JPS63189001A - レ−ダアンテナ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水平状のスロットアレイを機械的に回転し
て探査を行なうレーダアンテナ装置における給電系の改
良に関するものである。

〔従来の技術〕

この種のレーダアンテナは例えば第２図（Ａ）のような
給電系によって構成されている 同図において、スロット７レイ１の一端側にＥ面湾曲導
波管（以下、Ｅベンドという）またはＨ面湾曲導波管（
以下、Ｈベンドという）２、もしくは矩形導波管−同軸
管−短形導波管立体変換回路などによる折り返し接続部
を設けて、水平矩形導波管１６により回転中心１７＊で
導き、ここでＥベンド３を介して垂直矩形導波管４、つ
まり、垂直状の給電路に導かれる。

垂直矩形導波管４はその下端側で、矩形導波管−同軸管
立体変換回路により、垂直な同袖状の導波管、つまり、
垂直同軸管５に変換される。

この垂直同軸管５は、ごく短く、直ぐその下側で、同紬
−矩形導波管立体変換回路により、水平矩形導波管６に
変換される。

水平矩形導波管６、っ主り、水平状の給電路の他端側は
、サーキュレータなどの送受波結合回路７を介して送信
回路・受信回路に導くように構成されている。

そして、垂直矩形導波管４は主軸１１内を貫通して設け
られ、また、スロットアレイトＥベンド（またはＨベン
ド）２・Ｅベンド３・垂直矩形導波管４・垂直同軸管５
と主軸回転歯車８は主軸１１に一体に固定され、適宜の
軸受けにより支持されている。

主軸１１は主軸回転歯車８と駆動歯車９による歯車機構
を介して駆動モータ１０により回転させられており、ス
ロットアレイ１を主軸１１で回転することによりレーダ
の探査が行なわれる。

以上のように、スロットアレイ１への給電系は、主軸１
１部分を主体として回転結合され、これを具体的に立体
回路化にしたものは、例えば、第２図（Ｂ）（Ｃ）のよ
うに構ｒ＆されている。

同図において、Ｅベンド３Ａは、その垂直矩形導波管部
分の下端側を、チョーク溝Ａ１とチョークギャップＡ２
とを設（すたチョーク７ランジ３Ｂの短い垂直矩形導波
管部分にはめ込んで溶接またはろう付けによって固定（
以下、溶接固定と略す）し、チョーク７ランジ３Ｂと一
体に形成されている。

Ｅベンド３Ａの垂直矩形導波管部分と接続する長い垂直
矩形導波管４Ａは、その上端を、チョーク７ランジ３Ｂ
に対応するカバー７ランジ４Ｂの垂直矩形導波管部分に
はめ込んで溶接固定し、チョーク７ランジ３Ｂと一体に
形成されている。

垂直矩形導波管４Ａの下端側は、チョークリングＢ７の
上端にはめ込んで溶接固定し、チョークリングＢ７と一
体に形成されている。

チョークリングＢ７は、下面側にチョーク溝Ｂ２を設は
石とともに、中心側に短い垂直同軸管Ｂ１の管壁を形成
しである。

垂直矩形導波管４Ａ・カバー７ランジ４Ｂ・チョークリ
ングＢ７は主軸１１Ａの中心をくりぬいた・貫通穴に収
納され、これらとチョーク７ランジ３Ｂ１および主軸１
１Ａの外側にはめ込んだ主軸回転歯車８Ａとが一体に組
み付は固定されて回転側部分を構成し、ボールベアリン
グ１６Ａ・固定ｆｆ１ｌｌフレーム１６Ｂなどによって
固定側の箱体に支持されている。

垂直同軸管Ｂ１の心線Ｂ６は上端側を曲げて、垂直矩形
導波管４Ａの下゛端側のＥ面壁に溶接固定することによ
り、同軸変換プローブ５Ａを形成し、さらに、心線Ｂ６
の下端側は、チョークリングＢ７の下端よりも下側に突
浮出され、後記の短い垂直同軸管Ｂ５の心線と水平矩形
導波管６Ａ内への同軸管−短形導波管立体変換回路用の
アンテナ（ボール）を兼ねた電極を構成している。

