JPH0416961B2 - - Google Patents
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- JPH0416961B2 JPH0416961B2 JP59502190A JP50219084A JPH0416961B2 JP H0416961 B2 JPH0416961 B2 JP H0416961B2 JP 59502190 A JP59502190 A JP 59502190A JP 50219084 A JP50219084 A JP 50219084A JP H0416961 B2 JPH0416961 B2 JP H0416961B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- band
- waveguide
- frequency
- array
- port
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
- H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
- H01P5/103—Hollow-waveguide/coaxial-line transitions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/06—Waveguide mouths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/30—Combinations of separate antenna units operating in different wavebands and connected to a common feeder system
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
請求の範囲
１ 放射口の一部を覆う誘導性の絞り２００を備
える広帯域の導波管放射素子１０７，１０８のア
レーと、 前記導波管放射素子１０７，１０８のアレーの
上に配置された誘電性のレードーム２０１と、 前記導波管放射素子１０７，１０８に接続され
たデユアルバンドの同軸−導波管変換器３０１の
アレーと、 第１のマイクロ波周波数バンドの周波数で動作
する第１の給電回路網１０４と、 第２のマイクロ波周波数バンドの周波数で動作
する第２の給電回路網１０５と、 それぞれが、対応する１つの前記同軸−導波管
変換器３０１の同軸出力と前記第１と第２の給電
回路網１０４，１０５に接続され、前記同軸−導
波管変換器３０１と前記第１の給電回路網１０４
の間で前記第１のマイクロ波周波数バンドの信号
を結合し、前記同軸−導波管変換器３０１と前記
第２の給電回路網１０５の間で前記第２のマイク
ロ波周波数バンドの信号を結合するダイプレクサ
１０６，３０２のアレーと、 前記ダイプレクサ１０６，３０２のアレーに信
号が結合される前に前記第１のマイクロ波周波数
バンドの信号の位相を調整するために、前記ダイ
プレクサ１０６，３０２のアレーの前に配置され
た位相シフター１０２の第１のアレーと、 前記ダイプレクサ１０６，３０２のアレーに信
号が結合される前に前記第２のマイクロ波周波数
バンドの信号の位相を調整するために、前記ダイ
プレクサ１０６，３０２のアレーの前に配置され
た位相シフター１０３の第２のアレー、 を具備することを特徴とするデユアルバンドマイ
クロ波帯周波数フエーズドアレーアンテナ。
える広帯域の導波管放射素子１０７，１０８のア
レーと、 前記導波管放射素子１０７，１０８のアレーの
上に配置された誘電性のレードーム２０１と、 前記導波管放射素子１０７，１０８に接続され
たデユアルバンドの同軸−導波管変換器３０１の
アレーと、 第１のマイクロ波周波数バンドの周波数で動作
する第１の給電回路網１０４と、 第２のマイクロ波周波数バンドの周波数で動作
する第２の給電回路網１０５と、 それぞれが、対応する１つの前記同軸−導波管
変換器３０１の同軸出力と前記第１と第２の給電
回路網１０４，１０５に接続され、前記同軸−導
波管変換器３０１と前記第１の給電回路網１０４
の間で前記第１のマイクロ波周波数バンドの信号
を結合し、前記同軸−導波管変換器３０１と前記
第２の給電回路網１０５の間で前記第２のマイク
ロ波周波数バンドの信号を結合するダイプレクサ
１０６，３０２のアレーと、 前記ダイプレクサ１０６，３０２のアレーに信
号が結合される前に前記第１のマイクロ波周波数
バンドの信号の位相を調整するために、前記ダイ
プレクサ１０６，３０２のアレーの前に配置され
た位相シフター１０２の第１のアレーと、 前記ダイプレクサ１０６，３０２のアレーに信
号が結合される前に前記第２のマイクロ波周波数
バンドの信号の位相を調整するために、前記ダイ
プレクサ１０６，３０２のアレーの前に配置され
た位相シフター１０３の第２のアレー、 を具備することを特徴とするデユアルバンドマイ
クロ波帯周波数フエーズドアレーアンテナ。
２ 前記同軸−導波管変換器の少なくとも１つは
対応する前記導波管放射素子１０７，３００の一
部を含み、更に、前記導波管放射素子１０７，３
００の入力ポートと前記導波管放射素子の第１の
側壁に接続されたフツク型のエキサイタプローブ
１５２と、 前記導波管放射素子内に第２の側壁に近接し
