JPH03213005A - 強制励振アレイアンテナ - 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】 【発明の背景］ 本発明は電磁信号を放射し受信するアンテナに関し、特
定的には航空機に搭載して使用するアレイアンテナに関
する。

［従来の技術］ 例えば３０ｃｎ＋（１フート）程度の波長の信号で動作
する敵・味方識別（“ＩＦＦ”）システムは航空機を識
別するために航空機がＩＦＦ信号を送受信できるように
広く用いられている。ＩＦＦ信号を送受信するのに使用
されるアンテナは通常戦闘機または他の航空機の外面に
取り付けられるがこのアンテナは高さ（外面から突き出
る寸法）が約７５ｍｍ（３インチ）もしくは約１７４波
長であった。第１ａ図は紙面に垂直な方向から見た従来
のアンテナの端面図であってその巾が狭いことから“ブ
レード”と呼ばれている。このアンテナは典型的には１
／４波長モノポールであって、保護カバーが設けられて
いる。高速航空機の胴体から７５ｍｍ突き出た１または
それ以上のアンテナは空気抵抗を増加させ、パイロット
の視界を制限し、空中給油中に折損し易い等、明らかに
望ましくない付帯物である。さらに従来のアンテナは典
型的にはほぼ無指向性であり、アンテナの方向的な識別
能力は殆どない。

これらの目的にはモノポール、ダイポール及びスロット
アンテナを使用することができ、また従来のこれらのア
ンテナのボディを広げたものもあるが、アンテナの高さ
及び制限された指向性等の望ましくない特色は残された
ままである。実質的に１７４波長より短いモノポールを
使用すれば物理的な欠陥は緩和されるが、モノポールを
短（するとその電気的特性に望ましくない影響が現れる
。

従来の技術では、アンテナ装置内に１／４波長変成器と
も呼ばれる　１／４波長区分と、使用可能な帯域幅を変
化させるもしくは広げるための同調回路を使用している
。それにも拘らず、無指向性の、もしくは低アンテナ利
得パターン特性の約１／４波長高の航空機アンテナを継
続使用した結果、従来の技術には、ＩＦＦシステムのよ
うな応用に適し且つ改善されたアンテナ利得と指向特性
とを有する低抵抗、良視界、耐衝撃アンテナを提供する
問題に対して満足できる解決策が欠けていることが証明
された。

本発明はアンテナの高さを大巾に短縮し、アンテナパタ
ーンを改善可能ならしめる励振配列を有するアンテナを
開発した。従来のアンテナとの比較のために、第ｉｂ図
に以下に説明する本発明のアンテナの大凡の端面及び寸
法を示す。第１図の右側には比較のためにアンテナ放射
パターンを示しであるが、第１ｂ図から本発明によるア
ンテナの指向性パターンが大巾に改善されていることが
理解されよう。

本発明の目的は、高さを低くし、利得及びパターン特性
を改善した航空機応用に特に適するアレイアンテナを提
供することである。

［発明の概要］ 本発明によるアレイアンテナは、信号を結合する端子手
段、及び放射信号を結合する少なくとも第１．第２及び
第３のアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子を含む
。端子手段と第１及び第２の素子とを結合する第１の励
振手段は、所定の相対位相及び振幅の信号成分を共通電
圧点から結合する信号伝送手段を具備する。端子手段と
第２の素子とを結合する第２の励振手段は、第１及び第
３の素子に結合される信号成分に対して所定の位相及び
振幅の信号成分を第２の素子に結合する手段を具備する
。さらに本アンテナは、共通電圧点に結合されていてイ
ンピーダンス整合を行う手段をも有する。アンテナ素子
内の信号成分は、アレイのアンテナ素子に影響する相互
結合には実質的に無関係に所定の関係の位相及び振幅に
される。

本発明の航空機搭載用の高さの低いアレイアンテナは、
信号を結合するコネクタと、それぞれの高さが１／８波
長よりも低い第１、第２、及び第３のモノポールアンテ
ナ素子を構成する第１の平面導体パターンとを含む。第
２の平面導体パターンは１７４波長変成器によってコネ
クタと第１及び第３の素子とを結合する第１の励振手段
と、コネクタと第２の素子とを結合する第２の励振手段
と、所望周波数範囲において二重同調を与える同調手段
とを含む。アンテナは、放射を透過させる材料の保護カ
バーと１反射性表面を有し他のアンテナ要素を包囲して
支持するベース部材とをも含む。

アンテナ全体はベースから下方に突き出るコネクタを除
いて、高さを波長の約１７１０　、長さを１波長よりも
短（することができるので、航空機に取りつけても視界
を妨げず、また空気流を乱すことはない。

以下に添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

［実施例１ 第２図に本発明のアレイアンテナ１０の物理的形状を示
す。第２ａ図は本アンテナの斜視図であって、グラスフ
ァイバまたは適当なプラスチックのような放射を透過さ
せる材料製の保護カバー１２、金属または適当な導伝材
料製であって取りつけ用フランジ及び接地面接続として
働くベース部材１４、ＲＦ信号を結合するのに適した同
軸コネクタの形に示されている端子手段１６を含む。

