JPH0326660Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、舶用レーダ、中継装置等のアンテナ
として好適なスロツト・アレイ・アンテナ装置に
関し、特に、誘電体導波機構を備えて、小型軽量
化を図つたスロツト・アレイ・アンテナ装置に関
する。

［従来技術］ スロツト・アレイ・アンテナ装置は、パラボ
ラ・アンテナ等と比べて小型軽量であるため、マ
スト等に載せる必要がある舶用レーダに多用され
ている。しかし、スロツト導波管のみでは、該ス
ロツト導波管の管軸を含む平面（以下水平面と称
する。）内での指向性ビームを形成できるだけで、
該水平面に直交する面（以下垂直面と称する。）
内の指向性ビームは形成できないので、垂直面内
の指向性ビームを得るのに、通常、ホーンが装着
され、使用されている。そのため、パラボラ・ア
ンテナ程ではないにしても、鋭いビームを得よう
とすると、重量が増大し、また、開口面積が大き
くなつて、野外使用に際し、風圧の影響が大きく
なる欠点がある。特に、風の強い海上で使用され
る舶用レーダでは、それ自身の強度と共に、回転
駆動系に対しても多大な影響を及ぼすので、風圧
の問題は極めて重要である。

これに対し、出願人は、誘電体導波機構と小型
反射板とを備えて、ホーンを小型反射板に置き換
えて縮小することにより、小型軽量化を図り、か
つ開口面積を小さく抑えたスロツト・アレイ・ア
ンテナ装置を提案した（特開昭56−31205号）。

第８図は、このスロツト・アレイ・アンテナ装
置の一例を示す。同図に示すスロツト・アレイ・
アンテナ装置は、チヤネル部材２のウエブに溝部
２ａを設けて、該溝部２ａにスロツト導波管１を
挿入固着して成り、該スロツト導波管１の前方
に、該前方の空間を挟んで、板厚が使用波長に比
して十分薄い一対の誘電体板３ａ，３ｂから成る
誘電体導波機構３を突設し、かつ、該一対の誘電
体板３ａ，３ｂの外側に、誘電体板３ａ，３ｂの
基部近傍を透過して射出される電磁波を反射する
反射板４を、上記チヤネル部材２の開口部に設け
て構成される。

このスロツト・アレイ・アンテナ装置は、スロ
ツト導波管１から放射された電磁波のうち、水平
面に対し小さな角度を成して放射されるものを、
誘電体板３ａ，３ｂの内向き面（対向面）にて反
射させて前方に導くと共に、大きな角度を成して
放射されるものを、反射板４にて前方に反射させ
ることにより、前方に放射される電磁波エネルギ
を増大させて、指向性ビームを形成し、かつ、サ
イドローブレベルを低減させている。

この場合、反射板４は、大きな角度で放射され
る誘電体基部からの電磁波のみを反射すればよい
ので、短くてよく、従つて、開口面積を、従来の
ホーンに比し小さくすることができる。例えば、
従来のホーン型の場合、開口面高さが使用波長の
４倍以上であつたものが、このスロツト・アレ
イ・アンテナ装置の場合、波長の２倍程度でよ
く、開口面積を小さくすることができる。

上述した第８図に示すスロツト・アレイ・アン
テナ装置は、これ自体で十分実用可能であるが、
例えば、風が強い場所での使用、振動が激しい場
所での使用等のように使用環境条件によつては、
誘電体板および反射板の補強を行なう必要があ
る。特に、舶用レーダの場合、風波の影響が大き
いため、その必要性が大きい。

即ち、上記第８図に示すスロツト・アレイ・ア
ンテナ装置は、誘電体板を片持支持するため、該
誘電体板が、その自重により撓んだり、風等によ
り揺動したりし易い。ところが、誘電体導波機構
は、誘電体板間にて電磁波を反射させて、前方に
放射させるため、誘電体板が撓んだり、揺動した
りすると、該誘電体板にて反射される電磁波の進
行方向が変動する。そのため、主ビームの進行方
向、ビーム形状やビームの対称性が変化し、ま
た、サイドローブも変動する。

また、反射板についても、風の強い場所で使用
されることの多い舶用レーダ等の場合、風に煽ら
れて反射板が撓んだり、揺動したりすると、該反
射板にて反射されて前方に放射される電磁波の進
行方向が、上記誘電体板の場合と同様に変動す
る。

