JPS61224604A

JPS61224604A - 電子走査アンテナ装置

Info

Publication number: JPS61224604A
Application number: JP6525485A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Suzuki; 郁夫鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-06

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】［発明の技術分野］この発明は、高周波電力を複数の移相器を用いて複数の
放射器に与え、移粕器の位相変化量を制御することによ
りビーム指向方向を変化させる電子走査アンテナ装置に
係り、特に移相器の個数を少なくし得るように改良した
ものに関する。

［発明の技術的背景とその問題点］一般に、従来の電子走査アンテナ装置は、第５図に示す
ように、送信機等から送られてくる高周波電力ＰＲＦを
電力分配器１１で所定の電力比に分割し、分割した電力
を複数個の移相器１２ａ〜１２ｊに導出して所定の位相
変化を与えた後、各移相器１２ａ〜１２ｊに接続される
放射器１３８〜１３ｊに供給して空中に放射し、これに
よって空間内に放射ビームＢを形成し、各移相器１２ａ
〜１２ｊの位相変化量をビーム走査制御器１４で制御す
ることによりビーム指向方向を変化させることができる
ようになされている。

ところで、上記のような電子走査アンテナ装置の総価格
中で移相器の価格が占める割合は概して非常に大きいた
め、この電子走査アンテナ装置の設計に当たっては、移
相器の数をできる限り少なくするような考慮が払われる
。例えば第５図において、アンテナの開口長しは所望の
ビーム幅及びサイドローブレベルによって決定されるが
、所要の開口長しが決定されると移相器の数を少なくす
るために放射器の配列間隔ｄをできる限り大きくするよ
うに設計される。ここで、アンテナの正面方向から測っ
た方角をθとし、ビーム走査角の最大値をθｍａＸとす
ると、アレイファクタのグレーティングローブが−９０
”≦θ≦＋９０”の範囲に入り込まないようにするとい
う条件の下では、放射器の配列間隔ｄの最大側を次式で
求めることができる。

尚、（１）式中λＯは使用周波数の空間における波長で
ある。

ところが、（１）式かられかるように、所望のビーム走
査角θが狭くなるに従って、放射器の配列間隔ｄを大き
くすることができるものの、間隔ｄは高々１波長までし
か大きくすることができない。

このことが電子走査アンテナ装置を高価なものにする要
因となっている。一方、アレイアンテナの放射パターン
は放射器のエレメントパターンとアレイファクタの積と
なるから、アレイファクタのグレーティングローブが一
９０’≦θ≦＋９０’の範囲に入り込んでも、このグレ
ーティングローブが出現する範囲内において放射器のエ
レメントパターンによってこれを抑圧することができれ
ば、放射器の配列間隔ｄを（１）式で与えられる値より
も大きくすることができる。しかしながら、これでは放
射器の開口長りを間隔ｄよりも十分大きくしなければな
らないので、第５図に示したアンテナ装置では物理的に
不可能である。

そこで、実効的な放射器の開口長りを大きくするために
、第６図に示すような装置が考案されている。この電子
走査アンテナ装置は、回路網１５を用いて各移相器１２
ａ〜１２ｆから導出される電力を放射器１３ａ〜１３２
に分配するようにしたものである。すなわち、上記回路
網１５は、ハイブリッド１６８〜１６ｆ　、方向性結合
器１７ａ〜１７ｆ、１８ａ〜１８ｆ１減衰器１９ａ　〜
１９ｆ　、　２０ａ　〜２０ｆ　、無反射終端器２１ａ
〜２１ｒ、２２ａ〜２２ｄで構成されており、１つの移
相器の出力を広範囲の放射器に分配し、１つの移相器出
力に対応する放射器の開口を実効的に大きくすることに
よってそのエレメントパターンを尖鋭にし、放射器の間
隔ｄによって定められるグレーティングローブの出現を
抑圧するようにしたものである。換言すれば、実効的に
広い開口長を有する放射器を図に示す点ａ〜ｆの位置に
配列した場合と同じことになり、これによってグレーテ
ィングローブを抑圧することができるものである。しか
しながら、このような電子走査アンテナ装置では、第６
図かられかるように、移相器の数を節減するための代償
として、複雑な回路網を必要とする。