第２ｂ図及び第２ｃ図はそれぞれアレイアンテナ１０を
分解して示す端面図及び側面図であってカバー１２及び
コネクタ１６を取りつけたベース部材を示しである。ま
た図示の第１の印刷回路基板１８は前方、中央及び後方
モノポールアンテナ素子２０．２２及び２４の第１の平
面導体パターンを担持し、第２の印刷回路基板２６は表
面２８上に第２の平面導体パターンを担持している。こ
れらの図には示されていない表面２８上の導体パターン
についでは後述する。

アンテナ１０の特定の実施例では、カバー１２とベース
１４とを組み立てた時の高さは約１７１Ｏ波長であり、
長さは約３７４波長である。波長で表した寸法は平均設
計周波数に対するものであり、例えば設計周波数範囲（
帯域幅）が１，０２０Ｍ　Ｈｚ〜１．１００　Ｍ　Ｈｚ
であれば平均設計周波数は１　、０６０Ｍ　Ｈｚとなり
、対応する波長は約２８０ｍｍ　（１１，１インチ）で
ある。これらの寸法に言及したのは本発明を特徴づけ、
また従来のアンテナと対比する目的のためであって、本
発明をこれらの精密な寸法に限定したり１本発明のアン
テナの種々の適切な応用を排除するものではない。第２
図に示すベース部材１４の底面は平坦であるが、アンテ
ナを取りつける航空機の湾曲した表面に合わせて底面を
湾曲させても差し支えない。取りつけは、典型的には第
２ａ図に示す取りつけ穴を通してねじ止めする。また航
空機の外面にはコネクタ１６のためのばか穴を設けてこ
のコネクタの相手との結合を可能とし、航空機内の配線
及び信号処理装置との間に信号の伝送ができるようにす
る。

第３図は典型的なアンテナシステムを示すものであり、
５つのアレイアンテナ１０ａ、ｌｏｂ、１０ｃ、１０ｄ
及び］Ｏｅは航空機のパイロットの風防の前方の胴体の
ような湾曲した金属表面３０上に横方向に離間した形に
支持される。このように設置する場合、高さが２５ｍ５
（１インチ）のアレイアンテナを使用すると従来の７５
０１１１高アンチアナに比してパイロットの視界が劇的
に改善されることは明白である。この型の取り付けでは
個々のアレイアンテナは、アレイアンテナ励振の周知原
理に従って、所望のアンテナビーム特性が得られるよう
に選択された群として励振できる。第３図に示すアンテ
ナシステムを航空機の前上面に設置すると、航空機前方
に広い水平カバレッジと良好な垂直カバレッジ（航空機
の下方を除く）とを得ることができる。またこのような
アンテナシステムを航空機の前下面に設置すると航空機
の前方に全垂直カバレッジと水平カバレッジを得ること
ができる。変形として、これらのアンテナシステムを翼
の前縁付近に取りつけると完全な垂直カバレッジを得る
ことができるが、航空機の機首によって阻害されない完
全カバレッジを得るためには、多分他方の翼にも同じよ
うなシステムを必要としよう。

第４図は本発明のアレイアンテナの簡易ブロック線図で
あって、基本的に第２図の印刷回路基板１８及び２６に
対応する２つの区分１８ａ及び２６ａに分けである。こ
のアンテナは、第２図のコネクタ１６に対応する端子手
段１６ａによってアンテナに、及びアンテナから結合さ
れる１、０２０ＭＨｚ乃至１．１００Ｍ　Ｈｚの範囲の
信号を送受する。

第４図にはカバー１２及びベース１４は示してない。こ
のように、このアンテナは信号の送信及び受信の両方に
使用されるが、例えば信号を放射する時にアンテナの各
部分がどのように信号を処理するかを説明すれば、受信
中の動作はその逆関係にあるので容易に理解できよう。

第４図に示すアンテナは第１、第２及び第３のアンテナ
素子２０．２２及び２４を含み、これらのアンテナ素子
は離間した線形アレイに配列された高さが１７１０波長
程度のモノポールであってよい。従来の１７４波長高素
子に比してｌ／１０波長高のアンテナ素子を使用する方
が望ましいことは明白であるが、モノポールのようなア
ンテナ素子は短縮すると通常は動作帯域幅が極端に狭ま
るため従来の１／４波長素子を継続して使用せざるを得
ない要因であった。また従来の励振方式でアレイ内に　
１７４波長より短い素子を使用する試みもなされたが、
隣接アンテナ素子の組合わせと、アンテナ素子と最寄り
表面との他の組み合わせとの間に重大な影響が現れ、そ
の結果アレイ内の個々のアンテナ素子間に一様でない複
雑な相互インピーダンス効果を生じた。補償が容易では
ないこれらの効果がアンテナ素子内の実際の電流に、従
って得られるアンテナパターンに、大きく影響を及ぼす
。

