JPH0326101A - フラッシュマウント・アンテナ - Google Patents

フラッシュマウント・アンテナ

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JPH0326101A
JPH0326101A JP2149706A JP14970690A JPH0326101A JP H0326101 A JPH0326101 A JP H0326101A JP 2149706 A JP2149706 A JP 2149706A JP 14970690 A JP14970690 A JP 14970690A JP H0326101 A JPH0326101 A JP H0326101A
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antenna
shape
tapered surface
dielectric
microstrip
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JP2149706A
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Steven T Wada
スティーヴン・ティー・ワダ
Michael J Maybell
マイケル・ジェイ・メイベル
Robert Jobsky
ロバート・ジョブスキー
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/286—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft

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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】 (発明の分野) この発明は一般にアンテナに、更に詳しくはホーンアン
テナに関係している。
多くの無線周波システムにおいては、限られた空間がア
ンテナのために利用可能である。しかし八から、小空間
のために設計されたアンテナは種々の動作要件を満たさ
なければならない。ところが、現存のアンテナはシステ
ムにおけろ大きさ及び動作要件を満たしていkいことが
ある。
航空機搭載システムにおける一つの共通の寸法制約はア
ンテナがRFシステムを搭載している航空機を越えて突
出しないことである。すなわち、「埋込(フラッシュマ
ウント)」アンテナが要求される。
種々の形式のフラッシュマウントアンテナが知られてい
る。例えば、環状スロットアンテナ、空洞インダクタ、
ストリップインダクタ、パッチアンテナ、表面波アンテ
ナ及びスロットアンテナはすべて表面と水平(同じ高さ
)に取り付けられることができる。しかしながら、これ
らの形式のアンテナは一般に狭い周波数帯域幅を持って
いる。
これらのアンテナはそれゆえ3:1の周波数帯域幅を必
要とするシステムにはうまく適合しkい。
印刷式(プリントされた)対数周期ダイボールは空胴支
持され且つ同一平面に取り付けられることができる。こ
のアンテナは3:l周波数帯域幅で構成されることがで
きるが、ある種の応用装置の寸法制約を満たすように十
分に小さくされることができない。
(発明の概要) 表面と同一面に取り付けられ得るアンテナを提供するこ
とがこの発明の目的である。
非平面の表面の形に一致することのできるアンテナを提
供することも又この発明の目的である。
広い周波数帯域幅及び広い角度の有効範囲を持ったアン
テナを提供することがこの発明の更なる目的である。
比較的小さい容積に収まるアンテナを提供することがこ
の発明の更なる目的である。
3:l周波数帯域幅にわたってエンドファイヤ又はニア
ブロードサイドの放射パターンを得るように設計される
ことのできるアンテナを提供することがこの発明の紅お
更なる目的である。
前述及びその他の目的は誘電体で満たされた放射空胴な
持ったアンテナによって達成される。この放射空胴には
二つの対立したテーパ付き壁部がある。無線周波エネル
ギーがマイクロストリップホーンな介して放射空胴に供
給される。放射空胴における誘電体はアンテナの上面の
形に従う。アンテナの上面は次にアンテナが取り付けら
れている表面の形に従う。
(実施例) 図1はこの発明に従って構戒されたアンテナ10の分解
図を示している。このアンテナ10には導電性金属から
