JPS6133283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般に高周波アンテナ、特にマル
チ素子形モノパルス・アンテナ・システムで使う
ための給電回路網に関するものである。

当業者には周知のように、モノパルス・アンテ
ナは、大抵、アレイの４象限に配置された４個の
ホーンまたはアンテナ素子から成るクラスタを含
む。このようなアンテナ素子はモノパルス演算装
置へ結合されてアンテナの和パターン、方位パタ
ーンおよび高度パターンを提供する。しかしなが
ら、多くの用途では、高周波レンズまたは反射器
にマルチ素子形給電体を使用して比較的小形のア
レイ・モノパルス・アンテナまたはモノパルス・
アンテナのサイドロープ特性を改善するために、
別なアンテナ素子が必要である。そのようなマル
チ素子形モノパルス・アンテナの一例は“アイイ
ーイーイ・トランザクシヨンズ・オン・アンテ
ナ・アンド・プロパゲーシヨン（IEEE
Transactions on Antenna and Propagation）”
第AP―22巻、第３号（1974年５月号）に掲載さ
れたエツチ・エス・ウオン（H.S.Wong）、アー
ル・ターン（R.Tang）およびイー．イー・バー
バー（E.E.Barber）共著の論文“サイドロープ
が低くかつアパーチヤ効率が高いマルチ素子形大
電力モノパルス給電体”に述べられている。その
ようなマルチ素子形モノパルス・アンテナでは、
アンテナ素子を４つの組にグループ化し、４個の
ハイブリツド接続部を使つて各組ごとに和出力と
差出力を形成し、かつこのような出力を電力分割
器と組み合わせて和出力、方位出力および高度出
力を形成することにより、アンテナの和パター
ン、方位パターンおよび高度パターンの個別制御
が行なわれる。そのようなアンテナは或る種の用
途では適当であるが、そのようなアンテナは物理
的な構造が複雑でその用途に制限がある。

この発明の目的は、改良されたマルチ素子形モ
ノパルス・アンテナを提供することである。

この発明のこの目的やその他の目的は、アンテ
ナの個別に特定できる和パターン、方位パターン
および高度パターンを提供するようになつている
モノパルス・アンテナを提供することにより、一
般に達成される。このようなアンテナは、複数行
のアンテナ素子と、複数個の行給電回路網であつ
て、その各々が上記複数行のうちの対応する１行
のアンテナ素子へ結合され、そして３つの行給電
端子行給電ボートを有するとともにこのような行
給電端子とこれらに結合された上記アンテナ素子
との間で互に無関係な振幅および位相分布でもつ
てエネルギーを結合するための手段を有するもの
と、上記和パターン、上記方位パターン、上記高
度パターンと関連付けられるそれぞれ和端子、方
位端子、高度端子と、上記和端子、上記方位端子
および上記高度端子と上記複数個の行給電回路網
の上記３つの行給電端子との間で互に無関係な振
幅および位相分布でもつてエネルギーを結合し、
もつてアンテナの和パターン、方位パターンおよ
び高度パターンを個別に提供するための手段とを
備えている。

この発明の望ましい一実施例では、アンテナ素
子行は高度軸を中心に対称的に配置され、そして
アンテナ素子列は方位軸を中心に対称的に配置さ
れる。各アンテナ素子行では、対称的に配置され
たアンテナ素子対が複数個の接続部のうちの対応
する１個の接続部のアームへ結合される。このよ
うな接族部の“同相”端子および“位相はずれ”
端子は対応する給電回路へ結合される。一対の給
電回路のうちの一方の給電回路は３個の行給電端
子のうちの第１および第２の行給電端子へ結合さ
れ、そして他方の給電回路は第３の行給電端子へ
接続される。和端子は各行給電回路網の３個の行
給電端子のうちの第１の行給電端子へ結合され、
方位端子は第３の行給電端子へ結合され、そして
高度端子は第１および第２の行給電端子へ結合さ
れる。

この発明の上述した特色および発明自体は、添
付図面についての以下の詳細な説明からもつと充
分に理解できるだろう。

第１図は、モノパルス・アンテナ１０を示し、
このアンテナ１０は個別に特定できる和パター
ン、方位パターンおよび高度パターンを提供する
ようになつている。このようなアンテナ１０は高
周波レンズまたは反射器用のマルチ素子形給電体
として使用され得ることに注目されたい。このよ
うなアンテナ１０はアンテナ素子のアレイを含
み、このアレイがこゝでは行と列の正方形のマト
リクスに構成される。詳しく言えば、アンテナ１
０は複数行（こゝでは６行）１２_１〜１２_６のア
ンテナ素子を含み、各行がこゝでは６個のアンテ
ナ素子１４_１〜１４_６を含み、もつて６×６の正
方形マトリクスを形成する。図示のように、行１
２_１〜１２_６の各々のアンテナ素子は方位軸１７
を中心に対称的に配置され、そして各列のアンテ
ナ素子は高度軸１９を中心に対称的に配置され
る。

複数個（こゝでは６個）の行給電回路網１６_１
〜１６_３の各々は、３つの行給電端子（port１８
_１，１８_２および１８_３を有し、かつこのような
行給電端子１８_１，１８_２および１８_３とこれら
に結合されたアンテナ素子１４_１〜１４_６との間
で３つの互に無関係な振幅および位相分布を有す
るエネルギーを結合する。アンテナの和パター
ン、方位パターン、高度パターンにそれぞれ関連
した和端子Σ、方位端子AZ、高度端子ELが設け
られる。給電回路網２０_１，２０_２，２０_３は、
和端子Σ、方位端子AZ、高度端子ELと行給電回
路網１６_１〜１６_６の各々の３つの行給電端子１
８_１，１８_２，１８_３との間で３つの互に無関係
な振幅および位相分布を有するエネルギーを結合
してアンテナの互に無関係な和パターン、方位パ
ターン、高度パターンを提供する。

