JPS63500698A - beam steerable antenna - Google Patents

beam steerable antenna

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JPS63500698A
JPS63500698A JP50502186A JP50502186A JPS63500698A JP S63500698 A JPS63500698 A JP S63500698A JP 50502186 A JP50502186 A JP 50502186A JP 50502186 A JP50502186 A JP 50502186A JP S63500698 A JPS63500698 A JP S63500698A
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JP
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conductive
waveguide
tape
adjustable
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JP50502186A
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セイラー,ミルトン・アール
ウィンザー,ハリー・ブイ
クリフォード,ジョン・イー
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バッテル・メモリアル・インスティチュ−ト
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/443Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element varying the phase velocity along a leaky transmission line

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ビーム操40箭アンテナ 本発明は、空軍省により査定された契約番号F49620−82−C−0099 により合衆国政府の援助の下でなされたものである6合衆国政府は、本発明にお けるある種の権利を有している。[Detailed description of the invention] Beam steering 40 antenna This invention was made under Contract No. F49620-82-C-0099 awarded by the Department of the Air Force. This invention was made under the auspices of the United States Government. have certain rights to

光1 本発明は、誘電体導波管とその近くの周期構造との相互作用を含む指向性アンテ ナ・システムに関する。その近周期導体構造の周期を継続したレンジに渡って変 化させることによりアンテナの最大の放射又は受信の角度を変化させることは、 特に有用である。light 1 The present invention provides a directional antenna that includes interaction between a dielectric waveguide and a periodic structure in its vicinity. Regarding the na system. The period of the near-periodic conductor structure can be varied over a continuous range. Changing the angle of maximum radiation or reception of the antenna by making it Particularly useful.

ビーム操縦可能アンテナは、レーダ及び探査システム、通信システム、及び衛星 テレビジョン受信における如き応用を有している。ビーム操縦可能アンテナ又は フェーヅド・アレイを構成するための簡単で低コストの方法に対する需要が存在 している。Beam steerable antennas are used in radar and exploration systems, communication systems, and satellites. It has applications such as in television reception. beam steerable antenna or There is a need for an easy, low-cost method to configure phased arrays. are doing.

従来、マイクロ波フェーヅド・アレイは、個別PIN(positive 1n trinsic nc4ative)ダイオード又はフェライト・デバイスがら 成る高速位相シフタによりビームtfil&を達成している。これら位相シフタ は、そのアレイの素子の電気的位相をセットする。極めて高い動作周波数(例え ば、スペクトルのミリメートル波領域)に対して個別位相シフト・デバイスを作 るのは、困難でありしかも高価である。Traditionally, microwave phased arrays have been trisic nc4ative) diode or ferrite device The beam tfil& is achieved by a high speed phase shifter consisting of: These phase shifters sets the electrical phase of the elements of the array. Extremely high operating frequencies (e.g. (for example, in the millimeter-wave region of the spectrum). It is difficult and expensive to do so.

もう1つのアブローヂは、「回折電子工学」に基づくものである。誘電体導波管 に密接した周期構造は、周期境界条件を加え、これは、その結合された導波及び 周期構造から放射ローブを提供する。溝付き金属ブロックから作られた固定周期 構造を使用するこのタイプの結合構造について、実験が報告されている[S、D 、Δndrenko、 V。Another abrogation is based on "diffractive electronics." dielectric waveguide The closely spaced periodic structure imposes a periodic boundary condition, which The periodic structure provides radiation lobes. Fixed periodic made from grooved metal blocks Experiments have been reported for this type of binding structure using the structure [S,D , Δndrenko, V.

(、、BeNyaev、 N、E、Devyatkov、 and V、P、5 hestopa#ov、 r誘電体導波管へのエネルギーの回折入力」“Dif fraction 1nput or Energy to a Dielec tric Waveguide”、 DokN、Δkad、 Nauk SSR ,247,pp 73−76 (July 1979)]。このような講付き構 造は、第2図に示されている。全長りの周期構造に沿って、繰り返しの間隔!が あり、これはこの周期構造の周期である。その誘電体導波管からの最大放射(又 は受信)の方向(角度θ)は、その周期構造の周期rによりセットされる。(,, BeNyaev, N, E, Devyatkov, and V, P, 5 hestopa#ov, r Diffraction input of energy to dielectric waveguide "Dif fraction 1nput or Energy to a Dielec tric Waveguide”, DokN, Δkad, Nauk SSR , 247, pp. 73-76 (July 1979)]. This kind of lecture structure The structure is shown in Figure 2. Repeat intervals along the entire length of the periodic structure! but This is the period of this periodic structure. The maximum radiation from the dielectric waveguide (also is reception) direction (angle θ) is set by the period r of the periodic structure.

示されていることは、その周期構造が、導波管の負荷端よりも導波管の供給端で のより小さい結合を発生するために僅かに傾ける(チルト)(第2図の角度α) べきであることである[S、D、^ndrenko、 N、D、DevyaLk ov、 andV、P、5hestopaNov、 rミリメートル・フィール ド・バンドのアンテナ・アレイ」“Mi1i!imeLer Field Ba nd Antenna Arrays”、Dokl、^kad、Nauk 5S SR,240,l)p 1340 1343 (June 1978)]。所与 の方向での最大放射電力のため、そのチルトは、その表面励振が周期構造の長さ に沿って一様となる時に最適となる。What is shown is that the periodic structure is stronger at the supply end of the waveguide than at the load end of the waveguide. tilt slightly (angle α in Figure 2) to generate a smaller coupling of It should be [S, D, ^ndrenko, N, D, DevyaLk ov, andV, P, 5hestopaNov, r mm feel "Mi1i!imeLer Field Ba nd Antenna Arrays”, Dokl, ^kad, Nauk 5S SR, 240, l) p 1340 1343 (June 1978)]. given Because of the maximum radiated power in the direction of It is optimal when it is uniform along the .

最良の性能に対し、誘電体導波管と周期構造の導電性表面との間には最適の距離 がある(例えば、第2図の公称距離ω)。もし周期構造を導波管に近付けすぎる と、励振が非一様となり放射ローブの画定が乏しくなる。もしその構造がその導 波管がら離れすぎると、放射が全く発生されない。その最適の距離及びチルトは 、実験によって最適に決定される。適正に調節された周期構造は、全入力電力の 約90%を誘電体導波管に放射することができる。For best performance, there is an optimum distance between the dielectric waveguide and the conductive surface of the periodic structure. (for example, the nominal distance ω in FIG. 2). If the periodic structure is placed too close to the waveguide Then, the excitation becomes non-uniform and the radiation lobe becomes poorly defined. If the structure If the wave tube is too far away, no radiation will be generated. The optimal distance and tilt is , optimally determined by experiment. A properly adjusted periodic structure will reduce the total input power Approximately 90% can be radiated into the dielectric waveguide.

周期構造の固定周期p(メートル)と最大波伝搬の方向(導波管の負荷端に対し 角度θラジアンで測定)との間の関係は、理論的な考察から得ることができる。The fixed period p (meters) of the periodic structure and the direction of maximum wave propagation (with respect to the loaded end of the waveguide) The relationship between the angle θ (measured in radians) can be obtained from theoretical considerations.

導波管と周期構造との間のエバネッセント・モード結合を介する相互作用は、周 期構造の表面励振を生ぜしめる。固定周期構造の伝搬定数は、フロフェト(F4 oquet )定理によって与えられる[J、C,S&ater、rマイクロ波 電子工学j “Microwave Electronics” 、D、Van  No5trand Co、。The interaction between the waveguide and the periodic structure via evanescent mode coupling is This causes surface excitation of the phase structure. The propagation constant of the fixed periodic structure is F4 oquet) given by the theorem [J, C, S&ater, r microwave Electronic Engineering “Microwave Electronics”, D. Van No5trand Co.

p 170 (1950)]。p 170 (1950)].

Bs = Bo + m 2yr/l (1)但し、 B、=優勢な導波モードの伝搬定数、m−’p−周期構造の周期、m m=モード数= 0.±1、±2、・・・導波管−周期結合構造からの放射のた めの条件は、放射方向θにおける波が次の条件を満足しなければならないことで ある。Bs = Bo + m2yr/l (1) However, B, = propagation constant of the dominant guided mode, m-'p-period of the periodic structure, m m = number of modes = 0. ±1, ±2, ... due to radiation from the waveguide-periodic coupling structure The condition for this is that the wave in the radiation direction θ must satisfy the following condition. be.

kocos θ= Bs :Bo + m 2yr/l (2)但し、 k o = 2π/λ−自由空間伝搬定数、m−’λ =自由空間波長、m θ −導波管の負荷端に対する軸からの角度、ラジアここで、放射条件は、 cosθ= B o / k o + m λ/1 (3)cosθ=c/vg +mλ/Q、 (4’)但し、 C−先の自由空間速度、m / s e cvg=導波管内の伝搬速度、m/s ee関心のある通常放射モードは、m=−1と関係している。kocos θ = Bs: Bo + m2yr/l (2) However, k o = 2π/λ - free space propagation constant, m - 'λ = free space wavelength, m θ - angle from the axis to the load end of the waveguide, radia where the radiation condition is: cos θ = B o / k o + m λ/1 (3) cos θ = c/vg +mλ/Q, (4') However, C - free space velocity at the tip, m/s e cvg = propagation velocity in the waveguide, m/s ee The normal radiation mode of interest is associated with m=-1.

次の条件に対し1つの優勢な放射ローブがある。There is one dominant radiation lobe for the following conditions:

c/vg+1>λzQ>c/vg−1< 5 )式(4)から明らかなように、 ビーム指向角θは周期構造の周期lと逆比例している。従って5所望の固定指向 角θを持つ導波−周期結合構造は、固定周期pを持つ周期i造の使用によって構 成できる6アンドレンコ(Andrenko)外(1978)は、周期lを持つ 「回折格子」として第2図に示す如き溝付き金属ブロックから成る固定周期構造 について言及している。彼らは、それ自身の軸の回りに回転する円筒状バレル上 に異なった周期の回折格子を装着することによって彼らのmmバンド・アンテナ ・アレイにおける指向性を段階的に調節できる可能性について述べている。しか し、彼らは、離散的な変化しか示唆しておらず、継続的なレンジに渡って指向性 を変化させる方法について全く言及していない。c/vg+1>λzQ>c/vg-1<5) As is clear from equation (4), The beam directivity angle θ is inversely proportional to the period l of the periodic structure. Therefore 5 desired fixed orientation A waveguide-periodic coupling structure with an angle θ can be constructed by using a period i structure with a fixed period p. 6 Andrenko et al. (1978) has period l. A fixed periodic structure consisting of a grooved metal block as shown in Figure 2 as a "diffraction grating" is mentioned. They are on a cylindrical barrel that rotates around its own axis their mm-band antennas by attaching diffraction gratings of different periods to ・It describes the possibility of adjusting the directivity in an array in stages. deer However, they suggest only discrete changes and are not directional over a continuous range. There is no mention of how to change the.

もし周期構造の周期が継続的なレンジに渡って調節可能であり、しかも周期eを 速やかに調節しそれによって本発明が提供するような継続的なレンジに渡って任 意の所望のビーム角を得るために手段が設けられるならば、もっと融通のきくし がち実用的なデバイスが得られるであろう。If the period of the periodic structure is adjustable over a continuous range and the period e is to adjust quickly and thereby over a continuous range such as that provided by the present invention. More flexibility is provided if means are provided to obtain the desired beam angle. A practical device will likely be obtained.