もし個々の素子内の電流を正確に決定して割り当てるこ
とができなければ、所望のアンテナパターンを得ること
もできない。本発明を“第１、第２及び第３”の素子で
示す３素子のアレイに関して基本的に説明するが、後に
説明するように付加的な素子を使用しても差し支えない
。しかし、アンテナ素子の総数が幾つであっても、各ア
ンテナは第１．第２及び第３の素子の説明及び機能を満
足する３素子を含む。

第４図に示すようにアンテナ区分２６ａは、インピーダ
ンス相互作用には実質的に無関係に、且つ動作周波数の
相当な帯域にわたってアンテナ素子２０．２２及び２４
内の信号電流に所定の位相及び振幅関係を与える励振及
び同調手段を備えている。即ち、アンテナ区分２６ａは
励振回路４０で示されている第１の励振手段を含む。こ
の励振手段は端子１６ａと第１及び第３の素子２０及び
２４との間に接続され、励振回路４０と、同調手段（二
重同調回路４４で示す）との間に接続されている共通電
圧点（点４２で示す）から素子２０及び２４へ信号成分
を結合する信号伝送手段（第６図に基づいて後述）とを
含む。同調回路４４はアンテナ回路のインピーダンス特
性に二重同調を与えて所望周波数範囲内の動作を最適化
する。回路４４は端子１６ａと点４２との間に直列接続
されているように図示しであるが、その機能は広い帯域
でインピーダンス整合を行うことであって、図示のよう
に点４２に直列に接続された離散（もしくは分散）した
りアクタンスからなっていてもよいし、または遍切な長
さの伝送ラインを使用してもよいことは当業者ならば理
解できよう。区分２６ａは、第２の励振回路４８を含む
ように示されている手段４６をも含む。手段４６は端子
１６ａと第２の素子２２との間に接続され、素子２０及
び２４に結合される信号成分に対して所定の位相及び振
幅を有する信号成分を素子２２に結合する手段を含む。

励振回路４８は、端子１６ａからの入力信号の一部を素
子２２へ結合し、入力信号の残余の部分を端子１６ａか
ら他の素子に結合する電力分割器として機能する。回路
４８のこの電力分割機能は方向性結合器（第６図に基づ
いて後述）または他の手段によって遂行させることがで
きる。手段４６は、所望周波数帯域において動作させる
ために中央素子２２のインピーダンス特性を二重に同調
させる二重同調回路５０をも含む。

励振回路４８内に分散リアクタンスまたは伝送ラインを
使用して二重同調機能を得ている場合は手段５０を離散
した要素として設ける必要はない。

第５図はエンドファイヤ（端放射）パターンが得られる
ように配列された３つのモノポールアレイを示し、第６
図はこのようなアレイアンテナを本発明による励振シス
テムと共に示す。もし素子間隔と電流の位相及び振幅と
を第５図に示すように選択すれば良好なエンドファイヤ
パターンを得ることができる６第６図は、アンテナ素子
に影響する相互結合には実質的に無関係にアンテナ素子
内の信号成分電流に所定の位相及び振幅を与える“強制
励振”を行う励振システムと、充分な周波数範囲にわた
って動作を行わせるための二重同調手段とを有するアン
テナを示す。“強制励振”とは、相互結合その他の結合
及びインピーダンス効果には実質的に無関係に、所望の
相対振幅及び位相の電流が流れるようにアレイアンテナ
の素子内の電流を強制する、もしくは予め定める励振配
列のことである。

第６図に短いモノポール２０．２２及び２４で示す第１
、第２及び第３のアンテナ素子は導電性接地面１４ａを
通して面１４ａ上に取り付けられている。このアレイア
ンテナは、第３のモノポール２４に結合されている　１
７４波長変成器５８及びｌ、７２波長伝送ライン６０を
含む第１の励振手段を含む。変成器５６及びライン６０
は共通電圧点４２に接続されている。この点４２には一
方の端を信号入出力端子１６ａに結合されている同調手
段６２も接続されている。同調手段６２は後方モノポー
ル２４及び前方モノポール２０のインピーダンスを二重
に同調させるように配列された直列共振ＬＣ回路である
。各モノポールは、素子２４の下に示しであるインダク
タ６４のような直列インダクタンスを有し、帯域中央付
近の１周波数における短いモノポール素子の容量性イン
ピーダンスを相殺（チューンアウト）する。この狭帯域
同調は二重同調手段６２によって拡大され、実質的に帯
域幅が広げられる。第６図のアンテナは所定の相対振幅
の信号を第２のモノポール２２に結合する方向性結合器
６６及び第２の同調手段６８を含む第２の同調手段６８
を含む。結合器６６は端子１６ａに結合され、アンテナ
への信号入力の一部を伝送ライン区分７０を通してモノ
ポール２２へ転送する。第２の同調手段６８は第２のモ
ノポール２２のインピーダンスを二重同調させる並列共
振ＬＣ回路であり、ライン７０の長さはモノポール２２
へ達する信号がモノポール２０及び２４の信号に対して
所望の相対位相を有するように選択する。

