JPS63967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アンテナシステムにおける反射器に
係り、特に、通風式構造であるような反射器に係
る。

従来の技術とその問題点 ある場合には、アンテナシステムは、フイード
素子によつて放射された波エネルギを収束するた
めに反射表面を使用している。また、ある場合に
は、反射器は、アンテナ素子のアレイからの不所
望な方法における放射を抑制し、それにより所望
の方向における放射を増加させるために用いられ
る。

あるシステムにおいて、アンテナは、相当大き
な寸法の反射器を必要とするが、この場合、反射
器として開孔の全くない、いわゆるむくな導電性
表面を用いるとその反射器に相当な風の力がかか
ることになる。アンテナへ風の力がかかる場合に
は、反射器の表面を所望の曲面に維持しそして反
射器の損傷を防ぐため、大規模な機械的構造体を
使用することが必要となる。更に、機械的に操向
させられるアンテナでは、風荷重がかかると、そ
のアンテナを回転させることが難しくなり、当然
に、そのアンテナを回転させるために大出力モー
タが必要となる。

反応器へのこの風荷重を減少させるために、こ
れまでの設計では、平行な導電性柱のグリツドか
らなる反射器を用いていた。この種の反射器は、
風荷重を小さくできるが、入射放射線の相当部分
がそのグリツドを通して漏れてしまう。この反射
器の漏れは、反射器が曲面収束反射器である場合
には、重要な問題ではないが、平面アレイの場合
には、反射器を介して漏れる放射線が非常に不所
望な収束された“バツクローブ”を形成する。

1948年４月、プロシーデイングズ・オブ・ジ・
IRE第36巻、第４号に発表された“無限アレイ或
いは導波管に於けるアンテナの放射抵抗（The
Radiation Resistance of an Antena in an
Infinite Array or Waveguide.）”と称する論文
に於いて、本発明者であるハロルド・エイ・ホイ
ーラ（Harold A.Wheeler）氏は、半波長の細長
い導体からなる反射素子のアレイで反射表面が形
成できるということを示しており、且つまた、こ
の種のアンテナは、アール・シー・ハンソン
（R.C.Hanson）氏により、1966年のアカデミツ
ク・プレス（Academic Press）、ニユーヨーク、
の第巻の366ページ・“マイクロ波スキヤニング
アンテナ（Microwave Scanning Antennas）”
に示されている。しかしながら、反射素子のこの
ようなアレイは、波エネルギを素子に導く送信ラ
インがアレイを離調させるのでアンテナ素子を支
持するのに用いることはできない。

本発明の目的は、実質的に通風式構造である新
規で且つ改良された反射器を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、反射器を貫通する放射漏
れの量を減少した反射器を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明による、通風式構造を有し放射漏れの抑
制作用を改良した反射器は、実質的に平行な導電
性柱の反射グリツドと、反射素子の複数個のコリ
ニヤアレイと、前記導電性柱及び前記コリニヤア
レイを支持する手段とを備えており、前記コリニ
ヤアレイは、前記導電性柱に実質的に平行であり
且つ前記導電性柱の間に選択的に配設されてお
り、前記コリニヤアレイの寸法及び前記導電性柱
に対する前記コリニヤアレイの位置は、前記コリ
ニヤアレイからの２次放射の振巾及び位相が前記
導電性柱の前記反射グリツドに入射する放射波エ
ネルギと干渉して前記導電性柱の前記反射グリツ
ドを通しての前記放射波エネルギの漏れを抑制す
るように、選択されている。

実施例 次に、添付図面に基づいて本発明の実施例につ
いて本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例としての反射器の
構成を説明するため、波エネルギを放射するため
の独立した放射源としての作用をするアンテナ素
子である複数個のダイポール素子１０と関連させ
て、本発明の一実施例としての反射器を示してい
る。以後、これらのダイポール素子１０は、平面
グリツドを形成する導電性柱１１に装着されてい
るとするが、これは、本発明の反射器の動作を説
明する上での便宜であつて、実際には、この反射
器とは別体として別の場所に設けられるものであ
る。これらの導電性柱１１には、反射素子１３の
コリニヤアレイ１２が配分される。これらのコリ
ニヤアレイ１２および導電性柱１１は、支持構造
体１４によつて位置設定保持される。導電性柱の
平面グリツドとコリニヤアレイとは、“通風式”
構造であり、すなわち、柱とアレイとの間の距離
は、アレイおよび柱の断面より大きく、好ましく
は非常に大きいとよい。