これでは、安定した使用ができないので、誘電
体板や反射板が撓んだり、揺動したりしないよう
に補強する必要がある。そこで、反射板の板厚を
厚くすることが考えられるが、反射板全体を厚く
すると、重量が増大し、アンテナ装置の軽量化の
流れに反する。一方、誘電体板の板厚を厚くする
ことも考えられるが、重量の増大と共に、電磁波
が内部にトラツプされ易くなり、サイドローブを
増加する欠点があり、採用できない。

［考案の目的］ 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、アンテナ装置の重量増大をできる限り小さく
抑えて、誘電体板や反射板が撓んだり、揺動した
りしないように補強し、主ビームの進行方向、ビ
ーム形状やビームの対称性が変化しないように、
また、サイドローブも変動しないようにして、安
定した性能で使用できるスロツト・アレイ・アン
テナ装置を提供することを目的とする。

［考案の構成］ 上記目的を達成すべく本考案の構成は、スロツ
ト導波管の前方に、該前方の空間を挟んで、板厚
が使用電磁波の波長に比して十分薄い一対の誘電
体板を突出して設け、かつ、該一対の誘電体板の
外側の基部近傍に、電磁波を反射する反射板を設
けてなるスロツト・アレイ・アンテナ装置におい
て、 上記一対の誘電体板の先端から反射板開口部ま
での長さを少なくとも有すると共に、使用電磁波
の波長に比して十分薄い板厚で、略Ｕ字形状のリ
ブを複数本備え、 該各リブは、スロツト導波管の長手方向に沿つ
て間隔をあけて、一対の誘電体板の、先端側から
反射板の開口位置までの外側に嵌め込まれ、少な
くともその一部が、反射板または誘電体板に固着
されることを特徴とするスロツト・アレイ・アン
テナ装置。

［考案の作用］ このように、誘電体板と反射板とに補強用リブ
を設けることにより、該リブがこれらを強固に保
持する。その結果、これらが撓んだり、揺動した
りしないように抑え、電磁波の反射の際、その反
射面を一定に保持する。これにより電磁波は、同
一位置および同一角度で入射すると、すべて同一
方向に反射され、一定パターンの主ビームを形成
することができる。本考案のアンテナ装置は、か
かる作用により、主ビームの進行方向、ビーム形
状やビームの対称性が変化しないように、また、
サイドローブも変動しないようにして、安定した
性能で使用できる。

［実施例］ 本考案の実施例について、図面を参照して説明
する。

＜第１実施例の構成＞ 第１図、第２図および第３図に示す本考案スロ
ツト・アレイ・アンテナ装置の第１実施例は、チ
ヤネル部材２のウエブに溝部２ａを設けて、該溝
部２ａにスロツト導波管１を挿入固着し、該スロ
ツト導波管１の前方に、該前方の空間を挟んで、
板厚が使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板
３ａ，３ｂから成る誘電体導波機構３を突設し、
かつ、該一対の誘電体板３ａ，３ｂの外側に、誘
電体板３ａ，３ｂの基部近傍を透過して放出され
る電磁波を反射する反射板４を、上記チヤネル部
材２の開口部に設けて成るものに、リブ５を設け
て構成される。なお、リブ５を除き、他の構成
は、上記第８図に示したものと同じである。

チヤネル部材２は、金属板または金属壁面を有
する材料からなり、導波管と同様に作用する。金
属壁面を有する材料としては、例えば、プラスチ
ツク板に金属層を、メツキその他の手段により被
着したものがある。

上記誘電体導波機構３は、上記第８図に示した
ものと同様に、略平行に配置した２枚の誘電体板
３ａ，３ｂからなる。

誘電体板３ａ，３ｂは、波長λに比して十分薄
い板厚、例えば、λ／10以下のものを使用する。
本実施例では、この板厚ｔは、0.078λとしてあ
る。板厚は、誘電率が大きいもの程薄くする必要
があり、本実施例では、比誘電率が約2.8のもの
を使用している。板厚を薄くすると、それだけ、
誘電体板内にトラツプされる電磁波を少なくする
ことができる。

誘電体板３ａ，３ｂの前後方向の長さＬは、長
いほどよいと考えられるが、誘電体板３ａ，３ｂ
の支持を考慮すると、波長λの数倍程度が適当で
ある。本実施例では、3.4λである。

