JPS61136305A - Antenna - Google Patents

Antenna

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JPS61136305A
JPS61136305A JP25858384A JP25858384A JPS61136305A JP S61136305 A JPS61136305 A JP S61136305A JP 25858384 A JP25858384 A JP 25858384A JP 25858384 A JP25858384 A JP 25858384A JP S61136305 A JPS61136305 A JP S61136305A
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JP
Japan
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terminal
coupler
output
antenna
terminals
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Application number
JP25858384A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshizo Shibano
儀三 芝野
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61136305A publication Critical patent/JPS61136305A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a single directivity which has suppressed a side lobe by constituting a feed of linearly arranged three elements, of a tournament connection of two stages of a 3dB coupler. CONSTITUTION:Element I-IV and an element O are installed at an interval of 90 deg. on the periphery, and in the center of a circle, respectively, and at every bearing, linearly arranged three elements centering around the element O are utilized. A signal of the element I receives a variation of an amplitude and a phase of 1/2 by a 6dB attenuator, and -j/2<1/2> each by coupling of (2) and (4) of a 3dB coupler H3 and (3) and (1) of a 3dB coupler H1, and becomes and output of -1/4 in a terminal x+. In the same way, an output of 1/4 is obtained from the element III. A signal of the element O receives an amplitude variation of 1/2<1/2> each by two-distributors S1, S2, but an output of the two- distributor S2 is synthesized again, therefore, an output of -j/2 is obtained in the x+ terminal. Accordingly, when feed is executed from the x+ terminal, outputs of the element I, O and III become 1:j2:-1 from a reciprocal theorem of an antenna, and their composition becomes a single directivity. Also, when the 3dB coupler is made to have a wide band characteristic, a wide band is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕  ′ 本発明は指向性アンテナに係り、特に中心素子と4素子
を円形に配置したアレイアンテナと給電回路とからなり
、4つの給電点を有しその各々から給電した場合に水平
面内で90°ずつ異なった方向に電波を放射することが
できる、電波方向探知用の4ビームアンテナに関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] ' The present invention relates to a directional antenna, and in particular to a directional antenna consisting of a central element, an array antenna with four elements arranged in a circle, and a feeding circuit, and having four feeding points. This invention relates to a four-beam antenna for radio wave direction detection, which can radiate radio waves in directions different by 90 degrees in the horizontal plane when power is supplied from each of the four beams.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

水平面内で90°ずつ異なった方向に電波を放射するこ
とができる、4ビームアンテナを実現するという目的か
らは、種々の方式を考えることができるが、最も簡単な
のは4式の小指向性アンテナを90”ずつ方向を異なら
せて配置するものである。
Various methods can be considered for the purpose of realizing a 4-beam antenna that can radiate radio waves in 90° different directions in the horizontal plane, but the simplest method is to use 4 types of small directional antennas. They are arranged in different directions by 90".

しかしながら電波方向探知用の4ビームアンテナを航空
機搭載用等の目的に使用するためには、小型、軽量であ
ることが要求され、4式の小指向性アンテナを組み合せ
て使用することは、この面から通常実用的ではない。
However, in order to use a 4-beam antenna for radio wave direction finding on aircraft, etc., it is required to be small and lightweight, and the combination of 4 types of small directional antennas is difficult to meet. Because of this, it is usually not practical.

そこで第3図に示すように中心0に放射素子0を配置す
るとともに、0を中心とする17面上の半径Rなる円周
上において、X方向に放射素子■。
Therefore, as shown in FIG. 3, the radiating element 0 is placed at the center 0, and the radiating element 2 is placed in the X direction on the circumference of the 17th plane with radius R centered at 0.

■を配置し、y方向に放射素子ff、 IVを配置して
、これら5素子を適当に励振してXの正方向と負方向お
よびyの正方向と負方向の4方向に放射を生じさせるよ
うにすることが考えられる。この場合の5素子の給電励
振方法としては数種のものが考えられるが、電波方向探
知用としては少なくとも次の3条件を満たすものでなけ
ればならない。
(1), and radiating elements ff and IV in the y direction, and appropriately excite these five elements to generate radiation in four directions: the positive and negative directions of X and the positive and negative directions of y. It is possible to do so. In this case, several types of power feeding excitation methods for the five elements are conceivable, but for radio wave direction detection, at least the following three conditions must be satisfied.

(11指向性は小指向性であって、高レベルのサイドロ
ーブを有してはならない。(通常、サイドローブは一2
0dB以下であることが要求される。)(2)4つの給
電点を有し、それぞれから給電した場合に(水平面内で
)90°ずつ異なった4方向の放射指向性が得られるこ
と。
(11 directivity is a small directivity and must not have high level side lobes. (Normally, side lobes are 12
It is required that it be 0 dB or less. ) (2) It has four feeding points, and when feeding from each, radiation directivity in four directions differing by 90° (in the horizontal plane) can be obtained.

(3)上記(1) (21項ができるだけ広い周波数範
囲にわたって成立するものであること。(周波数範囲は
良好な特性が得られる上限周波数と下限周波数との比を
倍数として表現する。この倍数で3倍以上を要求される
のが普通である。) 第4図はこのような給電励振方法の一例を示し、放射ビ
ームを向けようとする方向に各放射素子から放射された
電波が同位相で相加されるように給電する相加合成法に
よる場合を示し、■は電源、2は3分配器である。
(3) Item (1) (21) above shall hold true over as wide a frequency range as possible. (The frequency range is expressed as a multiple of the ratio between the upper limit frequency and the lower limit frequency at which good characteristics can be obtained. Figure 4 shows an example of such a feeding excitation method, in which the radio waves emitted from each radiating element are in the same phase in the direction in which the radiation beam is aimed. A case is shown in which an additive synthesis method is used in which power is supplied in an additive manner, where ■ is a power supply and 2 is a three-way divider.