1汎 本発明は、アンテナの軸に対する広い角度に渡ってビームを操縦することができ る指向性アンテナ・システムに関する。導波管が伝搬する周波数の電磁エネルギ ーを送信及び/又は受信するためのこのビーム操紺可能アンテナは、「回折電子 工学」の原理に基づいている。代表的なビーム操縦可能アンテナは、誘電体導波 管と、この導波管に隣接しがっこれと実質上平行な長手領域において調節可能な 周期構造と、を備えている。1st generation The present invention allows the beam to be steered over a wide range of angles relative to the axis of the antenna. directional antenna system. Electromagnetic energy at the frequency that the waveguide propagates This beam-steering antenna for transmitting and/or receiving It is based on the principles of "engineering". A typical beam steerable antenna is a dielectric waveguide antenna. tube and adjustable in a longitudinal region adjacent to and substantially parallel to the waveguide. It has a periodic structure.

代表的な調節可能な周期構造は、コイル状螺旋スプリングから成ることができ、 このスプリングにおいては、そのワイアの複数の導電性部分が均等に離間され、 そしてスプリングの諸コイル間の間隔を変化させるためそのスプリングを伸張又 は圧縮させる手段が設けられている。A typical adjustable periodic structure can consist of a coiled helical spring; In this spring, the conductive portions of the wire are evenly spaced; The spring is then stretched or stretched to change the spacing between the coils of the spring. is provided with means for compressing it.

このスプリングは、代表的にはその諸螺旋コイルを案内するため金属コアを含ん でいる。周期構造と誘電体導波管との間の距離及び誘電体導波管に対するその軸 のいがなる小さなチルトも、最大電力のため調節される。The spring typically includes a metal core to guide its helical coils. I'm here. The distance between the periodic structure and the dielectric waveguide and its axis relative to the dielectric waveguide Even small tilts can be adjusted for maximum power.

本発明で使用される別の調節可能な周期構造は、ベロー状の可どう性部材、運動 チェーン、及びねじ込まれた多面体である。間隔を調節する」1記手段は、線形 アクチュエータ、モータ、ソレノイドの如く周期構造のタイプに対し適宜選択さ れ、これは、当業者には明らがであろう。Another adjustable periodic structure used in the present invention is a bellows-like flexible member, a movable A chain, and a threaded polyhedron. Adjusting the interval” means 1 is linear Select as appropriate for the type of periodic structure such as actuators, motors, and solenoids. This will be clear to those skilled in the art.

例えば、中空ベローの形式の周期構造は、空気圧を増加させたり又減少させたり することによってその間隔を調節することができる。For example, periodic structures in the form of hollow bellows can increase or decrease air pressure. You can adjust the spacing by doing this.

本発明の代替実施例においては、その調節可能な周期構造は、薄い金属テープ又 は金属被覆テープ上にあり。In an alternative embodiment of the invention, the adjustable periodic structure may be a thin metal tape or is on metallized tape.

これは、蓄積リールと巻き取りリールとの間で移動してテープ内の介在スロワ1 〜間に形成される所望の間隔の導電性ラインを含むテープ位置に至る。あるいは その代わりとして、その所望の間隔を持つ導電性素子が、ディマント時に又は予 め形成されたテープのためコンピュータ制御式の導電性インク・ジェット・プリ ンタにより非導電性テープ上に印刷される。This moves between the storage reel and the take-up reel to create an intervening thrower 1 in the tape. to a tape location containing the desired spacing of conductive lines formed between. or Alternatively, conductive elements with the desired spacing may be Computer-controlled conductive ink jet printer for forming tape printed onto non-conductive tape by a printer.

本発明の別の実施例においては、調節可能な周期構造は、光導電性表面から成り 、これは、2つの格子上のライン間の調節可能な角度に比例した周波数のモアレ 縞を形成する透明な標準格子を重ねることにより回折される光によって発生され る周期性導電性バンドを持っている。In another embodiment of the invention, the tunable periodic structure comprises a photoconductive surface. , which creates a moiré pattern with a frequency proportional to the adjustable angle between the lines on the two gratings. generated by light diffracted by overlapping transparent standard gratings forming stripes. It has periodic conductive bands.

本発明の他の実施例においては、調節可能な周期構造は、光導電性表面から成り 、これは、音響−光学デバイスにより回折される光か又はダイオード・レーザ・ アレイのコンピュータ制御選択活性化により発生される光学的に集中した光によ って発生される周期性の導電性バンドを持っている。In another embodiment of the invention, the tunable periodic structure comprises a photoconductive surface. , this can be the light diffracted by an acousto-optic device or a diode laser. by optically focused light generated by computer-controlled selective activation of the array. It has periodic conductive bands generated by

本発明の別の実施例においては、調節可能な周期構造は、隘径線管内の電子ビー ムの制御により調節可能な隣接半導体表面内の周期性の導電性バンドから成って いる。In another embodiment of the invention, the adjustable periodic structure is adapted to accommodate electron beams within the diameter tube. consists of periodic conductive bands in adjacent semiconductor surfaces that can be adjusted by controlling the There is.

l1 第1図は、試験設備の概略的な正面図であり、これは、本発明に従い誘電体導波 管と隣接周期fit造との相互作用から生ずるビーム指向角を測定するために使 用される。l1 FIG. 1 is a schematic front view of the test equipment, which shows a dielectric waveguide according to the invention. used to measure the beam pointing angle resulting from the interaction of the tube with an adjacent periodic fit structure. used.

第2図は、第1図における如き導波管及び周期構造の拡大した概略正面断面図で あり、重要な寸法を示している。Figure 2 is an enlarged schematic front sectional view of the waveguide and periodic structure as in Figure 1. Yes, indicating important dimensions.

第3図は、第1図における如き導波管の拡大した概略正面図であり、調節可能な 周期構造はスプリングの諸部分から成っている。FIG. 3 is an enlarged schematic front view of a waveguide as in FIG. 1, with an adjustable The periodic structure consists of spring parts.

第4図は、固定した周期に対し、幾つかの周波数での相対ビーム電力及びビーム 角の変化を示すデータのグラフである。Figure 4 shows the relative beam power and beam at several frequencies for a fixed period. Figure 3 is a graph of data showing changes in angle;

第5図は、スプリングの諸コイルの1つの間隔での第3図の導波管−周期構造に 対する、相対電力対ビーム角のグラフである。Figure 5 shows the waveguide-periodic structure of Figure 3 at one spacing of the coils of the spring. 2 is a graph of relative power versus beam angle for FIG.

第6図は、第3図の導波管−周期構造に対するデータのグラフであり、本発明に 従ってスプリング周期構造の諸コイルの間隔の調節から生ずる周期の関数として のビーム指向角を示している。FIG. 6 is a graph of data for the waveguide-periodic structure of FIG. Therefore, as a function of the period resulting from adjusting the spacing of the coils of a periodic spring structure, shows the beam direction angle.

第7図は、波長、周期及びビーム角の関数として半電力ビーム幅の線形相関関係 を示すデータのグラフである。Figure 7 shows the linear correlation of half-power beamwidth as a function of wavelength, period, and beam angle. It is a graph of data showing.

第8図は、変更したスプリング・コイルを示す導波管−スプリング調節可能周期 構造の部分断面軸方向図である。Figure 8 shows a modified spring coil waveguide-spring adjustable period. FIG. 3 is a partial sectional axial view of the structure.

第9図は、変更した螺旋スプリングの1つのコイルの部分断面軸方向図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional axial view of one coil of the modified helical spring.

第10図は、方形スプリングの1つのコイルの部分断面軸方向図である。FIG. 10 is a partial sectional axial view of one coil of a square spring.

第11図輪、ベロー状の調節可能な周期構造の概略的透視図である。FIG. 11 is a schematic perspective view of a bellows-like adjustable periodic structure;

第12図は、調節可能なベロー周期構造及び導波管の概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram of an adjustable bellows periodic structure and waveguide.

第13図は、運動チェーンの調節可能周期構造及び導波管の概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of the adjustable periodic structure and waveguide of the motion chain.

第14図は、可変ピッチねじ込み多面体の調節可能周期構造の概略的透視図であ る。FIG. 14 is a schematic perspective view of an adjustable periodic structure of a variable pitch screwed polyhedron. Ru.

第15図は、移動可能テープの調節可能周期構造及び導波管の概略図である。FIG. 15 is a schematic diagram of the adjustable periodic structure of the movable tape and the waveguide.

第16図は、第15図の導波管と、及び調節可能周期構造のテープ上の導電性イ ンク・ラインの概略的透視図である。FIG. 16 shows the waveguide of FIG. 15 and the conductive ink on the tape of the adjustable periodic structure. FIG. 2 is a schematic perspective view of a link line;

第17図は、予め形成されたせん孔テープのタイプの調節可能周期構造の概略図 である。FIG. 17 is a schematic diagram of an adjustable periodic structure of the type of preformed perforation tape. It is.

第18図は、導波管と、及び光学的格子により調節可能な隣接光導電性表面内の 周期性の導電性バンドから成る周期構造との概略的断面図である。FIG. 18 shows a waveguide and an adjacent photoconductive surface tunable by an optical grating. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a periodic structure consisting of periodic conductive bands.

第19図は、第18図の19−19で示した部分断面図である。FIG. 19 is a partial cross-sectional view taken along line 19-19 in FIG. 18.

第20図は、第18図の20−20で示したモアレ縞パターンの概略図である。FIG. 20 is a schematic diagram of the moire fringe pattern shown at 20-20 in FIG. 18.

第21図は、導波管と、複数の光ビームを発生する音響−光学デバイスにより調 節可能な隣接光導電性表面内の周期性の導電性バンドから成る周期構造と、の概 略図である。Figure 21 shows a waveguide and an acousto-optic device generating multiple light beams. A periodic structure consisting of periodic conductive bands within collapsible adjacent photoconductive surfaces. This is a schematic diagram.

第22図は、導波管と、及び音響−光学的光走査デバイスにより調節可能な隣接 光導電性表面内の周期性導電性バンドから成る周期構造と、の概略図である。FIG. 22 shows a waveguide and an adjacency adjustable by an acousto-optic light scanning device. 1 is a schematic illustration of a periodic structure consisting of periodic conductive bands within a photoconductive surface; FIG.

第23図は、導波管と、及びダイオード・レーザ・アレイの活性化のコンピュー タ制御及び光学的に集中される光により調節可能な隣接光導電性表面内の周期性 の導電性バンドから成る周期構造と、の概略図である。Figure 23 shows waveguide and diode laser array activation computation. Periodicity within adjacent photoconductive surfaces tunable by data control and optically focused light FIG. 3 is a schematic diagram of a periodic structure consisting of conductive bands.

第24図は、誘電体アンテナの概略図であり、アンテナの下の周期構造の表面に 対する放射の方向を示している。Figure 24 is a schematic diagram of a dielectric antenna. It shows the direction of radiation.

第25[2Iは、誘電体アンテナの概略図であり、アンテナの上の周期構造の表 面に対する放射の方向を示している。25th [2I is a schematic diagram of a dielectric antenna, and a table of a periodic structure on the antenna. Shows the direction of radiation relative to the surface.

第26図は、導波管と、及び陰極線管内の電子ビームの制御により調節可能な隣 接半導体表面内の周期性導電性バンドから成る周期構造と、の概略図である。FIG. 26 shows a waveguide and an adjustable adjacency by controlling the electron beam in the cathode ray tube. 1 is a schematic diagram of a periodic structure consisting of periodic conductive bands in a contacting semiconductor surface; FIG.