主軸１１Ａの下端側、つまり、チョークリングＢ７の下
面側には、チョークギャップＢ３のための間隔をあけて
、チョークリングＢ７に対応するカバー７ランジＢ４を
配置し、チョーク７ランジＢ７の中心側に垂直同軸管Ｂ
５の管壁を形成しである。

カバー７ランジＢ４の下端側は水平矩形導波管６Ａの上
側Ｅ面壁と一体に形成され、水平矩形導波管６Ａの池端
側には、第２図（Ｃ）のように、チョーク溝Ｆトチヨー
クギャップＦ２を外側に形成したチョーク７ランジＦ３
を設け、これを送受波結合回路（例えば、サーキュレー
タ）？Ａに給電結合することにより、カバー７ランジＢ
４・水平矩形導波管６Ａ・チョーク７ランジＦ３・送受
波結合回路７Ａを一体に組み付けて固定側部分を構成す
るとともにカバーフランジＢ４を固定側フレーム１６Ｃ
に組み付けている。

以上の構成において、Ｅベンド３Ａの部分が第２図（Ａ
）のＥベンド３に、また、水平矩形導波管６Ａの部分が
第２図（Ａ）の水平矩形導波管６に相当しているわけで
ある。。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子回路の軽薄短小化が進み、レーダ回路も構７・　　
　戒が小型低廉化し、プレジャーボートなどの軽小型船
にも装備されるようになったが、アンテナ部分は給電系
が、その電気的伝送能率上、上記の第２図（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）のような立体回路にせざるを得ないため、機械的
な外径寸法の縮小に限度があった。

このため、こうした給電系を、何等かの方法によって改
良するなどにより、小型化を可能にしたレーダアンテナ
の提供が期待されているという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、垂直矩形導波管から垂直同軸管への変換点
を主軸１１の上端側に短い垂直矩形導波管部分を設け、
この部分で矩形導波管−同軸管立体変換を行ない、主軸
１１内を貫通する給電系を長い垂直同軸管とした立体同
書構成によって、当該部分の給電系を形成することによ
り主軸１１部分の直径および長さの縮小化を可能にして
、上記の問題点を解決し得るようにしたものである。

〔実施例〕

以下、実施例を図面により説明下る。

第１図（Ａ）は、実施例の給電系の構成を示し、図にお
いて、第２図（Ａ）と同一番号符号で示す部分は同図と
同一の構成部分を示す。

水平矩形導波管１６は、Ｅ面コーナ（以下、Ｅコーナと
いう　）１２を介して、主軸１５の上端側で、ごく短い
垂直矩形導波管１３に給電結合する。

垂直矩形導波管１３の部分に矩形導波管−同軸管立体変
換回路を設けて、垂直矩形導波管１３と垂直同軸管１４
を給電結合する。

主軸１５の中心側のほとんどの部分には、長い垂直同軸
管１４を貫通させ、主軸１５の下端側には、同軸管−短
形同軸管立体変換回路を設けて、水平矩形導波管６に給
電結合するように構成した給電系である。

そして、具体的な立体回路は、例えば、第１図（Ｂ）（
Ｃ）の上うに構成してあり、図において、Ｅコーナ１２
は、中心側にごく短い垂直矩形導波管１２Ａを形成した
７ランジＣ１に溶接固定し、これと一体に形成されてい
る。

７ランジＣ１の下面は後記のチョークリング１３Ａに対
応するカバー７ランジを兼ねている。

チョークリング１３Ａは、上端側にチョーク溝Ｄ２とチ
ョークギャップＤ１を設けるとともに、中心側に短い垂
直矩形導波管１２Ｂを形成し、この垂直矩形導波管１２
ＢのＥ面壁に、後記の垂直同軸管１４Ｂ用の心線１４Ｃ
の上端側を曲げて接続することにより同軸変換プローブ
１４Ａを形成し、矩形導波管−同軸管立体変換回路を形
成しである。

