JPH0252508A - 二重成極整相列アンテナ - 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） 本発明は直角な成極方向をそれぞれ備えているアンテナ
素子の２つの対応するマ）　ＩＪソックス列を具えた二
重成極整相列アンテナに関するもので、支持構造物に取
り付けられ且つ対応する成極を有する整相列アンテナを
形成するように開運する供給線手段によって付勢され、
前記支持構造物は平行な絶縁性平面支持物の直角な２組
の組立品を具え、マトリックス形状の支持構造物を形成
するために、一方の組の支持物が他方の組の支持物と交
差して互いに噛み合い、各組の絶縁性平面支持物はそれ
ぞれ平面支持物の対応する外向き縁部に沿って分布する
前記アンテナ素子の列を含む導電性表面パターンを設け
られる。成極作用のそれぞれ直角な方向は一般には垂直
方向と水平方向とである。前述の種類の二重成極整相列
アンテナはレーダー及びその他の方向検出システムに用
いられて、普通はそれらの対応する垂直及び水平成極素
子の位相中心は一致している。

（従来の技術） このような前述の種類の二重成極整相列アンテナは、エ
ル・アール・ルイス、エム・ファセット及びジェイ・ハ
ントによって、ジョーシア州アトランタで１９７４年６
月に行われたアメリカ電気・電子通信学会の１８８Ｂ／
ＡＰ−Ｓシンポジウムのプログラム及び抜粋の３３５〜
３３７頁に発表された“広帯域ストリップ伝送線路配列
素子“（Ａ　ｂｒｏａｄｂａｎｄｓｔｒｉｐｌｉｎｅ　
ａｒｒａｙ　ｅｌｅｍｅｎｔ）と題名の付いた文書に開
示されており、その文書はアンテナ素子が先細りの切欠
きを有するアンテナ配列を記載している。

第１ａ図はそこに開示された二重成極配列の形を図解し
、第１ｂ図と第１Ｃ図とはそれぞれの垂直及び水平平面
支持物と、交差して互いに噛み合う目的でそれらに形成
された溝とを図解する。

第１ａ図は前記参考文献に記載された既知の二重成極整
相列アンテナ１の一部を示し、それは２５６（１６Ｘ１
６）個のアンテナ素子から成る方形操縦可能な二重成極
整相列アンテナである。この整相列アンテナ１の支持構
造物３は平行な絶縁性平面支持物４．５の直角な２組の
組立品を具え、マ）　ＩＪフックス状の支持構造物を形
成するために、対応して協働する溝６によって、１組の
支持物が他の組の支持物と交差して互いに噛み合う。水
平及び垂直支持物４，５は各々両面上に例えば銅被覆（
ｃｏｐｐｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ）の形状で導電性表面
導体７を備え、先細りの切欠きの形状でアンテナ素子の
連続が、例えばエツチングによって形成され、それでマ
トリックス形支持構造物３を形成するために組み立てら
れた場合に、各アンテナ素子は平面支持物４．５の対応
する外向き縁部に沿って分布される。普通の方法では、
平行な水平の平面支持物４上の水平に成極されたアンテ
ナ素子２の位相中心１６は、平行な垂直の平面支持物５
上の対応する垂直に成極されたアンテナ素子２０位相中
心１６と一致するように配設される。そのためには各ア
ンテナ素子２の中心がそれぞれの平面支持物４．５中の
対応する溝６の中心線と一致することが必要である。

（発明が解決しようとする課題） 先細りの切欠きのノツチアンテナ素子２の配列は各々対
応する平面支持物を形成している誘電体に取付けられた
二重板ス）　ＩＪツブ伝送供給線８により供給され、そ
れは溝を横切って且つ遠い側に半波長延長開回路により
表面導体７へ固着される。