第27図は、第26図の27−27で示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line 27-27 in FIG. 26.

牡3JuU− 第1図の試験設備は、最初にこの試験設備を固定周期の周期構造で有効化した後 に、本発明に従う調節可能周期構造について、周期lの関数としてビーム指向角 θを測定するのに用いた。Male 3JuU- The test facility in Figure 1 is constructed after first activating this test facility in a periodic structure with a fixed period. For the adjustable periodic structure according to the invention, the beam steering angle as a function of the period l is It was used to measure θ.

標準ホーン・アンテナ20が、その放射パターンを測定するのに使用され、そし て校正されたサーミスタ21及び電力計22は検出器として作用した。0.6m のアーク半径は、そのホーンが放射パターンの遠方領域にあることを保証した。A standard horn antenna 20 is used to measure its radiation pattern and The thermistor 21 and wattmeter 22, which were calibrated using the same method, acted as a detector. 0.6m The arc radius of ensured that the horn was in the far region of the radiation pattern.

試験設備は、94GHzの動作周波数に対し設計された。CWクライス1〜ロン 23は、電磁エネルギーのソースとして使用され、これには、サーキュレータ( アイソレータ)24及び周波数計25とが設けられていた。標準Wバンド導波管 終端26が負荷端で使用され、これには、別のサーミスタ21及び電力計22が 20dBカブラ27により接続された。The test facility was designed for an operating frequency of 94 GHz. CW Crys 1~Ron 23 is used as a source of electromagnetic energy, which includes a circulator ( An isolator) 24 and a frequency meter 25 were provided. Standard W-band waveguide A termination 26 is used at the load end, which includes another thermistor 21 and a wattmeter 22. It was connected by a 20dB coupler 27.

誘電体導波管アンテナ28は、試験設備内でWR−10導波管2つの長さを介し て接続された。ポリスチレン(εr=2.56)が、その誘電体に対し使用され 、そしてその金属導波管内のスロットと同じ公称横断面(即ち、0.127x  0.254c m >を有するように切断された。誘電体ストリップは、約10 cmの長さであり、そしていずれかの端部から数ミリメートル後方にくるように するため、その頂面及び底面はくさび形に先細りにされた。電界プローブ(図示 せず)が製作され、そして水晶検出器と共に使用されて周期構造がない場合の誘 電体28に沿った電界を調べた。誘電体ストリップ28の波長(λg)は、94 Hzで2.6mmであることが判った。The dielectric waveguide antenna 28 is constructed in a test facility via two lengths of WR-10 waveguide. connected. Polystyrene (εr=2.56) was used for the dielectric. , and the same nominal cross section as the slot in the metal waveguide (i.e. 0.127x It was cut to have a diameter of 0.254 cm. The dielectric strip is about 10 cm long and a few millimeters back from either end. To do this, its top and bottom surfaces were tapered into a wedge shape. Electric field probe (as shown) (without periodic structure) is fabricated and used with a quartz crystal detector to The electric field along the electric body 28 was examined. The wavelength (λg) of the dielectric strip 28 is 94 It was found to be 2.6 mm in Hz.

この試験設備を検証するために、周期プラス構造30が製作され、これは、固定 周期ff1=2.2mm、ノツチ深さ0.67mm、及び50%デユティ−・フ ァクタで30周期の長さく L = 66 m m )を有している0周期構造 30は、チルト台31上に置かれ、第2図に示すように小さなチル1〜角α(は ぼ10−20ミリラジアン)を与え、周期構造30と誘電体導波管28との間の 公称距離ωは1mmであった。上記の周期構造30において、ビ−ム角はλ=  94 G Hzで1.03.75°であり、そして式(4)から実効伝搬定数( c/vg)は1,22であることが判った。この値は、電界プローブで測定した 誘電体導波管の波長と一致した。この発生器周波数は、波長λでビーム角θの変 化を決定するために9l−98GHzのレンジに渡って変化させた。第4図に示 すデータが式(4)と良好に一致することが、この試験設備を有効化するのには 十分であるとみなされた。To verify this test facility, a periodic plus structure 30 was fabricated, which Period ff1 = 2.2mm, notch depth 0.67mm, and 50% duty cycle. 0 period structure with a length of 30 periods L = 66 mm) 30 is placed on a tilt stand 31, and as shown in FIG. (approximately 10-20 mrad) between the periodic structure 30 and the dielectric waveguide 28. The nominal distance ω was 1 mm. In the above periodic structure 30, the beam angle is λ= It is 1.03.75° at 94 GHz, and from equation (4), the effective propagation constant ( c/vg) was found to be 1.22. This value was measured with an electric field probe. It matched the wavelength of the dielectric waveguide. This generator frequency is determined by varying the beam angle θ at the wavelength λ. was varied over the range 9l-98 GHz to determine the Shown in Figure 4. To validate this test facility, it is important that the data match equation (4) well. deemed sufficient.

調節可能周期構造の効果を調べるために、第3図に示す如きスプリング32が、 第2図に示す固定周期構造の代わりに使用された。スプリング32は、式(5) に示したレンジに渡って周期pを変化させるために伸ばしたり圧縮したりするこ とができるように選択された。このような容易に利用可能なスプリングは、5. 5mm径を持ち、そしてワイア径が0.5mmの32の螺旋コイルから成ってい た。5mm径のプラス・ロッドが、コア33として使用された。In order to investigate the effect of the adjustable periodic structure, a spring 32 as shown in FIG. It was used in place of the fixed periodic structure shown in FIG. The spring 32 is expressed by formula (5) can be stretched or compressed to vary the period p over the range shown in was selected so that it could be done. Such readily available springs are 5. It consists of 32 helical coils with a diameter of 5 mm and a wire diameter of 0.5 mm. Ta. A 5 mm diameter Phillips rod was used as the core 33.

このスプリング32は、最初に停止部材35に対しアクチュエータ34を動かす ことにより調節されて、コイル間の間隔12 =2.2mm (試験設備を有効 化するのに使用した構造30の固定周期と同一)を与えた。その結果の放射パタ ーンは、第5図に示されており、これはビーム最大での利得に対し基準化されて いる(スプリングのその「利得」はプラスti造30のものより約5dB低い) 。チルトは、スプリングには与えられながった。This spring 32 initially moves the actuator 34 against the stop member 35. The distance between the coils was adjusted by 12 = 2.2 mm (using the test equipment) (identical to the fixed period of the structure 30 used to create the structure). The resulting radiation pattern The beam is shown in Figure 5, which is scaled to the gain at beam maximum. (The spring's "gain" is about 5 dB lower than that of the Plus Ti 30) . Tilt was not imparted to the spring.

スプリング32の長さしは、ビームを角度θ・166゜からθ=80°まで操縦 するために、最小45.3mmから最大99mmまで約2.5mmステップで変 化させた。スプリング・コイル間隔又は周期rに対する指向角θの変化は、第6 図に示されている。第6図の測定された値は、c/vg=1.22.m=−1, 及び^=3.19で、式(4)による理論と良好な一致を示している。The length of the spring 32 steers the beam from the angle θ・166° to θ=80°. In order to turned into The change in the orientation angle θ with respect to the spring coil spacing or period r is determined by the sixth As shown in the figure. The measured values in FIG. 6 are c/vg=1.22. m=-1, and ^=3.19, showing good agreement with the theory based on equation (4).

この第6図に示された結果により実証されているのは、導波管と及び調節可能周 期構造としてのスプリングがら成る指向性アンテナ・システムは、本発明に従っ て作用し、またビーム操縦がそのスプリングの導電性コイルの周期又は間隔を調 節することにより達成できることである。The results shown in Figure 6 demonstrate that the waveguide and adjustable frequency A directional antenna system comprising a spring as a primary structure is provided according to the invention. The beam steering also adjusts the period or spacing of the conductive coils of the spring. This can be achieved by making adjustments.

判ったことは、プラス・ロッド33がスプリング32の長さに匹敵する長さのも のである場合に最良の放射効率が得られることである。従って、3つの異なった ロッド長を使用して、これによって66mm±50%のスプリング長の変化を収 容して周期!及びビーム角θのその結果の変化を得た。It turns out that the positive rod 33 has a length comparable to the length of the spring 32. The best radiation efficiency is obtained when Therefore, three different This accommodates a spring length change of 66mm ± 50% using the rod length. Accept the cycle! and the resulting change in beam angle θ was obtained.

本質的には、「回折電子工学」アンテナは、自励アレイであり、その周期構造の 各素子は直列に駆動される。Essentially, a "diffractive electronics" antenna is a self-exciting array whose periodic structure Each element is driven in series.

第3図に示す如きアレイの全長りが放射パターンの半電力ビーム幅を示すことが 予期される。この半電力ビーム幅Δθ(ラジアン)はほぼ次の通りであるべきで ある。The total length of the array can represent the half-power beamwidth of the radiation pattern as shown in Figure 3. expected. This half-power beamwidth Δθ (radians) should be approximately be.

Δθ〜λ/(Lsinθ)=(λ/L)cscθ第3図に示したスプリング32 での上述の実験においては、3dBビ一ム幅が、4つのスプリング位置又は長さ しにて測定された。これら値は、第7図にプロットされ、その結果は式(6)と 一致している。Δθ~λ/(Lsinθ)=(λ/L)cscθ Spring 32 shown in FIG. In the experiments described above, the 3 dB beam width was Measured at These values are plotted in Figure 7, and the results are expressed as equation (6) and Match.

本発明について、最も簡単な実施例、即ち調節可能周期構造が第3図に示す如き 在来の螺旋スプリング32で有り得る実施例において実証し説明した。用語「ス プリング」は、意図した機能を達成するという最も広い意味で使用しており、従 っである応用においては在来のスプリングとは幾分異なった構成を有しても良い 。例えば、第8図は、コア33上のスプリング32“の拡大部分軸方向図であり 、そのスプリングは、導波管28に隣接した表面36が僅かに平らにされており 、それによって距離ωは、第8図の点線38で示す在来スプリングの可変距離と 比べて導波管の幅の下でより均一になっている。Regarding the present invention, the simplest embodiment, an adjustable periodic structure, is as shown in FIG. A possible embodiment of a conventional helical spring 32 has been demonstrated and described. The term “S” "Pulling" is used in its broadest sense of achieving the intended function; may have a somewhat different configuration than conventional springs in some applications. . For example, FIG. 8 is an enlarged partial axial view of spring 32'' on core 33. , the spring has a slightly flattened surface 36 adjacent the waveguide 28. , whereby the distance ω is equal to the variable distance of the conventional spring shown by the dotted line 38 in FIG. In comparison, the width of the waveguide is more uniform down the width.

第9図は、別の変更例であるスプリング32”を示しており、その螺旋コイルの 1部分は導波管に平行な盛り上がった平らな表面36′を有し、これはスプリン グ径が導波管の幅に対して小さい場合に有利である。FIG. 9 shows another modification of the spring 32'', which has a helical coil. One section has a raised flat surface 36' parallel to the waveguide, which is a spring It is advantageous if the waveguide diameter is small relative to the width of the waveguide.