形或された基部12及び頂部20がある。
誘電体板14が、例えば接着剤又は取付ねじによって、
基部12に取り付けられている。板14の相対誘電率は
εr8である。マイクロストリップホーン16が既知の
方法で誘電体板14の上面(番号はつけられていない)
において図形化されている。動作の際、基部12は接地
電位にあって、マイクロストリップの第2導体を形成し
ている。
給電部28を通してマイクロストリップホー/l6に信
号が加えられる。例えば、同軸ケーブル(図示されてい
ない)を給電部28に通してそれの中心導体をマイクロ
ストリップホーン16に接続することができるであろう
。
相対誘電率ε7を持った誘電体スラブ18も又、例えば
接着又は頂部20による捕獲によって、基部12に取り
付けられている。誘電体スラブ18には基部12のマイ
クロストリップホーン、32の形に従うマイクロストリ
ップホーン、34がある。誘電体スラブ18には頂部2
oにおげるマイクロストリップホーン、(図3の素子5
0)の形に従う第2のマイクロストリップホーン、30
がある。
頂部20はねじ穴22及び24を通るねじによって又は
専電性エポキシのような他の任意の好都合な手段によっ
て基部12に固定されている。頂部20を基部に固定し
て、放射空胴26が形底されている。放射空胴26は底
部においては基部12によって境界をつけられている。
放射空胴26の両側面は頂部20の先端部42A及び4
2Bの内側面によって境界をつけられている。放射空胴
26の第3の側面は頂部20のマイクロストリップホー
ン、50(図3)によって境界をつけられている。放射
空胴26の第4の側面はマイクロストリップホーン、3
2によって境界をつげられている。誘電体スラブ18は
それゆえ放射空胴26を満たしている。
基部l2、頂部20及び誘電体スラブ40は同一平面の
上面を形成するように構戒されている。
特に、アンテナ10の諸構或部分を組み立てると、上面
36、38及び40は不連続点のない表面を形成する。
図1において、その表面は平面であるように示されてい
る。アンテナ10はそれゆえ平面状表面のくぼみ中に置
かれて同一平面の表面を作ることができるであろう。し
かしながら、この発明は平面状同一平面の表面に限定さ
れない。
図2は、頂部20を除去してアンテナ10(図1)の頂
部を眺めることによって見られるであろ5ようなアンテ
ナlOの付加的な細部を示している。すべての図面にお
いて、同様の参照番号は同様の素子を示している。図2
の構造部には2軸及びこれに対して測定された角度ψA
Zが重ね合わされている。角度ψAZはアンテナ10に
対する方位角方向を示している。
図2は又アンテナ10における諸構成部分の種々の寸法
を示している。誘電体板14は幅ti’B及び長さLs
を持っている。誘電体スラブ18は幅lVを持っている
。上面40は長さLを持っている。
誘電体板14及び誘電体スラブl8の全長はLTである
。
図3は図1の線3−3に沿って取られたアンテナ10の
断面図を示している。頂部20の細部は図3において見
られ得る。頂部20には誘電体スラブ18のマイクロス
トリップホーン、30の形に従ったマイクロストリップ
ホーン、50がある。更に、頂部20にはマイクロスト
リップホーンl6の上方において高さHMC  延びた
長さLMcの空胴54が形戒されている。空胴54の内
側には吸収体52があるが、これは無線周波エネルギー
を吸収する任意σ)既知の物質である。
空胴54及び吸収体52はマイクロストリップホーン1
6が自由空間にあったならば存在するであろうような負
荷に非常に類似したマイクロストリップホーン16に対
する負荷を提供する。更に、吸収体52は空胴54にお
ける共振を阻上すると共に最小限のRFエネルギーを吸
収するように選択されてL・る。
頂部20は誘電体ホーンl6と電気的に接触している。
電気的には、マイクロストリップホーン、50はマイク
ロストリップホ一716の延長部と同じである。マイク
ロストリップホーン、50はそれゆえマイクロストリッ
プホーン16を通過して放射空胴26へ進む電気信号を
発射する。
アンテナ10の種々の他の寸法が図3に示されている。
誘電体スラブl8は高さHcを持つように示されている
。マイクロストリップホーン、34を除外した誘電体ス
ラブ18の底面は長さLBを持つように示されていろ。
誘電体板l4は高さCを持つように示されている。更に
マイクロストリップホーン、50は基部12と角度αn
