JPH0356007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、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、誘導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。

［従来の技術］ 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（以下水平面と呼
ぶ）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（以下垂直面と呼ぶ）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、本出願人は、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、小型軽量化を図ると
共に、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１図および第２図は、このスロツト・アレ
イ・アンテナ装置の一例を示す。これらの図に示
すスロツト・アレイ・アンテナ装置は、チヤンネ
ル部材２のウエブに溝部２ａを設けて、該溝部２
ａにスロツト導波管１の挿入固着して成り、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な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、大きな角度をなして
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。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した第１図および第２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、さらにサイドローブレベルの低減を
要請されることがある。

これに対し、誘電体板の材質、長さ等の変更、
チヤネル部材の変更、また、反射板の長さ、取付
角度変更などにより対応することが考えられる。

しかし、この方法では、仕様に応じて多種の部
品を用意しなければならず、また、生産工程も複
雑になり、さらに、重量および開口面積の増大と
なる問題があり、低サイドローブレベル化の実現
が、容易ではなかつた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、誘電体板の形状、取付状態を変更するのみ
で、重量および開口面積を増大することなくサイ
ドローブレベルを低減でき、しかも、誘電体板を
除き多種の部品を用意する必要もなく、また生産
工程も複雑にならずに形成できるスロツト・アレ
イ・アンテナ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、スロツト
導波管の前方に、該前方の空間を挟んで、板厚が
作用波長に比して十分薄い一対の誘電体板を突出
させて、並設し、かつ、該一対の誘電体板の基部
の外側に、電磁波を反射するための反射板を設け
て構成されるスロツト・アレイ・アンテナ装置に
おいて、上記一対の誘電体板を、並列される各誘
電体板が、互いに内向きに0.8から５度の範囲で
傾斜するように配設することを特徴とする。

［作用］ 上記構成において、本発明の作用は、理論的に
は必ずしも明確ではないが、一応、次のように考
えられる。

平行平面板の誘電体板の非平行配置した場合、
一対の誘電体板内向き面の傾斜により、電磁波の
誘電体板に対する入射角が、平行配置の場合より
小さくなるので、誘電体板基部では、電磁波の透
過率が大きくなつて、反射板により反射されて、
前方に進行する電磁波が増加する。一方、同様の
理由により、一対の誘電体板内向き面にて反射さ
れる電磁波は、水平面とのなす角が極めて小さ
く、ほとんど前方に進行する。この結果、前方へ
の放射エネルギが増加し、側方（垂直方向）への
放射エネルギが減少して、サイドローブレベルが
低く抑えられる。

また、楔形板の誘電体板を用いて非平行配置と
する場合、誘電体板を透過する電磁波が、プリズ
ムによる光の屈折と同様に、厚さのある方へ大き
く屈折されるため、反射板により反射される電磁
波が増加する。すなわち、誘電体板を透過する電
磁波のうち、従来反射されなかつた波まで、大き
く屈折されて反射板に入射し、前方に反射され
て、前方への放射エネルギを増大させる。

いずれの場合も、反射板を有効に利用でき、開
口面積を拡げることなくサイドローブレベルを低
減できる。勿論、反射板を大型化しなくてもよい
ので、アンテナの重量を増大させることがない。

［実施例］ 本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第３図および第４図に示す本発明スロツト・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を挿入固着して成り、該スロツ
ト導波管１の前方に、該先方の空間を挟んで、板
厚が使用波長に比して十分薄い一対の誘電体板３
ａ，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。なお、誘電体導
波機構３を除き、他の構成は、上記第１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披
着したものがある。

上記誘電体導波機構３は、２枚の誘電体板３
ａ，３ｂからなり、誘電体板３ａ，３ｂは、
各々、基部近傍を僅かに折曲した板状の誘電体か
ら成り、互いに外向き面の延長線が先端側にて接
近するようにして、基部をチヤネル部材２の平行
片の内側に固着して成る。

誘電体板の折曲は、該板の長さ、反射板の長さ
および開き角度によつても異なるが、５度を超え
ない程度の極めて僅かな角度である。もつとも、
チヤネル部材２の平行片に傾斜を設けておけば、
誘電体板を折曲しなくともよい。また、平行平面
板の誘電体板を、チヤネル部材２に取り付ける際
に折曲してもよい。

誘電体板３ａ，３ｂの傾斜角度は、サイドロー
ブレベルに影響があり、本発明者の実験によれ
ば、角度が大きくなる程サイドローブレベルが小
さくなる。ただし、角度を大きくし過ぎると、メ
インローブのパターンが悪くなるので、上記角度
範囲が好ましい。

また、誘電体板３ａ，３ｂは、波長に比して十
分薄い板厚のもの、例えば、1/10波長以下の板を
使用する。本実施例の場合、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
理由は、誘電体板内に電磁波がトラツプされるこ
とによる放射パターンの劣化を防ぐためである。

誘電体板３ａ，３ｂの前方方向の突出長さＬ
は、長い程よいと考えられるが、内向きの傾斜を
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
程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1/2λより小さくすると、スロツト導波
管からの電力放射を抑制するため、本実施例の如
き誘電体板取付構造の場合、必然的に1/2波長以
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、外向き面開の距離Ｄは、0.78λとしてある。
一方、先端における距離ｄは、誘電体板３ａ，３
ｂの長さと傾斜角とで決まり、本実施例の場合、
0.69λである。

