JPH03175802A - 円偏波アンテナ - 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〕 本発明は円偏波アンテナ、特にアンテナアレイ用のアン
テナ素子に関する。

〔従来の技術〕

特に、等方性の反射をつくる障害物により発生するエコ
ー、特に雨によるエコー（雲となっている水滴による）
を円偏波により除去するレーダーにおけるように円偏波
を用いると好都合な分野が多く存在する。

例えば右回り円偏波のような与えられた円偏波として放
出される電磁波は障害物により１８０゜移相されそして
それ故逆の偏向、この例では左回り円偏波となってもと
る。受信器において交差偏波ザプレッサによりこの反射
を除去することは容易である。

本発明の目的の一つは一次輻射源（アンテナ素−ｆ−）
として作用しそしていわゆる対称ストリップラインによ
り直接給電しつるこのような円偏波アンテナを提案する
ものである。

対称ストリップラインは、同軸ケーブルの芯を形成する
、フラットな中心導体と、この導体の前に配置されて並
列に給電される、周辺接地導体を形成する等電位の導体
で外面を覆われた、上記中心導体をサンドイッチする２
本の誘電体（通常は空気）とで構成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

この対称ストリップライン技術は一般的であり、特にア
レイの異なる一次輻射源の給電に必要な複雑なディスト
リビュータを容易につくりうるためにアレイアンテナで
は普通に用いられている。

他方、この対称ストリップライン技術の欠点は、対称ス
トリップ給電ラインを直接に伸ばす円偏波−次輻射源が
現在のところないということである。

周知の円偏波アンテナー次輻射源（ヘリカルアンテナ、
「キャンドル」形アンテナ等）は対称スＩ・リップライ
ンと同じモードでは動作せず、それ故、対称ストリップ
ラインと一次輻射源との機械的および電気的インターフ
ェースに加えて励起モードを変更する必要があるが、こ
れは輻射源の最適機能に対しては有害である。

他方、対称ストリップライン技術においてこれまで用い
られている輻射エレメントは円偏波を与えず、それ故こ
のような偏波モードを得るにはそれらに偏波器を（＝１
加しなければならないが、そのような偏波器は相関整合
損失および製造上の困難性を生じさせる誘電体ストリッ
プ、ねじ、ワイヤ等を含んでいる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的はアンテナアレイディストリビュタの分岐
の１個により一般に形成される対称ストリップ給電ライ
ンを直接に伸ばすことの出来る、新しい形式の円偏波−
次輻射源を提供することである。

このような輻射源によれば、輻射を発生するために対称
ストリップラインの特性である秀れた帯域幅を！−ｊ、
えるＴＭまたは擬ＴＭモードを用いることが出来る。

更に、本発明の輻射源の構造は極めて単純であるから、
工場生産を低コストで可能とし、これは特に多数の輻射
源を含むアレイをつくる際に有利である。

本質的に本発明は円偏波を輻射する単一ブロック形の一
次輻射源をつくるように（円偏波をつくるためには隣り
合う２個の直交するダイポールを同一振幅で位相のずれ
た信号で励起しなければならないことは知られている）
、２個の対称ストリップラインポールとそれらの間に挿
入された移相器とにより給電ラインを伸ばすことにある
。

詳細には中心導体の上下に配置された２本の周辺導体を
含む対称ストリップ給電ラインにより励起される本発明
のアンテナはその対称ストリップ給電ラインの端部に、 上記周辺導体の夫々をそれらの面内でそれを同一の方向
に横断するように伸ばすことにより形成される２個の４
分の１波長分岐と上記中心導体をその面内で上記分岐に
平行であるが逆の方向に伸ばすことにより形成される１
個の４分の１波長分岐を含む第１ダイポール輻射エレメ
ントと、この中心導体と周辺導体の一方を逆方向に折り
曲げて形成される２個の、共面をなしそして同軸であっ
て上記導体の面に直角の方向に伸びる４分の１波長分岐
を含む、上記第１ダイポール輻射エレメントに直角の第
２ダイポール輻射エレメントと、 同一振幅で９０’位相のずれた同様の信号により上記ダ
イポール輻射エレメントを励起するためのディストリビ
ュータおよび移相手段とを含んでいる。