第4図の場合、放射素子I、 IIIがX軸上に配置さ
れ、放射素子0が原点に存在している。電源1からの電
力は3分配器2によって3分割され、それぞれ長さIt
I、no、J2なる給電線を経て素子I、0.I[Iに
導かれる。このとき、各素子の励振振幅の比が1=21
になるように、3分配器2が作られているものとする。
In the case of FIG. 4, radiating elements I and III are arranged on the X-axis, and radiating element 0 is located at the origin. The power from the power source 1 is divided into three parts by the three-way divider 2, each having a length It
The elements I, 0 . I [Guided by I. At this time, the ratio of the excitation amplitude of each element is 1=21
It is assumed that the three-way divider 2 is made so that

いま原点を位相基準点とすると、各素子、の励振位相は
それぞれ−β(j’l−j!o)、o、  β(io−
j!2)と与えられる。ただしβ−21−Keは給電線
内の電波の伝播人 定数で、λ=自自由空間波長日ε2−給電線内等価比誘
電率である。なおここでは給電線として、T8Mモード
で伝播し周波数分散特性を有しないものを考慮している
Now, if the origin is the phase reference point, the excitation phase of each element is -β(j'l-j!o), o, β(io-
j! 2) is given. However, β-21-Ke is a propagation constant of radio waves in the feed line, and λ=free space wavelength, ε2-equivalent relative dielectric constant in the feed line. Here, as the feeder line, one that propagates in T8M mode and does not have frequency dispersion characteristics is considered.

この場合のxy面内での放射界は次式によって与えられ
る。
The radiation field in the xy plane in this case is given by the following equation.

E(φ、 = 、j(kRuatl−J(L−1−))
・2・・−1”′°“p−p<1″−”’   −(1
)ただしに=区立−自由空間内の伝播定数大 X軸の正方向(φ−0の方向)に各波源からの波を同相
で加えることを考慮するために、φ=0=向での波の位
相関係を調べてみる。いま(1)式でφ−0とおくと、
素子1.  O,IIIから放射された波の位相は、そ
れぞれkR−β(11−1o)=斐(R−凰(’ r 
−’ o) ) 、0 、(k R−β(10J 2>
 >−27[−(Rq乙(l。
E(φ, = , j(kRuatl-J(L-1-))
・2...-1"'°"p-p<1"-"' -(1
)However, in order to consider that the waves from each wave source are added in phase in the positive direction of the large X-axis (the direction of φ-0), the wave in the direction of φ=0= Let's examine the phase relationship. Now, if we set φ−0 in equation (1),
Element 1. The phases of the waves radiated from O and III are kR-β(11-1o)=斐(R-凰(' r
-' o) ) , 0 , (k R-β(10J 2>
>-27 [-(Rq Otsu(l.

入 1!z))であることがわかる。これからを満足するよ
うに給電線長を定めれば、各素子の波はφ−0方向にお
いて同位相で相加されることがわかる。このときの放射
指向性は(11,(21式からE(φ)=cos2 (
kRsin2−’)  −(3)となる。ただしく3)
式は最大値が1となるように正規化している。
Enter 1! It can be seen that z)). It can be seen that if the length of the feeder line is determined to satisfy the following, the waves of each element are added in the same phase in the φ-0 direction. The radiation directivity at this time is (11, (from equation 21, E(φ) = cos2 (
kRsin2-') - (3). Just 3)
The formula is normalized so that the maximum value is 1.

第5図は(3)式によってkRをパラメータとして放射
指向性を計算した結果を示したものである。
FIG. 5 shows the results of calculating the radiation directivity using equation (3) using kR as a parameter.

これからkR=90°の近辺で小指向性が得られており
、周波数が低くなる(kRが小さくなる)と、ビーム幅
が大になるとともに後方放射のレベルが高くなってゆく
ことが認められる。またkRが90°より大になると、
ビーム幅が小になると同時に後方放射がサイドローブに
なってくることが認められる。いま後方(φ=180°
方向)の放射レベルを一20dB以下に抑えるものとす
ると、kR=71.57°〜108.48°がこの条件
を満足する範囲であり、周波数比として108.84/
71.57=1.52倍が得られることがわかる。周波
数範囲1.52倍は前述の広帯域の要求に対して不満足
な値であり、従って相加合成法によっては所望の特性を
有するアンテナを実現することができない。
From this, it can be seen that a small directivity is obtained near kR=90°, and as the frequency becomes lower (kR becomes smaller), the beam width becomes larger and the level of backward radiation becomes higher. Also, when kR becomes larger than 90°,
It is observed that as the beam width becomes smaller, the backward radiation becomes a side lobe. Now backward (φ=180°
Assuming that the radiation level in the direction of
It can be seen that 71.57=1.52 times is obtained. A frequency range of 1.52 times is an unsatisfactory value for the above-mentioned wideband requirement, and therefore an antenna with desired characteristics cannot be realized by the additive synthesis method.

第6図は給電励振方法の他の例を示し、後方放射を相殺
して抑圧する相殺合成法による場合を示し、3は2分配
器である。
FIG. 6 shows another example of the feeding excitation method, in which a canceling combination method is used to cancel and suppress backward radiation, and 3 is a two-way divider.

第6図においては2素子モデルが示されており、2分配
器3は等分配器であって、素子■と■は等振幅で励振さ
れているものとする。この場合の放β(1−凡) = 2 cos  (k Rcos  φ−−)(4)
と求められる。
In FIG. 6, a two-element model is shown, and it is assumed that the two-element divider 3 is an equal divider, and elements (2) and (2) are excited with equal amplitude. In this case, radiation β(1-fan) = 2 cos (k Rcos φ--) (4)
is required.