第10図は、別の変更例を示しており、スプリング3つの諸コイルは円形ではな く矩形であり、そしてワイアの横断面は円形ではなく矩形が可能であり、またコ ア33′の横断面は円形ではなく矩形が可能であり、これは、コイル・スプリン グの調節の間スプリング3つの個々のコイルがコア33′に沿って滑る際、平ら な表面36”を導波管28に平行に保つのに有利である。Figure 10 shows another modification in which the three coils of the spring are not circular. The cross section of the wire can be rectangular rather than circular, and the The cross section of A 33' can be rectangular rather than circular; During adjustment of the spring, the three individual coils slide flat along the core 33'. It is advantageous to keep the curved surface 36'' parallel to the waveguide 28.

第3図、第8図、第9図、第10図に示す如きスプリングが調節可能周期構造で ある本発明の実施例に対しては、上記の制御手段は、スプリングの長さ、従って 連続ターンの対応する点間の間隔従って周期pを変化させる手段から成る。この 制御手段は、代表的には第3図に示すようなアクチュエータ34であり、これは 、スプリングの一端に接続されそしてスプリングの他端が停止部材35に固定さ れるとき、本質上スプリングの軸方向運動をいずれの方向においても与える。各 種のタイプの線形アクチュエータ、例えば空気アクチュエータ、液圧アクチュエ ータ、モータ駆動スクリュー・アクチュエータ、ソレノイド・アクチュエータ、 又は当業者に知られている他の手段が使用できる。The springs shown in Figures 3, 8, 9, and 10 have an adjustable periodic structure. For certain embodiments of the invention, the control means described above may control the length of the spring and thus the length of the spring. It consists of means for varying the spacing between corresponding points of successive turns and thus the period p. this The control means is typically an actuator 34 as shown in FIG. , connected to one end of the spring and the other end of the spring fixed to the stop member 35. When pressed, essentially imparts axial movement of the spring in either direction. each Various types of linear actuators, e.g. pneumatic actuators, hydraulic actuators motor, motor-driven screw actuator, solenoid actuator, or other means known to those skilled in the art can be used.

第11図は、本発明の別の実施例を示しており、これにおいて調節可能周期構造 40は、ベロー状可どう性部材であり、その外側縁部41は離間した位置を形成 している。FIG. 11 shows another embodiment of the invention in which the adjustable periodic structure 40 is a bellows-like flexible member, the outer edges 41 of which define spaced apart locations; are doing.

第12図は、別の実施例を示しており、これにおいて調節可能な周期構造はベロ ー42であり、そして制御手段は空気供給源43が可能であり、これは空気圧を 変化させることによってベロー42の長さ及びそのベローの外側縁部44の間隔 に影響を与える。FIG. 12 shows another embodiment in which the adjustable periodic structure is -42, and the control means can be an air supply source 43, which controls the air pressure. By varying the length of bellows 42 and the spacing of its outer edges 44 affect.

第13図は、本発明の別の実施例であり、これにおいて調節可能な周期構造は運 動ヂエーン45であり、これは複数の等脚ドラグ・リンク46(伸縮やっとこ) から成り、その導電性部分47はそのドラグ・リンクにほぼ等しく離間したイン ターバルで連結されている。FIG. 13 is another embodiment of the invention in which the adjustable periodic structure It is a moving chain 45, which consists of multiple isopod drag links 46 (extendable pincers). , the conductive portion 47 of which is approximately equally spaced apart from the drag link. connected by a terval.

第14図は、本発明の別の実施例を示しており、これにおいて調節可能な周期構 造は、はぼ均等に離間された同一の多面体48から成り、これら多面体は、可変 ピッチのねじ出でねじ切りされた複数の部分を有する円筒状部材4つの雄ねじに 適合するように雌ねじが切られている。円筒状部材49に沿って動く必要のない 最初の多面体48は、円筒49′のねじ切りされていない部分上に有り得る。第 2の多面体48′は、円筒の単位長さ当たりx個のねし山を持つ隣接ねし切り部 分50に装着されている。第2多面体48”は、円筒50′の単位長さ当たり2 X個のねじ山を持つ次の隣接部分に装着されており、そして同様に最後の多面体 48nは単位長さ当たり(n−1>x個のねじ山を持つ円筒の最後の[(n−1 ,)番目コのねじ切り部分50n−1に装着される。多面体48.48°、48 ”、48nは、これらの円筒状部材4つに沿った軸方向移動を許す間、多面体の 回転を防止するため、案内部材51により抑制されている。制御手段34は、円 筒49を回転させるため、及び多面体及び誘電体導波管(第14図には図示せず )に隣接した導電性表面47°の間隔を変化させるために設けられている。FIG. 14 shows another embodiment of the invention in which the adjustable periodic structure The structure consists of identical polyhedra 48 that are approximately equally spaced, and these polyhedra are A cylindrical member with multiple sections threaded with pitch screws to four external threads. Internally threaded to fit. No need to move along the cylindrical member 49 The first polyhedron 48 may be on the unthreaded portion of the cylinder 49'. No. The polyhedron 48' of 2 has adjacent threads having x threads per unit length of the cylinder. It is installed at 50 minutes. The second polyhedron 48'' has 2 polyhedrons per unit length of the cylinder 50'. attached to the next adjacent part with X threads, and likewise the last polyhedron 48n is the last [(n-1 , ) is attached to the threaded portion 50n-1. Polyhedron 48.48°, 48 ”, 48n of the polyhedron while allowing axial movement along these four cylindrical members. In order to prevent rotation, it is restrained by a guide member 51. The control means 34 In order to rotate the cylinder 49, a polyhedron and a dielectric waveguide (not shown in FIG. 14) are used. ) are provided to vary the spacing of the conductive surfaces 47° adjacent to the conductive surfaces 47°.

第15図及び第16図は、本発明の別の実施例を示したおり、これにおいて調節 可能な周期構造は、第16図に示す非導電性紙チー153上の導電性インクの離 間したライン52から成り、この紙テープは、第15図に示すように供給スプー ル54と巻き取りスプール55との間で高速で動かされる。この導電性インクの ラインは、テープが隣接した導波管28の軸にほぼ平行に移動する前に、高速ジ ェット・プリンタ56によってテープに実際上瞬時に形成できる。これら導電性 インクのライン52の間隔は、テープ53の速度を制御することにより制御され る。第15[21及び第16図に示す本発明のこれら実施例は、ビーム角θの急 速な変更を可能にする0例えば、高速ジェット・プリンタ56は、毎秒はぼ10 ,000ラインを発生でき、そしてもし50ラインをビーム角をセラ1〜するの に使用するならば、毎秒はぼ200回のビーム角変更が達成できる。周期l=2 mmに対し、テープ速度は毎秒20メーl−ルの桁となる。15 and 16 show another embodiment of the invention in which the adjustment A possible periodic structure is the separation of conductive ink on a non-conductive paper sheet 153 as shown in FIG. The paper tape consists of a line 52 spaced between the paper tapes and the feed spout as shown in FIG. It is moved at high speed between the take-up spool 54 and the take-up spool 55. This conductive ink The line is moved at high speed before the tape moves approximately parallel to the axis of the adjacent waveguide 28. The tape can be formed virtually instantly by the jet printer 56. These conductive The spacing of the ink lines 52 is controlled by controlling the speed of the tape 53. Ru. 15 [21 and 16] These embodiments of the invention shown in FIGS. For example, a high-speed jet printer 56 can make changes as fast as 10 seconds per second. ,000 lines, and if you generate 50 lines with a beam angle of 1~ When used in the field, approximately 200 beam angle changes per second can be achieved. Period l=2 mm, the tape speed is on the order of 20 meters per second.

上記実施例の別の変更は、非導電性テープ上に導電性の離間した平行ラインを含 む予め形成されたテープを使用することであり、このテープは導電性インクのジ ェット・プリンタ又は他の手段によって作ることができる。Another variation of the above embodiment includes conductive spaced apart parallel lines on a non-conductive tape. The method is to use a pre-formed tape that is coated with conductive ink. can be made by a jet printer or other means.

はぼ導波管の長さであるテープの諸部分(例えば、先の例では100mm)は、 周期pの均等に離間されたラインを含み、そしてテープの隣接した部分は価かに 異なった周期I+Δpの均等離間ラインを含み、以下同様にされ、それによって テープ全体が僅かに異なった周期の導電性ラインを持つ複数の部分を含むように された。2つのスプール間でテープを移動させて所望の周期!のラインを持つテ ープ部分が導波管に隣接するような位置へ動かすための手段は、構造の周期及び ビーム指向角θを制御する。The parts of the tape that are the length of the waveguide (e.g. 100 mm in the previous example) are: contains evenly spaced lines of period p, and adjacent parts of the tape have a value of including equally spaced lines of different periods I+Δp, and so on, thereby so that the entire tape contains multiple sections with conductive lines of slightly different periods. It was done. Move the tape between two spools to get the desired cycle! Te with a line of The means for moving the loop portion into a position adjacent to the waveguide is determined by the periodicity and the period of the structure. Control the beam directivity angle θ.

上記の予め形成したテープの別の変更が第17図に示されており、これにおいて 調節可能周期f!造は、平行な導電性ライン5つを分離する平行の孔58から成 り、これら孔は、機械的な立て削り、電気形成、又はその他の当業者に知られて いる手段によって適当なテープ(例えば、薄い金属テープ、金属被覆テープ、又 はテープの導電性被覆)上に予め形成できる。Another modification of the above preformed tape is shown in FIG. Adjustable period f! The structure consists of parallel holes 58 separating five parallel conductive lines. These holes can be formed by mechanical drilling, electroforming, or other methods known to those skilled in the art. A suitable tape (e.g., thin metal tape, metal-coated tape, or can be preformed on the conductive coating of the tape).

第18図、第19図、及び第20図は、本発明の別の実施例を示しており、調節 可能な周期構造は、光導電性表面60から成り、その周期性の導電性バンドは、 ソース61からの光により重ねられた透明標準格子63及び64から生ずるモア レ縞バンド62を介して発生される。18, 19, and 20 illustrate another embodiment of the invention, in which the adjustment A possible periodic structure consists of a photoconductive surface 60 whose periodic conductive bands are More generated from transparent standard gratings 63 and 64 superimposed by light from source 61 It is generated via the stripe band 62.

格子63及び64は、誘電体導波管28に対しその長さに渡って隣接しかつ平行 に成っており、そしてその一端が可どう性格子についてはボンドにより固定され るか又は堅い格子についてはピボットにより固定され、そしてその他端が格子表 面に平行な平面において互いに可動となっている。The gratings 63 and 64 are adjacent and parallel to the dielectric waveguide 28 over its length. , and one end of it is fixed with a bond for the flexibility grid. For solid or rigid grids, it is fixed by a pivot and the other end is attached to the grid surface. They are movable relative to each other in a plane parallel to the plane.

