JPH02109406A - マイクロ波アンテナ - 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〕 本発明はマイクロ波アンテナ、特に専用ではないが、一
定ビーム幅Ｅ面アンテナに関するものである。

〔従来の技術〕

ホーンアンテナによって放射されるビームの幅が波長の
関数として、従って周波数の関数として変化することは
、例えば米国特許明細書第４６６７２０５号から周知で
ある。この米国特許には所定面内に極めて広い角度フィ
ールドをカバーし得る広帯域のマイクロ波アンテナが開
示されている。

このアンテナは３つの部分から成り、断面が長方形のフ
ィーダはＨ面にて扇形をしている第１扇形ホーンと連通
している。第１扇形ホーンは外側縁が円形状をしている
円筒形状の一部を成す第２扁形ホーンと連通している。

第２隔形ホーンは頂部及び低部プレートと、多数の等間
隔に半径方向に延在するパワーディストリビュータ（配
電器〉とで構成され、又配電器は頂部プレートと低部プ
レートとの間にてＨ面内に延在する金属隔壁で構成され
ている。これらの配電器は多数の単位放射源を成し、こ
れらは第２ホーンのＥ面にて彎曲させた口部の面間に電
磁放射のパワーを分配する。第１扇形ホーンは随意ピラ
ミッド状とすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記米国特許明細書第４６６７２０５号による構成のア
ンテナには多数の欠点がある。その１つは、第１と第２
扇形ホーンとの間の接続個所がシャープであるため、そ
の遷移個所にて不所望な反射を起こして、不要な高次モ
ード（の電界）を発生すると云うことにある。各モード
は周波数に応じた異なる速度で伝搬するから、放射パタ
ーンに何等かの変化を来すことになる。第２の欠点は、
実際のホーンが連続的な実験及び修正作業により経験的
に設計されるものであると予見されるように、斯種のホ
ーンの背景理論は極めて困難であると見なされると云う
ことにある。

本発明の目的は、ビーム幅が一定の８面アンテナの設計
を簡単にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、フィーダと、該フ
ィーダと連通ずる喉及び口を有しているホーン部と、前
記喉の内部に位置させる遷移部とを具えており、該遷移
部が、使用時にホーン内を伝搬するモードの電界に対し
て垂直に位置させた多数の導電性の隔壁から成り、これ
らの導電性隔壁を、前記遷移部の片側における面にてほ
ぼ一定の位相を有しているモードを前記遷移部の他側に
おける面をほぼ一定の位相で横切るモードに変換すべく
配置したことを特徴とするにある。

さら本発明は、フィーダと、該フィーダに接続され、円
筒形状の一部を成し、前記フィーダと連通ずる喉及び半
径方向に延在する壁部によって画成される弧状の口を具
えている扇形ホーンと、前記喉に配置した遷移部とを具
えており、該遷移部を前記扇形ホーンのＥ面に対し垂直
方向に延在する多数の導電性隔壁で構成し、これらの導
電性隔壁を、前記遷移部の片側における面にてほぼ一定
の位相を有しているモードを前記遷移部の他側における
面をほぼ一定の位相で横切るモードに変換すべく配置し
たことを特徴とする一定ビーム幅Ｅ面アンテナにある。

本発明は、高次モードの存在が８面パターンに不所望な
特性をまねくので、扇形ホーンのフレヤ部分では基本モ
ードだけを励起すべきであると云う概念に基づいて成し
たものである。半径が一定の個所における基本モードは
扇形ホーンのＥ面フレヤを跨ぐほぼ一定の電界を有する
。ホーンの口部の個所にて斯かる電界は、ホーンのフレ
ヤ角よりも僅かに小さいビーム幅の角度にわたりＥ面内
にてほぼ一定の放射ファー・フィールドに結合する。

フィーダが扇形ホーンに基本モードだけを供給する場合
には、フィーダの電界分布がフィーダと扇形ホーンとの
接合個所における電界分布に整合する場合にだけ斯かる
基本モードが励起される。

実際上、半径が一定のフレヤ断面間の基本モードは断面
が長方形の導波管の基本モードと同じである。しかし、
フィーダの断面と扇形ホーンの断面とは異なるので、こ
れらの画部分を接続するには適当な遷移部を用いる必要
がある。導電性の隔壁から成る遷移部を設けることによ
って所望な整合を達成することができる。