後方放射が零であるためには(4)式においてkR+ム
ヒω=±玉       −・(5)Z       
   2 が成立すればよい。(5)式をすべての周波数に対して
成立させることはできないから、波長λ0に対して成立
させるものとすると 1丁<l z−1+) =2RT−λL    −・(
6)または を得る。すなわち(7)式を満足するようにI!、、1
2を選定すれば、波長λOにおいて車上向性を実現する
ことができる。
In order for the backward radiation to be zero, in equation (4), kR + Muhi ω = ± ball - (5) Z
2 should hold true. Since equation (5) cannot be established for all frequencies, if it is established for the wavelength λ0, then 1<l z-1+) = 2RT-λL −・(
6) Get or. In other words, I! satisfies equation (7). ,,1
If 2 is selected, it is possible to achieve upward movement of the vehicle at the wavelength λO.

ωo=(61または(7)式が゛成立する角周波数とな
る。なお(8)式はφ−〇°で1になるように正規化さ
れている。(8)式の分子はに=ko  (ω−ωo)
、φ=0°のとき、只の変化に対しては2R大の条件で
あることがわかる。このとき放射指向向性を計算した結
果を示している。これから相殺合成法によった場合、周
波数範囲は95/85=1.12倍程度であって、非常
に狭帯域であることがわかる。また相加合成法とは逆に
、周波数が高い(kRが大)方がビーム幅が広くなるの
に対し、低周波数側ではビーム幅が狭くなりサイドロー
ブも生じる。
ωo = (61 or the angular frequency at which equation (7) holds true. Equation (8) is normalized to be 1 at φ-〇°. The numerator of equation (8) is = ko (ω-ωo)
, it can be seen that when φ=0°, the condition is 2R large for a simple change. The results of calculating the radiation directivity at this time are shown. It can be seen from this that when using the cancellation synthesis method, the frequency range is approximately 95/85=1.12 times, which is a very narrow band. Also, contrary to the additive synthesis method, the beam width becomes wider as the frequency is higher (kR is larger), whereas the beam width becomes narrower on the lower frequency side and side lobes also occur.

第8図は給電励振方法のさらに他の例を示し、2つの指
向性を重ね合せて車上向性とする2指向性重畳法による
場合を示している。
FIG. 8 shows still another example of the power feeding excitation method, and shows a case using a two-directivity superimposition method in which two directivities are superimposed to form an upward direction toward the vehicle.

第8図に示すごとく、X軸上に存在する放射素子1.O
,IIIを考え、素子■と■とを同振幅1で逆位相に励
振すると、X軸の正負の方向に最大放射を行う8字型放
射指向性が得られる。これと、振幅2で90°進相で励
振された素子Oの指向性(無指向性)とを重ねると、X
軸の正方向の放射は強められ負方向の放射は弱められる
ので、車上向性のアンテナが得られる。このようにして
車上向性を得る方法は、ループアンテナの8字指向性と
ユニポールアンテナの無指向性とを重ね合せる、比較的
低い周波数帯域での電波方向探知用アンテナとして古く
から知られている。また周知のアトコックアンテナもこ
の一種である。
As shown in FIG. 8, radiating elements 1. O
, III, and excite elements (2) and (2) with the same amplitude of 1 and opposite phases, a figure-eight radiation directivity is obtained in which maximum radiation is radiated in the positive and negative directions of the X-axis. Combining this with the directivity (omnidirectionality) of element O excited with an amplitude of 2 and a 90° phase advance, we get
Since radiation in the positive direction of the axis is strengthened and radiation in the negative direction is weakened, an antenna that can be directed upwards of the vehicle is obtained. This method of obtaining vehicle upward direction has been known for a long time as an antenna for radio wave direction finding in a relatively low frequency band, which combines the figure-8 directivity of a loop antenna and the omnidirectionality of a unipole antenna. ing. The well-known Atcock antenna is also one of this type.

ここでは周波数に無関係に第8図の励振条件が満足され
るものとして、放射指向性の周波数特性がどのようにな
るかを検討する。
Here, we will consider what the frequency characteristics of the radiation directivity will be, assuming that the excitation conditions shown in FIG. 8 are satisfied regardless of the frequency.

素子■と■とによる指向性は j0陶−−コftFtcm f e           −e = j 2  sin (kRcosφ”)     
   −(10)と与えられる。素子0の指向性はj2
であるから全体を重畳した指向性は E(φ) = 32  (1+ sin (kRcos
φ))(11)と与えられる。これをφ=0で1になる
ように正規化すると である。
The directivity due to elements ■ and ■ is j0 ftFtcm fe −e = j 2 sin (kRcosφ”)
−(10) is given. The directivity of element 0 is j2
Therefore, the overall directivity is E(φ) = 32 (1+ sin (kRcos
φ)) (11) is given. This is normalized so that it becomes 1 when φ=0.