主軸１５Ａは、上端側にチョークリング１３Ａを収納す
るだめのくぼみ穴を、中心側に長い垂直同軸管１４Ｂ用
の管壁を、また、下端側にチョーク溝Ｅ１を設けてあり
、中心に垂直同軸管１４Ｂようの心線１４Ｃを貫通させ
てチョークリング１３Ａを収納し、その上端側にＥコー
ナ１２のカバー７ランジＣ１を固定するととも″に、外
側に主軸回転歯車８Ａを固定して、Ｅコーナ１２．チョ
ークリング１３Ａ・垂直同軸管１４Ｂ・主軸ＩＳＡ・主
軸回転歯車８Ａを一体に組み付けることにより、回転側
部分を構成し、ボールベアリング１６Ａ・固定側フレー
ム１６Ｂなどによって固定側の箱体に支持しである。

心線１４Ｃは、主軸ＩＳＡの下端よりも突出して水平矩
形導波管６Ａ内に突出しており、後記の垂直同軸管Ｅ４
の心線と水平矩形導波管６Ａへの同軸管−短形導波管立
体変換回路用のアンテナ（ポール）を兼ねた１本の線条
になっている。

主軸１５Ａの下端側は、チョーク溝Ｅ１に対するチョー
クギャップＥ２の間隔を設けて、チョーク溝Ｅ１に対応
するカバー７ランジＥ３を配置し、その下面側を水平矩
形導波管６Ａの上側Ｅ面壁にはめ込んで固定し、その中
心側に垂直同軸管１４Ｂと同心に配置される垂直同軸管
Ｅ４の管壁が形成しである。

垂直同軸管Ｅ４の管内に、誘電損失が低く心線１４Ｃの
回転に対して摩擦損失が少ない材質、例えば、ふっそ系
樹脂（テフロンなど）のスペーサ１４Ｄを介在させ、心
線１４Ｃの下端部分、つまり、ポール部分の回転振れを
抑えている。

カバー７ランジＥ３・スペーサ１４Ｄ・水平矩形導波管
６Ａを一体に固定したものを送受波結合回路（例えば、
サーキュレータ　）７Ａに組み付けて固定側を構成し、
カバ、−７ランジＥ３を固定７レームに組み付けて固定
しである。

そして、各図中に示した寸法は、いわゆる３ｃｍ波（こ
こでは、９４１０８Ｈ２を基準とする　）レーダの場合
における実体寸法をｌ１ｌｌｆｌ単位で示しており、第
３図（Ａ）（Ｂ）にＥコーナ１２の水平矩形導波管１２
Ｃと７ランジＣ１の部分を分解した実体を、また、第４
図（Ａ　）（Ｂ　）（Ｃ）にチョークリング１３Ａ・心
線１４Ｃ部分の実体を示しである。

同各図において、水平矩形導波管１２Ｃの先端部分は、
垂直矩形導波管１２Ａに相当する部分の下側Ｅ面の一部
分Ｇ３と、Ｅフーナの突き当たり傾斜面を形成する部分
の上側Ｅ面と両側Ｈ面との各一部分Ｇ４・Ｇ５とを切り
欠き、７ランジＣ１のくぼみ穴Ｇ２にこはめ込んだ後、
斜面板Ｇ１を当て付けて斜面管壁を形成し、各突当て部
分を溶接固定して一体に形成しである。

また、チョークリングｉ３Ａを主軸１５Ａに取り付ける
構造部分は、垂直矩形導波管１２Ｂの両Ｈ面の側方に位
置するチョーク溝Ｄ２内に取り付はネジ穴Ｄ４を設け、
これと対応する主軸１５Ａのくぼみ穴の底面にネジ止め
して固定してあり、心線１４Ｃの上端の同軸変換プロー
ブ１４Ａを取り付ける構造部分は、垂直同軸管１２Ｂの
Ｅ面の一方の管壁に直角で、かつ、チョーク溝Ｄ２の側
面を貫通して外側に抜ける同軸変換プローブ用穴Ｄ３を
設けるとともに、同軸変換プローブ１４Ａの水平折り曲
げ部分の長さｌを垂直矩形導波管１２ＢのＨ面の幅すよ
りも短くして、その部分を垂直矩形導波管１２Ｂの内側
から同軸変換プローブ用穴Ｄ３に差し込み、心線１４Ｃ
部分を垂直矩形導波管１２Ｂの中心部分に垂直に位置付
けて溶接固定しである。