第１ｂ図及び第１Ｃ図から水平支持物上の素子に対する
供給線結合点は位置が従って電気的特性が他方の支持物
上の素子に対するものと異なり、これは一般に配列中の
一つが最良条件の下で動作しないことを意味することが
わかる。例えば、ガラス繊維で強化されたポリテトラフ
ルオエチレン（ＰＴＦＢ）又はポリオレフィンのような
適当な誘電体を使用したプリント回路板を具えることの
できる、噛み合った平面支持物で作った構造物を用いて
二重成極整相列アンテナを形成することの一つの利点は
、製造するのが容易で且つ安価なことである。然し乍ら
、整相列の回路板を用いることのもっと重要な利点は、
板上に支えられたそれぞれのアンテナ素子へ又はからの
信号の通過を制御するために、各板上の増幅、受信及び
位相交換回路を取付けることが容易となることである。

然し乍ら一彌の板の場合には、第１Ｃ図かられかるよう
に、アンテナ素子２が対応する溝６と一致するので一つ
のアンテナ素子から他のアンテナ素子への板に沿った相
互接続を支えることを不可能にし、そのような相互接続
はそれ故に板の外部でされねばならず製造費用が増加す
る。

製造費用が低減され得る改良された二重成極整相列アン
テナを提供することが、本発明の目的である。

（課題を解決するための手段） 本発明によった前記の種類の二重成極整相列アンテナの
改良品は、一方の成極方向に関係するマトリックス配列
を形成しているアンテナ素子の位相中心が、他方のマト
リックス配列を形成している対応するアンテナ素子の位
相中心からずらされていることを特徴とする。各アンテ
ナ素子のそれぞれの位相中心はその平面支持物と直角な
平面支持物との連続した交差部分の間で対応する平面支
持物上に置かれる。

絶縁性平面支持物上に導電性表面パターンによって形成
されるアンテナ素子は、それぞれ関連する絶縁性平面支
持物上に導電性表面パターンによって形成される先細り
のスロットアンテナ素子を具え得て、なるべく指数的先
細り（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｔａｐｅｒｅｄ）が使用
されるべきである。然し乍ら単純双極子又は八木配列の
ような他の適当なプリント回路アンテナ素子°を使用す
ることもできる。

この絶縁性平面支持物は適当な誘電体材料からモールド
するか又はシート状の誘電体材料から打ち抜き、切り出
し又は削り出しによって形成してもよい。この誘電体は
ポリオレフィン又は好適にはガラス繊維強化ＰＴＦＥの
ような適当なプラスチックス材料でよく、導電性表面パ
ターンは、例えば何らかの適当なプリント回路技術によ
って絶縁性平面支持物上を覆っている銅から形成できる
。代わりに、絶縁性平面支持物をアルミナ又は石英で形
成してもよく、導電性表面パターンはこれの表面上に厚
膜製造法によって、又は適当な金属化システム、好適に
はニクロム−金（ｎｉｃｈｒｏｍｅ−ｇｏｌｄ）から成
る。例えばマスクを介しての、真空めっきによって形成
してもよい。

本発明は線形な副配列要素の組立品から二重成極マトリ
ックス配列アンテナを組立てる安価な方法を提供する。

組立品のこの形状は副配列が互いに正確に間隔をあけて
設置され且つ維持されることを保証する。この副配列は
組立て配列に包含される前に組み立てられ且つ試験され
得て、且つこの副配列は何らの付加的なマイクロ波結線
を導入したり除去したりすることなく、完全な配列に組
み込んだり外したりできる。

アンテナは相互装置であるから、明示的にであれ暗示的
にであれアンテナによって電磁エネルギーの放射に関係
する所では、適用はそれによる電磁エネルギーの受信と
同等に理解されなければならない。

