JPS61140203A - 抵抗性ループ角度フイルタ - 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】 本発明は電磁波の伝播、特に複数の素子のアレーからな
っていてフィルタの表面への電磁波の入射角の関数とし
て電磁波と相互作用する角度フィルタに係るものである
。

空間フィルタとも呼ばれている角度フィルタはフィルタ
表面に対する電磁波の入射角に依存して波を通過させた
り、減衰させたりするデバイスである。典型的には、こ
れらのフィルタは垂直入射（ブロードサイド）に伝播す
る波を通過させ、ブロードサイドから離れて入射角が増
加するにつれて増加する減衰或は排除を与えるように設
計されている。フィルタは電磁輻射の指向性アンテナと
組合せて用いることができ、この応用においてはフィル
タはアンテナの輻射パターンのサイドローブを減少させ
るように働く。

若干の型の角度フィルタが論文に記載されている。例え
ば多層誘電フィルタ（１９７６年３月Ｉ　ＥＥＥ　トラ
ンザクション、アンテナ及び伝播１７４〜１８１ページ
に所載のＲ，Ｊ、メルーの論文［チェビシェフ特性を有
する空間フィルタの合成」）、穿孔金属板フィルタ（１
９７９年ＩＥＥＥ　　ＡＰ−３国際シンポジウム、ダイ
ジェスト８１８〜８２０ページに所載のＥ、Ｌ、　ロベ
、Ｇトリコレスの論文「周期的に穿孔された３つの金属
層を含む角度フィルタ」）、多層金属格子フィルタ（１
９７７年Ｉ　ＥＥＥ国際シンポジウム、ダイジェスト５
５１ページに所載のＲ，Ｊ、メルーの論文「金属格子空
間フィルタの研究」：１９８３年５月Ｉ　ＥＥＥ　）ラ
ンザクシッン、アンテナ及び伝播４４５〜４５０ページ
に所載のＰ。

Ｒ，フランジ、Ｒ，Ｊ、メルーの論文「サイドローブ抑
圧のための金属格子角度フィルタの理論的及び実験的研
究Ｊ：１９８０年９月イリノイ州アラ−トン　バーク、
プロシーデインダス、１９８０アンテナ応用シンポジウ
ムに所載のＰ。

Ｗ、ハナン及びＪ、Ｒ，ペブルセンの論文「金属格子角
度フィルタの研究」；及び１９８２年ＩＥＥＥ　　ＡＰ
−Ｓシンポジウム、ダイジェスト４７１〜４７４ページ
に所載のＪ、Ｆ、ベデルセン、ｐ、ｗ、ハナンの論文「
金属格子５×５フイ一ト角度フィルタ」）が含まれる。

角度フィルタの組立てには種々の形状の構造が利用され
ており、それらが多くの便宜と限界とに連なっている。

例えば、金属格子角度フィルタは実際的であって、アン
テナと組合せた時に広角サイドローブの減少のような改
善された性能を提供できる。しかしながら、フィルタ特
性の周波数依存性に起因して、金属格子フィルタの有効
周波数帯域が制限されている。また、これらのフィルタ
は固有共振性を有しているので、それらの構造の寸法公
差を厳格にすることを余儀なくされる。公差が不充分で
あると、フィルタ角度通過帯域内の入射角に対してフィ
ルタ　アパーチャを横切る伝送位相が変化することにな
る。これらの位相変化は、フィルタとアンテナとの組合
せによって得られる輻射パターンに望ましくないサイド
ローブを創り出しかねない。

金属格子構造を有するフィルタに見出される別の限界は
、吸収によってではなく反射による電磁パワーの排除で
ある。このような反射パワーはフィルタに組合わされて
いる、アンテナに戻り、次いでフィルタまで反射して戻
って来る可能性がある。

このような多重反射はフィルタの角度通過帯域内の不要
のサイドローラ゛を生じさせる。以上の説明から、現在
の構造形状では、角度フィルタから得られるであろう利
益を損う限界が導入されてしまうことは明白であろう。

本発明は８面入射及びＨ面入射のための角度フィルタリ
ングを目指すものである。

上述の問題は、フィルタに入射し伝播する波の電磁エネ
ルギを減衰させる角度フィルタによって解消され、また
このフィルタによって他の長所も得られる。この減衰は
入射角に依存し、垂直入射に対しては本質的に減衰を与
えず、即ち垂直入射で伝播する輻射に対しては透明であ
る。そのため、このフィルタと上向性アンテナとを組合
わせると、輻射のボアサイトから外れた方向に付随する
サイドローブは大巾に減少する。

本発明の１実施例による軸方向コンダクタンス角度フィ
ルタは、垂直に入射する電磁エネルギの波を通過させ、
垂直入射以外の電磁エネルギの波を減衰させる。本発明
の第１の実施例によるフィルタは、誘電材料によって保
持されている複数の平行抵抗性素子を備えている。