第６図のアンテナの動作は以下の通りである。

２つの１／４波長変成器５６及び５８は第３及び第１の
モノポール２４及び２０の電流Ｉａ及びＩｃを共通電圧
点４２の電圧に実質的に完全に依存せしめる。即ちＩａ
及びＩｃの比はＩ　ａ／Ｉ　ｃ　＝　Ｚｏｃ／　Ｚ　Ｏ
ａにされる。但し、ＺＯｌ及びＺｏｃはそれぞれ変成器
５６及び５８の伝送ラインインピーダンスである。１７
２波長ライン６０は素子２０のＩｃの極性を素子２４の
Ｉａに対して反転せしめる。電流Ｔａ及びＩｃに対する
電流Ｉｂの比は強制されず、また第５図に示すような所
望の信号成分関係即ちＩａ　＝ｊ、Ｉｂ　＝２、Ｉｃ＝
−ｊを得るためには９０″′の相差が必要であるために
強制することはできない。しかしもしＩａ＝−Ｉｃであ
れば第２のモノポール２２は、実効的に、素子２２及び
２４における振幅が相等しく位相が逆の信号の間の零位
点にあり、これらのモノポールからの信号が素子２２に
結合されることはない。この場合素子２２のＩｂを強制
する必要はない。

特定の実施例として、第５図のように配列し、同図に示
す電流を用いた３つのモノポールに関して市販のコンピ
ュータプログラムを使用してインピーダンスの計算を行
った。計算は、高さ２５．４ｍｍ（１インチ）、頂部に
おける幅４０．６ｍ■（１，６インチ）、中心間間隔７
０．６ｍ譜（２，７８インチ）の３つの同一モノポール
のアレイに対して１，０３０Ｍ　Ｈｚ、１，０６０　Ｍ
Ｈｚ及び１，０９０Ｍ　Ｈｚの３波について行った。計
算結果は以下の通りである。

１０３０　　　　　１０６０ Ｚａ　　　−０，８９−ｊ６１．８　−０．６−ｊ５７
、ＯＺｂ　　　　６．０−ｊ５７．４　６．４−ｊ５２
．６Ｚｃ　　　１４．７−ｊ４７．５　１５．７−ｊ４
２．４Ｚａ＋Ｚｃ　　１３．８−ｊ１０９，３　１５．
１−ｊ９９．４第６図に関して、 Ｙｓ　＝Ｙａ’＋Ｙｃ １７４波長変換器の場合には Ｙａ’＝Ｚａ／Ｚｏ、”　、　Ｙｃ Ｚ　ｏ　ａ　＝ｋ　Ｚ　ｏ　（おけば。

Ｚｓ　＝Ｚｏａ”／（Ｚａ もしに＝１であれば ０９０ −０．３ｌ−ｊ５２．７ ６．８　−ｊ４８．１ １６．７　−ｊ３７．８ １６．４　−９０．５ Ｚｃ）、 ＝　Ｚ　ｃ／Ｚ　ｏｃ２ ＋ｋ” Ｚ　ｓ　　＝　Ｚ　ｏ”／　（Ｚ　ａ　　＋　Ｚ　ｃｌ
但し、Ｚｏａ＝Ｚｏｃ＝Ｚ。

上表から中心帯域におけるリアクタンスを６４のような
直列インダクタンスによって相殺すればＺａ＋ＺＣがほ
ぼ１５オームに等しくなることが解る。

またＺｓを５０オームにしたければ最後の式から、 Ｚｏ２＝Ｚｓ（Ｚａ　＋Ｚｃｌ ＝５０（１５） 、’、　Ｚ　ｏ　＝　２７．４オーム となる。

第６図においては１７４波長変成器及び伝送ライン区分
が、所望の特性インピーダンスが得られるような寸法の
マイクロストリップ伝送ラインの区分として示されてい
ることに注目されたい。即ちこの例では１，０６０Ｍ　
Ｈｚの周波数においてライン６０及び７０は５０オーム
のライン区分であり、変成器５６及び５８は２７．４オ
ームの１／４波長の長さの区分である。リアクティブ同
調回路６２及び６８は、１，０３０ＭＨｚ及び１，０９
０ＭＨｚにおけるアンテナ性能を最適化するために、つ
まりこれらの周波数においてそれぞれのアンテナ素子が
二重同調するように調整するために使用されているので
ある。また、相互結合Ｚａが負性抵抗を有しているため
、本発明以前には、ある周波数帯にわたって所望のＩａ
を精密に且つ効率的に供給することは極めて困難であっ
た。しかし本発明によれば（Ｚａ＋Ｚｃ）が実質的に正
抵抗を有しているため所望のＩａ及びＩｃ値を供給しな
がら効果的に二重同調させることができる。高い前後比
を有し前方のセクタの広い角度にわたって強い放射を行
うアレイアンテナパターンを得るためには、本発明がな
し得たように、アレイ素子内の相対電流を精密に制御す
る必要がある。