［発明の目的］この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、簡易な構成で移相器の数を節減し、これによっ
て極めて経済的な電子走査アンテナ装置を提供すること
を目的とする。

［発明の概要］すなわち、この発明に係る電子走査アンテナ装置は、高
周波電力を伝播する伝播媒体と、この伝播媒体を挟んで
前記移相器から出力される電力を送出する送信端と、伝
播電力を受信して前記放射器に導出する受信端とを具備
する伝送装置を備え、この伝送装置を用いて１つの移相
器の出力を複数個の放射器に分配するようにしたことを
特徴とするものである。

［発明の実施例］以下、第１図乃至第４図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第１図において第５図及び第
６図と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

第１図はその構成を示すもので、図中符号２３はこの発
明に係る伝送装置である。この伝送装置２３は、第２図
に取出して示すように、導体平板２３ａ上に誘電体１！
！２３ｂ　　（空気でもよい）を形成し、この誘電体層
２３ｃ上に導体平板２３ｃにより高周波電力の伝播媒体
２４と、これを挟んで相対向する送信端２５ａ〜２５ｄ
及び受信端２６ａ〜２６ｏと位相補正線路２７ａ〜２７
ｅとをパターン形成したものである。

上記送信＠２５ａ〜２５ｄはそれぞれ入力端２８ａ〜２
８ｄに配線され、この入力端２８ａ〜２８ｄにはそれぞ
れ移相器１２ａ〜１２ｄが接続される。また、上記受信
端２６ａ〜２６０はそれぞれ出力端２９ａ〜２９ｏに配
線され、この出力端２９ａ〜２９０にはそれぞれ放射器
１３ａ〜１３ｏが接続される。

すなわち、この電子走査アンテナ装置では、移相器１２
ａ〜１２ｄから出力される電力は伝送装置２３の入力端
２８ａ〜２８ｄに導かれ、送信端２５ａ〜２５ｄから伝
播媒体２４の中に放射され、その媒体中を伝播して受信
端２８ａ〜２６０に至り、出力端２９ａ〜２９０から放
射器１３８〜１３０に導出される。つまり、１つの移相
器の出力電力は広範囲の放射器に分配されることになり
、伝送装置２３は第６図に示した回路網１５と同様の働
きをすることになる。

ここで、受信端２６ａ〜２６０によって受信される高周
波の電力と位相は媒体２４の伝播定数、送信端２５ａ〜
２５ｄと受信端２６ａ〜２６０の相対位置関係及び送信
端２５ａ〜２５ｄと受信端２６ａ〜２６０の放射指向性
によって定めることができる。また、上記受信端２６ａ
〜２６ｏの出力線路の所定位置に設けた位相補正線路２
７ａ〜２７ｅにより受信波の位相を調整することができ
る。

したがって、上記のように構成した電子走査アンテナ装
置は、伝送装置の各種パラメータを組合わせることによ
って適当なエレメントパターン、すなわち前述した実効
的な放射器の放射パターンを得ることができるので、簡
単な構成で移相器の個数を節減することができる。

尚、第１図及び第２図に示した伝送装置２３では、受信
端２６ａ〜２６０を直線上に配列しているが、これを第
３図に示すように任意の折線上に配列すれば位相補正線
路２７８〜２７ｅを除去することもできる。このように
、送信端２５ａ〜２５ｄと受信端２６ａ〜２６０の対向
形態には様々のものが考えられる。

また、ビーム走査範囲がアンテナの正面方向に関して非
対称の場合には、ビーム走査範囲に応じて受信端２６８
〜２６０と出力端２９ａ〜２９０の間における伝送路の
電気長をリニアに増加あるいは減少させればよい。

ざらに、上記実施例では伝送装置２３の出力端２９ａ〜
２９０と放射器１３ａ〜１３０が１対１に対応している
が、出力端２９ａ〜２９０の出力を分割して複数の放射
器に給電するようにしてもよい。この放射器の数に制限
がないことは言うまでもない。

