   レイφアンテナ装置において、 上記一対の誘電体板の外側に、板厚が使用波長に比して
   十分薄い誘電体板を並設して、第２の誘電体導波機構を
   形成して成ることを特徴とするスロット・アレイ−アン
   テナ装置。
2. （２）上記第２の誘電体導波機構を構成する誘電体板に
   て、上記一対の誘電体板を適当な空間を保持して覆うと
   共に、該ＷＪ２の誘電体導波機構の先端間１」部に被覆
   部材を装着して、レードームを構成して成る請求の範囲
   第１項記載のスロット−アレイのアンテナ装置。