第20図に示す周期pで交釦する明るいバンド62゜と暗いバンド62とは、格 子L′の華位長さ当たり距離Xのそれら格子の相対移動から生ずる。光導電性層 内に導電性バンドを発生ずる明バンド62′は、それら格子の相対移動が導波管 軸6つに対し対称である(即ち、第20図のx’ =x”)場合、導波管軸に対 し垂直な向きにされる。所要のそれら格子の相対移動x / L ’は小さく、 従ってこれは、各種の手段、例えばピボット66でレバー65をねじるため適当 なアクチュエータに接続された第19図に示す単なるレバー装置65によって達 成できる。例えば、もし平行な格子ライン67及び68が6マイクロメードルの 周期を有する場合、x、=0.042mmの相対移動は、距離L’ =15.4 mmに渡って周期N=2.2mmの第20図に示すような8つの縞を発生するこ とになる。従って、100mmの導波管及び格子の長さに対しては、1.40. 2.20.及び3.20mmの縞周期pは、夫々0.428.0.273及び0 .187mmの相対移動Xを要する。The bright band 62° and the dark band 62 that intersect with the period p shown in FIG. It results from the relative movement of these gratings at a distance of X per florescence length of child L'. photoconductive layer The bright band 62', which generates a conductive band within the waveguide, is caused by the relative movement of these gratings. If it is symmetrical about six axes (i.e., x' = x'' in Figure 20), then and is oriented vertically. The required relative movement x/L’ of those grids is small, This is therefore suitable for various means, e.g. for twisting the lever 65 with the pivot 66. This can be achieved by a simple lever device 65 shown in FIG. 19 connected to a suitable actuator. Can be done. For example, if parallel grid lines 67 and 68 are 6 micrometers If it has a period, the relative movement of x, = 0.042 mm is the distance L' = 15.4 It is possible to generate eight stripes as shown in Fig. 20 with a period N = 2.2 mm over a length of It becomes. Therefore, for a waveguide and grating length of 100 mm, 1.40. 2.20. and the fringe period p of 3.20 mm is 0.428, 0.273 and 0, respectively. .. A relative movement X of 187 mm is required.

第21図、第22図、及び第23図は、本発明の別の実施例を示しており、これ においてアンテナのビーム操縦は、非機械的な手段により達成される。その調節 可能な周期構造は、透明な基板70上の薄い光導電性表面60から成り、その周 期性の導電性バンド62°は光線71.71′及び80により光導電性材料内に 発生され、それら光線は、それらが光導電性600表面に衝突する箇所で調節可 能な距離eで均一に離間されている。各実施例において光線71.71′及び8 0を制御するには幾つかの方法がある。21, 22 and 23 show another embodiment of the invention, which The beam steering of the antenna is accomplished by non-mechanical means. its adjustment A possible periodic structure consists of a thin photoconductive surface 60 on a transparent substrate 70, with its periphery The periodic conductive band 62° is inserted into the photoconductive material by the rays 71, 71' and 80. are generated and the beams are adjustable where they impinge on the photoconductive 600 surface. They are uniformly spaced apart by a distance e that can be used. In each example rays 71, 71' and 8 There are several ways to control 0.

第21図において、レーザ90又はその他の光源が音響−光学的デバイス73に より複数の分離した光ビーム71に回折される。このデバイス73は、しばしば ブラッグ・セル(Bragg ceu)と呼ばれ、スペクトル分析に使用されて いる。このブラッグ・セルは、通常ガラス、又はニオブ酸リチウムのような結晶 体材料のブロックであり、はぼ横断面が1 c m X 1. c mで、10 −20cmまでの長さである。圧電変換器74がその端部に接着される。変換器 74が電気信号75により励振されると、進行音響波76がその材料内に確立さ れる。この音響エネルギーは、その音響圧のビーク76と谷との間の屈折率に変 化を生ぜしぬる。光72が正しい角度βで導入されると、この屈折率変化からの 反射は位相を増し、そしてブラッグ回折が生ずる。入力光ビーム72の1部分は 偏向されそして光導電性表面60」二に結像される。この偏自負αは、駆動信号 75に応答して音響変換器74により発生させる音響周波数に比例する。もしそ の駆動信号75に異なった周波数の多数の信号が有る場合、多数の回折光ビーム 71が生ずることになる。従って、もし駆動信号75のそれら多数の信号が一様 な周波数列f、f+Δω、f+2Δω、f+3Δω、・−−f+nΔωである場 合、角度α、α十へX、α+2ΔX、α+3ΔX、α十nΔXの複数の回折光ビ ーム71が、光導電性表面60内に均等に離間した導電性バンド62°を発生す ることになる。導電性バンドのこの間隔rは増分周波数Δωに比例しているため 、lの値は、その増分周波数Δωを調節することにより調節でき、それによって 誘電体導波管の軸に対するビーム角θの変更によりビーム[を達成する。In FIG. 21, a laser 90 or other light source is applied to an acousto-optic device 73. The light is then diffracted into a plurality of separate light beams 71. This device 73 is often It is called a Bragg cell and is used for spectral analysis. There is. This Bragg cell is usually made of glass or a crystal such as lithium niobate. It is a block of body material, and the cross section is 1 cm x 1. c m, 10 -The length is up to 20 cm. A piezoelectric transducer 74 is glued to its end. converter When 74 is excited by an electrical signal 75, a traveling acoustic wave 76 is established within the material. It will be done. This acoustic energy is transformed into a refractive index between the acoustic pressure peak 76 and the valley. It brings about change. When light 72 is introduced at the correct angle β, the result from this refractive index change is Reflections add phase and Bragg diffraction occurs. A portion of the input optical beam 72 is is deflected and imaged onto a photoconductive surface 60''. This bias α is the drive signal is proportional to the acoustic frequency generated by acoustic transducer 74 in response to 75. If so When the drive signal 75 includes many signals with different frequencies, many diffracted light beams are generated. 71 will result. Therefore, if those multiple signals of drive signal 75 are uniform If the frequency sequence f, f+Δω, f+2Δω, f+3Δω, -−f+nΔω, In this case, multiple diffracted light beams with angles α, α0 to X, α+2ΔX, α+3ΔX, α10nΔX are beam 71 produces evenly spaced conductive bands 62° within photoconductive surface 60. That will happen. Since this spacing r of the conductive bands is proportional to the incremental frequency Δω , l can be adjusted by adjusting its incremental frequency Δω, thereby The beam [is achieved by changing the beam angle θ with respect to the axis of the dielectric waveguide.

第21図に示す同様な音響−光学的デバイス73を使用する別の変更例は、第2 2図に示すように走査デバイスとして作用する。レーザ・ビーム72は、圧電変 換器74に対する駆動信号75”の周波数f、f十Δω、f十2Δω、f+3Δ ω、f+nΔωの連続的な変化により連続的な角度α、α+ΔX、α+2ΔX、 α+3ΔX、α+nΔXで急速に回折される。その回折ビーム71゜の掃引速度 (離散周波数の完全サイクル)は、照射される光導電性材料内の導電性の固有減 衰速度よりも速くされている。Another variation using a similar acousto-optic device 73 shown in FIG. It acts as a scanning device as shown in Figure 2. Laser beam 72 is a piezoelectric Frequency f of drive signal 75'' for converter 74, f+Δω, f+2Δω, f+3Δ Continuous changes in ω, f+nΔω create continuous angles α, α+ΔX, α+2ΔX, It is rapidly diffracted at α+3ΔX and α+nΔX. Sweeping speed of the diffracted beam 71° (a complete cycle of discrete frequencies) is the inherent decrease in conductivity within the irradiated photoconductive material. The decay rate is faster than that.

第23図の示す1実施例においては、光源は複数の個々のレーザ・ダイオード7 8から成るレーザ・ダイオード・アレイ77であり、それらダイオード78は、 個々の光線80を発生するためコンピュータ79によりffl択的に活性化され る。凸レンズ8]は、光線80を光導電性表面60に集中させるために使用され る。十分な数のレーザ・ダイオード78がアレイ77において使用され、これに よって選択されたレーザ・ダイオードのコンピュータ制御式電気的活性化により 、調節可能な周期pを待つ周期性導電性バンド62′がビーム82を角度θに渡 って操縦するために光導電性表面60に発生される。In one embodiment shown in FIG. 23, the light source is a plurality of individual laser diodes 7. a laser diode array 77 consisting of eight laser diodes 78; ffl selectively activated by computer 79 to generate individual beams 80. Ru. A convex lens 8] is used to focus the light beam 80 onto the photoconductive surface 60. Ru. A sufficient number of laser diodes 78 are used in the array 77 to Therefore, by computer-controlled electrical activation of the selected laser diode, , a periodic conductive band 62' with an adjustable period p passes the beam 82 through an angle θ. is generated on the photoconductive surface 60 for steering purposes.

第21図、第22図、及び第23図において、ビーム82は、誘電体導波管28 から周期性導電性構造60とは反対の方向82に放射するように概略的に示され ている。理解されるべきであるが、このアンテナはまた第24図及び第25図に 示されるように、電力を反対の方向82’(1!IIち、角度θ”zθ+180 °)にも放射する。21, 22, and 23, the beam 82 is connected to the dielectric waveguide 28. is schematically shown radiating in a direction 82 opposite to the periodic conductive structure 60 from ing. It should be understood that this antenna is also shown in Figures 24 and 25. As shown, the power is transferred in the opposite direction 82' (1! II, angle θ''zθ+180 °) also radiates.

第24図及び第25図において、周期性の導電性表面83は、誘電体導波管28 に近い点線で示されている。エバネッセント・モード結合は、その周期性構造8 3上に表面励振を生せしめる。この周期性構造がビームに対し殆ど阻止しない薄 い光導電体60(第20図乃至第23図)内の光活性化導電性バンド62′にお けるのと同じように非常に薄い時、電力は第24図及び第25図に示されるよう に方向82だけでなく方向82″にも放射される。この周期性構造の表面83が 第2図に示すようなかさばった金属30又は同様なビーム阻止183Mの1部分 である時(例えば、第3図の金属コア33上のワイア32)、主な放射電力は角 度θでビーム方向82においてであり、角度θ′のビーム方向82′においては 放射電力は無い、第24図及び第25図に示されるように、ビー゛ム角は、誘電 体導波管28の供給端とは反対の負荷端から任意に測られる。アンテナへの電力 供給は矢印84によって示されている。通常、調節可能な周期構造83は、所望 のビーム伝搬方向82とは逆の側の誘電体導波管28上に配置されて、第24図 に示すようにビームとの干渉を回避する。第21図、第22図、及び第23図に 示される如き調節可能な周期IjI造に対しては、光導電性表面60は、誘電体 導波管28の頂部に配置でき、そして鏡又はその他の手段を使用することにより その光線を光導電性表面60に向け、それによって第25図に示されるように調 節可能周期性構造83の方向において伝搬するビーム82と干渉するのを最小限 4二する。24 and 25, the periodic conductive surface 83 is connected to the dielectric waveguide 28. is indicated by a dotted line close to . Evanescent mode coupling is due to its periodic structure8 3 to generate surface excitation. This periodic structure provides a thin film that hardly blocks the beam. The photoactivatable conductive band 62' in the photoconductor 60 (FIGS. 20-23) When it is very thin, as shown in Figures 24 and 25, the power is is emitted not only in the direction 82 but also in the direction 82''.The surface 83 of this periodic structure A section of bulky metal 30 or similar beam stop 183M as shown in FIG. (for example, wire 32 on metal core 33 in FIG. 3), the main radiated power is in the beam direction 82 at an angle θ' and in the beam direction 82' at an angle θ'. There is no radiated power, as shown in Figures 24 and 25, the beam angle is arbitrarily measured from the load end of the body waveguide 28 opposite the supply end. power to antenna The feed is indicated by arrow 84. Typically, the adjustable periodic structure 83 can be adjusted as desired. is placed on the dielectric waveguide 28 on the side opposite to the beam propagation direction 82 of FIG. Avoid interference with the beam as shown in . Figures 21, 22, and 23 For an adjustable period IjI structure as shown, the photoconductive surface 60 is a dielectric material. can be placed on top of the waveguide 28 and by using mirrors or other means. The light beam is directed toward the photoconductive surface 60, thereby producing a tuning effect as shown in FIG. Minimize interference with the beam 82 propagating in the direction of the articulating periodic structure 83. 42.