本発明の別の実施例によれば、角度フィルタは、輻射に
対して透明で、アレーをなして誘電層の周囲に分布して
いる１組の素子を保持している少なくとも１つの層の誘
電性材料で作られている。各素子は、閉じたループの形
状となるように彎曲した、即ち角度をなした１つ或はそ
れ以上の導電性部材で形状されている。例えば、ループ
は円形であっても、矩形であってもよい、各ループは平
坦な形状であり、入射する輻射に垂直な面内に配列され
ている。この輻射は、フィルタの表面への垂直入射する
ように伝播する電磁波の一部である。

フィルタ素子は、互いに実質的に平行となるように、そ
して輻射線に対して上述の垂直な配向が得られるように
、共通の平坦な、或は僅かに彎曲した表面に沿って配列
することができる。

入射輻射に対してフィルタ素子を上述のように垂直配向
することによって、垂直入射の磁界ベクトルＨのフィル
タ素子への結合が最小となる。入射のＨ面内の入射角が
Ｏではない伝播では、磁界ベクトルがフィルタ素子と相
互作用して素子内に電流を誘起させる。

本発明の別の特色によれば、フィルタ素子のループはル
ープ内に電流が誘′起した場合にエネルギを消散させる
ように、直列に抵抗を含んでいる。

ループの直径は、電界ベクトルとフィルタ素子との相互
作用が最小となるように入射輻射の１／４波長以下とす
ることが好ましい。このような相互作用は、垂直入射に
対して望ましくない減衰を与えるからである。ループの
中心間の間隔は、電磁波とフィルタのそれぞれの素子と
の相互作用を均一に保つように、半波長以下とすること
が好ましい。

望むならば、個々の素子に共振を導入することによって
フィルタの減衰を強めてもよい。これは各素子を１組の
部材で作り、部材間に容量を導入するように部材間を間
隙で離間させることによって達成する。例えば、円形部
材を間隙によって離間させ、これら２つの半円形部材を
誘電体層の一方の側に配置する。この素子は、同じよう
な半円形部材の第２の組を誘電体部材の反対側に配置す
ることによって完成されるのであるが、第２の組の部材
の間隙の位置は誘電体層の第１の側にある間隙に対して
ずらせた関係にする。

本発明の更に別の特色によれば、フィルタ素子には入射
波の電界とフィルタ素子との相互作用を禁止するシール
ドを設けることができる。電界による相互作用は垂直入
射波に望ましくない減衰をもたらす恐れがある。このシ
ールドはループを三等分している導電ストラップを短絡
する形状であってもよいし、或はループからは絶縁され
ているが、誘電体層の何れかの側に配置可能な別の導電
部材によって結合されている１対の直径方向に向い合っ
ている導電素子によってもよい。望むならば、単一のフ
ィルタ素子内にシールドと共振の両方を組入れてもよい
。

本発明を他の目的と共に完全に理解できるように、以下
に添附図面を参照して説明する。

第１図は本発明による軸方向コンダクタンス角度フィル
タ（５０）を示すものである。詳述すれば、軸方向にあ
る値のコンダクタンス或は抵抗を有する軸方向に配向さ
れた抵抗性素子（１００）（棒或はストリップのような
形状）のアレーが誘電性保持材料（２００）の中に埋込
まれている。

これらの細い軸方向素子（１００）は良好な反射器でも
良好な導体でもないが、軸方向にある量のコンダクタン
ス或は抵抗を与える。この量の詳細に関しては後述する
。垂直入射（即ち軸方向）の波（３００）は軸方向抵抗
性素子内に電流を誘起することがないので、フィルタは
この波に対しては本質的に不可視である。Ｅ面の傾斜し
た入射角では抵抗性素子（１００）内に電流が誘起され
、消散減衰が発生する。角度フィルタ（５０）は広い周
波数帯に亘って動作するが、消散減衰は共振に頼ってい
ないので、厳格な寸法公差は必要としない。

第２図に示すようなＥ面でフィルタ（５０）に入射する
電磁波は、Ｔをブロードサイド（３００）に対する入射
角として、５ｉｎＴに比例する軸方向電界成分を持って
いる。もしこれがフィルタ媒体内においても真であれば
、フィルタ内の軸方向電流Ｉも５ｉｎＴに比例する筈で
ある。この電流は抵抗性素子を通って流れるから、フィ
ルタ内において消散される電力が存在する。この消散電
力は■２に比例するから、ｓｉｎ”Ｔに比例することに
なる。

この帰納的な解析は入射波に及ぼす軸方向コンダクタン
ス媒体の効果を斯酌しておらず、また散逸電力を入射電
力に関連づけていない。それにも拘わらすｓｉｎ”Ｔな
る比例は軸方向コンダクタンス角度フィルタ（５０）の
散逸損失を極めて良く近似する。

ｓｉｎ”Ｔ比例が軸方向コンダクタンス　フィルタの消
散損失を表わしているものとすれば、フィルタ（５０）
がＥ面の入射角の増大につれて連続的に増加する排除を
期待することができる。この望ましい結果は、他の型の
角度フィルタにおいて常に発生するものではない。例え
ば、多層誘電体フ゛イルタは入射のＥ面にブリュースタ
ー角効果を受け、また交叉金属格子フィルタはＥ面がほ
ぼ接面入射すると殆ど排除しないが、或は全く排除しな
くなる。