第７図及び第８図は、第６図のアンテナに似たアレイア
ンテナのための変形励振回路を示す。第７図及び第８図
のアンテナの場合、モノポール、及び点４２とモノポー
ル２０及び２４との間の励振手段は第６図に示すものと
同一である。第７図においては第２の素子のための励振
手段は、第６図の変成器５６及び５８に類似の１７４波
長変成器７２を含む。変成器７２のＺＯは変成器５６お
よび５８のＺｏとは異なるべきである。第７図のアンテ
ナでは直列共振ＬＣ回路６８によって同調機能を与える
ことができ、またライン７０ａの長さは短縮することが
できる。その他の動作は第６図の動作に対応する。第８
図の前方及び後方素子のための励振手段は、第７図の第
２の素子の励振手段に含まれている変成器７２に類似し
たｌ／４波長変成器７８を含む。第８図の配列では、並
列共振ＬＣ回路６２ａが同調機能を提供し、動作は第６
図のアンテナの動作に対応する。６８ａ及び６２ａのよ
うなＬＣ共振回路は離散したりアクタンス成分を使用し
てもよいし、または適切な長さの伝送ラインであっても
よい。

第９図は、第２ｃ図に示したアレイアンテナと類似の３
つのモノポールを有するアレイアンテナ［モノポール巾
５０．８＋ｎｏ＋　（２インチ）、間隔７０．６ｍｍ（
２，７８インチ）、高さ　２３．１ｍｍ　ｉｏ、９１イ
ンチ）］を用い最適の結果が得られるように励振回路を
調整した後に１，０６０Ｍ　Ｈｚにおいて実際に測定し
た方位アンテナパターンである。前後比が２０　ｄＢ以
上であり、パターンは前方セクタの広い角度にわたって
強さを保っていることに注目されたい。このデータに反
映されているアンテナ性能は、同等寸法の従来のモノポ
ールアレイアンテナの性能よりも明らかに優れているも
のと信する。

第１０図は、このアンテナのために設計した印刷回路基
板１８及び２６を示す。基板１８上に示されている３つ
のモノポール２０．２２及び２４は、誘電性基板１８上
の銅層をエツチングしてモノポールの形に導電パターン
を残して形成した。

基板２６の表面２８上に示すパターンも同様にして形成
した。基板２６上の実際のパターンは種々の長さ及び特
性インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送ライ
ン並びに相互接続点及び区分を形成しており、このパタ
ーンによって生産及び組立てが容易で電気的特性が変化
しない物理的に単純な形のアンテナが実現されており、
得られたアンテナは高性能航空機応用に共通する衝撃及
び震動状態の下で固有の高信頼度と良好な耐久性とを有
するようになる。第１０図に使用した参照番号は第６図
の回路に対応（励振回路は第８図に示す回路に置換され
ている）しているが、アンテナをマイクロストリップレ
イアウトに縮小し、その形態を最大性能が得られるよう
に洗練されたものとしたことによって、本発明のこの最
終的な物理的実施例においては離散した成分がある程度
識別しにくくなっていることを理解されたい。即ち、第
１０図の基板２６上の導電パターンの幾つかの部分には
識別用の番号が付しであるが、ある成分の境界を残余の
回路から分離して特定的に識別することは困難乃至は不
可能であろう。

第１１図に示す本発明のアレイアンテナは、個々の放射
用素子がスロットである６図示のような３つの素子スロ
ットアレイは、上記モノポールと同様に破裂的な相互結
合効果を受ける。第１１図のスロット８０．８２及び８
４は、誘電性シート８８の表側の導電性カバー８６内に
設けられた単なる開口であってよい。誘電性シートの裏
側に配置されている他の成分も見えるようにするために
導電性カバー８６及び誘電性シート８８を共に透明なも
のとして図示しである。導電性カバー８６内の各スロッ
トもしくは窓８０．８２及び８４は典型的には帯域中心
に近い１周波数の半波長の長さにするか、または変形と
してスロットの中心を横切って分路容量を挿入して短縮
してもよい。アレイ内のスロットは１７４波長だけ間隔
をあけてあり、幅は間隔の数分の−に等しい。これらの
寸法は周知の設計技術を使用して特定の応用に対して選
択することができる。図示のように各スロットは導体９
０によって励振する。導体９０は誘電性シートの裏面で
スロットを横切り、誘電体８８を通って前方即ち上側に
達し、スロット８０の他方の側の導電性カバー８６上の
点９２に電気接触されて終端している。図示のようにス
ロット８０の励振導体終端点９２はスロットの右側にあ
り、終端点９６が左側に位置しているスロット８４とは
逆の位相（励振の極性）で励振される。図示してないが
、典型的に各スロットは金属製の箱（導電性空洞）によ
って裏打ちされていて、各スロットから前方Ｃ外向き）
にのみ放射できるようにしである。スロットのアレイの
形のアンテナは、航空機の表面と同一平面の形態を実現
するために特に有利であることを理解されたい。本発明
はこれらの応用に容易に適用可能である。