第9図は(12)式による指向性の計算結果を示し、こ
れから帯域はkR=54.9°〜100゜程度であり、
100154.9=1.82倍程度の倍数が得られるこ
とがわかる。この値は相加合成法の1.52倍と比較し
てより広帯域であり、また指向性のビーム幅もほぼ一定
になる特長がある。なお以上の計算ではすべて第8図に
示す励振条件が周波数に拘わらず成立するものと仮定し
ている。
Figure 9 shows the calculation result of directivity using equation (12), from which the band is approximately kR = 54.9° to 100°,
It can be seen that a multiple of about 100154.9=1.82 can be obtained. This value has a wider band than 1.52 times the additive synthesis method, and has the advantage that the directional beam width is also almost constant. Note that all of the above calculations assume that the excitation conditions shown in FIG. 8 hold regardless of the frequency.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このように4ビームアンテナを実現するためには、2指
向性重畳法によれば最も望ましい結果が得られる。しか
しながらこの場合第8図に示すような励振振幅位相関係
が周波数に無関係に成立することが必要であり、またビ
ームの方向切り替えのためには第8図において素子■と
素子■の複素励振振幅を入れ替える必要がある。さらに
y軸上の素子列II、  0. N (第3図参照)に
ついても同様の励振が行われる必要があるが、従来この
ような要求を満たす給電回路は知られていなかった。
In order to realize a four-beam antenna in this way, the most desirable result can be obtained by using the two-directivity superimposition method. However, in this case, it is necessary that the excitation amplitude phase relationship as shown in Fig. 8 be established regardless of the frequency, and in order to switch the beam direction, the complex excitation amplitudes of elements It needs to be replaced. Furthermore, element row II on the y-axis, 0. Similar excitation needs to be performed for N (see FIG. 3), but no power supply circuit has hitherto been known that satisfies this requirement.

本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものである。
The present invention aims to solve these problems of the prior art.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のアンテナは、円周上に配置された素子I〜■と
中心に配置された素子Oとの5素子からなるアンテナ系
と、第1の端子から振幅1の入力を加えたとき第2の端
子に1/、lめ出力を発生し第3の端子に−jl/αめ
出力を発生する3dBカプラと第1の端子の入力を第2
.第3の端子に2分して出力する2分配器と入力を1/
2に減衰して出力する6dB減衰器とをそれぞれ複数個
具えた給電回路とからなり、アンテナ素子I、I[[。
The antenna of the present invention has an antenna system consisting of five elements, elements I to ■ arranged on the circumference and element O arranged in the center, and when an input of amplitude 1 is applied from the first terminal, the second A 3dB coupler that generates a 1/, l output at the terminal and a -jl/α output at the third terminal, and
.. A 2-way divider that divides the input into two and outputs it to the third terminal.
The antenna elements I, I[[.

II、IVをそれぞれ6dB減衰器を経てそれぞれ第3
、第4.第7.第8の3dBカプラの第2の端子に接続
し、該第3.第4.第7.第8の3dBカプラの第1の
端子をそれぞれ第2.第1.第6゜第5の3dBカプラ
の第2の端子に接続し、アンテナ素子Oを第1の2分配
器の第1の端子に接続し該第1の2分配器の第2の端子
を第2の2分配器の第1の端子に接続するとともに該第
1の2分配器の第3の端子を第3の2分配器の第1の端
子に接続し、該第2の2分配器の第2.第3の端子およ
び第3の2分配器の第2.第3の端子をそれぞれ第3.
第4.第7.第8の3dBカプラの第3の端子に接続す
るとともに該第3.第4.第7゜第8の3dBカプラの
第4の端子をそれぞれ第1゜第2.第5.第6の3dB
カプラの第3の端子に接続し、第1.第2.第5.第6
の3dBカプラの第1の端子からそれぞれ給電するよう
にしたものである。
II and IV are each passed through a 6dB attenuator to the third
, 4th. 7th. connected to the second terminal of the eighth 3dB coupler; 4th. 7th. The first terminals of the eighth 3dB couplers are respectively connected to the second terminals of the eighth 3dB couplers. 1st. 6. Connect the antenna element O to the second terminal of the fifth 3 dB coupler, connect the antenna element O to the first terminal of the first two-way divider, and connect the second terminal of the first two-way divider to the second terminal of the first two-way divider. the third terminal of the first two-way divider is connected to the first terminal of the third two-way divider; 2. a third terminal and a second terminal of a third two-way divider; the third terminal respectively.
4th. 7th. and the third terminal of the eighth 3dB coupler. 4th. The fourth terminals of the 7th and 8th 3dB couplers are respectively connected to the 1st and 2nd terminals. Fifth. 6th 3dB
the third terminal of the coupler and the first. Second. Fifth. 6th
Power is supplied from the first terminals of the 3 dB couplers.

〔作 用〕[For production]

本発明のアンテナによれば、X軸上の素子■。 According to the antenna of the present invention, the element (2) on the X axis.

■につい°ζ2指向性重畳法に基づく第8図に示すよう
な励振振幅位相関係を周波数に無関係に成立させること
ができ、またビームの方向切り替えのために第8図にお
いて素子■と素子■の複素励振振幅を入れ替えることが
できるとともにy軸上の素子列n、O,■(第3図参照
)についても同様の励振を行うことができるので、アン
テナ素子I。
Regarding ■, the excitation amplitude phase relationship shown in Fig. 8 based on the °ζ2 directivity superposition method can be established regardless of the frequency, and in order to switch the beam direction, in Fig. 8, the relationship between element Since the complex excitation amplitude can be exchanged and the same excitation can be performed for the element rows n, O, ■ (see FIG. 3) on the y-axis, the antenna element I.

■を結ぶ方向の正方向と負方向およびアンテナ素子IV
、  ffを結ぶ方向の正方向と負方向に単方向性放射
指向性を得ることができる。
■Positive direction and negative direction in the direction connecting the antenna element IV
, ff can be obtained in the positive and negative directions.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例におけるアンテナと給電回路
とからなる系の構成を示したものである。
FIG. 1 shows the configuration of a system consisting of an antenna and a feeder circuit in one embodiment of the present invention.

同図において、H1〜H8は3dBカプラ、S1〜S3
は2分配器、A1−A4は6(IB減衰器であって、O
〜■は第3図に示されたと同じアンテナ素子である。
In the same figure, H1 to H8 are 3dB couplers, S1 to S3
is a 2 divider, A1-A4 is a 6 (IB attenuator, and O
~■ are the same antenna elements as shown in FIG.