軸方向コンダクタンス　フィルタ（５０）に期待できる
が別の特色は、ブロードサイド入射に対して本質的に不
可視となることである。これは、電界が軸に垂直である
場合には実質的に何等の効果を持たない薄い素子を軸方
向に配向した結果である。このようなフィルタを狭ビー
ム　アンテナのアパーチャ内に配置しても掻く僅かに主
ビームに有害な効果をもたらすか、或は近サイドローブ
を増加させるに過ぎない。

この固有のブロードサイド不可視性の結果として、軸方
向コンダクタンス　フィルタ（５０）は寸法或は材料に
臨界的な許容度を持たない。フィルタの厚さ或は抵抗値
の変化は、ブロードサイド近くで入射してフィルタを通
過する主ビーム電力の振巾或は位相に影響を与えないの
で、新しいサイドローブが発生することはない。広角排
除値だけが影響を受けるが、これは臨界的なフィルタで
はない。

軸方向コンダクタンス　フィルタ（５０）に期待できる
更に別の特色は、その入射電力排除が主として吸収によ
って発生することである。殆どの入射角に対してフィル
タからの反射は極めて小さい傾向にある。これは、排除
された電力がアンテナに戻り、再反射されて新しいサイ
ドローブを発生させる機会を減少させることになる。

最後に、軸方向コンダクタンス　フィルタ（５０）は上
述の全ての特色を広い周波数帯に亘って提供することが
期待できる。その動作が共振或は格子・ローブ現象に依
存していないので、周波数の変化に強く影響されること
がない。広角排除と周波数との間にはある関係が存在す
るが、それでも広い周波数帯で有用動作させることが可
能である。

以上に説明した特色には、他の型の角度フィルタには発
生しない若干の限界が含まれている。軸方向コンダクタ
ンス　フィルタ（５０）の１つの限界は、入射のＥ面だ
けが排除対角度関係を有していることである。別の限界
は、フィルタ媒体の中に共振或は周波数感応機構を組入
れない限り、入射角に伴う鋭い排除の増加（即ちシャー
プ　カットオフ）が得られないことである。これらの限
界にも拘わらず、軸方向コンダクタンス　フィルタ（５
０）の潜在的特色によって、このフィルタ単独の或は別
のフィルタと組合わせての使用を考慮する価値がある。

各抵抗性素子（１００）は低コンダクタンスを有するべ
きである。即ち、抵抗性素子の導電度の範囲は以下のよ
うに限定することができる。もし誘電体（２００）の有
効誘電率を自由空間のそれとほぼ等しいものとし、その
中に埋込まれている抵抗性素子（１００）がある軸方向
コンダクタンス（Ｓａｘ）を有する均一なフィルタ媒体
を形成しているものとすれば、媒体内の減衰定数（Ａ）
（ネイピア／ｍ）は８面入射角（Ｔ）の関数として導く
ことができる。

ここにωは入射電磁エネルギの周波数（ラジアン／秒）
であり、Ｅ、は自由空間の誘電率（即ち電気定数）であ
り、そしてλは入射波の波長（ｍ）である。パラメータ
Ｓａｘ／ωＥ０は媒体の軸方向損失正接（Ｄ）である。

第３図は１波長厚のフィルタの減衰（デシベル／波長）
対Ｔを軸方向損失正接（Ｄ）毎に計算した曲線を示すグ
ラフである。Ｄの値が１に近いことが好ましく、また実
際のＤの値がそれ程微妙なものではなくてほぼ最適の性
能を得るには０．５乃至０．２の範囲にあればよいこと
が解る。

第３図の曲線を小さい入射角において比較すると、Ｄ＝
１が小さい角においては最大の減衰を与えることが確認
される。また、Ｄ＝１の場合にはほぼ９０°の入射に対
して殆ど（完全ではないが）最大の減衰が得られること
も解る。

第３図の曲線は、軸方向コンダクタンス媒体を用いるフ
ィルタの角度排除特性を示している。例えば、Ｄ＝１の
媒体の１波長厚フイルタでは４５６の入射に対して殆ど
８ｄＢの排除が得られる。２波長厚のフィルタでは４５
″においてほぼ１６ｄＢが得られることになる。

９０６においては、Ｄ＝１の場合の減衰は４５６の場合
の値の約２倍である。加えて、９０’付近に実質的な反
射損失が存在する。第３図の曲線は何れも（他の型の角
度フィルタとは異なって）角度が増加した時のフィルタ
排除の低下は見られない。

０°入射付近のフィルタ減衰特性は、本質的に角度に伴
う自乗則である。２波長厚のフィルタでは、均一な軸方
向コンダクタンス媒体の減衰は、ブロードサイドを中心
とする入射角の±３″範囲に亘って０．１ｄＢ以下であ
る。従ってビーム巾が３°或はそれ以下のペンシル　ビ
ーム　アンテナのアパーチャにこのようなフィルタを組
合わせて作動させても、ピーク　ゲインに実質的４こ変
化を生ずることはない。