第１１図のアンテナの励振手段は、第３及び第１の素子
８４及び８０を共通電圧点１０２を介し゛て端子手段１
６ａに結合する半波長伝送ライン９８及び１００である
。リアクティブ手段６２ａが点１０２と端子１６ａとの
間に結合されていて所望の周波数範囲内で二重同調を行
う。第２の励振手段である方向性結合器６６ａは、端子
１６ａと第２の素子８２との間を伝送ライン区分７０ａ
及びＬＣ回路６８ａで示すリアクティブ手段を介して結
合する。第１１図のアンテナの動作は第６図のアンテナ
に類似する。スロットの特性故に、スロットを横切る電
圧を、相互その他の結合及びインピーダンス効果には実
質的に無関係に、所望の振幅及び位相に強制可能ならし
めるように共通電圧点に設けられる１／４波長変成器を
設けることなく伝送ライン９８及び１００を使用するこ
とができる。スロット放射器においては、アレイの放射
パターンを決定する重要信号成分はスロット電圧であり
、これに対してモノポールまたはダイポール放射器の重
要信号成分は電流である。第１１図のアレイを用いて良
好なエンドファイヤを得るために望ましいスロット電圧
の位相及び振幅の値は第５図に示すモノポール電流と類
似している。第１１図のシステムはこの強制励振な、帯
域幅を拡張するための二重同調と共に提供できる。

第１２図及び第１３図の変形実施例は点９６゜９２及び
１０２を第１１図の対応点に結合するようになっている
。第１２図においては、半波長伝送ライン９８及び１０
０に替えて、例えば点９２と１０２との間の変成器１０
４及び１０６のような２つのｌ／４波長変成器の直列組
合わせを使用している。この配列はスロットコンダクタ
ンスを点１０２における５０オームのような都合の良い
値に広帯域変換する。第１３図においては、半波長伝送
ライン９８及び１００の代わりに１つの１波長伝送ライ
ンセグメント１０８が用いられ、リアクティブ同調回路
６２ａは点９６付近の点１０２ａに接続される。第１３
図に示すような変更は、特定の応用に柔軟性を与える。

以上に説明した実施例は３放射素子のアレイであったが
、若干の応用においては、それぞれが本発明による強制
励振を伴う４またはそれ以上の放射素子を含む１または
それ以上のアレイアンテナの使用が望ましいことがある
。

第１４図に示す実施例は、モノポール２０ａ乃至２４ａ
として示されている５つのアンテナ素子の線形アレイか
らなっている。図示の第１．第２及び第３の素子２０ａ
、２２ａ及び２４ａ　（第６図の第１、第２及び第３の
素子に対応）には素子２０ａの前に先行素子２３ａが、
また素子２４ａの後に後縁素子２３ａが付加されている
。第１４図のアンテナを考える場合、素子２０ａ、２２
ａ及び２４ａの配列及び機能は前記３素子アレイと同様
であり、第１．第２及び第３の３素子アレイが本発明を
適用するアンテナに使用される基本的側集合であること
に注目することが重要である。

第１４図の素子２０ａ、２２ａ及び２４ａは、第６図の
素子２０．２２及び２４に対応する。第１４図の励振シ
ステムは、付加された素子２１ａ及び２３ａを励振する
ために変更を加えた他は、第９図の変形励振システムに
対応する。第１４図に示すように第１の群の非隣接アン
テナ素子２０ａ及び２４ａは、半波長伝送ライン６０と
　１７４波長変成器５６及び５８とを含む信号伝送手段
として示されている第１の励振手段に結合される。残り
の素子即ち中央素子２２ａ、先行素子２１ａ及び後縁素
子２３ａは、方向性結合器６６及び伝送ライン区分７０
ａと、１／４波長変成器７２．７３及び７４、及び半波
長伝送ライン７５及び１波長伝送ライン７６として示す
第２の励振手段にそれぞれ結合されている。信号は、素
子２０ａ及び２４ａには共通電圧点４２から、また素子
２１ａ、２２ａ及び２３ａには第２の共通電圧点４３か
ら励振手段によって結合される。