行給電回路網１６_１は複数個（こゝでは３個）
の結合器例えばハイブリツド接続部２６_１〜２６
_３を含み、各ハイブリツド接続部が一対のアーム
を有する。これらの一対のアームは、方位軸１７
を中心に対称的に配置される一対の対応アンテナ
素子へ結合される。詳しく言えば、アンテナ素子
１４_１と１４_６は、電路の長さが同じである伝送
線路（無符号）によつてハイブリツド接続部２６
_３のアームへ結合される。同様に、アンテナ素子
１４_２と１４_５は電路の長さが同じである伝送線
路（無符号）によつてハイブリツド接続部２６_２
のアームへ結合され、そしてアンテナ素子１４_３
と１４_４は電路の長さが同じである伝送線路（無
符号）によつてハイブリツド接続部２６_１のアー
ムへ結合される。図示のように、ハイブリツド接
続部２６_１，２６_２，２６_３のそれぞれ和端子す
なわち“同相”端子２８_１，２８_２，２８_３は端
部給電式（end―fed）はしご形給電回路３０を
介して行給電端子１８_１，１８_２へ結合され、そ
してハイブリツド接続部２６_１，２６_２のそれぞ
れ差端子すなわち“位相はずれ”端子３２_１，３
２_２，３２_３は端部給電式直列給電回路３４を介
して行給電端子１８_３へ結合される。行給電回路
網１６_１〜１６_６の各々がこゝでは一対のストリ
ツプ線路回路（図示せず）を含み、一方のストリ
ツプ線路回路がその上に形成されたハイブリツド
接続部２６_１〜２６_３および端部を給電回路３
０，３４へ結合する伝送線路を有し、そして他方
のストリツプ線路回路がその上に形成された給電
回路３０，３４を有し、しかもこのような一対の
ストリツプ線路回路が図示しない適当な給電部品
（feed―through）と電気的に接続されることに注
目されたい。（従つて、アンテナ素子１４_１〜１
４_６と“同相”端子２８_１，２８_２，２８_３との
間を通過するエネルギーが方位軸１７を中心に偶
数の対称性を持ち、そしてアンテナ素子１４_１〜
１４_６と、“位相はずれ”端子３２_１，３２_２，
３２_３との間を通過するエネルギーが方位軸１７
を中心に奇数の対称性を持つことに更に注目され
たい。）はしご形給電回路３０は後で第２図およ
び第３図について詳しく説明するので、こゝでは
下記のことを知つておくだけで充分である。すな
わち、はしご形給電回路３０は、方向性結合器３
６_１，３６_２の結合度（結合係数）と、“同相”
端子２８_１，２８_２，２８_３を給電回路３０へ結
合する伝送線路８０，８２，８４（第２図）の電
気的な長さと、方向性結合器３６_２を方向性結合
器３６_１へ結合する伝送線路（第２図）の電気的
な長さとに従う第１の所定振幅および位相分布を
行給電端子１８_２とアンテナ素子１４_１〜１４_６
の間に結合されたエネルギーへ与え、かつ方向性
結合器３６_１，３６_２，３６_３の結合度と、伝送
線路８０，８１，８２，８４，８６および９０
（第２図）の電気的な長さと、両方の行給電端子
１８_１および１８_２に現われるエネルギーの相対
振幅および位相とに従う第２の無関係な所定振幅
および位相分布を行給電端子１８_１および１８_２
とアンテナ素子１４_１〜１４_６の間で給電回路３
０を通過するエネルギーへ与えるようになつてい
る。以下に説明するように、行給電端子１８_２は
給電回路網２０_２を介して和出力端子へ結合さ
れ、このような行給電端子１８_２に現われるエネ
ルギーが第１分布に従うので、この第１分布がア
ンテナの和パターンと関連付けられるが、両方の
行給電端子１８_１および１８_２は方向性結合器３
７のために高度出力端子へ結合される。両方の行
給電端子１８_１，１８_２に現われるエネルギーの
相対振幅および位相は第２分布と関連付けられ、
従つてこの第２分布がアンテナの高度パターンと
関連付けられる。給電回路３０によつて生じさせ
られた第１分布と第２分布の各々は、このような
給電回路３０がハイブリツド接続部２６_１，２６
_２，２６_３のそれぞれ“同相”端子２８_１，２８
_２，２８_３へ結合されるので、方位軸１７を中心
に偶数の対称性を持つことにまた注目されたい。
従つて、アンテナの高度パターンおよび和パター
ンは方位軸１７を中心に偶数の対称性を持つこと
になる。

行給電端子１８_３とアンテナ素子１４_１〜１４
_６の間を通過するエネルギーには第３の無関係な
所定振幅および位相分布が与えられ、このような
第３分布は方向性結合器３７_１，３７_２の結合度
および給電回路３４に使われた伝送線路（無符
号）の電気的な長さに従う。行給電端子１８_３は
給電回路網２０_３を介して方位端子AZへ結合さ
れ、このような行給電端子１８_３に現われるエネ
ルギーは第３分布に従い、この第３分布がアンテ
ナの方位パターンと関連付けられる。更に、給電
回路３４がハイブリツド接続部２６_１，２６_２，
２６_３のそれぞれ“位相はずれ”端子３２_１，３
２_２，３２_３へ結合されるので、第３分布は方位
軸１７を中心に奇数の対称性を持つ。