垂直矩形導波管１２Ｂの下端、つまり、チョークリング
１３Ａの下面から同軸変換プローブ１４Ａの取り付は位
置、つまり、同軸変換プローブ用穴Ｄ３の中心位置まで
の高さの寸法りは立体変換回路の変換効率を確保する上
で重要な要素であり、上記の３ｃｍ波レーダで図示の寸
法（ｈ＝　８　ｎｕｎ）に選定して高効率を得ている。

ｗ　ｓ−、−１−：４−１７　菫ＬＴＩ　−１％　Ｊｋ
　フし、−：　挿出１乍−１−イ　姦η折を試みると以
下のようになる。

この解析は、垂直矩形導波管１２Ｂの特性インピーダン
ス（Ｚｇ）と垂直同軸管１４Ｂの特性インピーダンス（
Ｚｃ）間の立体変換回路の変換インピーダンス〔Ｚ０〕
　において、整合とるために必要なインダクタンスＬの
不足分を、垂直矩形導波管１２Ｂ内の同軸変換プローブ
１４Ａの取り付は位置をずらせて補うことにより、イン
ピーダンスの整合が行なえる点を求めることを要旨とし
ている。

（１）　まず、垂直矩形導波管１２Ｂの槓断面寸法は第
５図（Ａ）なので、その特性インピーダンス（Ｚｇ）　
　を求めると、 ・遮断波長λＣは、 モード　Ｔ　Ｅ　ｍｎ＝　Ｔ　Ｅ　ｔｏ　（１）とき、
＝　　２　　Ｘ　　２２，９　ｍｍ ・管内波長λｇは、 （９４１０ＭＨｚのとき、空間波長＾＝　３１．８６　
ｍｎ＋とじて） ”　４４．３４６　ｍｍ ・垂直矩形導波管１２Ｂの特性インピーダンスＺｇは、
（空間の特性インピーダンスηをη＝ｆ−）Ｔ＝３７７
Ω　として） ＝５２４．５Ω Ｉ′１　　　　・位相定数βは、 ＝　０．１４２ （２）つぎに、垂直同軸管１４Ｂの横断面寸法は第５図
（Ｂ）なので、 ｒ＋　　＝　ｄ、／　２、また、ｒ２＝ｄ２　として、
その特性インピーダンス（Ｚｃ）を求めると、・インダ
クタンス成分Ｌｃは、 μｏ　　　　　ｒ２ Ｌｃ　＝　２．　ｌｏｇｅ　’ｒ＋ ＝　０．２１４　ｕ　Ｈ／ｍ ・キャパシタンス成分Ｃｃは、 ＝　４６．２０６　ｐＦ　／　ｍ ・インピーダンスＺｃは、 （３）したがって、垂直矩形導波管１２Ｂと垂直同軸管
１４Ｂとの立体変換回路における変換インピーダンス〔
Ｚ０〕を求めると、 Ｚ・＝μＴ７７７ ＝ｆ肩［「７巧’２．２２ ＝　　１９４．６２６　　Ω （４）垂直矩形導波管１２Ｂ内に心線１４Ｃを設けた部
分、つまり、同軸状矩形導波管部分の横断面寸法は第５
図（Ｃ）のようになるので、この同軸状矩形導波管部分
の特性ンビーグンス（Ｚｐ）を求めると、 ・キャパシタンス成分ＣＣｐＮよ、 ＝　３１，８０９　ｐＦ ・インダクタンス成分（Ｌｐ）は、 ＝　　０．３４９９　　μＨ ・インピーダンスｚｐは、 （５）　そこで、変換インピーダンス（Ｚ、’１＝１９
４．６２６Ω　であって、そのキャパシタンス成分を同
軸状矩形導波管部分のキャパシタンス成分（Ｃｐ）＝　
３１，８０９　ｐＦと同じにした場合、つまり、Ｃｏ　
”　　Ｃｐ　＝　３１．８０９　ＰＦ　　とした場合に
おけるインダクタンス成分〔Ｌ０〕を求めると、Ｌ、＝
　Ｃ，・Ｚ０２ ＝　　３１．８０９　　ｘ　　１０−１２　　ｘ　　（
１９４，６２６）二＝　１．２０５μＨ （６）この値を整合を満足するためのイ・ングクタンス
成分とし、この〔Ｌ０〕　に対して、同軸状矩形導波管
部分のインダクタンス成分（Ｌｐ）　　では不足する不
足インダクタンス分（Ｌｘ）　　を求めると、 Ｌｘ　　＝　　１．２０５　−　０．３４９９＝　　０
．８５５１　　μＨ （７）一方、同軸状矩形導波管部分の垂直矩形導波管１
２Ｂの下端から同軸変換プローブ１４Ａの取ワ占し点ま
での高さｈを移動することにり、リアクタンス（ＸＬ”
ｌは、次式によって変化する。

