JPS6112103A

JPS6112103A - スロツト・アレイ・アンテナの製造方法

Info

Publication number: JPS6112103A
Application number: JP13239184A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Hattori; 服部　圭助; Kunio Hiratsuka; 平塚　国雄; Yoshinori Nomoto; 野本　能義
Original assignee: Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Koden Electronics Co Ltd
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-01-20

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）この発明は船舶等に使用されるレーダ用スロ・ソト・ア
レイ・アンテナの製造方法に関するものである。

（従来の技術）レーダに使用されるアンテナは、その用途や波長帯によ
って種々の形式のものが用いられる。−最に、ＵＨＦ帯
で使われるビームアンテナとし−Ｃは、八木アンテナや
ヘリカルアンテナがよく用いられる。マイクロ波用アン
テナになると、電磁ホーンアンテナや反射形アンテナが
用いられていたが、最近になってスロット・アンテナ即
ち詳しく言えば、導波管形スロット・アレイ・アンテナ
がひろく用いられるようになってきた。以下、従来形の
アンテナは省略し、現在多用されつつあるスロット・ア
レイ・アンテナの原理とその構造の概要を説明する。

第４図は導波管の一部を示す斜視図である。図に示すよ
うに導波管の短面に垂直軸と角度θをなすスロットＳを
設けると、乙のスロワＩ−Ｓから放射される電波の電界
はスロットＳの中心軸に直角て、導波管の短面に平行な
ベク）・ルＥｓであられされる。乙のバク１−ルＥｓは
導波管の軸に対して平行の水平成分ＥＨと、この軸に直
角の垂直成分Ｆ：ｖとに分解される。即ち、スロワＩ−
Ｓからば水平偏波Ｅ、と垂直偏波Ｅｖの合成された電磁
波ＥＳがスロットの前方、即ちスロットを設けた短面に
垂直方向に放射されることとなる。

次に第５図に示すように、電磁波の波長λｇのとき第１
のスロットＳ１から中心距離を杼λｇｔ！け離れた位置
を中心とし、縦軸に対してθたけ傾斜した第２のスロッ
トＳ２を設けると、このスロットから放射される電磁波
のベクトルＥｓ、Ｔよ、さきの第１のスロットＳ羞から
放射される電磁波のベクトルＥｓ１　の場合と同様にＥ
Ｈ，とＥＶＪとに分解される。第１のスロットＳ、と第
２のスロワｌ−ＳＸとは垂直軸に対して、それぞれθ、
及びｏ、ｔ、イは傾けであるが、ヘー−へとしであるの
で、Ｉ！、Ｈｔ　＝　Ｅ？ｌａ。

Ｅ　／、　−Ｅ　ｖ！となる。そこで、このＳ、と８２
から発射される夫々の電波は水平偏波同志のＥＨ５とＥ
Ｈ。

は同位相であるから合成されて２倍に強め合う。

これに反し、垂直偏波は位相が正反対であるからスロッ
トの前方では互いに打ち消し合うこととなる。この原理
を応用してＳｌ　　と８２のような組み合わせを多数設
け、θを適当に変化させるパターンを設ければ、全体と
して水平幅波のみ合成され、垂直偏波は互いに消去され
るパターンのアンテナが得られる。これがいわゆるスロ
ット・アレイ・アンテナの原理である。その−例を第６
図に示す。

図はスロット・アレイ・アンテナを正面斜上方から見た
斜視図である。なお、具体的構成としては、るので、第
７図に示すような構成となる。図におい−Ｃ，（１，１
）はスロット・アレイ、（］２）はスロ、・ノド、（１
°３）はフレアー、（Ｊ４）は導波管のエンドである。

次に導波管の短面に設けたスロットの正確な構造と、そ
の寸法のとり方を第８図（、）に示す。

第８図（ａ）においてスロットＳ、とスロットＳ２とは
それぞれ異なった傾斜角θ、とθ２をもち別々のベヤ−
のものである。θ１〈θ２とすればｅ、とｌ、とは但し
、Ｔ、とｌはスロットの長面への切り込み深さを示すも
のである。さて、矩形導波管内を電磁波が伝播するモー
ドのＨ□波によって、側面を流れる管壁電流が、スロッ
トによって切られ、そのギャップによって生じた電界に
より電磁波が放射される。導波管内の電磁波の波長をλ
ｇとすれば、この等価回路は第８図（ｂ）に示すように
、線路に並列に入ったアドミッタンスＹであられされる
。