また第2図は第1図に示された給電回路における各素子
の構成例を示したものであって、(a)は6dB減衰器
A、(b)は2分配器S、(C1は3dBカプラHであ
る。
Furthermore, FIG. 2 shows an example of the configuration of each element in the feeder circuit shown in FIG. It is coupler H.

3dBカブラHは第2図(C)に示すごとき入出力関係
を有するもので、4個の端子■〜■を有し、例えば端子
■に1の大きさを有する入力を加えると端子■と■に等
分配された出力を生じ、端子■の出力は端子■の出力に
対して位相が90゛遅れる。従って端子■への出力をn
・とすると(電力で工になるので電圧または電流波で表
現するとユになる)、端子■への出力は−」ぽとなる。
The 3dB coupler H has an input/output relationship as shown in Fig. 2 (C), and has four terminals ■ to ■.For example, when an input having a magnitude of 1 is applied to terminal ■, terminals ■ and ■ The output from the terminal (2) is delayed in phase by 90 degrees with respect to the output from the terminal (2). Therefore, the output to terminal ■ is n
・If it is (the electric power is expressed as 〇, so if it is expressed as a voltage or current wave, it becomes yu), the output to terminal ■ becomes -''  .

L「 3dBカプラHは対称回路であって、端子■から1の入
力を加えれば端子■にUの出力を生じ、端子■に−JV
Tの出力を生じる。同様に端子■に1の入力を加えれば
端子■にn=の出力を生じ、端子■に−jJTの出力を
生じる。また端子■に1の入力を加えれば端子■に房の
出力を生じ、端子■に−」〃の出力を生じる。
The 3dB coupler H is a symmetrical circuit, and if an input of 1 is added to the terminal ■, an output of U will be generated at the terminal ■, and -JV will be generated at the terminal ■.
produces an output of T. Similarly, if an input of 1 is applied to the terminal (2), an output of n= will be generated at the terminal (2), and an output of -jJT will be generated at the terminal (2). Furthermore, if an input of 1 is applied to the terminal (2), an output of 1 is generated at the terminal (2), and an output of -'' is generated at the terminal (2).

また2分配器Sは第2図(b)に示すごとく、第1の端
子に1の大きさの入力を加えたとき第2および第3の端
子に等分配された出力を生じるものであって、従って第
2および第3の端子の電圧または電流出力はともに汁と
なる。6dB減衰器Aは第1の端子における1の大きさ
を有する入力をなる。
Furthermore, as shown in Figure 2(b), the two-way divider S produces outputs that are equally distributed between the second and third terminals when an input of magnitude 1 is applied to the first terminal. , so the voltage or current outputs of the second and third terminals are both drained. The 6 dB attenuator A has an input with a magnitude of 1 at the first terminal.

いま第1図の系において受信の場合を考えると、アンテ
ナ素子■で受信された振幅1の信号は6dB減衰器A1
を通過して振幅上の出力を生じ、3dBカプラH3の端
子■に入力され端子■に−35を乗ぜられた出力を生じ
る。この出力は3dBカプラH1の端子■に入力され、
端子■に一一一王となる。
Now considering the case of reception in the system shown in Figure 1, a signal with an amplitude of 1 received by antenna element
It passes through to produce an output on amplitude, and is input to the terminal (2) of the 3 dB coupler H3, producing an output multiplied by -35 at the terminal (2). This output is input to the terminal ■ of the 3dB coupler H1,
Terminal ■ becomes the first king.

また素子■で受信された振幅1の信号は、6dB減衰器
A3を経て3dBカプラH4の端子■に加えられ、3d
BカプラH4の端子■の出力は3dBカプラH1の端子
■に加えられ、3dBカプラH1の端子■に出力を発生
する。従って端子■における出力は  ・ (−)・ 
(L)=上Tα σ+ となる。
Also, the signal with amplitude 1 received by element ■ is applied to terminal ■ of 3dB coupler H4 via 6dB attenuator A3, and is applied to terminal ■ of 3dB coupler H4.
The output of the terminal ■ of the B coupler H4 is applied to the terminal ■ of the 3 dB coupler H1, producing an output at the terminal ■ of the 3 dB coupler H1. Therefore, the output at terminal ■ is ・ (−)・
(L)=upper Tα σ+.

一方素子0で受信された信号は2分配器S1で2等分さ
れ、それぞれ2分配器S2,33に加えられてさらに2
等分されて、それぞれ3dBカプラH3,H4,H7,
H8の端子■に達する。2分配器S2で2分配される2
径路のうち一つは、2分配器S1,2分配器S2,3d
BカプラH3の端子■と端子0問および3dBカプラH
1の端子■と端子0間を経由するものであって、その透
過係数は< −L >  ・ (1)・ (著)・ (
−jIT       J’: 、/T)=−jIである。もう一つの径路は29分配器
S1,2分配器S2,3dBカプラH4の端子■と端子
0問および3dBカプラH1の端子■と端子0間を経由
するものであり、その透過係数は(−L)・(2)・(
−j−L)・(斧)7、′6 =−J−であって、従って両径路の透過係数は+ 等しい。従って素子0から3dBカプラH1の端子■に
到る二つの径路の信号は同相に加え合せられるので、−
jI  +”リ 1=−j−4−が素子子      
1  + 0で振幅1なる信号を受信したとき、端子X+に出力さ
れる信号である。
On the other hand, the signal received by element 0 is divided into two equal parts by a 2-way divider S1, and added to each 2-way divider S2 and 33 to further divide the signal into two parts.
Equally divided into 3dB couplers H3, H4, H7,
It reaches terminal ■ of H8. 2 divided into 2 by 2 divider S2
One of the paths is 2 distributors S1, 2 distributors S2, 3d
B coupler H3 terminal ■ and terminal 0 question and 3dB coupler H
It passes between terminal ■ of terminal 1 and terminal 0, and its transmission coefficient is < -L > ・(1)・(author)・(
-jIT J': , /T)=-jI. The other route passes through the 29 splitter S1, the 2 splitter S2, the terminal ■ of the 3 dB coupler H4 and the terminal 0, and the one between the terminal ■ of the 3 dB coupler H1 and the terminal 0, and its transmission coefficient is (-L )・(2)・(
-j-L)・(axe)7,'6=-J-, so the transmission coefficients of both paths are + equal. Therefore, the signals on the two paths from element 0 to terminal ■ of 3 dB coupler H1 are added in phase, so -
jI +”li 1=-j-4- is the element
This is the signal output to terminal X+ when a signal with amplitude 1 at 1 + 0 is received.