第３図の曲線の形状は興味のあるものである。

Ｄの値の異なる曲線の形状を比較するために、各曲線の
減衰を９０″人肘の値に対して正規化することができる
。第１０図に、このようにして得られた曲線群を示す。

第１０図にはｓｉｎ”Ｔ−曲線も示しである。Ｄが１或
はそれ以上に等しい値の場合、５ｉｎ２ＴがＡ対Ｔ曲線
の実際の形状に対する良好な近似を与えていることが明
白である。Ｄの値が１よりも溝かに小さい場合には近似
しなくなる。

別の質問は、ある角度における排除が広い周波数帯に亘
ってどのように変化するか？である。この質問に対する
答は第３図の曲線に含まれている。

基本的なファクタは媒体の波長当りの減衰であることは
明らかである。即ち、特定の厚さくインチ）を有するフ
ィルタにおいては、第１項は周波数と共に線形に増加す
る減衰である。

Ｄは周波数に逆比例するために第２項も存在する。しか
し、もしＤを中心帯において１にセットすれば、２オク
タ一ブ程度の広い周波数帯に亘って発生するようなりの
変化でも減衰に比較的小さい効果を与えるだけである。

これは、Ｄの非臨界的な性質が有用な別のケースである
。

第１図に示す実際の不均質媒体では解析はより困難であ
り、その性能はより複雑である。しかし、抵抗性素子（
１００）が入射電磁エネルギの波長に対して薄く且つ密
に離間していれば、性能は第３図に与えられているよう
な均質媒体のそれを近イ以するようになる。実効誘電率
が自由空間のそれよりも実質的に大きい誘電材料も性能
を変化させる。

素子（１００）と軸方向損失正接（Ｄ）との間の関係を
理解するためには、−辺が１波長の立方体を横切る抵抗
（オーム）として量Ｒλを定義すと有用である。量Ｒλ
は軸方向抵抗を波長で除したちのに等しく、従って１／
Ｓａｘ　λに等しい。軸方向損失正接（Ｄ）をＳａ、ｘ
／ωＥ０に等しいと定義すれば、ＲλとＤとの間の関係
は υ と求められる。

もしＤの値を１にしたければ、媒体は１波長立方体の対
向する面間の軸方向に６０オームの抵抗を与えるものと
すべきである。

抵抗素子の断面形状は、都合のよいどのようなものであ
ってもよい。好ましい実施例では薄いストリップが選ば
れているが、それはこれらのストリップを印刷回路技術
によって製造できるからである。第９図は、不均質軸方
向コンダクタンス媒体をなしている抵抗ストリップのア
レーを示す部分斜視図である。アレー　ラチスは間隔Ｓ
を有する方形であり、各ストリップの巾はＷである。

これらのストリップが極めて薄く、それらの抵抗挙動が
ストリップ材料の表面抵抗（オーム／平方）の項で定義
できるものとすれば、以下の関係を導くことができる。

λ Ｒλ＝（Ｓ／λ）２−−Ｒ１（２） （１１及び（２）式を組合わせると、Ｄ及びアレー／ス
トリップ寸法で表わしたＲ８の式が得られる。

例えばＳ／λ＝０．２　、ｗ／　ｓ　＝０．２であって
Ｄの値を１にしたいものとすれば、式（３）からストリ
ップ材料に必要とされる表面抵抗は６０オーム／平方で
あることが解る。

アパーチャ寸法が５フイート×５フイート（１５２，４
Ｘ１５２．４　ａｍ）で、厚さが５インチ（１２７ｅ１
ｍ）のフィルタを作って１０ＧＨｚで動作させた。

このフィルタの抵抗性素子（１００）は薄い誘電体シー
ト上にスクリーン印刷し、第７図及び第８図に示すよう
にこれらのシートをフオーム　スペーサと交互に積重ね
た。即ち、薄い誘電体シート（２０１）の一方の表面に
抵抗性素子（１０１）が位置するようにスクリーン印刷
しである。連続するシート（２０１）の間にはフオーム
　スペーサ（２Ｑ　２）の誘電体シートが積重ねられて
いる。

この＆ｆｌ立体は保護用グラスファイバ　シェルの中に
収容され、７０，０００以上の印刷された抵抗性素子（
１０１）を含んでいる。

このフィルタの５．１０及び２０ＧＨｚにおける減衰を
８面入射角に対して測定した。第４図、第５図及び第６
図は測定された減衰点を、均質媒体の解析から計算され
た曲線と共に示すものである。両者の間がほどよく類似
していることは明白である。またシミュレータ導波管内
においてフィルタ　サンプルの測定を行った結果水平入
射に近い角度まで計算された値に近いことが解った（水
平入射では高精度でパネル測定を行なうことが困難であ
る）。以上のように、本発明による軸方向コンダクタン
ス角度フィルタは、２オクターブ帯域巾に亘って満足す
べき、且つ有用な角度排除特性を得ている。