例えば、第1図に示した装置を用いた実験研究においては、光導電性表面60は 、誘電体導波管28の頂部にそれに近接(ω−1−5mm)して配置した。この 光導電性表面は、ガラス(顕微鏡スライド)の透明基板上の1マイクロメートル 厚の薄膜でのn型アモルファス・シリコン(はぼ2000−3400オーム−c mの暗抵抗°率)から成っていた。この基板700反対側の表面(この実験では 上面)は、周期f=2.1mmと与える不透明ラインと透明ラインとが交互にな ったマスクを含んでいた。光導電性表面は、遠レーザ(Nd:YAG、 1゜0 6マイクロメードル、パルレス当たり16ミリジユール、毎秒10パルス、パル ス当たり3ナノ秒〉に・より照射した。このレーザ・ビームは、6.3cm径の 反射鏡を満たすために広げた。その反射ビームは、円筒状レンズ(400mmの 焦点距離)を通過し、それによってポリスチレン導波管28に近い6mrnX6 3mmの矩形領域が照射された。格子は、lmmX3mmの30の光バンドを周 期N=2.1mmで発生し−その各々はほぼレーザ・パルス当たり20マイクロ ジユールを受けた。この周期に対して、第1図の装置において測定されたビーム 角は、その周期性の導電性表面83が第25図のように頂部にあったためθ=7 6°であった。もし同じ周期性導電性表面83が第24図におけるようにアンテ ナ28の下で使用されていたならば、その測定ビーム角θは、104゜と成って いたであろう。この角度は、周波数94GHzで動作するクライストロン・ソー ス23の同様な条件に対する第6図のデータに対応している。実験により示され たのは、光導電性表面60内の光誘起導電性バンドから成る周期性t!4造がビ ーム操縦に使用でき、第2図に示された周期性プラス横35a30で達成された のと同じような結果が得られることである9第23図に示されるように、光導電 性表面を、光源のコンピュータ制御により調節可能な均等幇間導電性バンドと共 に使用することは、ビー11操薯可能アンテナにどって有利であり、非機械的な 手段によってビーム角を急速に調節できる6第26図及び第27図は、本発明の 別の実施例を示しており、これにおいてアンテナのビームti 1jMは、陰極 線管(CRT)技術を使用する非機械的手段によって達成される。この調節可能 な周期性構造は、半導体薄膜92から成り、その周期性の導電性バンド94は、 電子ビーム90が半導体薄膜92と衝突する箇所においてその電子ビームにより 薄膜の上に発生される。本発明のこの実施例は、第21図、第22図及び第23 図におけるような光線71.71’−80ではなく、電子ビーム90を使用し、 従って調節可能な周期性構造92は、真空管86内に収容されねばならない。C R,T技術は、均等に離間された調節可能距離!である導電性バンド94の位置 を制御するのに使用される。For example, in experimental studies using the apparatus shown in FIG. , was placed close to the top of the dielectric waveguide 28 (ω-1-5 mm). this The photoconductive surface is 1 micrometer on a transparent substrate of glass (microscope slide). N-type amorphous silicon in thin film thickness (approximately 2000-3400 ohm-c m dark resistivity). The surface on the opposite side of this substrate 700 (in this experiment The upper surface) has alternating opaque lines and transparent lines with a period f = 2.1 mm. It included a face mask. The photoconductive surface is coated with a far laser (Nd:YAG, 1°0 6 micrometres, 16 millijoules per pulseless, 10 pulses per second, pulse It was irradiated for 3 nanoseconds per spot. This laser beam has a diameter of 6.3 cm. Expanded to fill the reflector. The reflected beam is transmitted through a cylindrical lens (400mm focal length) and thereby close to the polystyrene waveguide 28 A 3 mm rectangular area was irradiated. The grating surrounds 30 optical bands of lmm x 3mm. occurs at periods N = 2.1 mm - each of which is approximately 20 microns per laser pulse. I received the Juyur. For this period, the beam measured in the apparatus of Fig. The angle was θ=7 because its periodic conductive surface 83 was at the top as shown in FIG. It was 6°. If the same periodic conductive surface 83 is used as an antenna as in FIG. If it were used under Na28, its measurement beam angle θ would be 104°. There would have been. This angle is similar to that of a klystron saw operating at a frequency of 94 GHz. This corresponds to the data in FIG. 6 for similar conditions at step 23. shown by experiment is the periodicity t! of photoinduced conductive bands within the photoconductive surface 60. 4th structure is bi The periodicity shown in Figure 2 plus lateral 35a30 was achieved. 9 As shown in Figure 23, results similar to those of photoconductive surface with uniformly spaced conductive bands adjustable by computer control of the light source. It is advantageous to use the Bee-11 steerable antenna, which is a non-mechanical Figures 26 and 27 show that the beam angle can be rapidly adjusted by means of the present invention. Another embodiment is shown in which the beam ti1jM of the antenna is connected to the cathode This is achieved by non-mechanical means using wire tube (CRT) technology. This adjustable The periodic structure consists of a semiconductor thin film 92 whose periodic conductive bands 94 are At the point where the electron beam 90 collides with the semiconductor thin film 92, the electron beam causes generated on a thin film. This embodiment of the invention is shown in FIGS. 21, 22 and 23. Using an electron beam 90 instead of the beam 71.71'-80 as in the figure, Adjustable periodic structure 92 must therefore be housed within vacuum tube 86. C R,T technology provides evenly spaced adjustable distances! The position of the conductive band 94 is used to control.

陰極線管85は、代表的にはガラスから構成される真空管86、代表的には研究 所のオシロスコープに使用されるものである電子銃88、及び電子ビーム90を 偏向させるための手段87.87′から成る。ビーム制御手段87′は、第27 図に示すように、半導体薄膜92内に導電性バンド94を書き込むのに使用され る。第26図に示されるビーム制御手段87は、電子ビーム90の草−の走査の 間、半導体薄膜92内に複数の離間した導電性バンド94を書き込むのに使用さ れる。半導体薄膜92に渡って書き込まれる導電性バンド94の数、従ってそれ らの周期pは、放射ビーム82のビーム操縦角θを決定する。The cathode ray tube 85 is typically a vacuum tube 86 made of glass, typically a research tube. An electron gun 88 and an electron beam 90, which are used in the oscilloscope at It consists of means 87,87' for deflecting. The beam control means 87' As shown, it is used to write conductive bands 94 within a semiconductor thin film 92. Ru. The beam control means 87 shown in FIG. 26 controls the scanning of the grass by the electron beam 90. is used to write a plurality of spaced apart conductive bands 94 within the semiconductor thin film 92 during the process. It will be done. The number of conductive bands 94 written across the semiconductor thin film 92, and hence it The period p of these determines the beam steering angle θ of the radiation beam 82.

適当な電気信号をそれらビーム制御手段87.87゛に発生して半導体ri、’ a92上に導電性バンド94の所望の書き込み電子ビーム・パターンを得るため の方法は、CRT技術においては周知である。例えば、それら導電性バンド94 の幅及び間隔は、電子的に制御できる。導電性バンド94は、電子ビーム90で 複数の密接した離間導電性ラインを書き込むことにより、任意の幅のものにでき る。代表的には、導電性バンド94の幅は、周期!のほぼ半分である。半導体9 2に書かれる電子ビーム・パターンの導電性バンド94の持続は、ビーム90の 単一走査については、半導体過剰キャリアの1寿命時間であり、また同一パター ンを多数回書き込む場合には無限に長くなる。この導電性バンドの持続は、走査 時間に匹敵すべきであり、それによって周期rが希望するときに速やかに変更で きる〈例えば、数マイクロ秒)、陰極線管技術の使用により高速ビーム操縦を達 成する方法が提供され、非機械的手段によって周期性構造の周期rを急速に調節 することができる。Appropriate electrical signals are generated to the beam control means 87, 87' and the semiconductors ri,' To obtain the desired written electron beam pattern of conductive bands 94 on a92 This method is well known in CRT technology. For example, those conductive bands 94 The width and spacing of can be controlled electronically. The conductive band 94 is exposed to an electron beam 90. Can be made to any width by writing multiple closely spaced conductive lines. Ru. Typically, the width of conductive band 94 is period! It is almost half of that. semiconductor 9 The duration of the conductive band 94 of the electron beam pattern written in For a single scan, it is one lifetime time of semiconductor excess carriers, and the same pattern If the file is written many times, it becomes infinitely long. The duration of this conductive band is time, so that the period r can be changed quickly when desired. (e.g., a few microseconds), high-speed beam steering can be achieved by using cathode ray tube technology. A method is provided for rapidly adjusting the period r of a periodic structure by non-mechanical means. can do.

第26図及び第27図に示される如き本発明の代表的な実施例においては、誘電 体導波管28゛は、陰極線管85の一体部分であり、真空気密封止91で真空管 86の表面プレートを形成している。本発明のこの実施例に対しては、誘電体導 波管26゛の材料は、真空気密封止91を形成するために真空管86の残りの部 分と両立すべきである。この導波管28′の好ましい材料は、ガラス、石英、酸 化アルミニウムの如きセラミック、又はその他のボリスチl/ンを含む低損失誘 電体である。In a representative embodiment of the invention, as shown in FIGS. 26 and 27, a dielectric The body waveguide 28' is an integral part of the cathode ray tube 85 and is sealed with a vacuum seal 91. 86 surface plates are formed. For this embodiment of the invention, a dielectric conductor The material of the wave tube 26 is combined with the rest of the vacuum tube 86 to form a vacuum seal 91. It should be compatible with the amount. Preferred materials for this waveguide 28' are glass, quartz, acid Ceramics such as aluminum oxide, or other low-loss dielectrics including boron It is an electric body.

第26図及び第27図において、誘電体導波管28“は、真空管86の表面ブl 、−1−である。あるいは、真空管86は、その導波管28′を完全に囲むこと もできる。In FIGS. 26 and 27, the dielectric waveguide 28'' is connected to the surface of the vacuum tube 86. , -1-. Alternatively, the vacuum tube 86 may completely surround the waveguide 28'. You can also do it.

例えば、ガラスの如きCRT用の代表的な表面プレート(第26図及び第27図 には図示せず)は、導波管の調節可能周期性構造92とは反対の側にその導波管 28′から離間してしかも実質上それに平行に配置できる。放射ビーム82は、 この表面プレートを通過して伝搬することになる。For example, a typical surface plate for CRT such as glass (Figs. 26 and 27) (not shown) on the side of the waveguide opposite the tunable periodic structure 92. 28' and can be spaced apart from and substantially parallel to it. The radiation beam 82 is It will propagate through this surface plate.