逆に端子X+から給電した場合を考えると、相反定理か
らアンテナ素子I、  0. I[[における複素励振
振幅分布(相対値)は、−、−j±・中       
 2  。
Conversely, if we consider the case where power is fed from terminal X+, the reciprocity theorem shows that antenna element I, 0. The complex excitation amplitude distribution (relative value) at I[[ is −, −j±・middle
2.

一’ = 1 : j 2 : −1となって、第8図
において牛 説明したX軸の正方向に単指向性放射を得る場合の励振
を実現することができる。
1' = 1 : j 2 : -1, and it is possible to realize the excitation in the case of obtaining unidirectional radiation in the positive direction of the X-axis as explained in FIG.

同様の考察を行うことによって、第1図におけるX一端
子、y+端子、およびy一端子から給電することによっ
て、それぞれX軸の負方向、y軸の正方向、およびy軸
の負方向に単指向性放射を得る場合の励振を実現するこ
とができる。
By making similar considerations, by feeding power from the X-terminal, y-terminal, and y-terminal in Figure 1, it is possible to supply power in the negative direction of the X-axis, the positive direction of the y-axis, and the negative direction of the y-axis, respectively. Excitation when obtaining directional radiation can be realized.

以上の説明においては、3dBカプラH,2分    
 。
In the above explanation, 3dB coupler H, 2 minutes
.

配器S等の回路素子を接続する線路による位相変化を無
視しているが、実際にはどの径路を通っても経由する線
路による位相変化が等しくなるように、線路長を選んで
おく必要があることは言う摩でもない。
Although phase changes due to the lines connecting circuit elements such as the device S are ignored, in reality, the line length must be selected so that the phase changes due to the lines passing through are the same no matter which route is taken. There's no need to say that.

実用的な面からは6dB減衰器Aの代りに、6dBおよ
び1.25dBの出力結合度を有する6dBカプラを使
用して(アンテナ側には6dB結合端子側を接続する)
、1.25dB結合端子側への出力を種々の目的に用い
るようにするのがよい。
From a practical standpoint, instead of 6dB attenuator A, use a 6dB coupler with output coupling degrees of 6dB and 1.25dB (connect the 6dB coupling terminal side to the antenna side).
, 1.25 dB It is preferable to use the output to the coupling terminal side for various purposes.

次に広帯域回路コンポーネントの実現性について説明す
ると、2出力端子への出力間の位相差が 。
Next, to explain the feasibility of wideband circuit components, the phase difference between the outputs to the two output terminals is .

周波数に拘わらす90’となる3dBカプラは、対称型
分布結合型3dBカブラによって実現できることが知ら
れている。結合度についても、10;1あるいはそれ以
上の周波数比の範囲に亙ってほぼ一定値が得られること
が知られている。このように実用的には十分な性能を有
する所望の3dBカプラを実現できる。
It is known that a 3 dB coupler of 90' regardless of frequency can be realized by a symmetric distributed coupling type 3 dB coupler. As for the degree of coupling, it is known that a substantially constant value can be obtained over a range of frequency ratios of 10:1 or more. In this way, a desired 3 dB coupler with practically sufficient performance can be realized.

分配器の広帯域性はインピーダンストランスフォーマの
広帯域性に帰結する。例えば2分配器を考えると、10
0Ω〜50Ωの広帯域インピーダンストランスフォーマ
を作り、100Ω側を並列接続すると入出力ともに50
Ωの広帯域2分配器が得られる。広帯域インピーダンス
トランスフォーマについては多くの報告があり、実現可
能である。
The broadband property of the distributor results in the broadband property of the impedance transformer. For example, considering a 2-divider, 10
If you make a wideband impedance transformer from 0Ω to 50Ω and connect the 100Ω side in parallel, both the input and output will be 50Ω.
A broadband two-way divider of Ω is obtained. There are many reports on broadband impedance transformers, and they are possible.

また減衰器も、実用的に周波数特性がないと見なすこと
ができるものを実現する手段が周知である。
Furthermore, with regard to attenuators, means for realizing an attenuator that can be practically considered to have no frequency characteristics are well known.

以上説明したように第1図に示された実施例は、広帯域
性の確認されたコンポーネントの組み合せによって構成
され、その実現可能性は保証されているものである。
As explained above, the embodiment shown in FIG. 1 is constructed by a combination of components whose broadband properties have been confirmed, and its feasibility is guaranteed.