本発明の上述の実施例による角度フィルタは、誘電体材
料（２００）内にシートの垂線に平行に保持されている
並列抵抗性素子（１００）のアレーとして説明した。本
発明は、１つ以上の並列抵抗性素子のアレーを誘電体内
に埋込み得ること、及び抵抗性素子の向きは必ずしも誘
電体の面に直角な方向に一致しなくてもよいことも企画
している。

第１１図に、輻射ビーム（２４）を輻射する輻射アパー
チャとして働くディツシュ（２２）を有すレーダ　アン
テナ（２０）を示す。ビーム（２４）は主ビーム（２６
）とサイドローブ（２８）を含んでいることを特徴とし
ている。本発明を組入れた角度フィルタ（３０）はディ
・ソシュ（２２）の前面に位置ぎめされ、ビーム（２４
）の輻射パターンの形状を改善するようにアンテナ（２
０）によって支持されている。第１１図はフィルタ（３
０）の前面（３２）を示すためにアンテナ（２０）及び
フィルタ（３０）を分解して示しである。

本発明によれば、フィルタ（３０）は、ビーム（２４）
の輻射に対して透明な１組の誘電性材料の層（３４）を
含み、これらの層（３４）はディツシュ（２２）の軸（
３６）に沿って直列に、それらの表面が前面（３２）に
平行に、そして軸（３６）に垂直になるように配列され
ている。各層（３４）はフィルタ素子（３日）のアレー
を保持している。これらの素子はビーム（２４）の輻射
の磁界ベクトルＨとは相互作用するが、電界ベクトルＥ
とは殆ど相互作用しない。軸（３６）に垂直なＥ及びＨ
成分を有する輻射は、軸（３６）に平行な矢印（４０）
の方向に伝播する。

第１２図乃至第１６図も参照する。Ｈ成分とフィルタ素
子（３８）との間の相互作用は輻射線と層表面への垂線
との間の入射角に依存する。第１３図は前面（３２）の
垂線に対して傾斜している矢印（４０）によって表わさ
れている方向に伝播する非Ｏ入射角の輻射波を示すもの
であり、傾斜は磁界ベクトルＨの方向を含む面内である
。入射角が０の場合には相互作用は無視できる程小さく
、入射角の増加に伴って増大する。Ｈ成分との相互作用
は、各フィルタ素子（３８）内に電流を誘起し、その結
果各フィルタ素子（３８）内においてエネルギが消散さ
れることが特徴である。従って相互作用はフィルタ（３
０）を通って伝播する輻射の強さを減少させる。

Ｈ成分との相互作用の効果を第１１図に示す。

第１１図には輻射パターンのサイドローブ（２８）が破
線で、また主ロープ（２６）が実線で描かれている。破
線は、Ｈ成分とフィルタ素子（３８）との上述の相互作
用によってサイドローブ（２８）の強さが減少させられ
ていることを示している。

サイドローブはボアサイトから外れた角度に向いており
、この場合各サイドローブに関連する輻射は非Ｏ入射角
で入射するので上述の相互作用が各サイドローブ（２８
）毎に発生している。しかし主ロープ（２６）に関して
は、フィルタ（３０）が軸（３６）に沿って伝播する輻
射に対して本質的に透明であるので、Ｈ成分とフィルタ
素子（３８）との間に実質的な相互作用は存在しない。

以上のようにサイドローブ（２８）の強さが減少させら
れるために、ディツシュ（２２）から発射される指向性
輻射パターンに重要な改善が得られている。以上にレー
ダアンテナを用いて輻射パターンの改善について説明し
たが、角度フィルタ（３０）はマイクロ波中継通信リン
クに、用いられるアンテナを含む他の輻射源にも使用可
能であることを理解されたい。

フィルタ素子（３８）のアレーの配列は、連続する層（
３４）のそれぞれで同一であっても、また層毎に異なっ
ていてもよい。第１２図においては、アレーは各層（３
４）上で同一であるものとしており、フィルタ（３０）
の後部の層（３４）の素子（３８）がフィルタ（３０）
の前部の層（３４）の対応する素子（３８）と揃ってい
る。

第１２図は各層（３４）の前面上の素子（３８）の配置
を示すために前部と中間の層（３４）の一部を切欠いで
ある。層（３４）の表面間の間隔は２で示されており、
水平方向及び垂直方向における素子　（３８）の中心間
隔はそれぞれＸ及びｙで示されている。

各素子（３８）は印刷回路構造の技術に従って形成する
ことができ、各素子は銅のような導電性材料の沈積物と
して形成されている。巾Ｗ及び深さｄは素子（３８）の
ループに所望量の抵抗を与えるように選択することがで
きる。抵抗の量は炭素のような他の材料を用いることに
よっても選択することができる。或は、高導電度のルー
プに直列に特定抵抗を挿入することによって抵抗を得る
ことができる。即ち、抵抗はループに沿って連続的であ
ってもよいし、ループ内の１つ或はそれ以上の点にまと
めてもよいのである。