給電回路網２０_２は複数個（こゝでは３個）の
ハイブリツド接続部４０_１，４０_２，４０_３を含
み、各ハイブリツド接続部の一対のアームが第１
図に示すようにそれぞれ行給電回路網１６_１と１
６_６，１６_２と１６_５，１６_３と１６_４の行給電
端子１８_２へ結合される。ハイブリツド接続部４
０_１，４０_２，４０_３のそれぞれ“同相”端子４
２_１，４２_２，４２_３は図示のように方向性結合
器４４，４６を介して和出力端子Σへ結合され
る。ハイブリツド接続部４０_１を行給電回路網１
６_１および１６_６へ結合する伝送線路４１ａ，４
１ｂの電気的な長さは互に等しく、ハイブリツド
接続部４０_２を行給電回路網１６_２および１６_５
へ結合する伝送線路４３ａ，４３ｂの電気的な長
さは互に等しく、そしてハイブリツド接続部４０
_３を行給電回路網１６_３および１６_４へ結合する
伝送線路４５ａ，４５ｂの電気的な長さは互に等
しい。従つて、和出力端子Σと６列の各々のアン
テナ素子との間に結合されたエネルギーは高度軸
１９を中心に偶数の対称性を持つ。１列のアンテ
ナ素子（すなわち行１２_１〜１２_６のアンテナ素
子１４_１または行１２_１〜行１２_６のアンテナ素
子１４_２など）の下方の振幅分布は方向性結合器
４４，４６の結合度に従い、そしてどれか１列の
アンテナ素子の下方の位相分布はこゝでは伝送線
路４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４
５ｂの電気的な長さおよび給電回路網２０_２中の
伝送線路９０，９１，９２の電気的な長さに従
う。エネルギーは、アレイ全体のアンテナ素子と
和端子Σの間で結合され、各行のアンテナ素子の
両端間に無関係な振幅および位相分布（このよう
な振幅および位相分布は、このような行のアンテ
ナ素子へ結合された行給電回路網中で使われた方
向性結合器および伝送線路の結合度および電気的
な長さで生じられた第１分布に従う）並びに各列
のアンテナ素子の下方の無関係な振幅および位相
分布（このような振幅分布は方向性結合器４４，
４６の結合度に従い、そしてこのような位相分布
は伝送線路４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４
５ａ，４５ｂ，９０，９１，９２の電気的な長さ
に従う）が与えられる。これらの“行”分布およ
び“列”分布はアンテナの和パターンを提供す
る。

高度出力端子ELは、第１図に示すように、方
向性結合器３７、給電回路網２０_２の方向性結合
器５２，５４をそれぞれ介してハイブリツド接続
部４０_１，４０_２，４０_３の“位相はずれ”端子
５０_１，５０_２，５０_３へ結合され、かつ方向性
結合器３７、給電回路網２０_１の方向性結合器６
０，６２を介してそれぞれハイブリツド接続部５
６_１，５６_２，５６_３の“位相はずれ”端子５８
_１，５８_２，５８_３へ結合される。ハイブリツド
接続部５６_１，５６_２，５６_３のアームは、図示
のように、伝送線路６３ａ，６３ｂを介してそれ
ぞれ行給電回路網１６_１，１６_６の行給電端子１
８_１へ接続され、伝送線路６５ａ，６５ｂを介し
てそれぞれ行給電回路網１６_２，１６_５の行給電
端子１８_１へ接続され、かつ伝送線路６７ａ，６
７ｂを介してそれぞれ行給電回路網１６_３，１６
_４の行給電端子１８_１へ接続される。更に、伝送
線路６３ａ，６３ｂの電気的な長さは互に等し
く、伝送線路６５ａ，６５ｂの電気的な長さは互
に等しく、そして伝送線路６７ａ，６７ｂの電気
的な長さは等しい。エネルギーがハイブリツド接
続部の“位相はずれ”端子間で結合されるので、
高度出力端子ELとアレイの各列のアンテナ素子
との間で結合されたエネルギーは高度軸１９を中
心に奇数の対称性を持つ。更に、上述したよう
に、第２振幅および位相分布は、各行のアンテナ
素子へ結合された行給電回路網の行給電端子１８
_１，１８_２に現われるエネルギーの相対振幅およ
び位相に応じてこのような行のアンテナ素子に生
じられる。従つて、行給電端子１８_１，１８_２に
現われるエネルギーの相対振幅および位相は、方
向性結合器３７および給電回路網２０_１，２０_２
を介して行給電端子１８_１，１８_２に高度出力端
子ELを結合することにより、得られる。すなわ
ち、行給電端子１８_１，１８_２に現われるエネル
ギーの適当な相対振幅および位相は、行給電回路
網１６_１と１６_６，１６_２と１６_５，１６_３と１
６_４の各々の行給電端子１８_１，１８_２に現われ
るエネルギーの相対振幅に対して方向性結合器３
７，６０，６２，５２および５４の結合度並びに
行給電回路網１６_１と１６_６，１６_２と１６_５，
１６_３と１６_４の各々の行給電端子１８_１，１８
_２に現われるエネルギーの相対位相に対して伝送
線路４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，
４５ｂ，６３ａ，６３ｂ，６５ａ，６５ｂ，６７
ａ，６７ｂ，９０，９１および９２の電気的な長
さを選択することにより、制御される。エネルギ
ーは、高度端子ELとアレイ全体のアンテナ素子
（その各々は無関係な振幅および位相分布を有す
るアレイ中で対称的に配置されたアンテナ素子列
である）との間で結合される。更に、和端子Σと
関連付けられる任意の列の下方のエネルギーの振
幅および位相分布は、高度出力端子ELと関連付
けられる同じ列の下方のエネルギーの振幅および
位相分布とは無関係である。従つてアンテナ１０
は独立した和パターンおよび高度パターンを提供
するようになつている。