したがって、 ＝７０日Ｘ　　１０−３□ 央８　ｍｍ という結果が得られ、当該３ｃｍ波レーダの場合におい
ては、図に例示したｈ＝８ｍｍにより条件を満足しでい
ることがわかる。

〔変形実施〕

この発明は、次の変形実施が可能である。

（イ）主軸１５中の長い同軸管化のみを実施し、上端に
おける給電結合部分を従来と同しＥベンドのままで構成
して、主軸１５部分の外径のみを縮小化する。

（ロ）　チョークリング１３Ａを外側にまで張り出した
チョーク７ランジ状に形成する。

（ハ）チョークギャップＤ１またはチョーク溝Ｄ２もし
くはその両方をカバー７ランジＣ１側に配置し、チョー
クリング１３Ａを単に中心側に短い垂直矩形導波管１２
Ｂのみを設けたリングまたはカバー７ランジによって形
成する。

（ニ）垂直同軸管１４Ｂの管壁を、主軸１５Ａのように
、その中心側に直接切削などにより形成せずに、別の管
状体を主軸１５Ａに差し込んで形成する。

（ホ）チョーク溝Ｅ１を、主軸１５Ａのようにその下端
側に直接切削などにより形成せずに、別のチョークリン
グ体をはめ込んで形成する。

（へ）チョーク溝Ｅ１をカバー７ランジＥ３側に配置し
、主軸１５Ａの下端面を単なる平面状に形成する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、上記のように、スロットアレイを回
転する主軸中を通る給電系の立体回路部分のほとんどの
部分を同軸管によって構成し、その上端の結合部分にお
ける短い垂直矩形導波管部分に矩形導波管−同軸管立体
変換回路を設けることにより、簡単な構造で、主軸の給
電系路の外径を縮小化することを可能にしたものであり
、これによってアンテナ回転機構全体の外径を小型し、
さらに、上端結合部分の立体回路をＥベンド化してアン
テナの高さ方向の縮小をも可能にし、特に、スロットア
レイの付は根部分の耐振性能を向上できるほか、主軸の
中心側のほとんどの加工部分が同軸管の管壁を形成する
長い円穴のみであり、加工が簡単で加工精度が向上でき
るなどの特長があり、軽小型船内けに適する小型軽量で
給電効率のよいレーダアンテナを安価に提供することが
できる。