もし４素子だけを使用するのであれば、素子２１ａ、変
成器７３及びライン７６を除去できる。

任意数の素子の場合には、本発明によれば、信号を供給
する電圧点は実際的に２つである。３素子の場合、これ
らの電圧点の１つが２つの素子のための共通電圧点であ
り、所定の振゛幅及び位相の電流を供給できる。３素子
より多い場合には、それぞれが２つまたはそれ以上の素
子に接続される例えば４２及び４３のような２つの共通
電圧点を使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアンテナと本発明のアンテナの寸法及び
パターンを比較する図であり、第２図は本発明のアレイ
アンテナの斜視図及び簡略化した分解図であり、 第３図は５つの第２図のアレイアンテナの配列を示す平
面図であり、 第４図は本発明のアレイアンテナのブロック線図であり
、 第５図はエンドファイヤアレイのための望ましい電流関
係を示す図であり、 第６図は本発明の３モノポールアレイアンテナの回路図
であり、 第７図及び第８図は第６図のアンテナの変形の回路図で
あり、 第９図は第６図に示す型のアレイアンテナのアンテナパ
ターンであり、 第１０図は第６図に示す型のアレイアンテナの成分を示
す図であり。 第１１図は本発明の３スロツトアレイアンテナの回路図
であり、 第１２図及び第１３図は第１１図の変形の回路図であり
、 第１４図は本発明の５モノポールアレイアンテナの回路
図である。 １０・・・アレイアンテナ Ｉ２・・・保護カバー １４・・・ベース部材 １６・・・コネクタ １８．２６・・・印刷回路基板 ２０．２１ａ、２２．２３ａ、２４・−・モノポールア
ンテナ素子 ２８・・・印刷回路基板の表面 ３０・・・金属表面 ４０．４８・・・励振回路 ４２．４３．１０２・・・共通電圧点 ４４．５０．６２．６８・・・二重同調手段４６・・・
４８．５０からなる手段 ５６．５８．７２．７３．７４．７８．１０４．１０６
・・・１／４波長変成器６０．７５．９８．１００・・
１／２波長変成器６４・・・インダクタ ６６・・・方向性結合器 ７０・・・伝送ライン区分 ７６．１０８・・・１波長変成器 ８０．８２．８４・・・スロット ８６・・・導電性カバー ８８・・・誘電性シート ９０・・・励振用導体 ９２． ９４、 ６ ・励振用導体の終端点。 Ｌ　　　　　　　　　ＪＬ−−−−−一−ＦＩＧ、＋２ ＦＩＧ ＦＩＧ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、信号を結合するための端子手段、 放射する信号を結合するための少なくとも第１第２及び
   第３のアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子、 端子手段と第１及び第３の素子との間に結合され、所定
   の相対位相及び振幅の信号成分を共通電圧点からこれら
   の素子に結合するための信号伝送手段を備えた第１の励
   振手段、 端子手段と第２の素子との間に結合され、第１及び第３
   の素子に結合される信号成分に対して所定の位相及び振
   幅の信号成分を第２の素子に結合するための手段を備え
   た第２の励振手段、及び共通電圧点に結合され、インピ
   ーダンスを整合させるための同調手段 を具備し、アレイアンテナのアンテナ素子に影響する相
   互結合には実質的に無関係に、アンテナ素子内の信号成
   分に所定の位相及び振幅を生じさせるようにしたアレイ
   アンテナ。２、信号を結合するための端子手段、 放射する信号を結合するための少なくとも第１第２及び
   第３のアンテナ素子の線形アレイからなる複数のアンテ
   ナ素子、 端子手段と少なくとも第１及び第３の素子を含む第１の
   群の非隣接素子との間に結合され、所定の相対位相及び
   振幅の信号成分を共通電圧点から第１の群の各素子に結
   合するための信号伝送手段を備えた第１の励振手段、 端子手段と少なくとも第２の素子を含む残余素子との間
   に結合され、所定の相対位相及び振幅の信号成分をこれ
   ら各素子に結合するための信号伝送手段を備えた第２の
   励振手段、及び 共通電圧点に結合され、所望周波数範囲内で同調する同
   調手段 を具備し、アレイのアンテナ素子に影響する相互結合に
   は実質的に無関係に、アンテナ素子内の信号成分に所定
   の位相及び振幅を生じさせるようにしたアレイアンテナ
   。 ３、信号を結合するための端子手段、 先行素子に先行され、後縁素子に後続されている第１、
   第２及び第３のアンテナ素子の線形アレイからなる５つ
   のアンテナ素子、 端子手段と第１及び第３の素子を含む第１の群の非隣接
   素子との間に結合され、所定の相対位相及び振幅の信号
   成分を第１の共通電圧点から第１の群の各素子に結合す
   るための信号伝送手段を備えた第１の励振手段、 端子手段と第２、先行及び後縁素子との間に結合され、
   所定の相対位相及び振幅の信号成分を第２の共通電圧点
   からこれら各素子に結合するための手段を備えた第２の
   励振手段、第１の共通電圧点に結合され、所望周波数範
   囲内で同調する第１の同調手段、及び 第２の共通電圧点に結合され、所望周波数範囲内で同調
   する第２の同調手段 を具備し、アレイのアンテナ素子に影響する相互結合に
   は実質的に無関係に、アンテナ素子内の信号の位相及び
   振幅に所定の関係を生じさせるようにしたアレイアンテ
   ナ。 ４、アンテナ素子が３つのモノポールであり、第１の励
   振手段が共通電圧点と第１及び第３の素子との間に結合
   されている２つの１／４波長変成器を備え、この波長が
   ほぼ平均設計周波数に対応している請求項１記載のアレ
   イアンテナ。 ５、第２の励振手段が、所定の相対振幅の信号成分を第
   ２のアンテナ素子に結合するための方向性結合器と、所