本発明は、一方の成極の方向と関係する位相中心が他方
の成極方向と関係する位相中心に対して、マ）　ＩＪソ
ックス子の間隔の約半分に等しい距離だけ横に移動した
場合にも、二重成極整相列アンテナでは、異な°る成極
のビームの相対位置決め精度が大きくは低下しないこと
、及びこのアンテナに対して対応するマトリックス支持
構造物を形成する噛み合っている絶縁性平面支持物の交
差に関係するアンテナ素子とそれらに関連する供給線と
のそのような移動によって、アンテナ素子が絶縁性平面
支持物上にプリント回路形式の導電性表面パターンとし
て形成された場合に、幾つかのアンテナ素子のそれぞれ
の軸上に置かれた噛み合う溝についての望ましくない制
限と妥協とを回避することができること、の実現を基礎
としている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき、添付の図面を参照しつ
つ説明する。

第２図は本発明による二重成極整相列アンテナの一部を
略図的に斜視図で図解し、図中支持構造物１０は本実施
例では誘電体板でできた水平及び垂直平面支持物１１及
び１２によってそれぞれ形成された、平行な絶縁性平面
支持物の垂直な２組の組立品を具え、１組の平面支持物
はマトリックス形状の支持構造物１０を与えるように他
の組の平面支持物に交差して噛み合っている。この噛み
合いは、平面支持物１１．１２のそれぞれが他の組の平
面支持物１２．１１　とのそれぞれの交差点で、本実施
例ではこの支持物の前部から後部へ半分に亘って形成さ
れた溝１４の形状で不連続に協動して達成される。

各組の各絶縁性平面支持物１１．１２はパターン化され
た導電性表面層１５を備え、その表面層は平面支持物１
１．１２の対応する外向き縁部に沿って分布されたアン
テナ素子１７の連続を含み、そのアンテナ素子の連続は
電磁放射線がこのアンテナ支持構造物によって発射され
るか又は受信される一般的方向に向かう。この実施例で
は各アンテナ素子１７は平面の導電性表面層１５中に溝
を具えるたて型先細溝アンテナ（ｅｎｄ−ｆｉｒｅ　ｔ
ａｐｅｒｅｄ　５ｌｏｔ　ａｎｔｅｎｎａ）の形状であ
り、多溝はこの先細溝アンテナ素子１７の咽喉１８（第
４図）の開放端２２から指数的に漸減している。アンテ
ナのこの形状はしばしばビバルディ（ｖｉｖａｌｄｉ）
　アンテナと呼ばれ、英国特許番号ＧＢ　１６０１４４
１に記載されている。その記載は本明細書にも組み込ま
れていると思われるので、この意味でこのアンテナ素子
についてはここでは更に詳細には説明しない。この溝の
咽喉１８すなわち狭い端部は開放ループ（ｏｐｅｎ　ｃ
ｉｒｃｕｉｔ　１ｏｏｐ）１９　ヘ結合され、且つス）
　ＩＪツブ伝送線路又は三重板線路の中央導体である供
給線２０へ結合され、後者の場合には、パターン化され
た導電性表面層１５は成層誘電体シートの平面支持物１
１の他方の主表面上にも反復される。接続柱２１が供給
線２０の端部を、咽喉１８の遠い側で、この供給線の接
地板を形成する導電性表面層１５へ接続する。

このビバルディアンテナ素子はそれが形成された誘電体
板の面と同一平面である電気的成極方向を与える。従っ
てビバルディアンテナ素子１７の線形配列を各々が有す
る垂直な平面支持物１２の平行な組立品が垂直な成極の
方向を有するアンテナ素子のマ）　ＩＪソックス列を形
成し、水平な平面支持物１１の平行な組立品が水平な成
極の方向を有するアンテナ素子の対応するマトリックス
配列を形成する。