寸法Ｘ及びｙで示されている素子（３８）の間隔は、素
子（３８）が個々に分散された相互作用位置としてでは
なく輻射波に対して相互作用素子の連続体と見えるよう
に半波長以下とすることが好ましい。また素子（３８）
のループのインダクタンスが、第１３図、第１４図、第
１５図に示す直径ａ、巾Ｗ、及び深さｄに依存すること
にも注目されたい。変形として、各素子（３８）は第１
４図の素子（３８）の代わりに、第１５図に示す素子（
３８Ａ）に示すように、−辺をａとする正方形の形状で
あってもよい。また、望むならば素子【３８）の寸法は
第１６図に示す小寸法の円形素子（３８Ｂ）のように縮
小することができる。

この場合素子の間隔は約半波長のままとする。第１６図
の形状を用いると、フィルタ素子と輻射の電界成分との
間の相互作用が少なくなる。また、各素子（３８Ｂ）が
囲む面積が素子（３８）の対応面積よりも小さいので、
輻射の磁界成分との相互作用が減少する。即ち第１６図
の実施例は、軸から外れた輻射の減衰を犠牲にして電界
との相互作用を減少させる長所を存しているのである。

第１７図及び第１８図に示す別のフィルタ素子（３８Ｃ
）例は、素子のループに誘起した電流の流れと直列に容
量を導入するようになっている。

素子（３８Ｇ）は半円形の４つの部材（４２）からなっ
ており、その中の２つの部材（４２）は層（３４）の一
方の側に、また他の２つの部材（４２）は第１の組の２
つの部材（４２）と揃えて層（３４）の反対の側に配置
されている。２組の部材（４２）は、一方の組の間隙（
４４）が他方の組の部材と対向するように各組のそれぞ
れの間隙（４４）をずらせて配置しである。この配列で
は、２組の部材とそれらの間の薄い材料の層（３４Ａ）
（第１８図）とがフィルタ素子（３８Ｃ）を構成してい
る。望むならば材料の層（３４Ａ）は層（３４）の組立
てに用いられているもの以外の誘電体からなっていても
よい。素子（３８Ｃ）の構造は、導電性及び非導電性の
材料の一連の層がサブストレート上に積重ねられている
公知のストリップライン構造の原理を用いている。間隙
（４４）及び層（３４Ａ）の厚みの両者が部材（４２）
間に間隔を与え、部材（４２）を（ループ内を循環する
電流に対する）コンデンサの板として役立たせている。

ループのインダクタンスと直列の容量は、波の電界との
不要の相互作用を高めることなく、循環するループ電流
を共振によって強める。これは垂直入射の減衰を増すこ
となく軸から外れた輻射の減衰を増加させる。

第１９図乃至第２３図は、１つ或はそれ以上の抵抗、容
量及び電界シールド特性を含むようになっているフィル
タ素子の別の実施例を示すものである。第１９図は、殆
ど或は全く抵抗を有していない導電性材料でループが作
られ、ループの特定点にループと直列に抵抗（４６）が
挿入されているような素子（３８）のループに対応して
いる。

抵抗位置から±９０″のところに位置している方形の導
電ストリップ（４８）からなる電界シールドも設けられ
ており、フィルタ素子のループ（５１）から電気的に絶
縁されている。このシールドは、層（３４）の材料内に
埋込まれていてループ（５１）から離間している（従っ
てループ（５１）から絶縁されている）ストリップの形
状の導体（５２）によって電気的に接続されている。

この抵抗とシールドの組合わせは電界との有害な相互作
用を減少させる。

第２０図の変形では、ループ（５１）の面内にストリッ
プとして形成され、１対の直径方向に対向している点間
に接続されている導体（５４）によってシールドが達成
されている。抵抗（４６）が、半分の各導電ループ（５
１）内に、即ちループ上のストリップ接続点間の中点に
配置されている。導体と抵抗のこの組合わせも電界との
有害な相互作用を減少させる。

第２１図の導電性ループ（５１）は直列抵抗（４６）及
び直列コンデンサ（５６）を有している。このコンデン
サは第１７図及び第１８図に示す間隙構造によって設け
ることができる。第２１図の構造ではコンデンサ（５６
）とループ（５１）の導体の固有インダクタンスとの間
に共振が誘起される。この共振は、電界成分Ｅとの付加
的な相互作用を誘起することなく磁界成分Ｈとの相互作
用を強めるようになる。望むならば、フィルタ素子は第
２１図の配列を用いて小型寸法に作ることが可能であり
、共振効果によって所望の磁界相互作用及び電力消散を
保ちつつ電界との相互作用を減少させる。