方位出力端子AZはハイブリツド接続部７０の
“同相”端子へ結合される。ハイブリツド接続部
７０のアームは、図示のように、方向性結合器７
２，７４，７６，７８および伝送線路７１ａ〜７
１ｆを介して行給電回路網１６_１〜１６_６の行給
電端子１８_３へ結合される。行給電回路網１６_１
の行給電端子１８_３について考えれば、エネルギ
ーはハイブリツド接続部２６_１〜２６_３および直
列給電回路３４を通して行１２_１のアンテナ素子
１４_１〜１４_６とこのような行の行給電端子１８
_３との間で結合される。特に、そのようなエネル
ギーは、図示のように、方向性結合器３７_１，３
７_２通してそのような行給電端子１８_３とハイブ
リツド接続部２６_１，２６_２，２６_３のそれぞれ
“位相はずれ”端子３２_１，３２_２，３２_３との
間で結合される。更に、伝送線路７１ａと７１ｆ
の電気的な長さは互に等しく、伝送線路７１ｂと
７１ｅの電気的な長さは互に等しく、そして伝送
線路７１ｃと７１ｄの電気的な長さは互に等し
い。従つて、このような行給電端子１８_３とアン
テナ素子１４_１〜１４_６との間を通過するエネル
ギーの分布は、方位軸１７を中心に奇数の対称性
を有し、かつ方向性結合器３７_１，３７_２の結合
度および直列給電回路３４をハイブリツド接続部
２６_１，２６_２，２６_３のそれぞれ“位相はず
れ”端子３２_１，３２_２，３２_３へ結合する伝送
線路の長さに応じてこのような“位相はずれ”端
子で独自の振幅および位相分布を有することにま
ず注目されたい。行１２_１のアンテナ素子１４_１
〜１４_６と方位出力端子AZの間で結合されたエ
ネルギーのこの振幅および位相分布は、このよう
なアンテナ素子と和出力端子Σの間で結合された
エネルギーの振幅および位相分布とは無関係であ
る。更に、各行のアンテナ素子間で互に無関係な
振幅および位相分布は、方向性結合器７２，７
４，７６および７８の結合度並びにこれらの方向
性結合器と行給電回路網１６_１〜１６_６との間で
結合された伝送線路７１ａ〜７１ｆの電気的な長
さに応じて提供される。

第２図には、図示のように配設された方向性結
合器３６_１，３６_２，３６_３を含む給電回路３０
が詳細に示されている。方向性結合器３６_１〜３
６_３の一例としてこゝで方向性結合器３６_２をと
りあげれば、この方向性結合器３６_２は一対の出
力端子（３６_２）_２，（３６_２）_４、一対の入力
端子（３６_２）_１，（３６_２）_３および結合度Ｋ
３６_２を有する。このような方向性結合器３６_２
の入力電圧、出力電圧および結合度の関係は、次
の式に従い、整合された状態に関係付けられる。

Ｖ（36₂）₂＝−ｊ√１−36₂ ²Ｖ（36₂）₁ ＋K36₂V（36₂）……(1) Ｖ（36₂）₄＝K36₂V（36₂）₁ −ｊ√１−36₂ ²Ｖ（36₂）₃ ……(2) ただし、 Ｖ（36₂）₁は入力端子（36₂）₁で入射波 すなわち入力電圧、 Ｖ（36₂）₃は入力端子（36₂）₃での入射波 すなわち入力電圧、 Ｖ（36₂）₂は出力端子（36₂）₂での反射波 すなわち出力電圧、 Ｖ（36₂）₄は出力端子（36₂）₄での反射波 すなわち出力電圧、 ｊ＝√−１ である。

第１図について説明したように、給電回路３０
（第２図）は２つの無関係な振幅および位相分
布、すなわち行給電端子１８_２とハイブリツド接
続部２６_１，２６_２，２６_３のそれぞれ“同相”
端子２８_１，２８_２，２８_３との間で結合された
エネルギーと関連付けられる第１分布（このよう
な第１分布は方向性結合器３６_２，３６_１の結合
度Ｋ３６_２，Ｋ３６_１、並びに伝送線路８０，８
１，８２および８４の電気的な長さに従う）およ
び行給電端子１８_１，１８_２とハイブリツド接続
部２６_１，２６_２，２６_３のそれぞれ“同相”端
子２８_１，２８_２，２８_３との間で結合されたエ
ネルギーと関連付けられる第２の無関係な分布
（このような第２分布は方向性結合器３６_１，３
６_２，３６_３の結合度Ｋ３６_１，Ｋ３６_２，Ｋ３
６_３、伝送線路８０，８１，８２，８４，８６お
よび９０の電気的な長さ、並びに行給電端子１８
_１，１８_２に現われるエネルギーの相対振幅およ
び位相に従う）を提供するようになつている。

例えば、もし第１分布が行給電端子１８_２での
電圧Ｖ１８_２(1)に応答して“同相”端子２８_１，
２８_２，２８_３でそれぞれ電圧A₁〓−a₁；A₂〓
−a₂；A₃〓a₃を有したければ、伝送線路８０，８
２，８４の電気的な長さはそれぞれ出力端子（３
６_２）_２，（３６_２）_４，（３６_１）_４と“同相”
端子２８_１，２８_２，２８_３との間を通過するエ
ネルギーに対してそれぞれa₁−90゜；a₂；a₃の位
相遅れを与えるように選ばれる。結合度Ｋ３６
_２，Ｋ３６_１および伝送線路８１の電気的な長さ
はそれぞれ出力端子（３６_２）_２，（３６_２）
_４，（３６_１）_４に電圧A₁〓−90゜；A₂〓０゜；
A₃〓０゜を発生するように選ばれる。