また、誘電体板３ａ，３ｂの間隔は、狭くなる
ほどサイドローブレベルが減少する。しかし、誘
電体板３ａ，３ｂの基部では、チヤネル部材２の
開口部幅をλ／２より小さくすると、スロツト導
波管１からの電力放射を抑圧するため、本実施例
の如き誘電体板取付構造の場合、必然的にλ／２
以上となる。もつとも、チヤネル部材２の構造が
異なれば、このように限定されない。本実施例で
は、外向き面間の距離Ｄは、0.78λとしてある。

反射板４は、上記チヤネル部材２と同様に、金
属板または金属壁面を有する板から成り、本実施
例では、上記第８図のものと同様に、チヤネル部
材２開口部に一体に設けられている。この反射板
４は、その長さを大きくするほど、サイドロー
ブレベルが小さくなるが、を大きくすると、そ
れだけ風圧が大きくなる。従つて、使用波長の２
倍程度が望ましく、本実施例では、1.56λとして
ある。また、反射板の開き角度θは、誘電体板を
透過してくる電磁波の入射角度と風圧とを考慮し
て、実験により決める。本実施例では、25度であ
る。

リブ５は、合成樹脂材、金属等により、第４図
に示すように略Ｕ字形状に形成され、上記一対の
誘電体板３ａ，３ｂの先端、および、該誘電体板
３ａ，３ｂの先端から反射板開口部４ａまでの誘
電体板３ａ，３ｂ外側に装着される。このリブ５
は、電磁波の放射される空間に位置するので、放
射電磁波に影響を与えないようにするため、でき
るだけ細くすることが望ましい。即ち、リブ５
は、厚さを使用電磁波の波長より十分薄くして形
成する。本実施例では、0.1波長以下としている。

取付位置および個数は、本実施例では、４本を
ほぼ等間隔に取付けているが、アンテナ装置の大
きさにより適宜設定し得る。

このリブ５は、先端内側に誘電体板３ａ，３ｂ
の先端と嵌合する誘電体板嵌合部５ａが設けてあ
り、基端外側に反射板取付部５ｂが設けてある。
この反射板取付部５ｂは、誘電体板３ａ，３ｂと
反射板４とに挟まれる空間に嵌装するよう傾斜が
設けてある。誘電体取付部５ｂは、誘電体板３
ａ，３ｂの先端を嵌装すべく、切込５ｄが設けて
ある。

このリブ５は、上記誘電体板嵌合部５ａおよび
反射板取付部５ｂと、誘電体板３ａ，３ｂと接触
する誘電体板接触部５ｃとに接着剤を塗布するこ
とにより、誘電体板３ａ，３ｂと反射板４とに強
固に装着することができる。もつとも、接着剤を
使用せずに固着してもよい。

＜第１実施例の作用＞ このような構成において、スロツト導波管１か
ら電磁波を放射すると、該電磁波は、基端部で
は、誘電体板３ａ，３ｂに対して比較的小さな入
射角で入射するため、大部分が誘電体板３ａ，３
ｂを透過して、反射板４に入射し、ここで反射さ
れて、略アンテナ前方に向きを揃えて進行する。
一方、誘電体板３ａ，３ｂの先端方向に近づくに
従つて、誘電体板３ａ，３ｂに対する入射角が大
きくなり、反射される電磁波が多くなつて、誘電
体板３ａ，３ｂの先端から放射される。

ところで、本実施例では、誘電体板３ａ，３ｂ
と反射板４とがリブ５により補強され、特に、誘
電体板３ａ，３ｂは、反射板開口部４ａから先端
までの突出部分をリブ５にて挟持されるので、自
重で撓んだり、風で揺動したりすることがない。
従つて、スロツト導波管１から放射された電磁波
の反射板４または誘電体板３ａ，３ｂに対する入
射角が変動しないので、電磁波ビームの形状がほ
ぼ一定に保持され、ビームの対称性が保持され、
また、サイドローブも変動しない。