第２２図は第２１図の構造と、第１９図に示す電界シー
ルドとを組合わせたものであり、このシールドはストリ
ップ（４８）と相互接続用導体（５２）からなっている
。これによって第１９図及び第２１図のシールド効果及
び共振効果の両方に伴うフィルタの有利な特色が第２２
図の単一構造内に組合わされている。シールドと共振と
の組合わせは第２３図の構造内にも用いられており、第
２３図では導体（５４）からなる第２０図のシールドが
第２１図のコンデンサ（５６）及び対称構造の共振回路
と組合わされている。即ち第２３図のループ（５１）の
各枝路は抵抗（４６）及び２つのコンデンサ（５６）を
含んでおり、コンデンサ（５６）は第１７図及び第１８
図に示す構造のものであってループ（５１）の導体の固
有インダクタンスが間隙に伴う容量及び部材（４２）の
対向する紐間の間隔による容量との間で共振するように
なっている。

第３図の「好ましい曲線」は磁界成分とフィルタ素子（
３８）との相互作用の効果を示している。

前述のように、相互作用によってループ（５１）内に電
流が誘起し、この電流が抵抗を通過することによって電
力が消散される。この電力消散は電流値の２乗に比例し
、電流値自体はほぼ入射角の正弦に依存する。ボアサイ
トから外れた電磁波の電力消散による減衰が第３図に示
しである。第３図の縦軸はデシベル（ｄ　Ｂ）で表わし
てあり、輻射の周波数に対して正規化しである。この正
規化は、図の縦軸付近に示しであるように、デシベル値
を波長で除して得ている。水平軸の目盛は入射角を度で
表わしである。「好ましい」曲線で示されている減衰は
垂直入射（０６）では小さく、入射角が小さい間は比較
的ゆっくりした変化で、中間の入射角ではより急激な変
化を呈し、そして更に大きい入射角では比較的ゆるやか
に変化していることが特徴である。小さい入射角におけ
る比較的ゆるやかな変化は、ビーム巾が数度かそれ以下
であって、ボアサイトから多分３０″程度のサイドロー
ブが問題となるような場合に有用である。

第３図のグラフに示すように、主ロープはフィルタ（３
０）によって殆ど変化を受けないが、サイドローブは充
分に減衰されている。

第１１図乃至第２３図の本発明の構造では、フィルタを
同調させなくても、或はフィルタ素子（３８）に容量を
付加することによって所望の周波に同調させてもよい。

また、フィルタ素子（３８）のループ（５０）内の抵抗
の量は、ループ電流によって最大量の電力消散が得られ
るように選択することができる。更に、フィルタ（３０
）はフィルタを通って伝播する電磁信号を減衰させる媒
体と見てもよい。従って上述のパラメータは本発明のフ
ィルタの設計或は第１１図のレーダアンテナのような特
定環境における動作に有用である。

以上の説明は、電磁波の磁界成分と角度フィルタのルー
プ型素子との相互作用のメカニズムによって、ボアサイ
ト軸に沿って伝播する電磁波を偏重し、ボアサイトから
外れて伝播する電磁波を減衰させるような本発明による
角度フィルタの構造に関するものである。また上述の構
造はフィルタの素子からの電磁波の電界成分の反射を最
小ならしめている。