Ｙ＝Ｇ＋ｊ　Ｂという等式でＹを表すことが出来、スロ
ットｌの長さが雑λｇのとき、とのスロットは内部の電
磁波λｇと共振するから、サセプタンスＢ＝Ｏとなり、
最も効率良く電波を発射する乙とができる。即ちｌ、＝
１！□−帰λｇであることが望ましい。コンダクタンス
Ｇ【よ、θと比例するので、θを変化させることによっ
て、電波分布を制御することができる。

（発明が解決しようとしている問題点）スロット・アン
テナの原理は上述の通りであり、広く使われてはいるが
、スロット・アレイ・アンテナの製作には極めて大きな
困難性があった。即ち、発想の出発点である矩形導波管
が既成品であることを前提として、その製造方法を考え
ていたからである。これに基づく困難性を列挙すれば次
のとおりである。

（１）スロットの傾斜角θを正確に次々と変化させつつ
、スロットを切削工作することの煩雑さ。

（！１）スロットの切り溝の長さ１−４４λｇを正確に
工作することの困難さ。これは、さきにも触れたように
、４はスロットの上下の切り込み深さＴを含んだ値であ
るから、傾斜角θを変えれば切り込み深さを微妙に変化
させる必要があるがらである。

（■１）スロットの間隔をへの字の中心点において、切
り溝の長さと同じ＜１−Ｓ’ｌλｇとすることの困難さ
。

これらの困難さを克服して既成の導波管に機械加工工作
によって、正確なスロット・アレイ・アンテナを製造す
ることは、−見容易に見えるが、上述のＮ）　、　　（
ｉｉ）　、　　（ｉｉｉ）の困難点があるため実際には
非常に面倒な工作であり、精度の高い加工をするｔコめ
には多大の工数と時間を必要とするので製作費がかさむ
という大きな欠点があった。

そこで従来試みられｔこ代替製造法が幾つかあるので、
次にこれを説明する。

導波管にスロット・アレイを正確に工作・加工する困難
さを克服する為に第１に試みられた方法は、スロット面
部分のみをプリント配線板で別に作り、コの字形断面の
板金体の開口部上下と上記プリント板の基板上の金属部
とをハンダ付けする方法である。第２に試みられた方法
は、上記プリント板の代わりに、プレスで打抜かれｔこ
スロット加工済平板を用いる方法である。これらの方法
が提案されたが、何れも輻射ビームの形成に不都合があ
り、実用化されていない。その理由は、上記第１．及び
第２の方法が何れもスロ・ソト形成部分が平板状である
ため、切り込み深さに相当する部分の寸法が無視された
ため、前記（１））の問題が、解決できず、従って実質
上の各スロット長がｌ−綽λｇという理論値から外れて
しまうことが、アンテナビームの形成に支障を来す結果
になった乙とＣζよるものである。なお、ハンダ付は工
作では、平板とコの字形部材との接触面が理想的に行か
ないうらみがあった。

これを要するに、従来試みられたスロットのある前面側
で合体させる構成でば、導波管式スロット・アレイ・ア
ンテナの代用品としては効果がないことが明らかである
。

乙の発明が解決しようとしている問題点は、正にこの点
であって、スロット・アレイを設ける前面側は、極めて
正確に而も容易に平板状のま５で加工し、これを所要の
形に折曲げ加工し、背面側で、合体構成するという方法
をとっｔこことによって、従来試みられ１．＝上述の方
法の欠点をすべて解決することが出来た。

以上の諸点の他に更に次の効果も考慮しなければならな
い。それは第１に既成の導波管を加工する場合でば導波
管の材質は既定である。導波管をその主目的用として比
較的長い距離に使う場合には、途中の損失を極力少なく
する必要があり、そのｔコめ寸法精度、表面仕上げ等も
高度の技術を用いなければならないものである。第２に
各スロット毎に傾斜確θを変え、これに伴う切り込み深
さＴを次々と変えて加工して行かなければならない。

これも非常な精密加工を必要とする。第３に加工の途中
で熱による変形が生じ、寸法に狂いが生ずる可能性が大
きい。第４に加工によるパリを採る作業が必要になるが
、これは構造上容易でないことは一見して明らかである
。

（問題を解決するだめの手段）そこて本願発明は従来の導波管を加工１ノーごスロット
・アレイ・アンテナを製造するという根本思想を改め、
予め正確に加工したスロット・アレイを設けた材料を用
いて導波管形アンテナを組み立てるという製造方法を採
用するという発想の転換にふみ切ったのである。