普通の二重成極整相列は、例えば第１図に図示したごと
く、この配列の対応する垂直及び水平成極素子の位相中
心が一致する。

第２図のアンテナでは、然し乍ら、本発明によって、一
方の成極方向（水平）に関係するマトリックス配列を形
成している平面支持物ｌｌ上のそれらのアンテナ素子１
７の位相中心は、他方の成極方向に関係するマ）　ＩＪ
フックス列を形成している平面支持物１２上の対応する
アンテナ素子１７０位相中心からずれている。第２図に
示した実施例では、各アンチ尤素子１７のそれぞれの位
相中心１６は、直交する平面支持物１２．１１の連続す
る交差点の間の、対応する平面支持物１２．１１上に設
置され、その交差点は溝１４の位置と一致し、本実施例
ではアンテナ素子１７は連続するこれらの溝１・４の間
の中間に設置される。この段階は、一方の成極方向に関
係しているマトリックス配列の対応する位相中心に対し
て、他方の成極方向に関係しているマトリックス配列の
位相中心を、両マトリックスの素子相互間の間隔の約半
分の距離だけ横にずらして移動しても、それぞれ直交し
て成極されたビームの方向を調整及び探出する精度には
、無視できる程度しか影響しないことの実現を基礎とし
ている。平面支持物の交差点から各アンテナ素子をこの
ように移動することによって、二重成極整相列アンテナ
をプリント回路板から完全に組み立てることができ、そ
のプリント回路板はこの時マトリックスアンテナ支持構
造物ｌＯを形成するために単純に一緒に溝が切られる。

回路板である各平面支持板１１゜１２は、整相列の機能
を実行するためにそこに形成された線形配列の個々のア
ンテナ素子１７と関連して（図示してない）普通の増幅
、変調、切換、位相変換及びタイミング手段を含み得る
。外部的な電気接続は、この板の後側縁部に取り付けら
れたプリント回路電線接続器を介して、各平面支持物１
１、１２へ容易に設けることができ、３次元で信号の受
信及び／又は送信するために関連するマトリックスを形
成している対応する平行に組立てられた線形配列を更に
整相する普通の回路へ接続できる。平面支持物１１及び
１２は普通のストリップ伝送線路又は三重板（ｔｒｉｐ
ｌａｔｅ　ｂｏａｒｄ）から形成できる。

平面支持物１１．１２はモールドしてもよく、又打ち抜
きあるいは切り出しによってシート状誘電体から形成゛
してもよい。適当なシート状誘電体はガラス繊維強化Ｐ
ＴＦＥである。導電性表面パターンはプリント回路技術
によって平面支持物１１．１２の表面へ適用された銅被
覆から形成できる。その他の適当な誘電体はアルミナで
あり、導電性表面パターンは厚膜製造技術又はマスクを
介したニクロム−金又はアルミニウムの真空めっきによ
って形成できる。他の適当な誘電体支持物は石英、酸化
チタン、砒化ガリウムあるいは高品位珪素である。

第２図は本発明の実施例のアンテナ配列の一部のみを示
しているとはいえ、アンテナの残部は第２図に示したも
のと構造はほぼ同じであり、−例では８Ｘ８個のアンテ
ナ素子の配列に含まれた各成極配列の一部を示す。

本発明は先細りのスロットアンテナの使用に制限される
ものではなく、より広いビーム幅を有する素子が必要な
場合には、ルイス民地による前述の論文に記載されたの
と同様な先細り切欠き素子が使用できる。本発明の利点
は双極子素子又は例えば八木配列である双極子素子のた
て型配列のようなたて型プリント回路アンテナ素子の他
の形状を使用した場合にも実現できる。

この開示を読むことによって、この技術に熟達した人に
は他の変形がわかるであろう。そのような変形は他の特
徴を伴うことができ、その特徴は二重成極整相列アンテ
ナ及びその構成部分の設計、製造及び使用で既知であり
、且つここに既に記載した特徴の代わりにあるはそれに
加えて用い得る。