このディストリビュータおよび移相手段は対称ストリッ
プラインの軸方向４分の１波長セグメントにより形成さ
れ、この対称ストリップラインセクメントか第１ダイポ
ール輻射エレメントを越えて給電対称ストリップライン
を伸ばしており、第１ダイポール輻射エレメントの分岐
はこの対称ストリップラインセグメントの端部に形成さ
れ、対称ストリップラインセグメントの寸法とその１Ｍ
有の誘電特性は同一振幅で９０’位相のずれた同様の信
号によりダイポール輻射エレメントを励起するようにな
っている。

また、ダイポール輻射ニレメンＩ・間に間挿されてそれ
らと平行に伸びる例えばワイヤ回路網である直線偏波フ
ィルタが設けられる。このワイヤ回路網はレー　ドーム
の内面に配置されそしてその回路網の前に配置されるア
ンテナ部品はレードームの壁に埋込まれる。

〔実施例〕

第１図において、１は接地面の半分を夫々形成する２個
の周辺導体３，３′　によりザンドイッチされた中心導
体２によって形成される対称ストリップ給電ラインであ
る。これら３本の導体はプレト状あるいは剛性をもつス
トリップ状とされて互いに平行に適正な絶縁体（空気で
もよく、その場合にはこのラインのエレメントを正確に
その位置に保持するためにスペーサを用いる）で分離さ
れている。

この対称ストリップラインはアレイアンテナのディスト
リビュータ（図示せず）の分岐の１つの端部を形成し、
この端部が接地面４を通り、そして、絶縁体５がこの給
電ラインの機械的な保持と位置ぎめのためにも配置され
ている。

この給電ラインはまず、円偏波の水平成分を発生するよ
うに設計された第１水平ダイポール１０を励起する。

用語「水平」または「垂直」は厳密なものではなく、対
称ストリップラインディストリビュータが一般に水平で
あるアレイアンテナにおける最も普通の形状に対応する
図示の実施例についてのものである。しかしながらこの
方向づけは、２つのダイポール間の直交性の以降に述べ
る条件が満たされれば空間的な他の絶対配向を選んでも
よい。

この考え方に従えば、本発明は円偏波を出す輻射源の形
でここに説明するがこのアンテナは交換の原理により何
らの変更を加えることなく受信アンテナとしても使用■
来る。

水平ダイポール１０は対称ストリップラインの軸Δの第
１の側（分岐１コと１１′について同じ側）において、
夫々の分岐１１．１１’だけ給電ラインの周辺導体３．
４を横方向に伸ばす（すなわち軸Δの方向に直角に伸ば
す）ことによりつくられる。このダイポールのこの側は
分岐１２により形成される。この分岐は給電ラインの中
心導体の軸Δの他方の側において横断する方向の延長部
により形成される。分岐１］−と１１′の間に、組立体
の機械的剛性を与える低損失の誘電体１３を与えること
が出来る。

分岐１１．ｌｌ’、１２は約４分の１波長（この波長は
この誘電体について考慮されている）に等しい、同一の
長さを有する。

金属接地面４は水平ダイポール１０についての短絡面の
役割を有する。

この対称ストリップラインは約４分の１波長の長さに軸
方向に伸ばされ（この部分の役割については後述する）
そして次にこの伸ばされたラインの端部に第２の垂直ダ
イポール２０が形成される。

このダイポールは円偏波の垂直成分を発生するように設
計される。

このダイポール２０は分岐２１を与える中央導体２を下
に折り曲げ、そしてダイポール２０の第２の分岐２２を
与える周辺導体の一方（ここでは上側の導体３）を上向
きに折げることにより形成される。これら分岐２１と２
２も約４分の１波長の長さを有する。

これらダイポール間のライン部分３０はこれらダイポー
ルに位相のずれた給電を可能にする移相器として作用す
る。

このため、この対称ストリップラインセクションの中央
部分３］と周辺部分３２．３２’の間には誘電体３３．
　３３’が配置される。この誘電体の特性は所望の９０
゛の位相差が得られる（セクション３０の長さも考慮し
て）ようなものである。