このような電圧を得るために、まず方向性結合
器３６_２について考えれば、第１分布（すなわち
行給電端子１８_２だけに現われるエネルギー）を
考えているので、行給電端子１８_１でのエネルギ
ーはこゝではゼロと考えられ、従つてＶ（36₂）₃
＝０である。従つて、式(1)および(2)から Ｖ（36₂）₂＝−ｊ√１−36₂ ²Ｖ（36₂）₁ ……(3) Ｖ（36₂）₄＝K36₂V（36₂）₁ ……(4) 従つて、式(3)および(4)から ｜Ｖ（３６_２）_２｜^２／｜Ｖ（３６_２）_４｜^２＝１−
Ｋ３６_２ ^２／Ｋ３６_２ ^２……(5) もしくは式(5)から K36₂ ²＝｜Ｖ（３６_２）_４｜^２／｜Ｖ（３６_２）_２｜
^２＋｜Ｖ（３６_２）_４｜^２……(6) 従つて、 K36₂＝｜Ａ_２｜^２／｜Ａ_１｜^２＋｜Ａ_２｜^２ ……(7) 同様に、方向性結合器３６_１が結合度Ｋ３６_１を
生じるためには、こゝでもＶ（36₂）₃＝０とすれ
ば、 K36₁ ²＝｜Ａ_３｜^２／｜Ａ_１｜^２＋｜Ａ_２｜^２＋｜Ａ
_３｜^２……(8) 出力端子（３６_２）_２，（３６_２）_４および
（３６_１）_４での電圧用の適当な位相角を得るた
めに、伝送通路８１の電気的な長さはこのような
伝送線路を通過するエネルギーに対して270゜の
移相を生じるようにこゝでは選ばれる。従つて、
方向性結合器３６_１，３６_２の結合度並びに伝送
線路８０，８２，８４および８１の電気的な長さ
は第１分布を得る際の諸要件で決められる。

第２の振幅および位相分布すなわち行給電端子
の“同相”端子２８_１，２８_２，２８_３でのそれ
ぞれB₁〓b₁，B₂〓b₂，B₃〓b₃の電圧分布を考えれ
ば、結合度Ｋ３６_１，Ｋ３６_２並びに伝送線路８
０，８１，８２および８４の電気的な長さは上述
したように第１分布を得るように決められたこと
にまず注目れたい。従つて、伝送線路８０，８
２，８４の長さのために、第２分布を提供するに
は、出力端子（３６_２）_２，（３６_２）_４，（３６
_１）_４にそれぞれ電圧B₁〓b₁＋（a₁−90゜）；B₂
〓b₂＋a₂；B₃〓b₃＋a₃を必要とする。式(1)および
(2)を入力電圧Ｖ（３６_２）_１およびＶ（３６_２）
_３について書き直せば、 Ｖ（36₂）₁＝K36₂V（36₂）₄ ＋jV（36₂）₂√１−36₂ ² ……(9) Ｖ（36₂）₃＝K36₂V（36₂）₂ ＋jV（36₂）₄√１−36₂ ² ……(10) 式(9)および(10)から第２分布と関連付けられた必
要電圧を出力端子（３６_２）_２および（３６_２）
_４に発生させるためには、 Ｖ（36₂）₁＝K36₂B₂〓b₂＋a₂ ＋jB₁√１−36₂ ²〓b₁＋（a₁−90゜） ……(11) Ｖ（36₂）₃＝K36₂B₁〓b₁＋（a₁＋90゜） ＋jB₂√１−36₂₂〓b₂＋a₂ ……(12) であることに注目されたい。

電圧Ｖ（36₂）₁を発生するには、こゝでは270゜
の位相遅れがあることに鑑み、出力端子（３６
_１）_２での電圧が伝送線路８１から供給されなけ
ればならない。

Ｖ（36₁）₂＝Ｖ（36₂）₁〓＋270゜ ＝ K36₂B₂〓b₂＋a₂＋270゜ ＋jB₁√１−36₂ ²〓b₁＋（a₁＋180゜） …………（13） このような電圧Ｖ（36₁）₂を発生するには、下
記の電圧がそれぞれ入力端子（３６_１）_３，（３
６_１）_１に現われなければならない。

Ｖ（36₁）₁＝K36₁V（36₁）₄ ＋jV（36₁）₂√１−36₁ ² ……（14） Ｖ（36₁）₃＝K36₁V（36₁）₂ ＋jV（36₁）₄√１−36₁ ² ……（15） Ｖ（36₁）₄＝B₃〓b₃＋a₃であり、そしてＶ
（36₁）₂＝K36₂B₂〓b₂＋a₂＋270゜＋jB₁√１−
K36₂ ²〓b₁＋（a₁＋180゜）であり、またK36₂およ
びK36₁が第１分布の諸要件で決められるので、
電圧Ｖ（３６_１）_１およびＶ（３６_１）_３は既知
のパラメータについて決められ得ることにまず注
目されたい。更に、こゝでは入力端子（３６_１）
_１と行給電端子１８_２を接続する伝送線路の電気
的な長さが１波長であるので、第２分布用の行給
電端子１８_２での電圧（すなわちＶ１８_２(2)）が
入力端子（３６_１）_１での電圧（すなわちＶ
（36₁）₁）に等しい。すなわち、この点まで要約す
れば、第２分布を決めるには、 V18₂(2)＝Ｖ（36₁）₁ ＝K36₁〔B₂〓b₃＋a₃〕 ＋ｊ√１−36₁ ²36₂｛B₂〓b₂＋a₂＋270゜ ＋jB₁√１−36₂ ²〓b₁＋（a₁＋180゜）｝ ＝｜V18₂(2)｜〓Θ18 ……（16） Ｖ（36₂）₃＝K36₂B₁〓b₁＋（a₁−90゜） ＋jB₂√１−36₂ ²〓b₂＋a₂ ＝｜V36₂）₃｜〓Θ（36₂）₃ ……（17） Ｖ（36₁）₃＝K36₂B₂〓b₂＋a₂＋270゜ ＋B₁√１−36₂ ²〓b₁＋a₁＋180゜〕 ＋ｊ√１−36₁ ²B₃〓a₃＋b₃ ＝｜Ｖ（36₁）₃｜〓Θ（36₁）₃……（18） 従つて、第２分布を得るためには、計算された
電圧が行給電端子１８_２並びに入力端子（３６
^２）_３および（３６_１）_３に現われなければなら
ないことは明らかである。入力端子（３６_２）_３
および（３６_１）_３に計算された電圧を得るため
には、適当な電圧が行給電端子１８_１に現われな
ければならず、従つて第２分布は結合度K36₁，
K36₂，K36₃および伝送線路８０，８１，８２，
８４，８６，９０の長さに加えて行給電端子１８
_１よび１８_２での電圧の相対振幅および位相を制
御することによつて得られる。