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１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、この長さｌを大きくする程、サイドローブ
レベルが小さくなるが、ｌ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、1.9λ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を考慮して、
実験により決める。本実施例では、25度である。

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、誘電体板３ａ，３ｂに対
する入射角が、誘電体板３ａ，３ｂの傾斜角度分
小さくなるので、第１図に示す平行配置の場合よ
り、透過率が大きくなつて、誘電体板３ａ，３ｂ
基端近傍において水平面に対して大きな角度で進
行する電磁波は、第５図にてＷ１で示すように、
大部分が誘電体板３ａを透過して、反射板４によ
り反射されて、前方に向かつて進行する。

また、上記Ｗ１より大きい角度で誘電体板に入
射した電磁波は、同図Ｗ２で示すように、反射板
４には入射せず、前方にやや拡がつて進行する。

一方、上記Ｗ２よりさらに大きな角度で誘電体
板３ａに入射した電磁波は、同図Ｗ３で示すよう
に、誘電体板内向き面で反射され、前方に進行す
る。この場合、反射される電磁波は、入射角度の
大きいもののみであるので、放射エネルギが集束
されて、拡がりの少ないビームとなる。

上記Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のように進行する各電磁
波を重畳すると、第６図に示す放射パターンとな
る。

ここで、第６図に示す放射パターンを与えるス
ロツト・アレイ・アンテナ装置の諸元を示す。

使用波長 λ＝31.9mm 誘電体板 外向き面（非対向面）間距離 Ｄ≒25.0mm 先端における板間距離 ｄ≒22.0mm 板 厚 ｔ≒2.49mm 前方突出長さ Ｌ≒108mm 比誘電率 ε〓≒2.8 傾斜角度 ψ≒0.80° 反射板 長 さ ｌ≒60.0mm 開き角 θ≒25° これを、誘電体板間隔を平行（Ｄ＝ｄ＝0.78λ）
とする以外は本実施例と同一寸法とした上記第１
図に示すスロツト・アレイ・アンテナ装置の放射
パターン（第７図）と比較すると、後者では−
20dBより大きかつたサイドローブレベルが、前
者、すなわち、本実施例では、−24dB以下の極め
て微小なレベルになつている。

上記実施例では、誘電体板として、平行平面板
を用いたが、楔形板を用いることもできる。第８
図に示す例は、その一例である。

第８図に示す本発明の第２実施例は、誘電体板
３ａ，３ｂとして、楔形板を使用したもので、チ
ヤネル部材２の平行片の突出していない側に溝部
２ａを設けて、該溝部２ａにスロツト導波管１を
固着してなり、かつ、チヤネル部材２の平行片の
外側に、楔形の誘電体板３ａ，３ｂの基部を取り
付け、さらに、その外側に反射板４を取り付けて
なるものである。

反射板４は、チヤネル部材２とは別体に設けて
ある。もつとも、上記第１実施例と同じ構造のチ
ヤネル部材２および反射板４に楔形誘電体板３
ａ，３ｂを取り付けてもよい。また、チヤネル部
材２と反射板４は、上記第１実施例の場合と同様
に、金属板または金属壁面を有する板により形成
される。

この実施例によつても、上記した第１実施例と
同様に、サイドローブレベルが低減される。

上記楔形誘電体板３ａ，３ｂは、先端が、漸次
細くなつていくので、内部にトラツプされた電磁
波が、外部に放射されるため、先端での反射によ
るバツクローブを減少できる利点がある。

なお、上記各実施例では、反射板４を、平板に
て構成しているが、放物面等の曲面であつてもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、誘電体導波機構
を備えたスロツト・アレイ・アンテナ装置におい
て、一対の誘電体板を、誘電体板の外向き面が、
互いに他の誘電体板の対応する面と僅かな角度で
非方向となるように設設する構成としたことによ
り、誘電体板の形状、取付状態を変更するのみ
で、重量および開口面積を増大することなく、サ
イドローブレベルを低減でき、しかも、折曲した
誘電体板または楔形の誘電体板を用意することを
除き、多種の部品を用意する必要もなく、また生
産工程も複雑にならずにアンテナを形成できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘電体導波機構を備えたスロツト・ア
レイ・アンテナ装置の例を示す斜視図、第２図は
その断面図、第３図は本発明スロツト・アレイ・
アンテナ装置の第１実施例を示す斜視図、第４図
はその断面図、第５図は上記第１実施例の作用を
示す説明図、第６図は上記第１実施例の実測放射
パターンを示す特性図、第７図は上記第１図に示
す例の実測放射パターンを示す特性図、第８図は
本発明スロツト・アレイ・アンテナ装置の第２実
施例を示す断面図である。 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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スロツト導波管の前方に、該前方の空間を挟
   んで、板厚が使用波長に比して十分薄い一対の誘
   電体板を突出させて並設し、かつ、該一対の誘電
   体板の基部の外側に、電磁波を反射するための反
   射板を設けて構成されるスロツト・アレイ・アン
   テナ装置において、 上記一対の誘導体板は、並設される各誘電体板
   が、互いに内向きに0.8から５度の範囲で傾斜す
   るように配設されることを特徴とするスロツト・
   アレイ・アンテナ装置。 ２ 上記誘電体板が平行平面板である特許請求の
   範囲第１項記載のスロツト・アレイ・アンテナ装
   置。 ３ 上記誘電体板が楔形板である特許請求の範囲
   第１項記載のスロツト・アレイ・アンテナ装置。