1) L、Young+ ” The analyti
cal equivalence ofTEM−mod
e directional Couplers an
d transmission−1ine stepp
ed−impedance filters”、 Pr
oceed ingsof 1.E、E、、Vol、1
10.No、2.1)I)275−281.Feb、1
963゜2)例えばり、W、Kammler、 ” T
he Design of DiscreteN−Se
ction and Continuously Ta
pered SymmetricalMicrowav
e Tf!M  Directional Coupl
ers ” +IEEETransaction on
 Microwave Theory and Tec
hniques。
1) L, Young+” The analysis
cal equivalence of TEM-mod
Directional Couplers an
d transmission-1ine step
ed-impedance filters”, Pr
oceedingsof 1. E,E,,Vol,1
10. No. 2.1) I) 275-281. Feb, 1
963゜2) For example, W. Kammler, "T
he Design of DiscreteN-Se
ction and Continuously Ta
pered Symmetrical Microwav
eTf! M Directional Couple
ers” +IEEETransaction on
Microwave Theory and Tec
hniques.

Vol、MTT−17,No、8.pp577−590
.Aug、19693)例えばR,W、に1opfen
stein、 ” A TransmissionLi
ne Taper of Improved Desi
gn、  ” IRE、Vol、44゜pp539−5
48.April 1965〔発明の効果〕 以上説明したように本発明のアンテナによれば、円周上
に配置された素子I〜IVと中心に配置された素子0と
の5素子からなるアンテナ系において、アンテナ素子T
、  IIIを結ぶ方向の正方向と負方向およびアンテ
ナ素子■、■を結ぶ方向の正方向と負方向にサイドロー
ブが十分抑圧された単方向性放射指向性を得ることがで
き、かつこの際広い周波数範囲に亙って良好な特性を得
ることができる。
Vol, MTT-17, No. 8. pp577-590
.. Aug, 19693) For example, R, W, 1 opfen
stein, ”A TransmissionLi
ne Taper of Improved Desi
gn,” IRE, Vol, 44゜pp539-5
48. April 1965 [Effects of the Invention] As explained above, according to the antenna of the present invention, in an antenna system consisting of five elements, elements I to IV arranged on the circumference and element 0 arranged at the center, the antenna Element T
It is possible to obtain unidirectional radiation directivity in which side lobes are sufficiently suppressed in the positive and negative directions in the direction connecting antenna elements ■ and ■, and in the positive and negative directions in the direction connecting antenna elements Good characteristics can be obtained over a frequency range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図、第2図は第
1図に示された給電回路における各素子の構成例を示す
図、第3図は4ビームアンテナにおける素子配置を示す
図、第4図は相加合成法による給電励振方法を示す図、
第5図は相加合成法による放射指向性を示す図、第6図
は相殺合成法による給電励振方法を示す図、第7図は相
殺合成法による放射指向性を示す図、第8図は2指向性
重畳方式における励振振幅位相を示す図、第9図は2指
向性重畳方式による放射指向性を示す図である。 A、At〜A 4−6 d B減衰器、S、31〜53
−2分配器、H,H1〜H8〜3dBカブラド・−電源
、2−3分配器、3−2分配器特許出願人  住友電気
工業株式会社 代理人  弁理士  玉蟲久五部 xi   図 H1〜H8−−−−−JO巳刀77 第  2  図 (a)           (b)        
 (c)第  3  図 0〜IV−−ア/テナ素子 第4図 第  6  図 ■ 第  5  図 φ(deg) 第7図 第  g  図 第7図 手続補正書(方式)(l。 昭和60年 4月/Z−日 特許庁長官 志 賀  学  殿          
  「2、発明の名称 アンテナ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  大阪市東区北浜5丁目15番地名称 (21
3)住友電気工業株式会社代表者 用上哲部 4、代理人 A・、 柴 γ 発送日 昭和60年3月26日 6、補正の対象  明細書の発明の詳細な説明の欄。 )明細書第20頁第2行ないし第13行、「1)・−1
965Jとあるを削除して、次のように補正する°1)
エル、ヤング、’ TEMモード方向性結合器と伝送線
路形多段インピーダンスフィルタの解析的等個性”、ブ
ロシーデインダス オン アイ、イ。 イ、110巻第2号275−281頁、1963年2月
(L、Young+“The analytical 
equivalence of TEM−mode d
irectional Couplers and t
ransmission−1ine stepped−
impedance filters″、Procee
dingsof 1.E、E、、Vol、110.No
、2.pp275−281.Feb、1963 )2)
例えばデー、ダブリュ、カムラ、“N段および連続テー
バ形対称マイクロ波TEM方向性結合器の設計”1アイ
イイイ トランザクション オンマイクロウェーブ セ
オリ アンド テクニクス。 MTT−17巻、第8号、577−590頁、 196
9年8月(D、W、Kammlor、 ” The D
esign of Discrete N−5ecti
on and Continuously Taper
ed SymmetricalMicrowave T
EM Directional Couplers″、
 rEEETransaction on Micro
twave Theory and Techniqu
es。 Vol、MTT−17,No、8. pp577−59
0. Aug、 1969)3)例えばアール、ダブリ
ュ、クロッペンスタイン、“伝送線路形テーパー変成器
の改善された設計”、アイアールイ、44巻、 539
−548頁、1965年4月
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of each element in the feeder circuit shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing the arrangement of elements in a 4-beam antenna. Figure 4 is a diagram showing a power supply excitation method using the additive synthesis method.
Figure 5 is a diagram showing the radiation directivity by the additive combination method, Figure 6 is a diagram showing the feeding excitation method by the cancellation combination method, Figure 7 is a diagram showing the radiation directivity by the cancellation combination method, and Figure 8 is a diagram showing the radiation directivity by the cancellation combination method. FIG. 9 is a diagram showing the excitation amplitude phase in the bidirectional superimposition method, and FIG. 9 is a diagram showing the radiation directivity in the bidirectional superimposition method. A, At~A 4-6 d B attenuator, S, 31~53
-2 distributor, H, H1 to H8 to 3dB Cabrad - power supply, 2-3 distributor, 3-2 distributor Patent applicant Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. agent Patent attorney Tamamushi Kugobe xi Figures H1 to H8- -----JO Mikado 77 Figure 2 (a) (b)
(c) Fig. 3 Fig. 0 to IV-A/Tenna element Fig. 4 Fig. 6 ■ Fig. 5 φ (deg) Fig. 7 g Fig. 7 Procedural amendment (method) (l. 1985 April/Z-day Mr. Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office
2. Name antenna of the invention 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant address 5-15 Kitahama, Higashi-ku, Osaka Name (21)
3) Sumitomo Electric Industries, Ltd. Representative: Tetsubu Yojo 4, Agent A., Shiba γ Date of dispatch: March 26, 1985 6. Subject of amendment: Detailed description of the invention in the specification. ) Page 20 of the specification, lines 2 to 13, “1)・-1
Delete 965J and correct it as follows °1)
Young, L., 'Analytical equi-individuality of TEM mode directional couplers and transmission line multistage impedance filters', Bros. Deindus on I. I., Vol. 110, No. 2, pp. 275-281, February 1963. (L, Young+“The analytical
Equivalence of TEM-mode
irectional Couplers and t
transmission-1ine stepped-
impedance filters'', Procee
dingsof 1. E, E,, Vol, 110. No
, 2. pp275-281. Feb, 1963)2)
For example, D., W., Kamura, “Design of N-stage and continuous Taber-type symmetrical microwave TEM directional couplers” 1. Iiii Transactions on Microwave Theory and Techniques. MTT-Vol. 17, No. 8, pp. 577-590, 196
August 9th (D, W, Kammlor, “The D
esign of Discrete N-5ecti
On and Continuously Taper
ed Symmetrical Microwave T
EM Directional Couplers'',
rEEETransaction on Micro
twave Theory and Technique
es. Vol, MTT-17, No. 8. pp577-59
0. Aug, 1969) 3) For example, R, W, Cloppenstein, “Improved Design of Transmission Line Taper Transformers,” IR, Vol. 44, 539.
-548 pages, April 1965