以上に本発明の現在では好ましいものと考えられる実施
例を説明したが、当業者ならば本発明から逸脱すること
なく種々の変更が可能であることは明らかであるので、
これら全ての変更は本発明の思想及び範囲に含まれるも
のであることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軸方向導電性角度フィルタの部分
斜視図であり、 第２図は角度フィルタに入射する電磁波をＥ面で示す図
であり、 第３図は本発明による均質フィルタ媒体における計算さ
れた減衰（波長に対して正規化）対入射角（度）を示す
グラフであり、 第４図は本発明による５×５フイ一ト角度フィルタ媒体
の５ＧＨｚにおける測定された減衰と計算された減衰と
を入射角に対して比較したグラフであり、 第５図は本発明による５×５フイート　フィルタ媒体の
１０ＧＨｚにおける測定された減衰と計算された減衰と
を入射角に対して比較したグラフであり、 第６図は本発明による５×５フイート　フィルタ媒体の
２００Ｈ２の測定された減衰と計算された減衰とを入射
角に対して比較したグラフであり、第７図は本発明によ
るフィルタ媒体の好ましい実施例の斜視図であり、 第８図は第７図の８−８矢視断面図であり、第９図は本
発明による誘電体内に埋込むことができるストリップ型
媒体の部分斜視図であり、第１θ図は軸方向損失正接（
Ｄ）の種々の値を正規化した減衰対入射角軸で示すグラ
フであり、第１１図は主ローブに沿う輻射は通過させる
がサイドロープは減衰させるように、本発明による角度
フィルタと組合わせたレーダ　アンテナの様式化した図
であり、 第１２図は第１１図のフィルタの一部の部分拡大図であ
って、第１２図の一部を切欠いて角度フィルタの複数の
層のそれぞれのフィルタ素子を示してあり、 第１３図は第１２図の１３−１３矢視部分断面図であり
、 第１４図は第１１図のフィルタの表面の一部の平面図で
あって、一群の円形輻射素子の相対位置を示すものであ
り、 第１５図は一組の正方形輻射素子の平面図であり、 第１６図は第１４図と同じ図であるが、第１４図の配列
に比較して素子間の間隔から直径が大巾に縮小されてい
る一組のフィルタ素子を示しており、 第１７図は容量を得るために誘電層の両側に離間させた
部材で作られている素子の一形状を示す図であ°す、 第１８図は第１７図の８−８矢視部分断面図であって、
フィルタ素子の２つの弓形部材間の間隙を示すものであ
り、 第１９図及び第２０図は抵抗及びシールドの両方を有す
る２つのループ素子の形状を概略的に示すものであって
、第１９図においてはループ外にシールド部材が存在し
、第２０図においては短絡部材が存在しており、 第２１図はフィルタ素子内に容量性素子及び抵抗性素子
の両方が存在していることを概略的に示すものであり、 第２２図は第１９図及び第２１図の両方の特色を具体化
したループを概略的に示すものであり、そして 第２３図はループの各半分に配置されている短絡型シー
ルド部材及び２つの容量性素子を有するループを概略的
に示すものである。 ２０・・・レーダ　アンテナ、２２・・・ディツシュ、
２４・・・輻射ビーム、２６・・・主ビーム、２８・・
・サイドローブ、３０．５０・・・角度フィルタ、３２
・・・フィルタの前面、３４・・・誘電性材料の層、３
６・・・ディツシュの軸、３８・・・フィルタ素子、４
０・・・輻射伝播方向、４２・・・ループ部材、４４・
・・間隙、４６・・・抵抗、４８・・・導電性ストリッ
プ、５１・・・ループ、５２．５４・・・導体、５６・
・・コンデンサ、１００゜１０１・・・抵抗性素子、２
００・・・誘電性保持材料、２０１・・・誘電体シート
、２０２・・・フオーム　スペーサ、３００・・・垂直
入射波。 ＦＩＧ、　１ ”ｌ’＠ｇｊ１ｍｓ７ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ 人身１角丁ｄし ＦＩＧ、　４ 入軒角丁ｔｊｌ−＞ ＦＩＧ、　５　　　　　　へ１才角丁１＆２ＦＩＧ、７ １５　　ＦＩ　Ｇ・８ ＦＩＧ、ｌ＋ ＦＩＧ、　１４　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　
１５ＦＩＧ、　１６　　　　　　　　　　　　　　　Ｆ
ＩＧ、　１７ＦＩＧ、　＋８ ＦＩＧ、　１９　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　２
０ＦＩＧ、　２１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置への１つの入射角の電磁エネルギの波は通過
   させるが他の入射角の電磁エネルギの波は減衰させる角
   度フィルタ（３０、５０）であって：ａ）複数の抵抗性
   素子（３８、１００）のアレー；及び ｂ）前記抵抗性素子に平行な方向に前記フィルタに衝突
   する電磁エネルギの波が前記フィルタを通過し、前記抵
   抗性素子に対してある角度で前記フィルタに衝突する電
   磁エネルギの波が減衰するように前記素子を保持する手
   段（２００、３４）を具備する角度フィルタ。
2. （２）前記抵抗性素子が平行であり、前記装置が与えら
   れた周波数の電磁エネルギの波に対して少なくとも０．
   ５乃至２．０以下の大よその範囲の軸方向損失正接を有
   しており；前記軸方向損失正接が、装置の軸方向コンダ
   クタンスを、ラジアン／秒で表わした与えられた周波数
   で除し、且つ自由空間の誘電率で除したものとして定義
   されていることを特徴とする特許請求の範囲（１）に記
   載の角度フィルタ（第１図〜第１０図）。
3. （３）前記アレーが、電磁波の伝播方向（４０）に垂直
   な表面に平行に配列されている抵抗性素子（３８）のア
   レーからなり；前記保持手段が、前記表面に沿って配列
   されていて波に対して透明な誘電性保持具（３４）から
   なっていて、前記素子が前記保持具によって前記アレー
   の所定位置に保持されており；更に前記各素子が、前記
   伝播方向に対して垂直な面内において彎曲している導電
   性部材（５１）からなっていて、前記伝播方向に対して
   角度をなした伝播軸を有する波の一部の磁気ベクトル成
   分と相互作用し合うが、入射角が０の場合には前記各素
   子と前記磁気ベクトルとの間に相互作用は存在せず、従
   って入射角が０で入射する電磁波に対しては前記フィル
   タは透明となり、前記相互作用が入射角の増加に伴って
   増加するエネルギの減衰をもたらすことを特徴とする特
   許請求の範囲（１）に記載のフィルタ（３０、第１１図
   〜第２３図）。
4. （４）前記彎曲部材が円弧の形状（第１９図〜第２３図
   ）を有していることを特徴とする特許請求の範囲（３）
   に記載のフィルタ。
5. （５）前記各素子が、閉じた通路に沿い且つ間隔をおい
   て配列されている複数の前記部材からなっていて、前記
   波によって素子内に誘起する電流のためのコンデンサを
   形成する（第１２図）ようになっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲（３）に記載のフィルタ。