を作るように示されてち・る。マイクロストリップホー
ン、32は2軸と角度αfを作るように示されている。
又、角度θELが示されている。角度θELはアンテナ
10に関する仰角方向を規定している。
この発明に従ってアンテナを構成する際には、二つの主
要な考察事項に基づいてアンテナの種々の寸法が選択さ
れる。まず、寸法はアンテナの動作の中心周波数!。の
波長λ。に基づいて選択される。更に、アンテナ10が
所望の方位角及び仰角においてビームを投射するように
幾つかのパラメータが選択される。
例   ■ 一例として、表IはアンテナlOの種々のパラメータに
対して選択された値を示している。図4Aは表Iの値を
持ったアンテナが0.9177,に等しい周波数で動作
させられたときに生じる方位角ビーム指向性図を示して
いる。プロットの横軸は方位角を示している。縦軸はθ
°の仰角での方位角において遠方界で測定された等方向
放射アンテナに関する利得を示している。
図4Bは表Iの値を持ったアンテナが0.917f0 
0周波数で動作させられたときの仰角指向性図を示して
いる。プロットの横軸は仰角を示している。縦軸は0°
の方位角での仰角において遠方界で測定された等方向放
射アンテナに関する利得を示している。
表   ■ 1.17λ。
0.5lλ0 0.6lλ0 0.31λ。
0.03λ0 0.19λ。
0.18λ0 0.51λ。
0.39λ。
0.36λ。
1.78λ。
40.4° l4、9° 3.0 2.22 Aによって見られるよ 60°の方位角平面にお いて3dBのビーム幅を持っている。図4Bにおげろ線
400Bはアンテナ10が約60°の仰角平面において
3dBのビーム幅を持っていることを示している。仰角
平面におけるビーム中心は約20’の仰角において生じ
る。
アンテナ10の性能はアンテナ構成のパラメータを変え
ることによって変更され得る。パラメータLが短くされ
たならば、仰角平面における3dBビーム幅は増大する
。更に、ビームは90°に等しいθKLo値により接近
して中心を配置されるようになる。換言すれば、アンテ
ナはニアブロードサイド・アンテナ指向性囚を持ってい
る。逆に、Lの増大は仰角平面におけるビームを零に近
いθKLの値により接近して集中させようとする。換言
すれば、アンテナはエンドファイヤ・アンテナ指向性図
を持っている。
更に、誘電体スラブl8の@Wは変えることができる。
Vの値を増大すると、方位角平面における3dBビーム
幅が減小する傾向がある。図5はアンテナの代替実施例
を示している。アンテナ10,4はマイクロストリップ
ホーン16(図示されていない)から離れて外方ヘテー
パの付ち・た誘電体スラブ10/fを収容している。テ
ーパの幅を大きくすると、方位角方向における3dBビ
ーム幅が減小する傾向がある。
例   ■ θEL=O°からθ)11=170°までにわたる半球
に近い仰角有効範囲が表Iに示されたパラメータのある
ものを変えることによって達成され得る。
L=0.53λ。及びε7=6では、(θKL,=20
°及びθEL= 1 6 0°において)8bB未滴の
利得変化及び3.5dB未満の前後比になるであろう。
この例の値で構成されたアンテナは2dB4以上のイン
ピーダンス整合ピーク利得、及び3:1の周波数帯域に
わたってθEL=Q’の平面において測定された62°
以上の半値パワー・ビーム幅を達成することができる。
図5はアンテナが表面に面一取付され得る様子を示して
いる。アンテナ10,4は表面56のくぼみに置かれて
いる。この場合、表面56は曲がりている。上面36A
、38A及び40Aは表面560形に従うように形成さ
れている。
この発明の実施例を説明したが、開示された実施例に対
する種々の変更が行われ得るであろうことは当業者には
明らかであろう。例えば、アンテナは信号の送信に関し
てだけ説明されてきたが、信号を受信するためにも使用
され得るであろう。
更に、アンテナは平面状又は曲面状の表面と同一平面に
取り付けられるように示されてきたが、任意の形状の表
面の形に従うように容易に拡張され得るであろう。この
埋込(フラッシュマウント)アンテナを配列して、埋込
アレイアンテナを生じさせるようにすることができるで
あろう。
【図面の簡単な説明】
図1はこの発明に従って構成されたアンテナの分解図を
示している。 図2は頂部20が除去された図1のアンテナの上面図で
ある。 図3は線3−3に沿って取られた図1のアンテナの断面