本発明の好適例では、前記隔壁間及び前記隔壁と側壁と
の間の空所によって形成される全導波管部分の経路長が
ほぼ同じとなるように前記導電性隔壁の長さを規定する
。

前記マイクロ波アンテナには全方向性のＨ面ホーンによ
って構成されるホーン部を設けることができる。このよ
うなホーンに遷移部を設けて、ホーン部のＥ面ビーム幅
を制御する。所要に応じ、隔壁間の空所に低損失の誘電
物質を充填させることができる。側壁部に隣接する空所
に入れる誘電物質の誘電定数は遷移部の中央個所におけ
る空所に充填する誘導物質の誘電定数よりも高くするの
が良い。全方向性ホーンに対する遷移部に誘電物質を用
いることによって、ホーンの寸法をそれ相当に大きくし
なくても電気的な経路長を大きくすることができる。　
以下図面を参照して説明するに、それぞれの図における
対応する特徴を示す部分には同じ参照番号を付して示し
である。

第１図に示す従来のＥ面扇形ホーンアンテナ１０は扇形
ホーン１４に接続した長方形のフィーダ（給電導波管）
１２を具えている。ホーン１４はＥ面内にある頂部及び
低部プレー）１６．１８と、Ｅ面に対して垂直の半径方
向に延在する側壁２０．２２とによって形成される円筒
形状の一部を成すフレヤ空胴を具えている。フィーダ１
２と連通する空胴の端部を喉と称し、又空胴の解放端を
口と称する。頂部及び低部プレート１６．１８の外側縁
は弧状とするため、口も弧状となる。

フィーダ１２における破線２４は、このフィーダ内にお
ける波頭を示し、破線２６はホーン１４のフレヤ空胴内
における波頭を示す。実線２８は喉の個所における波頭
の経路長を示す。フィーダとホーンとの接合部を横切る
経路長は、その縁部におけるよりも中央個所の方が大き
くなる。これがため、波頭間に位相差が発生し、これに
より不所望な高次モードが発生することになる。これら
の不所望モードによりビームの幅が一般に周波数で変化
することになる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例を示したものである。

アンテナの基本構成は第１図につき説明したものと同じ
であり、従って説明を簡単にするために同一構成部分に
ついては説明を省略する。この第２図の例ではフィーダ
１２からホーン１４への接合部分の断面を従来のアンテ
ナのようには急激に変化させないようにする。扇形ホー
ン１４の喉に遷移部３０を設けて、扇形ホーン１４の口
における８面を横切る電界分布を制御せしめる。

第２及び第３図を参照するに、遷移部３０は頂部プレー
ト１６と、底部プレート１８との間にてＨ面方向にそれ
ぞれ延在する多数の導電性隔壁３２で構成する。これら
の隔壁３２の長さは等しくして、これらの隔壁３２間及
び隔壁と側壁２０．２２との間の空所によって形成され
る導波管の長さしが同じとなるようにする。所要に応じ
、扇形ホーン１４内の隔壁の広がりによって形成される
扇形状の空所を細分割するために追加の隔壁３４を設け
ることができる。

作動に当り、フィーダ１２は遷移部３０に電磁放射を基
本ＴＥ、。モードで供給する。遷移部３０における空所
によって構成される各導波管もＴＥ、。モードの電磁放
射で満たされる。このモードの伝搬定数は導波管の幅に
だけ依存するのであって、高さには左右されず、この場
合に各導波管の長さしは同じであるので、電気的な経路
長は同じである。

ＴＥ＋ｏモードは遷移部３００人力部における各導波管
にて一定位相を有するので、遷移部３０の隔壁３２間の
空所によって形成される導波管の出力部における位相も
一定である。従って、扇形ホーンの口からのビーム幅は
１オクタ一ブ以上の周波数範囲にわたり周波数に大いに
無関係となる。

第４図は全方向性Ｈ面アンテナ４０の断面図であり、こ
のアンテナは半径方向の線形導波管４６と連通する同軸
フィーダ４４を具えており、導波管４６は各ホーン４８
とも連通している。ホーン４８の喉には関連するホーン
４８のＥ面パターンを制御するために環状の遷移部３０
を設ける。ホーン４８の上側及び下側壁５０．５２は、
図面の平面に対して垂直の平面にてホーンを円筒形状の
一部とする弧状の縁部を有している。