半導体92は、代表的にはシリコン又はヒ化ガリウムの如き材料の1−ミクロン 厚の桁の薄膜であり、これは、誘電体導波管28′から最適な距離に位置するよ うに何等かの方法で支持されねばならない。第26図及び第27図に示す本発明 の1実施例においては、支持93は、薄いガラス層が可能であり、この上に半導 体薄膜92がその支持の導波管28′とは反対の側で堆積される。この支持93 は、真空管86の壁に取り付けられるように示されている。あるいはまた、この 支持93は、導波管28°に取り付けることができる。支持93は、これが真空 管の壁に取り付けられる箇所及び半導体92の縁の周囲の箇所で剛性を持つよう に厚く設計でき、それによって画面枠を形成する。しかし、半導体92の主要な 領域上では、支持93は薄くずべきであり、これによって半導体92内の導電性 バンド94は導波管のビーム4if(に対し影響を与える効力を持つことができ るようにL2、また支持93が結合された導波管として働かずマイクロ波エネル ギーをその主要な誘電体導波管28゛から反らさないようにする。Semiconductor 92 is typically a 1-micron layer of material such as silicon or gallium arsenide. The thin film is an order of magnitude thicker and is positioned at an optimal distance from the dielectric waveguide 28'. must be supported in some way. The invention shown in FIGS. 26 and 27 In one embodiment, the support 93 can be a thin glass layer on which the semiconductor A thin body film 92 is deposited on the side of the support opposite waveguide 28'. This support 93 is shown attached to the wall of vacuum tube 86. Or again, this A support 93 can be attached to the waveguide 28°. The support 93 is a vacuum To ensure rigidity at the location where it is attached to the wall of the tube and at the location around the edge of the semiconductor 92. It can be designed thicker to form a screen frame. However, the main On the region, the support 93 should be thin, thereby increasing the conductivity within the semiconductor 92. Band 94 can have the effect of influencing the waveguide beam 4if ( L2 and support 93 do not act as a coupled waveguide and transmit microwave energy. to avoid deflecting energy away from the main dielectric waveguide 28'.

前述のように、第26図の導波管28′と調節可能周期性構造又は半導体92と の間の公称間隔(第2図のω)は、小さく、そして最適なアンテナ性能に対して は1mmの桁である。従って、支持93はlrnm厚の桁又はそれ以下にすべき である。これは、半導体92の支持93として代表的な真空管86のガラス表面 プレートの使用を排除する。先に述べたように、真空管86の表面プレートとし て作用する誘電体導波管28゛は、ガラス又はその他の材料で作ることができる 0重要な設計上の考慮事項は、半導体92の領域内の支持93の材料が、最良の 性能のためには、導波管28′よりも低い誘電率を有するようにすることである 。従って、もし導波管28′がガラスであれば、半導体92領域上の支持93の 材料は、固体ガラスよりも低い誘電率を持つ多孔性ガラス又は空気発泡ガラスか ら作ることができる。As previously discussed, the waveguide 28' and the tunable periodic structure or semiconductor 92 of FIG. The nominal spacing between (ω in Figure 2) is small and for optimal antenna performance is on the order of 1 mm. Therefore, the support 93 should be on the order of lrnm thick or less. It is. This is the glass surface of a typical vacuum tube 86 as a support 93 for a semiconductor 92. Eliminate the use of plates. As mentioned earlier, as the surface plate of the vacuum tube 86 The dielectric waveguide 28, which acts as a dielectric, can be made of glass or other materials. 0 An important design consideration is that the material of the support 93 in the area of the semiconductor 92 is For performance, it should have a lower dielectric constant than waveguide 28'. . Therefore, if the waveguide 28' is glass, the support 93 on the semiconductor 92 area The material can be porous glass or air-foamed glass, which has a lower dielectric constant than solid glass. It can be made from

第24図に示した如き薄い調節可能な周期性構造83に対しては、角度θ゛の相 補的ビーム82″がある。第26図及び第27図においては、真空管86の外側 の壁は、マイクロ波ビーム吸収材料又は反射材料で被覆することができ、これに よって角度θでのビーム82の電力を最大にすることができる。For a thin adjustable periodic structure 83 as shown in FIG. There is a supplementary beam 82''. In FIGS. 26 and 27, the outside of the vacuum tube 86 The walls of the can be coated with microwave beam absorbing or reflective materials, which Therefore, the power of the beam 82 at angle θ can be maximized.

第26図及び第27図に示したCRT技術に基づく本発明の実施例の利点は、導 波管28′が放射するく又は受信する)ビー1182内の電力量を半導体92内 のバンド94の導電率の量により制御できることである。例えば、電子銃88に 供給される電力の制御により、それらバンド94の導電率を変化させることがで きる(但し、電力と導電率との間の関係は線形ではない。)。あるいはまた、バ ンド94の導電率は、単一の導電性バンド94に対し電子ビーム90で書かれる 密接離間ラインの数により制御できる9加えて、その周期性パターンの中心のバ ンドは、そのパターンの縁部のバンドよりもより強く書き込むことができ、それ によって励振振幅漸減及び放射パターンのサイド・ロープ制御に影95:与える ことができる、。An advantage of the embodiment of the invention based on CRT technology shown in FIGS. 26 and 27 is that The amount of power in the beam 1182 (emitted or received by the wave tube 28') is transferred to the semiconductor 92. can be controlled by the amount of conductivity of the band 94. For example, in the electron gun 88 By controlling the power supplied, the conductivity of these bands 94 can be varied. (However, the relationship between power and conductivity is not linear.) Or again, The conductivity of the band 94 is written with the electron beam 90 for a single conductive band 94. 9 In addition, the central bar of the periodicity pattern can be controlled by the number of closely spaced lines. The band can be written more strongly than the band at the edge of the pattern, and it 95: Gives a shadow to the excitation amplitude gradual decrease and side rope control of the radiation pattern. be able to,.

ビーム電力(放射又は受信)を制御する上述の概念は、本発明の他の実施例、即 ち光導電体及び光を利用して光源の強度の制御により調節可能な周期性構造に導 電性バンドを形成する実施例、に対しても適用できる(例えば、第18図及び第 19図の光源61、第21図及び第22図のレーザ光源90−第23[3のレー ザ光ダイオード78)。The above-described concept of controlling beam power (emitted or received) can be applied to other embodiments of the invention, i.e. In other words, photoconductors and light are used to guide periodic structures that can be adjusted by controlling the intensity of the light source. It can also be applied to embodiments forming conductive bands (for example, FIGS. 18 and 18). The light source 61 in Fig. 19, the laser light source 90 in Figs. 21 and 22 - the 23rd [3 laser] The photodiode 78).

以上に説明した本発明の諸形態は、本発明の好ましい実施例を構成するが、その 他の多くのものが可能である。The various embodiments of the invention described above constitute preferred embodiments of the invention; Many others are possible.

ここでは、本発明の可能な等価の形態及び細部の全てを述べることは意図してい ない。ここで使用した用語は限定ではなく単に記述的なものであり、各種の変更 が本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなすことができることは、理解さ れるべきである。It is not intended herein to describe all possible equivalent forms and details of the invention. do not have. The terminology used herein is merely descriptive, not limiting, and is subject to various changes. It is understood that changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Should be.

FIG、 4 FIG、 5 FIG、 8 FIG、 9 FIG、 IQFIG、 +2 国際調を報告 宜11+++vllam+lA帥七−書一朝−pcτ/じ586101692A NNEX To ’工I(= INTE照Aτl0NAL 5EARCH:tE POλTONFIG, 4 FIG, 5 FIG, 8 FIG, 9 FIG, IQFIG, +2 Report on international research 11+++vllam+lA Kanshichi-sho Ischo-pcτ/ji586101692A NNEX To' Engineering I (= INTE light Aτl0NAL 5EARCH:tE POλTON