また、一般に、レーダアンテナ装置は、運搬の分（駆動
体側部分）とを分解して製造・輸送などが行なわれるが
、この発明の構成によれば、カバー７ランジＣ１とチョ
ークリング１３Ａの境部分で分解し、当該箇所にプラス
チックのカバーを施して保護することができ、必要あれ
ば、チョークリング１３Ａを、その分解状態で抜ぎ出し
、別の保護容器に収納して運搬することができるなどの
有用な特長がある。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示し、第１図（Ａ）・第２図（Ａ）は給
電系要部の構成系統斜視略図、第１図（Ｂ）・路構成正
面縦断面図、第３図（Ａ）・第３図（Ｂ）は上端結合部
部品の分解斜視図、また、第４図（Ａ）・第４図（Ｂ）
・第４図（Ｃ）は変換部部品の３面図で、（Ａ）は正面
縦断面図・（Ｂ）は平面図・（Ｃ）は側面縦断面図であ
１）、第５図（Ａ＞・第５図（Ｂ）・第５図（Ｃ）はそ
れぞれ要部立体回路の横断面寸法１・・・スロットアレ
イ ２・・・Ｅベンド（またはＨベンド） ３・・・Ｅベンド ４・・・垂直矩形導波管 ５・・・垂直同軸管 ６・・・水平矩形導波管 ７・・・送受波結合回路 ８・・・主軸回転歯車 ９・・・駆動歯車 １０・・・駆動モータ １１・・・主軸 １２・・・Ｅコーナ １３・・・垂直矩形導波管 １４・・・垂直同軸管 １５・・・主軸 １６・・・水平矩形導波管 １７・・・回転中心 特許出願人　株式会社光電製作所 代　　理　　人　　弁理士　　１）　崎　　高　　義少
１ａ（Ａ’制 御２回（Ａ） 怜２ｃＤ（Ｂ） ｌ２ご ａ四２２６９市帽 うＳ函（Ｂ） １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１９６５５号 ２、発明の名称 レーダアンテナ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京部品川区上大崎２丁目１０番４５号１１７株式会社
光電製作所 代表者伊藤良昌 ４、代理人　〒１６８電話０３（３３３）５９４８東京
都杉並区高井戸束２−２３−１ ６、補正により増加する発明の数　ｂ ７、補正の対象 明細書および図面 ８、補正の内容 （１）明細書の第６頁第１７行目に「チョークフランジ
Ｂ７」とあるのを「カバーフランジＢ４Ｊに訂正する。 ２図面 第１図（Ａ）に１６を追加する。 第２図（Ａ）に１６．１７を追加する。 第２図（Ｂ）にＢ７を追加する。 第２図（Ｃ）のＦ３をＦｌに訂正する。 忰１ｒ！Ｂ（Ａ） 斉２！（Ａ） 一′）？２０（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水平状のスロットアレイの一端側から折り返して前
   記スロットアレイの回転中心に設けた垂直状の給電路の
   上端に導き、この垂直状の給電路の下端で水平状の給電
   路に導いて送受波結合回路に結合するようにした給電系
   をもつレーダアンテナ装置において、 ａ、前記垂直状の給電路の上端部分に設けた短い垂直矩
   形導波管部分に、矩形導波管−同軸管立体変換回路を設
   けて、長い垂直同軸管に変換結合した前記垂直状の給電
   路を形成する垂直給電路形成手段と、 ｂ、前記回転中心に設けた前記スロットアレイを回転す
   るための主軸の中心側のほとんどの部分を前記垂直同軸
   管として形成する垂直同軸管形成手段と、 ｃ、前記主軸の下端側に同軸管−矩形導波管立体変換回
   路を設けて前記垂直同軸管を前記水平状の給電路に相当
   する矩形導波管に変換結合する水平変換結合形成手段と を具備することを特徴とするレーダアンテナ装置。 ２　前記特許請求の範囲第１項記載のレーダアンテナ装
   置であって、 ａ、前記短い垂直矩形導波管に設けた矩形導波管−同軸
   管立体変換回路用のプローブと、前記垂直同軸管用の心
   線と、前記同軸管−矩形導波管立体変換回路用のポール
   とを１本の線条で形成する同軸心線形成手段を 具備することを特徴とするレーダアンテナ装置。 ３　前記特許請求の範囲第１項記載のレーダアンテナ装
   置であって、 ａ、前記短い垂直矩形導波管を、その上端側にチョーク
   溝を設けてチョーク結合部分と一体に形成する短矩形導
   波管形成手段を 具備することを特徴とするレーダアンテナ装置。