好適には低損失の材料をこの誘電体３３゜１ ３３′に選び、このようにして形成される輻射源の動作
において最良の動作を１Ｖノるようにするとよい。

動作時のこの輻射源の特性は、全ニレメンＩ・か対称ス
トリップライン技術によってのみつくられると構造的に
すべての整合損失は本質的に除去されるから、誘電体損
失のみにより制限されることになる。

他方、このラインの種々の部品の相対的寸法は、周知の
ように水平ダイポールの励起点における無線周波電気エ
ネルギーの２分化が得られるように選ばれる。このよう
に、同一振幅の２つの直交する成分が得られ、それによ
り所望の円偏波が達成出来る。

最後にこのアンテナは垂直ダイポール２０の４分の１波
長後にワイヤ回路網４０を有し、この回路網は次の２つ
の機能を有する。

回路網４０のワイヤはこのダイポール２０の向きに対し
平行であるからダイポール２０の短絡面を形成する。

　２ 水平ダイポール１０についての交差偏波フィルタとして
作用しく特に受信時）、それによりこのダイポール１０
からの輻射波またはそれにより受信される受信波が水平
方向において出来るだけ直線に偏波される。

ワイヤ回路網４０は、アンテナアレイの垂直ダイポール
２０を埋込んだ軽量のフオームにより形成されるレード
ーム４１の背面に装着される。このレードームと回路網
はスペーサ４２により接地面４に対し正確な距離のとこ
ろに保持される。

【図面の簡単な説明】

図面はレードーム内に配置された本発明によるアンテナ
の部分的に切除された斜視図である。 １・・・対称ストリップライン給電ライン、２・・・中
心導体、３，３′・・・周辺導体、４・・・接地面、］
０・・・水平ダイポール、１１．１１’、１２・・・分
岐、２０・・・垂直ダイポール、３０・・・移相器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心導体の上下に配置された２本の周辺導体を含む
   対称ストリップ給電ラインにより励起される、下記要件
   をその対称ストリップ給電ラインの端部に含む、特にア
   ンテナアレイ用円偏波アンテナ： 上記周辺導体の夫々をそれらの面内でそれを同一の方向
   に横断するように伸ばすことにより形成される２個の４
   分の１波長分岐と上記中心導体をその面内で上記２個の
   分岐に平行であるが逆の方向に伸ばすことにより形成さ
   れる１個の４分の１波長分岐を含む第１ダイポール輻射
   エレメント；上記中心導体と上記周辺導体の一方を逆方
   向に折り曲げて形成される２個の、共面をなしそして同
   軸であって上記導体の面に直角の方向に伸びる４分の１
   波長分岐を含む、上記第１ダイポール輻射エレメントに
   直角の第２ダイポール輻射エレメント； 同一振幅で９０°位相のずれた同様の信号により上記ダ
   イポール輻射エレメントを励起するためのディストリビ
   ュータおよび移相手段。 ２、前記ディストリビュータおよび移相手段は対称スト
   リップラインの軸方向４分の１波長セグメントにより形
   成され、この対称ストリップラインセグメントが前記第
   １ダイポール輻射エレメントを越えて前記給電対称スト
   リップラインを伸ばしており、前記第２ダイポール輻射
   エレメントの前記分岐はこの対称ストリップラインセグ
   メントの端部に形成され、上記対称ストリップラインセ
   グメントの寸法と、その固有の誘電特性は同一振幅で９
   ０°位相のずれた同様の信号により上記ダイポール輻射
   エレメントを励起するように選ばれるごとくなった請求
   項１記載のアンテナ。 ３、前記ダイポール輻射エレメント間に間挿されてそれ
   らに平行に伸びる直線偏波フィルタを更に含む請求項１
   記載のアンテナ。 ４、前記直線偏波器はワイヤ回路網で形成されるごとく
   なった請求項３記載のアンテナ。 ５、前記ワイヤ回路網はレードームの内面に配置されそ
   してこの回路網の前に配置されるアンテナの部品がこの
   レードームの壁に埋込まれるごとくなった請求項４記載
   のアンテナ。