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)指向性アンテナ・システムであって、イ)導波管が伝搬させる周波数の電 磁エネルギーを送信しかつ又は受信するための細長い誘電体導波管手段、口)前 記導波管手段に隣接しかつこれと実質上平行な長手領域に沿って離間された複数 の導電性部分を有する調節可能な手段、及び ハ)前記導電性部分間の間隔を継続的なレンジに渡って変化させそして該システ ムの指向性の特性を決定するための制御手段、 から成る指向性アンテナ・システム。(1) A directional antenna system that is elongated dielectric waveguide means for transmitting and/or receiving magnetic energy; a plurality of spaced apart longitudinal regions adjacent to and substantially parallel to the waveguide means; adjustable means having a conductive portion of; c) varying the spacing between the conductive parts over a continuous range and control means for determining the directional characteristics of the beam; A directional antenna system consisting of: (2)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性部分が 実質上均等に離間されていること、を特徴とするアンテナ・システム。(2) In the antenna system according to claim 1, the conductive portion is An antenna system characterized by being substantially evenly spaced. (3)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段は、 最大又は最小の放射又は受信の感度の方向を決定するよう作用すること、を特徴 とするアンテナ・システム。(3) In the antenna system according to claim 1, the control means: characterized by acting to determine the direction of maximum or minimum radiation or reception sensitivity; antenna system. (4)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段は、 また前記導電性部分の少なくともあるものと前記導波管手段との間の距離を変化 させること、を特徴とするアンテナ・システム。(4) In the antenna system according to claim 1, the control means: and varying the distance between at least some of said electrically conductive portions and said waveguide means. An antenna system characterized by: (5)請求の範囲第4項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段は、 該システムの放射パターンの形状を制御するよう作用すること、を特徴とするア ンテナ・システム。(5) In the antenna system according to claim 4, the control means: The apparatus is operative to control the shape of a radiation pattern of the system. antenna system. (6)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手段 は、円筒状コア上の実質上丸いワイアの導電性円筒状螺旋から成ること、を特徴 とするアンテナ・システム。(6) The antenna system according to claim 1, wherein the adjustable means characterized by, consisting of a conductive cylindrical helix of substantially round wire on a cylindrical core antenna system. (7)請求の範囲第6項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性円筒状 螺旋の各ターンの1部分は、前記誘電体導波管に隣接しかつこれにほぼ平行な実 質上平らな表面から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(7) The antenna system according to claim 6, wherein the conductive cylindrical One portion of each turn of the helix is formed by a solid layer adjacent to and generally parallel to the dielectric waveguide. An antenna system characterized in that it consists of a substantially flat surface. (8)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手段 は、矩形横断面を持つ金属ユア上の矩形横断面のワイアの矩形ターンの導電性螺 旋から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(8) The antenna system according to claim 1, wherein the adjustable means is a conductive screw of a rectangular turn of wire of rectangular cross section on a metal wire of rectangular cross section. An antenna system characterized by comprising a spiral. (9)請求の範囲第6項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段は、 前記螺旋従ってその連続するターン上の対応する点間の間隔の長さを変化させる ための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(9) In the antenna system according to claim 6, the control means: The spiral thus varies the length of the intervals between corresponding points on its successive turns An antenna system comprising means for. (10)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、ベロー状可とう性部材の少なくとも外側折り返し部分から成り、この可と う性部材の外側縁部は、前記導電性離間部分を形成していること、を特徴とする アンテナ・システム。(10) The antenna system according to claim 1, wherein the adjustable hand The step comprises at least an outer folded portion of a bellows-like flexible member; The outer edge of the carious member forms the electrically conductive spaced apart portion. antenna system. (11)請求の範囲第10項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、前記可とう性部材を選択的に伸縮させ従って前記外側縁部の導電性部分間の 前記間隔を変化させるための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システ ム。(11) In the antenna system according to claim 10, the control means selectively expands and contracts the flexible member so that the conductive portion of the outer edge An antenna system comprising means for varying said spacing. Mu. (12)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、ベローから成り、その外側縁部は前記導電性離間部分を形成すること、を 特徴とするアンテナ・システム。(12) The antenna system according to claim 1, wherein the adjustable hand the step comprises a bellows, the outer edge of which forms said conductive spaced-apart portion; Features an antenna system. (13)請求の範囲第12項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、前記ベローを選択的に伸縮させ従って前記外側縁部の導電性部分間の前記間 隔を変化させるための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(13) In the antenna system according to claim 12, the control means selectively expands and contracts the bellows so that the spacing between the conductive portions of the outer edges An antenna system comprising means for varying the distance. (14)請求の範囲第13項記載のアンテナ・システムにおいて、前記ベローを 選択的に伸縮させるための前記手段が、前記ベロー内の流体と、及び前記流体の 圧力を変化させる手段とから成ること、を特徴とするアンテナシステム。(14) The antenna system according to claim 13, wherein the bellows is The means for selectively expanding and contracting the fluid in the bellows and the fluid in the bellows. An antenna system comprising: means for changing pressure. (15)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段が運動チェーンから成ることを特徴とするアンテナ・システム。(15) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand Antenna system characterized in that the stages consist of a kinematic chain. (16)請求の範囲第15項記載のアンテナ・システムにおいて、前記運動チェ ーンは、複数の等脚ドラグ・リンク(伸縮やっとこ)から成ること、を特徴とす るアンテナ・システム。(16) In the antenna system according to claim 15, the motion check is characterized by consisting of multiple isopod drag links (telescoping links). antenna system. (17)請求の範囲第16項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性部 分は、ほぼ均等に離間されたインターバルで前記ドラグ・リンクに連結されてい ること、を特徴とするアンテナ・システム。(17) In the antenna system according to claim 16, the conductive portion The minutes are connected to said drag link at approximately evenly spaced intervals. An antenna system characterized by: (18)請求の範囲第17項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、前記ドラグ・リンクを選択的に伸縮させ従って前記導電性部分間の前記間隔 を変化させるための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(18) In the antenna system according to claim 17, the control means selectively expands and contracts the drag link and thus reduces the spacing between the conductive portions. An antenna system comprising means for changing. (19)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、回転可能な外側にねじ切りされた円筒状部材から成ること、を特徴とする アンテナ・システム。(19) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand The step is characterized in that it consists of a rotatable externally threaded cylindrical member. antenna system. (20)請求の範囲第19項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性部 分は、前記円筒状部材の前記外側ねじ切りに適合するように内側にねじ切りされ た複数のほぼ同一の多面体の対応する表面から成ること、を特徴とするアンテナ ・システム。(20) In the antenna system according to claim 19, the conductive portion The portion is internally threaded to match the external threading of the cylindrical member. an antenna comprising corresponding surfaces of a plurality of substantially identical polyhedrons. ·system. (21)請求の範囲第20項記載のアンテナ・システムにおいて、前記多面体は 、前記円筒状部材とねじ係合した状態で前記円筒状部材に沿って均等に離間され ており、かつ前記円筒状部材に沿った前記多面体の移動を許しながら前記多面体 の回転を防止するための案内部材により抑制されていること、を特徴とするアン テナ・システム。(21) In the antenna system according to claim 20, the polyhedron is , evenly spaced along the cylindrical member in threaded engagement with the cylindrical member. the polyhedron while allowing movement of the polyhedron along the cylindrical member. The anchor is restrained by a guide member for preventing rotation of the anchor. tena system. (22)請求の範囲第21項記載のアンテナ・システムにおいて、前記円筒状部 材に沿って移動可能でない第1の多面体を含み、次の(第2)多面体は、単位長 さ当たりx個のねじ山を有する前記円筒状部材の隣接した(第1)ねじ切り部分 に装着され、次の(第3)多面体は、単位負さ当たり2x個のねじ山を有する前 記円筒状部材の次に隣接する(第2)ねじ切り部分に装著され、そして以下同様 にされて、最後の(n番目)多面体は、単位長さ当たり(n−1)x個のねじ山 を有する前記円筒状部材の最後の((n−1)番目)ねじ切り部分に装着されて いること、を特徴とするアンテナ・システム。(22) In the antenna system according to claim 21, the cylindrical portion The first polyhedron is not movable along the material, and the next (second) polyhedron has a unit length. an adjacent (first) threaded portion of said cylindrical member having x threads per round; and the next (third) polyhedron has 2x threads per unit negative attached to the next adjacent (second) threaded section of the cylindrical member, and so on. The last (nth) polyhedron has (n-1)x threads per unit length. attached to the last ((n-1)th) threaded part of the cylindrical member having An antenna system characterized by: (23)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は非導電性チープ上の導電性インクの離間ラインを発生する手段から成ること 、を特徴とするアンテナ・システム。(23) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand The step shall consist of means for producing spaced lines of conductive ink on the non-conductive chip. An antenna system featuring: (24)請求の範囲第23項記載のアンテナ・システムにおいて、導電性インク の離間ラインを発生する前記手段は、高速ジェット・プリンタと及び該ジェット ・プリンタの下を前記非導電性テープを移動させる手段と、から成ること、を特 徴とするアンテナ・システム。(24) In the antenna system according to claim 23, the conductive ink Said means for generating a line of separation includes a high speed jet printer and said jet - means for moving the non-conductive tape under the printer. Antenna system with special features. (25)請求の範囲第24項記載のアンテナ・システムにおいて、前記非導電性 テープを移動させる前記手段は、供給スプール及び巻き取りスプールと及び前記 巻き取りスプールを回転させる手段とから成ること、を特徴とするアンテナ・シ ステム。(25) In the antenna system according to claim 24, the non-conductive Said means for moving the tape includes a supply spool and a take-up spool, and said means for moving the tape. and means for rotating a take-up spool. stem. (26)請求の範囲第25項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、前記巻き取りスプールの回転の速度、従って前記非導電性テープの速度及び その上の導電性インクの前記ラインの前記間隔を制御する手段から成ること、を 特徴とするアンテナ・システム。(26) In the antenna system according to claim 25, the control means is the speed of rotation of the take-up spool and therefore the speed of the non-conductive tape and comprising means for controlling said spacing of said lines of conductive ink thereon; Features an antenna system. (27)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、前記誘電体導波管よりも長い前記テープの部分に渡って均等に離間しかつ 前記テープの隣接した部分で僅かに異なった周期の導電性ラインを持ったテープ から成り、前記制御手段は、テープの前記部分を供給スプールと巻き取りスプー ルとの間で移動させるための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システ ム。(27) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand the steps are evenly spaced over a portion of the tape that is longer than the dielectric waveguide and A tape with conductive lines of slightly different period in adjacent parts of said tape said control means directs said portion of tape between a supply spool and a take-up spool. an antenna system comprising: means for moving to and from the antenna system; Mu. (28)請求の範囲第27項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、均等離間導電性ラインを持つ前記テープの選択された部分を前記誘電体導波 管に隣接するよう位置決めする手段から成ること、を特徴とするアンテナ・シス テム。(28) In the antenna system according to claim 27, the control means Said dielectric waveguide selected portions of said tape with evenly spaced conductive lines An antenna system comprising means for positioning adjacent to a tube. Tem. (29)請求の範囲第27項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性ラ インは非導電性テープ上の導電性インクであること、を特徴とするアンテナ・シ ステム。(29) In the antenna system according to claim 27, the conductive layer An antenna system characterized in that the ink is a conductive ink on a non-conductive tape. stem. (30)請求の範囲第27項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性ラ インは、前記テープ内のスロットにより分離された導電性材料であること、を特 徴とするアンテナ・システム。(30) The antenna system according to claim 27, wherein the conductive layer The ins are electrically conductive materials separated by slots within the tape. Antenna system with special features. (31)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、光導電性表面から成り、この光導電性表面は、前記誘電体導波管の軸と実 質上平行なラインを持つ透明で密接に離間したかつ重ねちれた標準格子を通して 向けられる光により照射され、前記格子は、一端が固定され、そして他端が互い に移動できるように自由になっていて前記導波管の前記軸に対し実質上直角に向 けられたモアレ縞バンドを形成すること、を特徴とするアンテナ・システム。(31) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand The step consists of a photoconductive surface that is aligned with the axis of the dielectric waveguide. Through a transparent, closely spaced and overlapping standard grid with lines that are parallel in nature Illuminated by directed light, the grating is fixed at one end and connected to each other at the other end. the waveguide is free to move and oriented substantially perpendicular to the axis of the waveguide; An antenna system characterized by forming a vignetted moiré fringe band. (32)請求の範囲第31項記載のアンテナ・システムにおいて、前記制御手段 は、前記各格子上の格子ラインの間の角度、従ってモアレ縞バンドの間隔と及び 前記光導電性表面に衝突する光のバンドの間隔とを制御して、その光導電性表面 に均等に離間した導電性部分を発生すること、を特徴とするアンテナ・システム 。(32) In the antenna system according to claim 31, the control means is the angle between the grating lines on each said grating, and therefore the spacing of the moire fringe bands, and the photoconductive surface by controlling the spacing of bands of light impinging on the photoconductive surface; An antenna system characterized in that it generates conductive portions that are evenly spaced apart from each other. . (33)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、光導電性表面、光源から成り、前記制御手段は、前記光源からの光を向け て前記表面の導電性部分を提供しかつその間隔を制御するための手段から成るこ と、を特徴とするアンテナ・システム。(33) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand The stage comprises a photoconductive surface, a light source, and the control means directs the light from the light source. means for providing electrically conductive portions of said surface and controlling the spacing thereof. An antenna system characterized by. (34)請求の範囲第33項記載のアンテナ・システムにおいて、前記導電性部 分の前記間隔を制御する前記手段は、周波数を変化させるための手段を含む音響 −光学的手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(34) In the antenna system according to claim 33, the conductive portion The means for controlling the interval of minutes includes an acoustic - An antenna system characterized in that it consists of optical means. (35)請求の範囲第34項記載のアンテナ・システムにおいて、前記音響−光 学的手段の前記周波数を変化させるための前記手段は、調節可能な差分周波数で 分離された複数の離散的周波数を与えるための駆動信号手段から成ること、を特 徴とするアンテナ・システム。(35) The antenna system according to claim 34, wherein the acoustic-optical The means for varying the frequency of the optical means has an adjustable differential frequency. comprising drive signal means for providing a plurality of separated discrete frequencies; Antenna system with special features. (36)請求の範囲第35項記載のアンテナ・システムにおいて、前記音響−光 学的手段の前記周波数を変化させるための前記手段は、調節可能な差分周波数で 分離された複数の離散的周波数のシーケンスを提供するための駆動信号手段から 成ること、を特徴とするアンテナ・システム。(36) The antenna system according to claim 35, wherein the acoustic-optical The means for varying the frequency of the optical means has an adjustable differential frequency. from a drive signal means for providing a sequence of multiple discrete frequencies that are separated; An antenna system characterized by: (37)請求の範囲第33項記載のアンテナ・システムにおいて、前記光源は、 レーザ・ダイオード・アレイ手段及び集束光学系手段から成り、前記導電性部分 の前記間隔を制御する前記手段は、前記アレイ内の適当なダイオードを選択的に 活性化するためのコンピュータ手段から成ること、を特徴とするアンテナ・シス テム。(37) In the antenna system according to claim 33, the light source: said conductive portion comprising a laser diode array means and a focusing optics means; The means for controlling the spacing of selectively selects appropriate diodes in the array. an antenna system comprising computer means for activating Tem. (38)請求の範囲第1項記載のアンテナ・システムにおいて、前記調節可能手 段は、真空管内の半導体表面、電子ビームのソースから成り、前記制御手段は、 前記ソースからの前記電子ビームを偏向させて前記表面の噂電性部分を与えかつ その間隔を制御するための手段から成ること、を特徴とするアンテナ・システム 。(38) In the antenna system according to claim 1, the adjustable hand The stage consists of a semiconductor surface in a vacuum tube, a source of an electron beam, said control means comprising: deflecting the electron beam from the source to provide an electrically conductive portion of the surface; An antenna system comprising means for controlling the spacing thereof. .
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