   望周波数範囲で同調する第２の同調手段とを備えている
   請求項４記載のアレイアンテナ。 ６、第１の励振手段が、第１の素子と共通電圧点との間
   に結合され位相の反転した信号を結合するための１／２
   波長伝送ライン手段をも備え、この波長がほぼ平均設計
   周波数に対応している請求項４記載のアレイアンテナ。 ７、第２の励振手段が、中央素子に結合されている１／
   ４波長変成器をも備え、この波長がほぼ平均設計周波数
   に対応している請求項４記載のアレイアンテナ。 ８、第１の励振手段が、共通電圧点に結合されている１
   ／４波長変成器をも備え、この波長がほぼ平均設計周波
   数に対応している請求項４記載のアレイアンテナ。 ９、アンテナ素子が約１／４波長だけ離間し、各素子は
   ほぼ１／１０波長前方及び後方に突き出た腕を有する高
   さがほぼ１／１０波長のモノポールであり、この波長が
   ほぼ平均設計周波数に対応している請求項１記載のアレ
   イアンテナ。 １０、放射を透過させる材料製の保護カバー、及びアン
   テナ素子に対する接地面として働く反射性表面を有する
   ベース部材をも具備する請求項１記載のアレイアンテナ
   。 １１、保護カバー及びベース部材によってアンテナ素子
   を包囲し、結合手段を除くアンテナの高さが１／８波長
   よりも低く、長さが１波長よりも短く、この波長がほぼ
   平均設計周波数に対応している請求項４記載のアレイア
   ンテナ。 １２、アンテナ素子が導電性表面内の細長い窓の形のス
   ロットである請求項１記載のアレイアンテナ。 １３、信号を結合するための端子手段、 少なくとも第１、第２及び第３のモノポールアンテナ素
   子からなる複数のアンテナ素子、端子手段からの信号を
   互いに位相の異なる放射信号として第１及び第３の素子
   に結合するための第１の励振手段、及び 端子手段からの信号を第１及び第３の素子に結合される
   信号とは異なる所定の位相及び振幅で第２の素子に結合
   するための第２の励振手段 を具備し、これらの励振手段がアンテナ素子内の信号の
   位相及び振幅に所定の関係を生じさせ、それにより前方
   に主ビームを有するアンテナパターンを得るようにした
   エンドファイヤアレイアンテナ。 １４、第１の励振手段に結合され、所望周波数範囲内で
   二重同調する同調手段をも含む請求項１３記載のエンド
   ファイヤアレイアンテナ。 １５、アンテナ素子が３つのモノポールであり、各モノ
   ポールの高さは１／８波長よりも低く、この波長がほぼ
   平均設計周波数に対応している請求項１３記載のエンド
   ファイヤアレイアンテナ。 １６、放射を透過させる材料製の保護カバー及び反射性
   表面を有するベース部材によってアンテナ素子を包囲し
   、結合手段を除くアンテナの高さがほぼ１／８波長であ
   り、この波長がほぼ平均設計周波数に対応している請求
   項４記載のアレイアンテナ。 １７、信号を結合するための端子手段、 少なくとも第１、第２及び第３のアンテナ素子からなる
   複数のスロットアンテナ素子、 端子手段からの信号を互いに位相の異なる放射信号とし
   て第１及び第３の素子に結合するための第１の励振手段
   、及び 端子手段からの信号を第１及び第３の素子に結合される
   信号とは異なる所定の位相及び振幅で第２の素子に結合
   するための第２の励振手段 を具備し、これらの励振手段がアンテナ素子内の信号の
   位相及び振幅に所定の関係を生じさせ、それにより前方
   に主ビームを有するアンテナパターンを得るようにした
   エンドファイヤスロットアレイアンテナ。 １８、信号を結合するためのコネクタ、 それぞれの高さが１／８波長よりも低い第１、第２及び
   第３のモノポールアンテナ素子を構成している第１の平
   面状導体パターン、 信号成分を結合するための１／４波長変成器によってコ
   ネクタと第１及び第３の素子とを結合する第１の励振手
   段と、コネクタと中央の第２の素子とを結合する第２の
   励振手段と、第１の励振手段に結合され所望周波数範囲
   内で二重同調する同調手段とを構成している第２の平面
   状導体パターン、及び 放射を透過させる材料製の保護カバー を具備し、前記波長をほぼ平均設計周波数に対応させて
   視覚的な及び空気流への干渉を低減させたため航空機に
   搭載するのに適する低外形アレイアンテナ。 １９、モノポール素子が前方に主アンテナビームを有す
   るエンドファイヤ動作を行うように配列され、第１の励
   振手段がコネクタと第１の素子との間に結合されている
   １／２波長伝送ラインをも備えている請求項１８記載の
   アレイアンテナ。 ２０、それぞれが請求項１に記載のアレイアンテナを構
   成する複数のアレイアンテナ、及びこれらのアンテナを
   横方向に離間させて支持する手段を具備し、所定のアン
   テナビーム形状が得られるようにこれらを組合わせて付
   活可能なアンテナシステム。 ２１、コネクタ、 第１、第２及び第３のモノポールアンテナ素子各素子に
   １つずつ接続されている３つの誘導性同調器、 第３の素子同調器と共通電圧点との間に接続されている
   １／４波長変成器と、第１の素子同調器と共通電圧点と
   の間に直列に接続されている１／２波長伝送ライン及び
   １／４波長変成器と、共通電圧点とコネクタとの間に接
   続されているリアクティブ同調回路とを備えた第１の励
   振手段、第２の素子同調器とコネクタとの間に直列に接
   続されている方向性結合器及び伝送ライン区分とこの伝
   送ライン区分に結合されているリアクティブ同調回路と
   を備えた第２の励振手段、 保護カバー、及び アンテナ素子を支持するためのベース部材 を具備するアレイアンテナ。