入力端子（３６_２）_３および（３６_１）_３に適
当な電圧（式（17）および（18）で表わされるよ
うな）を発生するために、伝送線路９０すなわち
出力端子（３６_３）_２と入力端子（３６_２）_３の
間の伝送線路が事実上無損失とみなされるので、 ｜Ｖ（36₃）₂｜^２＝｜Ｖ（36₂）₃｜^２
…………（19） であり、そして伝送線路８６すなわち出力端子
（３６_３）_４と入力端子（３６_１）_３の間の伝送
線路が無損失とみなされるので、 ｜Ｖ（36₃）₄｜^２＝｜Ｖ（36₁）₃｜^２
…………（20） であることにまず注目されたい。

整合された回路網の場合、入力端子（３６_３）
_３での電圧はゼロ（送信中）として決められるの
で、式(4)，(5)および(6)について説明したのと同様
な理由から、 K36₃ ²＝｜Ｖ（３６_３）_４｜^２／｜Ｖ（３６Ｃ）_４｜
^２＋｜Ｖ（３６_３）_２｜^２ …………（21） である。従つて、Ｖ（36₂）₄＝Ｖ（36₃）₂であるの
で、K36は式（17），（18），（19）および計算され
ることができる。また、伝送線路８６の電気的な
長さが１波長であるので、式(1)および(2)と等価な
式から Ｖ（36₃）₂＝−ｊ√１−36₃ ²Ｖ（36₃）₁ ＝−ｊ√１−36₃ ²V18₁…………（22） Ｖ（36₁）₃＝Ｖ（36₃）₄＝K36₃V（36₃）₁ ＝K36₃V18₁ …………（23） である。従つて、式（22）および（23）から、Ｖ
（36₃）₂はＶ（36₃）₄にくらべて90゜だけ遅れること
に注目されたい。よつて、伝送線路90の電気的な
長さは、入力端子（３６_２）_３での電圧の位相が
Θ（36₂）₃であるように選ばれる。すなわち、Θ
（36₂）₃プラス伝送線路90によつて提供された移相
Θは出力端子（３６_３）_４での電圧（すなわちΘ
（36₃）₄）の位相マイナス90゜に等しい。すなわ
ち、 Ｖ（36₂）₂〓｜Ｖ（36₂）₃｜〓Θ（36₂）₃ …………（24） Ｖ（36₃）₄〓｜Ｖ（36₃）₄｜〓Θ（36₃）₄ …………（25） であるので、もし伝送線路90によつて提供される
移相がΦならば、 Θ（36₂）₃＋Φ＝Θ（36₃）₄−90゜……………
（26） または Φ＝Θ（36₃）₄−90゜−Θ（36₂）₃…………
（27） である。すなわち、伝送線路90によつて提供され
た位相遅れおよび方向性結合器３６_３の結合度
K36₃は、行給電端子１８_１での電圧Ｖ１８(2)に
応答して入力端子（３６_２）_３および（３６_１）
_３に要求された電圧を発生させることができる。
（たゞし、行給電端子１８_１と入力端子（３６
_３）_１の間の伝送線路の電気的な長さは１波長で
ある。）すなわち、V18(2)＝Ｖ（36₁）₃／K36₃であ
り、そして式（18）から Ｖ１８_１(2)＝（K36₁〔K36₂B₂〓b₂＋a₂＋270゜ ＋jB₁√１−36₂ ²〓b₁＋a₁＋180゜〕 ＋ｊ√１−36₁ ²（B₃）〓b₃＋a₃）（１／K36₃） ＝（１／K36₃）｜Ｖ（36₁）₃｜〓Θ（36₁）₃
………（28） V18₂(2)＝｜V18₂(2)｜〓Θ18₂ …………（29） である。

要するに、第２分布は、式（28），（29）で表わ
されたようにそれぞれ電圧V18₁(2)，V18₂(2)を行
給電端子１８_１，１８_２に発生することによつて
得られる。

上述したように、行給電端子１８_１および１８
_２は給電回路網２０_１，２０_２および方向性結合
器３７を介して高度端子EL（第１図）へ結合さ
れ、そして行給電端子１８_２は給電回路網２０_２
を介して和端子Σへ結合される。必要な電圧
V18₁(2)，V18₂(1)，V18₂(2)は、このような給電回
路網２０_１，２０_２並びにこのような給電回路網
を構成しかつ行給電回路網１６_１〜１６_２と高度
端子ELおよび和端子Σとを相互接続するために
使われた伝送線路の電気的な長さによつて生じら
れる。