遷移部３０は第２及び第３図につき述べたのと同じ原理
に従って構成する。しかし、第２図の場合とは異なり、
この第３図の場合には遷移部を環状とし、隔壁３２を図
面の平面に対して垂直の方向に延在させて、これらの隔
壁が、線形ホーン内を伝搬するモードの電界に対してほ
ぼ垂直となるようにする。隔壁３２はこれら隔壁間にほ
ぼ同一長さの多数の導波管を画成する。本例では、遷移
部３０によって、その入力部における基本ラジアル−ラ
インモードの一定の同位相波面をその出力部においても
ほぼ一定の同位相波面に変換する。

所要に応じ、全方向性アンテナの遷移部３０を構成する
隔壁３２により形成される導波管部分の幾つか、又はこ
れらの導波管部分の全てに誘電物質を充填させることが
できる。この誘電物質は導波管部分内における電気信号
の経路長をほぼ周波数に無関係となるようにする。従っ
て人力及び出力面における広範囲の電界分布を位相整合
させることができる。第２図に示したタイプの線形ホー
ンに対する遷移部３０に誘電物質を入れると、周波数に
応じて帯域幅が変化する分散問題が生ずることになる。

第２〜第４図に示したアンテナは信号の伝送及び／又は
受信用に用いることができる。

遷移部３０は線形ホーンの喉に挿入できるように自己−
支持式のサブアセンブリとして製造することができる。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾多
の変更を加え得ること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＥ面線形ホーンアンテナを示す斜視図； 第２図は本発明によるＥ面アンテナを示す斜視図： 第３図は第２図のアンテナに用いる遷移部を拡大して示
す平面図； 第４図はＥ面パターンを制御する遷移部を具えている全
方向性Ｈ面アンテナを示す断面図である。 １０・・・８面線形ホーンアンテナ １２・・・フィーダ　　　　　１４・・・線形ホーン１
６・・・頂部プレート１８・・・底部プレート２０、２
２・・・側壁　　　　　３０・・・遷移部３２、３４・
・・導電性隔壁 ４０・・・全方向性Ｈ面アンテナ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィーダと、該フィーダと連通する喉及び口を有し
   ているホーン部と、前記喉の内部に位置させる遷移部と
   を具えており、該遷移部が、使用時にホーン内を伝搬す
   るモードの電界に対して垂直に位置させた多数の導電性
   の隔壁から成り、これらの導電性隔壁を、前記遷移部の
   片側における面にてほぼ一定の位相を有しているモード
   を前記遷移部の他側における面をほぼ一定の位相で横切
   るモードに変換すべく配置したことを特徴とするマイク
   ロ波アンテナ。 ２、フィーダと、該フィーダに接続され、円筒形状の一
   部を成し、前記フィーダと連通する喉及び半径方向に延
   在する壁部によって画成される弧状の口を具えている扇
   形ホーンと、前記喉に配置した遷移部とを具えており、
   該遷移部を前記扇形ホーンのＥ面に対し垂直方向に延在
   する多数の導電性隔壁で構成し、これらの導電性隔壁を
   、前記遷移部の片側における面にてほぼ一定の位相を有
   しているモードを前記遷移部の他側における面をほぼ一
   定の位相で横切るモードに変換すべく配置したことを特
   徴とする一定ビーム幅Ｅ面アンテナ。 ３、前記フィーダを断面長方形のものとし、且つ前記フ
   ィーダの長手方向の側壁及び導電性の隔壁がＨ面内に延
   在するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のア
   ンテナ。 ４、前記隔壁間及び前記隔壁と側壁との間の空所によっ
   て形成される全導波管部分の経路長がほぼ同じとなるよ
   うに前記導電性隔壁の長さを規定したことを特徴とする
   請求項２に記載のアンテナ。 ５、前記ホーン部を全方向性一定ビーム幅のＨ面ホーン
   とし、且つ前記遷移部を前記ホーン部のＥ面ビーム幅を
   制御すべく配置したことを特徴とする請求項１に記載の
   アンテナ。 ６、前記空所を低損失の誘電物質で充填したことを特徴
   とする請求項５に記載のアンテナ。 ７、前記ホーン部の壁部に隣接する空所内に入れる誘電
   物質の誘電定数を、前記遷移部の中央個所における空所
   内に入れる誘電物質の誘電定数よりも高くしたことを特
   徴とする請求項６に記載のアンテナ。 ８、Ｅ面とホーンの口との交線により形成される線が円
   弧となるようにしたことを特徴とする請求項５、６又は
   ７のいずれかに記載のアンテナ。