そのため、本実施例のアンテナ装置が船舶等に
搭載され、強風に曝されて使用されても、ビーム
形状を乱すことなく、安定して使用できる。

本実施例のアンテナ装置の場合、リブ５は、肉
厚を、使用電磁波の波長に比して十分薄く形成し
てあり、第３図に示すように、スロツト導波管１
のスロツト１ａ間に収まり、各スロツトから射出
される電磁波の大部分に対し障害とはならない。

また、このリブ５は、軽い合成樹脂材等にて形
成でき、しかも、適当な間隔で装着されるので、
重量の増加が少なくてすむ。

＜第２実施例の構成＞ 第５図に示す本考案スロツト・アレイ・アンテ
ナ装置の第２実施例は、チヤネル部材２のウエブ
にスロツト導波管１を固着すると共に、該チヤネ
ル部材２の平行片の外側に、グリツド６、誘電体
板３ａ，３ｂおよび反射板４を固着して成るもの
に、リブ５を設けて構成される。

本実施例において誘電体導波機構３を構成する
一対の誘電体板３ａ，３ｂは、先端を接近させる
ようにして非平行に配設してあり、これによつ
て、サイドローブをさらに低減している。

グリツド６は、スロツト導波管１の前方に設け
られ、該導波管１から放射される電磁波のうち、
垂直偏波成分を抑圧して、水平偏波成分のみを放
射させる。

反射板４は、上記第１実施例のものとは異な
り、チヤネル部材２とは別体に設けられている。
即ち、この反射板４は、反射部４ｂと、取付部４
ｃと、開口部４ａとからなり、金属板にて形成さ
れ、取付部４ｃにて、ボルト７ａおよびナツト７
ｂによりチヤネル部材２に取付けられている。

開口部４ａは、反射板４先端において、他の反
射板４の開口部と相互に略平行となるように突設
され、放射電磁波をその等位相面が平面状となる
ように進行させ、また、反射板内側と外側の自由
空間とのインピーダンスを整合させる。

リブ５は、上第１実施例のものと同様に、ほぼ
等間隔で４本設けてある。本実施例のリブ５は、
一対の誘電体板３ａ，３ｂが、先端が接近する非
平行状態に形成してあるので、これに合せて誘電
体板接触部５ｃを傾斜させて設けてある。また、
反射板取付部５ｂは、開口部４ａが平行に突出し
ていることに対応して水平に設けてある。

＜第２実施例の作用＞ 本実施例では、スロツト導波管１から電磁波が
放射されると、グリツド６にて垂直偏波成分が抑
圧され、水平偏波成分のみが放射される。放射さ
れた電磁波は、上記第１実施例の場合と同様に、
誘電体板３ａ，３ｂで反射されたり、反射板４に
て反射されたりして、アンテナ前方に放射され
る。

反射板４にて反射された電磁波は、突出部４ａ
により、平行に進行し、等位相面が平面状とな
る。そのため、主ビームの拡がりが抑えられ、ビ
ーム幅の狭い主ビームが得られる。

また、本実施例でも、上記第１実施例の場合と
同様に、リブ５は、グリツド６から放射される大
部分の電磁波に対して障害とならない。

＜第３実施例の構成＞ 第６図に示す本考案スロツト・アレイ・アンテ
ナ装置の第３実施例は、チヤネル部材２のウエブ
にスロツト導波管１を固着すると共に、該チヤネ
ル部材２の平行片の外側に、グリツド６、誘電体
板３ａ，３ｂおよび反射板４を固着して成るもの
に、リブ５を設けて構成される。

本実施例は、誘電体板３ａ，３ｂとリブ５とを
除き、上記第２実施例の構成と同様である。従つ
て、相違する部分の構成のみ説明する。

誘電体板３ａ，３ｂは、その周縁部に蓋体９を
装着してある。この蓋体９は、突出する誘電体板
３ａ，３ｂの正面および側面に装着され、該誘電
体板３ａ，３ｂが挟んで形成する空間を閉塞す
る。この蓋体９は、例えば合成樹脂材にて形成さ
れ、板厚は、電磁波の反射を防ぐため、使用電磁
波の波長の1/20としてある。

また、本実施例では、上記誘電体板３ａ，３ｂ
が挟んで形成する空間に、使用電磁波に対して透
明な材料からなる支持部材８を装填してある。こ
の支持部材８は、例えば、発泡性樹脂からなり、
その原料を上記空間内に充填し、発泡させること
により、装填できる。