導電性柱１１、コリニヤアレイ１２および支持
構造体１４は、本発明の一実施例としての波エネ
ルギの平面型反射器を形成する。ダイポール素子
１０は、全て、この平面反射器の１方の側を向く
ようにして導電性柱１１に装着される。この反射
器の寸法および形は、ダイポール素子の平面アレ
イの従来型非通風型（通風開孔を全く有しない）
金属性反射器の寸法および形に類似している。ダ
イポール素子１０の位置および数は、アンテナの
当業技術者には良く知られた原理に基づいて選定
され、ダイポール素子１０のそれぞれに供給され
る波エネルギ信号の振巾および位相についてもそ
れと同様である。第１図のアンテナのダイポール
素子１０は、素子の偏波が導電性柱１１と平行に
なるように配置される。

導電性柱１１に平行である偏波を有するように
素子が配置される限りは、ダイポール素子以外の
直線性偏波素子が本発明の反射器に放射波エネル
ギを放射する独立の放射源のアンテナ素子として
用いられてもよい。例えば、利用できる別の型式
のアンテナ素子としては、共振ループアンテナが
ある。

第２図は、代表的なダイポール素子１０を導電
性柱１１に装着するための１つの技術を示したも
のである。この実施例においては、導電性柱１１
は、中空であり、ダイポール素子１０に波エネル
ギを供給する送信ライン１５がこの導電性柱１１
を貫通してもよい。送信ライン１５のこのような
存在は、アンテナシステムの放射特性に何ら影響
を及ぼさない。送信ライン１５が導電性柱１１に
接近しており且つその柱に接地されている限り
は、送信ライン１５が導電性柱１１の外部に位置
定めされてもよく、そして、アンテナの放射特性
に実質的に妨害を及ぼさないということは、当業
者にとつて明らかである。

第３図は、反射素子１３の１つのコリニヤアレ
イ１２の１部を示す。第３図の実施例において
は、コリニヤアレイ１２は、絶縁材料の非導電性
コア１６を用いることにより形成される。このコ
ア１６の外部に装着されているのが反射素子１３
であり、この反射素子１３は、細長い導電性シリ
ンダからなる。この反射素子１３の長さ、直径お
よび間隔の選定は、第１図の反射器の導電性柱の
グリツドを貫通する放射を抑制せしめるように反
射素子１３が共振されるというように行う。

反射素子１３は、円筒形である必要はなくて、
特定の実施例に対してより便利な別の形でよい。
ある応用例においては、反射素子１３は平らな非
導電性表面に形成された導電性材料の細長いスト
リツプでもよい。

反射素子１３の共振は、本発明の重要な特徴で
ある。動作周波数において長さが実際上半波長で
ある細長い導体は、自己共振型であり、すなわ
ち、電磁界の存在下における半波長導体の電流
は、連続導体の電流よりも実質的に大きいという
ことは、当業者にとつて明らかである。半波長反
射素子の場合は、導体の固有インダクタンスは、
これ自体の自己キヤパシタンスによつて共振を生
じ、反射素子は、最少のインピーダンスを有す
る。

適当な周波数の波エネルギの電磁界に置かれる
と、半波長素子は、最大量の電流を保有する。こ
の電流は、ある方向の入射電磁界と干渉する２次
放射を生じる。共振した反射素子に関連した電流
が大きいため入射波エネルギとの干渉は、非共振
素子との干渉より大きい。従つて、入射エネルギ
電磁界と反射素子との干渉程度は、反射素子を選
択的に共振あるいは非共振させることによつて調
節され、すなわち、反射素子の長さを調節するこ
とによつて調節されるということは明らかであ
る。反射素子の２次の放射量は、周波数と共にゆ
つくりと変わり、従つて、干渉作用は、ある有限
の周波数バンドにわたつて存在するようになる。

第３ａ図に示された反射素子１３のコリニヤア
レイは、長さが半波長より小さい導電性素子１３
よりなる。これらの素子も、コリニヤアレイの隣
接素子間の間隔を適当に調節することにより、共
振され得る。この間隔は、短くされた素子１３の
インダクタンスと共振するのに用いることのでき
るキヤパシタンスを与える。第３ａ図のコリニヤ
アレイからの２次放射量は、絶縁された半波長共
振反射素子の２次放射と同様に調節することがで
きる。第３ａ図のコリニヤアレイは、これが本来
広い共振バンド巾を有しているので、半波長のコ
リニヤアレイよりも好ましい特性を有している。
バンド巾もまた、反射素子の直径を増加すること
によつて増加することができるが、これには、風
の抵抗を増すという作用がある。

第３ａ図のコリニヤアレイとは別のアレイが第
３ｂ図および第３ｃ図に示されている。第３ｂ図
のアレイにおいては、反射素子１３のインダクタ
ンスと共振するのに必要なキヤパシタンスは、固
定キヤパシタンス１７によつて与えられる。第３
ｃ図のアレイは、第３ａ図のアレイと同様な設計
であるが、誘電性材料の保護カバー１８を更に含
んでおり、コリニヤアレイ上の沈着物被着による
アレイ同調の低下を防ぐようになつている。