即ちこの発明は導波管を加工して導ｅ管形スロッｌ〜・
アし・イ・アンテナを製造するという従来の方法を捨て
、平板状の金属材料を所定の寸法に切り、これに所定の
スロット・アレイを平面のま＼加工する。この加工方法
としては数値制御式の工作機械を用いて極めて正確にス
ロットを次々に加工することができる。量産の程度が進
めば、精密な抜型を上記の方法等で製作して、押抜き機
を構成し、これにより押抜き加工によって簡単に量産す
ることができる。これを更に所定の形状、寸法のコの字
形を含む形に折曲げ加工をし、別に用意した平板から作
ったコの字形の閉塞用の第２の材料と組み合わせること
により、完全にシールする加工技術を有効に加えて、完
成させるもの−（ある。

なお終端部の無反射的閉塞等、別個の技術的問題もある
が、この発明では、この問題には触れない。

（発明の実施例）この発明の一実施例を第１図に示す。第１図〈ａ）は第
１の材料の材料取りの段階の材料（１）の平面図、同図
（ｂ）は所定のパターンによるスロット・プレイを加工
した段階の材料（２）の平面図、同図（Ｃ）は上記加工
済の材料を所定の形に折曲げた段階の部材（３）の斜視
図、同図（ｄ）は第２の材料を材料取りした段階の材料
（４）の平面図、同図（ｅ）は上記第２の材料を所定の
形に折曲げ加工した段階の部材（５）の斜視図、同図（
ｆ）は上記第１の部材（３）と第２の部材（５）とを結
合加工した段階の製品（６）を示す斜視図である。

次に、この発明によるスロット・プレイ・アンテナの製
造方法における実施態様の数例を第２図（Ａ＋）　、（
Ａ２）　、（Ｂ＋）　、（Ｂａ）　、（Ｂ７）　２（Ｃ
／）、　　（Ｃ，）及び第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
。

（Ｄ）に示す。第２図（Ａ、）　、　　（Ｂｌ）　、　
　（ＣＩ）は、第１図に示した実施例と異なるスロット
・アレイアンテナの導波管部分の構成方法を示す斜視図
であり、同図（ＡＪ　、（Ｂｚ）　、（ＢＪ）　、　　
（Ｃ２）はそれらの要部断面図である。同図（Ａ１）は
第１図の波管の内面になる様に内側に入れて導波管を構
成する方法によるものを示す。同図（Ｂ、）ｌよ第１の
部材（３）と第２の部材（５）とが、入れ子の関係とな
る様に予め加工の段階で準備され、両材料を結合して導
波管を構成する方法によるものを示す。同図（ＣＩ）は
第１の部材（３）も第２の部材（５）も、夫々開口部を
外側に直角に曲げ、両材料を乙の曲げた部分で突き合わ
せて結合することにより、導波管を構成する方法による
ものを示す。

次に第３図に示すものは、第１図及び第２図に示した基
本形の導波管部分を利用して、実用上は上下の指向性を
所要の範囲にしぼるために用いられる反射板であるフレ
アーも同時に設ける実際上の必要を考慮し、別に又は第
２の材料と共に折曲げ加工［によって製造するという製
造方法の簡素化を実施する場合の例を幾つか挙げたもの
である。

即ち、第３図（Ａ）は、第１図（Ｉ）に示したスロツ１
−・アレイ・アンテナをそのま＼使用し、その外部に別
個に製作したフＩツアー（２１）を組み舒わせなもので
、取付押さえ具（２３Ａ、）、取付台座（２３Ｂ）、取
付ネジ（２３ｅ）、（２３ｄ）等を用いてスロット面（
２２）に障害ならぬ位置に数個所設けて組み立てたもの
を示す断面図である。第３図（Ｂ）はフレアーを合体構
成した場合の断面図で、第１図の形式によるものである
。

図の（３世第１図の（３）と同じであり、（５Ａ）は第
１゛図の（５）の端縁を延長させて第７図のフレアー（
１３）に相当するものを形成したもの。第２図（Ｂ、）
の形式の場合は図示のＸ部に（３）の板厚の横穴が、と
びとびに間隔配置されて設けられる。第３図（Ｃ）は、
（Ｂ）と同しく第２図（Ａ、）の形式のもののフレアー
を合体構成した場合の断面図である。（３］、　（５］
は第２図（Ａｔ）と同符号のもの、（１３Ａ）は上、下
に分設したフＩ／アーである。