本出願では特徴の特別の組合せに対して特許請求の範囲
を策定したが、本出願の開示の範囲は、どれかの特許請
求の範囲で現に請求したのと同じ発明に関係するか否か
に拘らず、又本発明が緩和したのと同じ技術的問題点の
いくつか又はすべてを緩和するか否かに拘らず、ここに
明示的にであれ暗示的にであれ開示したいかなる新規な
特徴又は特徴のいかなる組合せあるいはそれらのいかな
る一般化をも含むことを理解すべきである。本出願人は
ここに、本出願又は本出願からできた別の出願の継続中
に、そのような特徴及び／又はそのような特徴の組合せ
についても、新しい請求範囲を策定するかも知れないこ
とを警告する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来の二重成極整相列アンテナの形状を図解
する斜視図であり、 第１ｂ図及び第１Ｃ図はそれぞれ垂直及び水平な絶縁性
平面支持物の詳細と、交差して互いに噛み合う目的でそ
れらに形成された溝とを図解し、第２図は本発明による
二重成極整相列アンテナの一部を図解する斜視図であり
、 第３ａ図及び第３ｂ図は第２図の構造物を形成するため
に使用されるそれぞれ水平及び垂直なプリント回路板の
水平支持物を略図的に図解し、第４図は第２図のアンテ
ナに使用されるアンテナ素子を供給する一方法を図解す
る図である。 １・・・二重成極整相列アンテナ ２．１７・・・アンテナ素子 ３．１０・・・支持構造物 ４、５．１１．１２・・・平面支持物 ６．１４・・・溝 ７・・・表面導体 ８・・・二重板ストリップ伝送供給線 １５・・・導電性表面層 １６・・・位相中心 １８・・・咽喉 １９・・・開放ループ ２０・・・供給源 ２１・・・接続柱 ２２・・・開放端

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直角な成極方向をそれぞれ備えているアンテナ素子
   の２つの対応するマトリックス配列を具えた二重成極整
   相列アンテナであって、支持構造物に取り付けられ且つ
   対応する成極を有する整相列アンテナを形成するように
   関連する供給線手段によって付勢され、前記支持構造物
   は平行な絶縁性平面支持物の直角な２組の組立品を具え
   、マトリックス形状の支持構造物を形成するために、一
   方の組の支持物が他方の組の支持物と交差して互いに噛
   み合い、各組の絶縁性平面支持物はそれぞれ平面支持物
   の対応する外向き縁部に沿って分布する前記アンテナ素
   子の列を含む絶縁性表面パターンを設けられた二重成極
   整相列アンテナにおいて、 一方の成極方向に関係するマトリックス配 列を形成しているアンテナ素子の位相中心が、他方のマ
   トリックス配列を形成している対応するアンテナ素子の
   位相中心からずらされていることを特徴とする二重成極
   整相列アンテナ。 ２、前記各アンテナ素子のそれぞれの位相中心がその平
   面支持物に直角な平面支持物との連続した交差部分の間
   で対応する平面支持物上に置かれることを特徴とする請
   求項１記載の二重成極整相列アンテナ。 ３、前記各アンテナ素子が関連する絶縁性平面支持物上
   に形成された先細りのスロットアンテナ素子を具えるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の二重成極整相列ア
   ンテナ。 ４、各先細りのスロットアンテナ素子を形成しているそ
   れぞれの縦方向溝は実質的に指数的先細りが与えられる
   ことを特徴とする請求項３記載の二重成極整相列アンテ
   ナ。 ５、前記絶縁性平面支持物はシート状の誘電体から形成
   されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記
   載の二重成極整相列アンテナ。 ６、前記絶縁性平面支持物はポリオレフィンから形成さ
   れることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
   の二重成極整相列アンテナ。 ７、前記シート状の誘電体がガラス繊維強化ＰＴＦＥで
   あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
   の二重成極整相列アンテナ。 ８、前記誘電性表面パターンはプリント回路技術が絶縁
   性平面支持物に適用されて覆っている銅から形成される
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の二
   重成極整相列アンテナ。 ９、前記絶縁性平面支持物はアルミナから形成されるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の二重
   成極整相列アンテナ。 １０、前記絶縁性平面支持物は石英から形成されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の二重成
   極整相列アンテナ。 １１、導電性表面パターンが厚膜製造法によって形成さ
   れることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記
   載の二重成極整相列アンテナ。 １２、導電性表面パターンは真空めっきにより形成され
   ることを特徴とする請求項９又は１０記載の二重成極整
   相列アンテナ。