第１図の反射器の動作は、コリニヤアレイ１２
の特性を考察した後に容易に明らかになろう。コ
リニヤアレイ１２がない場合は、ダイポール素子
１０により放出される直線性偏波エネルギは、導
電性柱１１のグリツドを介して部分的に反射さ
れ、そして、部分的に送信される。コリニヤアレ
イ１２は、そのアレイの素子１３からの２次放射
が導電性柱１１のグリツドを貫通する波エネルギ
に対して等しい振巾であるように選択的に共振さ
れている。コリニヤアレイ１２の位置は、反射素
子１３からの２次放射の位相が導電性柱１１のグ
リツドを貫通する波エネルギの位相と逆であるよ
うに調節される。ほとんどの場合は、コリニヤア
レイ１２は、導電性柱１１とほぼ共通平面にあ
る。コリニヤアレイ１２からの２次放射は、導電
性柱１１のグリツドを貫通する波エネルギと干渉
し、そして、反射器を介しての波エネルギ信号の
漏れに実質的減少を生じる。従つて、コリニヤア
レイ１２は、ある特定方向の波エネルギ漏れを完
全に除去せしめるか、又はある特定範囲の角度方
向にわたつて実質的に除去せしめるように振巾お
よび位相を調節する。

第１図の反射器に放射波エネルギを放射する独
立の放射源としてのダイポール素子１０は、単一
アンテナビームを放射することが通常は望まし
い。第１図の実施例では、ダイポール素子の間隔
が導電性柱１１の間隔に等しいので、この間隔
は、“グレイテイングローブ”と称する不所望な
余分のアンテナビームの存在を避けるため動作周
波数において１波長より小さくなるように通常選
ばれる。１波長より小さい間隔は、通常、グリツ
ドの隣接導電性柱間のそれぞれのスペースに反射
素子の単一柱を置くことにより、漏れ放射を実質
的に除去することができるようになる。この場合
は、反射素子は、これらが導電性柱の最も接近し
た対から等距離となるように配置される場合に最
も効果的である。

第１図に示されたような構造を有する反射器
は、放射源としてのアンテナが素子の平面配例形
態である場合に最も望ましい。第４図に示された
ように、放射源としての素子１０のアレイは、等
しい位相の波エネルギ信号が供給された場合は、
導電性柱１１のグリツド２１の面に対して垂直で
ある所望の主アンテナビーム２２を有する。本発
明の反射器を使用しないと、導電性柱１１のグリ
ツド２１を貫通する波エネルギの漏れは、所望の
アンテナビーム２２に対して逆方向の“バツク・
ローブ”と称するアンテナビーム１９を生じる。
導電性柱のグリツド２１を通過する波エネルギ信
号は、実質的に収束された位相にあり、そして、
不所望なビーム１９は、所望のビーム２２に対し
て実質的な振巾を有する。本発明の反射器の如
く、反射素子１３のコリニヤアレイ１２が導電性
柱１１のグリツド２１に配分された場合には、導
電性柱１１のグリツド２１を貫通する放射漏れ程
度が実質的に減少される。不所望のビーム１９
は、導電性柱１１のグリツド２１を貫通する放射
漏れが減少するので実質的に大きさが減少され、
そして、ビーム２０が形成され、このビーム２０
は、主ビーム２２に対して許しうる程度の小さな
振巾を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によつて構成された反射器の
構成を説明するための図、第２図は、アンテナ素
子を導電性柱に装着するための１つの適当な技術
を示す図、第３図は、反射素子のコリニヤアレイ
を示す図、第４図は、第１図の反射器の動作を説
明するための図である。 １０……ダイポール素子、１１……導電性柱、
１２……コリニヤアレイ、１３……反射素子、１
４……支持構造体、１５……送信ライン、１６…
…非導電性コア、１７……固定キヤパシタ、１８
……保護カバー、２０……ビーム、２１……グリ
ツド、２２……主ビーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通風式構造を有し放射漏れの抑制作用を改良
   した反射器であつて、実質的に平行な導電性柱の
   反射グリツドと、反射素子の複数個のコリニヤア
   レイと、前記導電性柱及び前記コリニヤアレイを
   支持する手段とを備えており、前記コリニヤアレ
   イは、前記導電性柱に実質的に平行であり且つ前
   記導電性柱の間に選択的に配設されており、前記
   コリニヤアレイの寸法及び前記導電性柱に対する
   前記コリニヤアレイの位置は、前記コリニヤアレ
   イからの２次放射の振巾及び位相が前記導電性柱
   の前記反射グリツドに入射する放射波エネルギと
   干渉して前記導電性柱の前記反射グリツドを通し
   ての前記放射波エネルギの漏れを抑制するよう
   に、選択されていることを特徴とする反射器。