第３図（Ｄ）は同じくフレアーを合体構成しｔコ第２図
（Ｃ＋）の形式のものの断面図−乙（３）は第２図（Ｃ
Ｉ）の同符号のものと同じであり、（５Ｂ）は、第２図
（Ｃ１）の（５）の端縁部分を延長させてフレアーを形
成したものである。

（発明の効果）本発明の製造方法によれば、スロット・アレイ・アンテ
ナの製造に関して、従来極めて困難であった導波管を直
接加工する方法を採用することなく、従来の製造原価を
大巾に低減することが可能となり、而も、アンテナ・パ
ターンの性能を直接加工以上に精度良く向上させること
ができ、電子回絡めＩＣ化等の合理化と相俟って従来よ
り圧倒的な躯価格のレーダを大量に需要者に提供するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例を示す製造方
法の段階図、第２図（ＡＩ　）　、（Ｂｌ　）　。（Ｃ６）は本発明の他の実施態様を示す斜視図、第２図
（Ａ２）、（Ｂ（）、（Ｃｚ）はそれぞれ同上のイーイ
線断面図、第２図（Ｂａ）は第２図（Ｂ１）のロー四線
断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発
明の更に別の実施態様を示す断面図、第４図は、従来の
導波管にスロットを設けた場合の電磁波のベクトルを示
す斜視図、第５図は従来の導波管に垂直成分を互いに消
去する一組のスロットを設けた場合の電磁波のベクトル
を示す斜視図、第６図はスロット・アレイ・アンテナの
正面を斜上方から見た斜視図、第７図は具体的なスロッ
ト・アレイ・アンテナで、フレアーを上下に設けたアン
テナ部分の斜視図、第８図（ａ）ば従来の導波管にスロ
ットを設けｔこ場合のスロット傾斜角θ１とθ、が異な
る場合、切り込み深さＬとＴ２が異なることを示す斜視
図である。第８図（ｂ）はスロットの等価回路図である
。特許出願人　　株式会社　光電製作所代理人　弁理士　　佐　藤　英　昭ブ／図：ｆ２昌６句　ｂ＝ロコ′８（８す６０−５　（８３）６ζコ３ −矛４（？づ１．５図づセ乙ｇ −り、！３に

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーダ送受信用のスロット・アレイ・アンテナの
製造において、所定金属板を所定形状寸法に裁断して第
１の材料として供給する段階と、上記第１の材料の所定
位置に所定のパターンのスロット・アレイ形抜孔を加工
する段階と、上記加工済材料を所定の形状に折曲げ加工
を施して第１の部材とすす段階と、この第１の部材とは
別に用意した金属板を所定形状寸法に裁断して第２の材
料として供給する段階と、上記第２の材料を所定の形に
加工して第２の部材とする段階と、前記第１の部材と上
記第２の部材とをもって、所要のスロット・アレイ・ア
ンテナを形成するように結合加工する段階とを具備した
ことを特徴とするスロット・アレイ・アンテナの製造方
法。
（２）第１の部材と第２の部材との結合方法は第１の部
材のコの字形開口部を第２の部材のコの字形開口部で外
部から覆う形の結合方法であることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載のスロット・アレイ・アンテナ
の製造方法。
（３）第１の部材と第２の部材との結合方法は、第１の
部材コの字形開口部に第２の部材を入れ、そのコの字形
背面閉塞部で内部から閉塞する形の結合方法であること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のスロット
・アレイ・アンテナの製造方法。
（４）第１の部材と第２の部材との結合方法は、第１の
部材のコの字形開口部の周縁部と第２の材料のコの字形
開口部の周縁部とが交互に入れ子式に加工されて結合す
る方法であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載のスロットアレイ・アンテナの製造方法。
（５）第１の部材と第２の部材との結合方法は、第１及
び第２の両部材共開口部の上下両先端部が直角に外方に
曲げられており、第１、第２の両部材の折曲げ部分を突
合せて、両コの字形によって所要の導波管を形成する方
法であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載のスロットアレイ・アンテナの製造方法。
（６）第２の部材の構造はアンテナの発射するレーダ波
の垂直方向指向性を所望の値に制限するための反射板部
分を兼ねるための形状寸法を具備させたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（２）項乃至第（５）項のいずれか
に記載のスロット・アレイ・アンテナの製造方法。
（７）第１の部材と第２の部材との結合方法は、導電性
接着剤を結合すべき接着部分に使用し、更に使用材料に
適合した電気溶接又はガス溶接等の技法を組み合わせ使
用して実施することを特徴とする特許請求の範囲第（２
）項乃至第（６）項のいずれかに記載のスロット・アレ
イ・アンテナの製造方法。