同様に、残りの行給電回路網１６_２〜１６_６の
行給電端子１８_１，１８_２へ第１分布および第２
分布を与えるのに必要な電圧が計算される。

方向性結合器３７の結合度すなわちK37を計算
するためには、次の式が使われる。

K37₂＝Ｐ１８_１／Ｐ１８_１＋Ｐ１８_２ ………（30） こゝで、P18₁は行給電端子１８_１に必要な全電
力（すなわち、第２分布を生じるために行給電回
路網１６_１〜１６_６の各々へ供給された電力）の
一部である。

ただし、ｎは行給電回路網１６_１〜１６_６を表
わす。

P18₂は、行給電端子１８_２に必要でありかつ第
２分布を生じるために行給電回路網１６_１〜１６
_６の各々へ供給された全電力の一部である。

次に、給電回路網２０_１について考察すれば、
方向性結合器６０，６２および伝送線路６３ａ，
６３ｂ，６５ａ，６５ｂ，６７ａ，６７ｂの電気
的な長さは、行給電回路網１６_１〜１６_６の行給
電端子１８_１における第２分布と関連付けられた
エネルギーに対して計算された分布を生じるよう
に選ばれる。すなわち、もしこのような第２分布
を生じるために行給電回路網１６_１〜１６_６の行
給電端子１８_１での電圧がそれぞれC₁〓c₁，C₂
〓c₂，C₃〓c₃，C₃〓c₃＋180゜，C₂〓c₂＋180゜，
C₁〓c₁＋180゜であるならば（“奇数”の対称性に
注目されたい）、上述したのと同様な理由から方
向性結合器６２の結合度K62は、 K62²＝｜Ｃ_２｜^２／｜Ｃ_３｜^２＋｜Ｃ_２｜^２ であり、そして方向性結合器６０の結合度K60
は、 K60²＝｜Ｃ_１｜^２／｜Ｃ_１｜^２＋｜Ｃ_２｜^２＋｜Ｃ_３
｜^２ であり、また伝送線路６３ａ，６５ａ，６７ａ
（従つて６３ｂ，６５ｂ，６７ｂ）の電気的な長
さは必要な位相角c₁，c₂，c₃を生じるように選ば
れる。同様に、給電回路網２０_２について考察す
れば、方向性結合器５２，５４および伝送線路４
１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，５４ａ，４５ｂ
の電気的な長さは、行給電回路網１６_１〜１６_６
の行給電端子１８_２に第２分布と関連付けられた
計算電圧（すなわちV18₂(2)）を発生するように選
ばれる。すなわち、もし行給電回路網１６_１〜１
６_６の行給電端子１８_２での電圧がそれぞれD₁
〓d₁，D₂〓d₂，D₃〓d₃，D₃〓d₃＋180゜，D₂〓d₂
＋180゜，D₁〓d₁＋180゜ならば（“奇数”の対称
性に注目されたい）、方向性結合器５４の結合度
Ｋ５４は K54²＝｜Ｄ_１｜^２／｜Ｄ_３｜^２＋｜Ｄ_２｜^２ であり、そして方向性結合器５２の結合度Ｋ５２
は、 K52₂＝｜Ｄ_１｜^２／｜Ｄ_１｜^２＋｜Ｄ_２｜^２＋｜Ｄ_３
｜^２ であり、また伝送線路４１ａ，４３ａ，４５ａ
（従つて４１ｂ，４３ｂ，４５ｂ）のの電気的な
長さは適当な位相角d₁，d₂，d₃を生じるように選
ばれる。

方向性結合器４６，４４および伝送線路９０，
９１，９２（伝送線路９０は“同相”端子４２_３
を方向性結合器４６へ結合し、伝送線路９１は
“同相”端子４２_２を方向性結合器４６へ結合
し、そして伝送線路９２は“同相”端子４２_１を
方向性結合器４４へ結合する）の電気的な長さ
は、第１分布を生じるための行給電端子１８_２で
の電圧すなわち電圧V18₂(1)へ適当な位相角を与
えるように選ばれる。すなわち、もし第１分布用
の行給電回路網１６_１〜１６_６の行給電端子１８
_２での電圧V18₂(1)がそれぞれE₁〓e₁，E₂〓e₂，
E₃〓e₃，E₃〓e₃，E₂〓e₂，E₁〓e₁ならば（“偶
数”の対称性に注目されたい）、方向性結合器４
６の結合度K46は、 K46²＝｜Ｅ_２｜^２／｜Ｅ_３｜^２＋｜Ｅ_２｜^２ であり、そして方向性結合器４４の結合度K44
は、 K44²＝｜Ｅ_１｜^２／｜Ｅ_１｜^２＋｜Ｅ_２｜^２＋｜Ｅ_３
｜^２ であり、また伝送線路９０，９１，９２の電気的
な長さは適当な位相角e₁，e₂，e₃を生じるように
選ばれる。

最後に、方位すなわち第３分布について考察す
れば、行給電端子１８_３の列の下方の所定分布は
方向性結合器７２〜７８および伝送線路７１ａ〜
７１ｆの長さから得られ、そして各アンテナ素子
行間の分布は行給電回路網１６_１〜１６_６の各々
中の直列給電回路３４から得られる。

上述したことから、アンテナの個別に特定され
た和パターン、方位パターンおよび高度パターン
はそれぞれ和端子Σ、方位端子AZおよび高度端
子ELと関連付けて作られる。

この発明の理解する際、簡単にするために、伝
送線路の長さを１波長であると説明したが、この
ような長さは公称設計周波数で要求された移相を
与えるように選ばれかつ動作周波数帯に亘つて出
力変動を最小にするように更に選ばれる。