リブ５は、第７図に示すように、誘電体板３
ａ，３ｂが、非平行で先端が接近しているので、
これに対応して誘電体板接触部５ｃを非平行に設
定してある。また、誘電体板嵌合部５ａは、誘電
体板３ａ，３ｂが蓋体９にて閉塞されているた
め、第４図に示すものと異なり、切込５ｄはな
い。

＜第３実施例の作用＞ 本実施例では、上記第２実施例と同様に、グリ
ツドにて垂直偏波が抑圧され、水平偏波成分のみ
が放射される。放射された電磁波は、支持部材８
から誘電体板３ａ，３ｂにて反射されたり、反射
板４にて反射されたりした前方に進行する。誘電
体板３ａ，３ｂ間から放射される電磁波は、蓋体
９が波長の1/20以下の厚さであるため、反射され
ず、殆どが透過して放射される。従つて、支持部
材８および蓋体９は、電磁波の放射に何ら影響し
ない。

支持部材８は、誘電体板３ａ，３ｂを両者間に
て支えるため、リブ５のみの場合より、誘電体板
３ａ，３ｂを強固に保持できる。また、蓋体９を
備えることにより、雨水等の侵入を防止でき、よ
り実用的となる。

＜上記各実施例の変形例＞ 上記各実施例は、風により誘電体板および反射
板が揺動しない構造としているが、反射板４に、
打抜き等の手段により、風抜き孔を多数設けても
よい。風抜き孔は、その断面積が大きいほど風抜
き効果が大きくなるが、これを大きくし過ると、
電磁波が透過してしまい、サイドローブを増加さ
せることになる。そこで、使用偏波に対してカツ
トオフとなる形状に形成する。

上記各実施例では、反射板４を金属板にて形成
しているが、電磁波を反射する構成であればよ
い。例えば、FRP（繊維強化プラスチツク）等の
合成樹脂板に、導体層を設けて構成することがで
きる。かかる構成によれば、反射板を軽量化する
ことができる。

また、上記各実施例では、反射板の電磁波を反
射する部分が平面状となつているが、放物面等の
曲面状としてもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は、一対の誘電体板
の先端、および、該誘電体板の先端から反射板開
口部までの誘電体板外側に、使用電磁波の波長に
比して十分薄い厚さのリブを設けた構成により、
アンテナ装置の重量増大をできる限り小さく抑え
て、誘電体板や反射板が撓んだり、揺動したりし
ないように補強し、主ビームの進行方向、ビーム
形状やビームの対称性が変化しないようにし、ま
た、サイドローブも変動しないようにして、安定
した性能で使用できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案スロツト・アレイ・アンテナ装
置の第１実施例を示す斜視図、第２図はその断面
図、第３図は上記第１実施例の要部拡大正面図、
第４図は上記実施例に使用されるリブの一例を示
す側面図、第５図は本考案スロツト・アレイ・ア
ンテナ装置の第２実施例を示す斜視図、第６図は
本考案スロツト・アレイ・アンテナ装置の第３実
施例を示す斜視図、第７図は上記第３実施例に使
用されるリブの一例を示す側面図、第８図は誘電
体導波機構を備えた先行技術のスロツト・アレ
イ・アンテナ装置の例を示す斜視図である。 １……スロツト導波管、２……チヤネル部材、
３……誘電体導波機構、３ａ，３ｂ……誘電体
板、４……反射板、４ａ……開口部、５……リ
ブ、６……グリツド、８……支持部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スロツト導波管の前方に、該前方の空間を挟ん
   で、板厚が使用電磁波の波長に比して十分薄い一
   対の誘電体板を突出して設け、かつ、該一対の誘
   電体板の外側の基部近傍に、電磁波を反射する反
   射板を設けてなるスロツト・アレイ・アンテナ装
   置において、 上記一対の誘電体板の先端から反射板開口部ま
   での長さを少なくとも有すると共に、使用電磁波
   の波長に比して十分薄い板厚で、略Ｕ字形状のリ
   ブを複数本備え、 各リブは、スロツト導波管の長手方向に沿つて
   間隔をあけて、一対の誘電体板の、先端側から反
   射板の開口位置までの外側に嵌め込まれ、少なく
   ともその一部が、反射板または誘電体板に固着さ
   れることを特徴とするスロツト・アレイ・アンテ
   ナ装置。