図である。 図4Aは図1のアンテナの方位角ビーム指向性図を示し
たプロットである。 図4Bは図1のアンテナの仰角ビーム指向性図を示した
プロットである。 図5は湾曲表面を持った物体に取り付けられたこの発明
の別の実施例を示している。 (外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、a)表面の形に従っており且つ空胴が形成されてい
    る上面を有する導電構造部、 b)空胴内に配置された誘電体、及び c)無線周波エネルギーを空胴に結合する手段、を備え
    ている表面と水平に取り付けられたアンテナ。 2、無線周波エネルギーを結合する手段がマイクロスト
    リップホーンを含んでいる、請求項1のアンテナ。 3、マイクロストリップホーンが第2の空胴によつて上
    面から分離されている、請求項2のアンテナ。 4、第2空胴に配置された無線周波エネルギーを吸収す
    る材料を付加的に備えている、請求項3のアンテナ。 5、空胴が構造部の第1テーパ面によつて境界をつけら
    れている、請求項1のアンテナ。 6、空胴が第1テーパ面とは反対の構造部の第2テーパ
    面によつて境界をつけられている、請求項5のアンテナ
    。 7、無線周波エネルギーを結合する手段が第2テーパ面
    に電気的に接続されたマイクロストリップホーンを含ん
    でいる、請求項6のアンテナ。 8、誘電体が構造部の第1テーパ面の形に従った第1テ
    ーパ面を有している、請求項5のアンテナ。 9、誘電体が構造部の第2テーパ面の形に従った第2テ
    ーパ面を有している、請求項8のアンテナ。 10、アンテナが平面状の表面と水平に取り付けられて
    いる、請求項1のアンテナ。 11、アンテナが曲面状の表面と水平に取り付けられて
    いる、請求項1のアンテナ。 12、a)上面及びテーパ面を有する基部、並びにb)
    i)基部の上面と水平に配置された上面、及び ii)各先端部が基部のテーパ面の形に従った縁部を有
    する二つの先端部 を有する頂部、 を備えているアンテナ。 13、a)i)基部のテーパ面の形に従った第1面、並
    びに ii)各面が先端部の一つのものの面の形に従つている
    第2面及び第3面、 を有する誘電体スラブ、 を付加的に備えている、請求項12のアンテナ。 14、基部がテーパ面に隣接した平担面を有している、
    請求項13のアンテナ。 15、a)基部の平担面に取り付けられた誘電体板、を
    付加的に備えている、請求項14のアンテナ。 16、a)誘電体板上に形成されたマイクロストリップ
    ホーン、 を付加的に備えている、請求項15のアンテナ。 17、頂部が、二つの先端部に隣接し且つこれらの間に
    配置されたテーパ面を有している、請求項16のアンテ
    ナ。 18、誘電体スラブが、頂部のテーパ面の形に従った第
    4面を有している、請求項17のアンテナ。
JP2149706A 1989-06-09 1990-06-07 フラッシュマウント・アンテナ Expired - Lifetime JP3045522B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36440489A 1989-06-09 1989-06-09
US364404 1989-06-09

Publications (2)

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JPH0326101A true JPH0326101A (ja) 1991-02-04
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JP (1) JP3045522B2 (ja)
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DE69024103T2 (de) 1996-08-29
DE69024103D1 (de) 1996-01-25
EP0402005B1 (en) 1995-12-13
EP0402005A2 (en) 1990-12-12
EP0402005A3 (en) 1991-05-15
IL94458A0 (en) 1991-03-10

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