この発明の望ましい一実施例について説明した
が、その種々の変形例は当業者には容易に明らか
となるだろう。例えば、和端子Σは行給電端子１
８_１，１８_２へ結合されてもよいし、また高度端
子ELは行給電端子１８_２だけへ結合されてよ
い。従つて、この発明は、このような実施例だけ
に制限されるべきでなく、特許請求の範囲に制限
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るモノパルス・アンテナ
の回路図、第２図は第１図のアンテナ中で使われ
かつこのようなアンテナの１行のアンテナ素子へ
結合された行給電回路網の回路図、第３図は第２
図の行給電回路網中の方向性結合器の回路図であ
る。 １０はモノパルス・アンテナ、１２_１〜１２_６
はアンテナ素子の行、１４_１〜１４_６はアンテナ
素子、１６_１〜１６_６は行給電回路網、１８_１〜
１８_３は行給電端子、Σは和端子、AZは方位端
子、ELは高度端子、１７は方位軸、１９は高度
軸、２０_１〜２０_３は給電回路網、２６_１〜２６
_３はハイブリツド接続部、２８_１〜２８_３は“同
相”端子、３２_１〜３２_３は“位相はずれ”端
子、３０ははしご形給電回路、３４は直列給電回
路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 独立に特定できる和アンテナ・パターン、方
   位アンテナ・パターン及び高度アンテナ・パター
   ンを供給し得るモノパルス・アンテナであつて、 (a) 複数行のアンテナ素子と、 (b) 各々が複数行のアンテナ素子の対応する１行
   のアンテナ素子に結合される複数の給電回路網
   であつて、第１、第２及び第３の給電端子と、
   前記給電端子及びそこに結合される前記アンテ
   ナ素子の間に３つの独立した振幅及び位相分布
   でエネルギーを結合する手段とを有し、各給電
   回路網が (i) 前記第１及び第２給電端子に結合され、複
   数の出力端子を有する第１結合回路網と、 (ii) 前記第３給電端子に結合され、複数の出力
   端子を有する第２結合回路網と、 (iii) 各々が「同相」端子、「位相はずれ」端子
   及び一対の出力端子を有する複数の接続部で
   あつて、前記「同相」端子が前記第１結合回
   路網の複数の出力端子に接続され、前記「位
   相はずれ」端子は前記第２結合回路網の複数
   の出力端子に接続され、前記一対の出力端子
   のうちの第１出力端子は該出力端子が接続さ
   れる行のアンテナ素子の第１部分に結合さ
   れ、前記一対の出力端子のうちの第２出力端
   子は該出力端子が接続される行のアンテナ素
   子の第２部分に結合され、前記アンテナ素子
   の第１及び第２部分は方位軸に対して対称に
   配置される、接続部と、 から成る給電回路網と、 (c) 前記複数の給電回路網の第１、第２及び第３
   給電端子と和アンテナ端子、方位アンテナ端子
   及び高度アンテナ端子との間に独立した振幅及
   び位相分布でエネルギーを結合し、独立の和ア
   ンテナ・パターン、方位アンテナ・パターン及
   び高度アンテナ・パターンを供給するエネルギ
   ー結合手段と、 から構成されるモノパルス・アンテナ。 ２ 前記エネルギー結合手段が、 (a) 前記方位アンテナ端子に結合される入力端子
   及び前記複数の給電回路網の第３給電端子に結
   合される複数の出力端子を有する第３の結合回
   路網と、 (b) 第１及び第２の入力端子と複数の出力端子と
   を有する第４の結合回路網であつて、第１入力
   端子が前記和アンテナ端子に接続され、第２入
   力端子が前記高度アンテナ端子に接続され、複
   数の出力端子が前記複数の給電回路網の第１給
   電端子に結合される、第４結合回路網と、 (c) 前記高度アンテナ端子に結合される入力端子
   と前記複数の給電回路網の第２給電端子に結合
   される複数の出力端子とを有する第５の結合回
   路網と、 から成る特許請求の範囲第１項記載のモノパル
   ス・アンテナ。 ３ 独立に特定できる和アンテナ・パターン、方
   位アンテナ・パターン及び高度アンテナ・パター
   ンを供給し得るモノパルス・アンテナであつて、 (a) 複数行のアンテナ素子と、 (b) 各々が複数行のアンテナ素子の対応する１行
   のアンテナ素子に結合される複数の給電回路網
   であつて、各給電回路網が (i) 特定できる結合度を独立に有する複数の結
   合器と、 (ii) 前記複数の結合器と相互接続される複数の
   移相手段と、 (iii) 前記複数の結合器及び複数の移相手段に相
   互接続される３個の給電端子と、 (iv) 前記アンテナ素子に結合される複数の出力
   端子と、から成り、 (v) 前記複数の移相手段によつて与えられる移
   相及び結合度が、前記３個の給電端子とそれ
   に結合されるアンテナ素子との間に３つの独
   立した振幅及び位相分布でエネルギーが結合
   されるように選定される、給電回路網と、 (c) 和アンテナ・パターン、方位アンテナ・パタ
   ーン、及び高度アンテナ・パターンと夫々関連
   する和端子、方位端子及び高度端子と、 (d) 前記和端子、方位端子及び高度端子と前記複
   数の給電回路網の３つの給電端子との間に独立
   した振幅及び位相分布でエネルギーを結合し、
   独立の和アンテナ・パターン、方位アンテナ・
   パターン及び高度アンテナ・パターンを供給す
   るエネルギー結合手段と、 から構成されるモノパルス・アンテナ。 ４ 前記エネルギー結合手段が、独立して特定で
   きる結合度を有する複数の結合器と複数の相互接
   続された移相手段とを含む特許請求の範囲第３項
   記載のモノパルス・アンテナ。