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 円周上に配置された素子 I 〜IVと中心に配置された素
子0との5素子からなるアンテナ系と、第1の端子から
振幅1の入力を加えたとき第2の端子に1/√2の出力
を発生し第3の端子に−j1/√2の出力を発生する3
dBカプラと第1の端子の入力を第2、第3の端子に2
分して出力する2分配器と入力を1/2に減衰して出力
する6dB減衰器とをそれぞれ複数個具えた給電回路と
からなり、アンテナ素子 I 、III、II、IVをそれぞれ6
dB減衰器を経てそれぞれ第3、第4、第7、第8の3
dBカプラの第2の端子に接続し、該第3、第4、第7
、第8の3dBカプラの第1の端子をそれぞれ第2、第
1、第6、第5の3dBカプラの第2の端子に接続し、
アンテナ素子0を第1の2分配器の第1の端子に接続し
該第1の2分配器の第2の端子を第2の2分配器の第1
の端子に接続するとともに該第1の2分配器の第3の端
子を第3の2分配器の第1の端子に接続し、該第2の2
分配器の第2、第3の端子および第3の2分配器の第2
、第3の端子をそれぞれ第3、第4、第7、第8の3d
Bカプラの第3の端子に接続するとともに該第3、第4
、第7、第8の3dBカプラの第4の端子をそれぞれ第
1、第2、第5、第6の3dBカプラの第3の端子に接
続し、第1、第2、第5、第6の3dBカプラのいずれ
かの第1の端子から給電することによつてそれぞれアン
テナ素子 I 、IIIを結ぶ方向の正方向と負方向およびア
ンテナ素子IV、IIを結ぶ方向の正方向と負方向に単方向
性放射指向性を得ることを特徴とするアンテナ。
An antenna system consists of 5 elements, elements I to IV placed on the circumference and element 0 placed in the center, and when an input of amplitude 1 is applied from the first terminal, 1/√ is applied to the second terminal. 3 which generates an output of 2 and an output of -j1/√2 at the third terminal.
Connect the input of the dB coupler and the first terminal to the second and third terminals.
It consists of a feeder circuit equipped with a plurality of two-way dividers that divide the input into two parts and a plurality of 6dB attenuators that attenuate the input by half and output it, and antenna elements I, III, II, and IV each have 6 dB attenuators.
3rd, 4th, 7th, and 8th 3rd, respectively, through dB attenuators.
Connect to the second terminal of the dB coupler, and the third, fourth, and seventh
, connecting the first terminals of the eighth 3dB coupler to the second terminals of the second, first, sixth, and fifth 3dB couplers, respectively;
Antenna element 0 is connected to the first terminal of the first two-way divider, and the second terminal of the first two-way divider is connected to the first terminal of the second two-way divider.
the third terminal of the first two-way divider is connected to the first terminal of the third two-way divider, and the third terminal of the first two-way divider is connected to the first terminal of the third two-way divider;
the second and third terminals of the distributor and the second terminal of the third two-way distributor
, the third terminal is connected to the third, fourth, seventh, and eighth 3d terminals, respectively.
Connects to the third terminal of the B coupler, and also connects the third and fourth terminals of the B coupler.
, the fourth terminals of the seventh and eighth 3dB couplers are connected to the third terminals of the first, second, fifth and sixth 3dB couplers, respectively. By feeding power from the first terminal of either of the 3 dB couplers of An antenna characterized by obtaining directional radiation directivity.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02244902A (en) * 1989-03-17 1990-09-28 Mitsubishi Electric Corp Beam forming circuit

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JPH02244902A (en) * 1989-03-17 1990-09-28 Mitsubishi Electric Corp Beam forming circuit

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