また、入力端２８ａ〜２８ｄの各々に入力される高周波
電力を複数に分割して複数の送信端に送出することによ
って伝播媒体２４の中への送信パターンを所望の形に形
成することもできる。このことは受信端についても同様
である。

第２図に示した伝送装置２３は２枚の導体平板２３ａ　
、　２３ｃと誘電体２３ｂとから伝播路を形成したもの
であるが、これは一般に広く使われている３層構造のも
のでもよい。また、伝播路としては空間、誘電体で満た
された空間、あるいは導体によって囲まれた空間等がお
り、これらは全て伝送装置２３の伝播媒体２４として利
用することができる。

これらの媒体に応じて、送信端２５ａ〜２５ｄ及び受信
端２６ａ〜２６０の形状としてはボーンアンテナ、ダイ
ポールアンテナ、モノボールアンテナ等の各種アンテナ
を利用することができる。

以上の説明は電子走査アンテナを送信アンテナとして用
いた場合についてのものであるが、これは受信アンテナ
としても用いることができる。また、第１図において送
信端２５ａ〜２５ｄから十分受信端２６ａ〜２６０を離
間させ、その出力を放射器１３８〜１３０に導出するこ
とにより、いわゆる端末効果を軽減することは従来のア
レイアンテナと同様に実施可能である。そして、必要に
応じて伝播媒体２４の周縁に電波吸収体等を設けること
によって、末端のインピーダンス不整合による電波反射
を防止することもできる。

第１図あるいは第３図に示した伝送装置２３では入力端
２８８〜２８ｄ及び出力端２９ａ〜２９０が直線上に一
次元的に配列したものでおるが、この入力端２８ａ〜２
８ｄ及び出力端２９ａ〜２９０を平面上に配列して二次
元の伝送装置に拡張することも可能である。第４図に二
次元の伝送装置３０を用いて構成した面アレイアンテナ
方式による電子走査アンテナ装置の例を示す。この場合
、−次元の伝送装置２３を組合わせても面アレイアンテ
ナ用として使用することができ、また電力分配器１１と
して空間給電方式のものを利用することもできる。

［発明の効果］以上詳述したようにこの発明によれば、従来の複雑な回
路網に比べて単純な伝播作用を利用した、簡易な構造の
伝送装置を用いることにより、移相器の個数を節減する
ことができ、これによって非常に経済的な電子走査アン
テナ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電子走査アンテナ装置の一実施
例を示すブロック回路構成図、第２図は同実施例に用い
られる伝送装置の構造を説明するための斜視図、第３図
及び第４図はそれぞれこの発明に係る他の実施例を示す
構成図、第５図及び第６図はそれぞれ従来の電子走査ア
ンテナ装置の構成を示すブロック回路図である。１１・・・電力分配器、１２ａ〜１２ｊ・・・移相器、
１３ａ〜１３ｏ・・・放射器、１４・・・ビーム走査制
御器、１５・・・回路網、１８ａ　〜１６ｆ−ｔｓイブ
リッド、１７ａ　〜１７ｆ　。１８ａ　、　１８ｆ　・・・方向性結合器、１９ａ〜１
９ｆ、２０ａ〜２ｏｉ−・・減衰器、２１ａ　〜２１ｆ
　、　２２ａ　、　２２ｄ　−・・無反射終端器、２３
・・・伝送装置、２３ａ　、　２３Ｃ・・・導体平板、
２３ｂ・・・誘電体層、２４・・・伝播媒体、２５ａ〜
２５ｄ・・・送信端、２６ａ〜２６０・・・受信端、２
７ａ〜２７ｅ・・・位相補正線路。

Claims

【特許請求の範囲】

高周波電力を複数の移相器を用いて複数の放射器に与え
、移相器の位相変化量を制御することによりビーム指向
方向を変化させる電子走査アンテナ装置において、前記
高周波電力を伝播する伝播媒体とこの伝播媒体を挟んで
前記移相器から出力される電力を送出する送信端と伝播
電力を受信して前記放射器に導出する受信端とを具備す
る伝送装置を備え、この伝送装置を用いて１つの移相器
の出力を複数個の放射器に分配するようにしたことを特
徴とする電子走査アンテナ装置。