て、さらに、前記エキサイタプローブ１５２と前
記第２の側壁の間に配置されたプレート手段１５
１，１５８と、 前記同軸−導波管変換器３０１と前記導波管放
射素子１０７，３００の周波数特性を制御するた
めに、前記導波管放射素子１０７，３００内に前
記エキサイタプローブ１５２に近接して配置され
たボタン手段１５４，１５６，１５７、を備える
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレ
ー。
対応する前記導波管放射素子１０７，３００の一
部を含み、更に、前記導波管放射素子１０７，３
００の入力ポートと前記導波管放射素子の第１の
側壁に接続されたフツク型のエキサイタプローブ
１５２と、 前記導波管放射素子内に第２の側壁に近接し
て、さらに、前記エキサイタプローブ１５２と前
記第２の側壁の間に配置されたプレート手段１５
１，１５８と、 前記同軸−導波管変換器３０１と前記導波管放
射素子１０７，３００の周波数特性を制御するた
めに、前記導波管放射素子１０７，３００内に前
記エキサイタプローブ１５２に近接して配置され
たボタン手段１５４，１５６，１５７、を備える
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレ
ー。
３ 前記同軸−導波管変換器３０１は前記第１と
第２の周波数バンドにおいて低いリターンロスを
示すことを特徴とする請求項１記載のアンテナア
レー。
第２の周波数バンドにおいて低いリターンロスを
示すことを特徴とする請求項１記載のアンテナア
レー。
４ 前記ボタン手段は、前記エキサイタプローブ
１５２に対向した側で前記プレート手段１５１，
１５８の下方に配置された一対のボタン１５４を
有することを特徴とする請求項２記載のアンテナ
アレー。
１５２に対向した側で前記プレート手段１５１，
１５８の下方に配置された一対のボタン１５４を
有することを特徴とする請求項２記載のアンテナ
アレー。
技術分野
１ 発明の分野
本発明は導波管アレーシステムに係り、一般
に、特にデユアルバンド、広帯域を共有する導波
管システムに関する。
に、特にデユアルバンド、広帯域を共有する導波
管システムに関する。
２ 従来技術の説明
導波管システムに付随する装置およびシステム
について多くの方法、特に、一般にレーダーシス
テムに関して知られている。大抵、低られている
システムおよび装置は一時には単一の周波数の信
号だけで動作する単一バンドのアレーに係るもの
である。これらの信号は、マイクロ波の周波数範
囲、たとえば3.5GHz等である。代表的な公知の
システムは狭いスキヤンの能力に関する。
について多くの方法、特に、一般にレーダーシス
テムに関して知られている。大抵、低られている
システムおよび装置は一時には単一の周波数の信
号だけで動作する単一バンドのアレーに係るもの
である。これらの信号は、マイクロ波の周波数範
囲、たとえば3.5GHz等である。代表的な公知の
システムは狭いスキヤンの能力に関する。
多くのそれらのシステムは、入力または出力手
段として同軸ケーブルを用いた導波管装置を含
む。このような形式のシステムでは導波管とケー
ブルとを結合するために種々の変換装置が用いら
れている。
段として同軸ケーブルを用いた導波管装置を含
む。このような形式のシステムでは導波管とケー
ブルとを結合するために種々の変換装置が用いら
れている。
レーダーシステムでは多くの場合、単一バンド
の装置を含む。このようなシステムは単一の周波
数帯でのみ動作する。このように２つ（又はより
多く）のアレー装置は、複数の周波数のプロセス
として望まれていた。過去において、マルチ周波
数システムは複数の装置を有していたので、コス
ト、重量、寸法等が付随的に増加する理由となつ
た。したがつて、それらのシステムは多くの用途
へ利用することは不利であつた。
の装置を含む。このようなシステムは単一の周波
数帯でのみ動作する。このように２つ（又はより
多く）のアレー装置は、複数の周波数のプロセス
として望まれていた。過去において、マルチ周波
数システムは複数の装置を有していたので、コス
ト、重量、寸法等が付随的に増加する理由となつ
た。したがつて、それらのシステムは多くの用途
へ利用することは不利であつた。
また、過去において、単一の装置で複数のアン
テナアレーを共有するシステムを製作する試みも
なされた。しかしながら、このような従来のシス
テムは一般にインターフエスおよびクロスカツプ
リングについて貧弱な性能であつた。このような
技術の最良の例はメイロークス等によつて述べら
れた（情報開示参照）各周波数バンドを分割した
供給プローブで供給するツインーダイエレクトリ
ツク−スラブ−ローデツド導波管アレーである。
しかしながら２つの単一バンドは分離が困難でイ
ンピーダンス整合も難しく、この結果、比較的、
高いVSWR、たとえば３：１またはより大きく
なる。
テナアレーを共有するシステムを製作する試みも
なされた。しかしながら、このような従来のシス
テムは一般にインターフエスおよびクロスカツプ
リングについて貧弱な性能であつた。このような
技術の最良の例はメイロークス等によつて述べら
れた（情報開示参照）各周波数バンドを分割した
供給プローブで供給するツインーダイエレクトリ
ツク−スラブ−ローデツド導波管アレーである。
しかしながら２つの単一バンドは分離が困難でイ
ンピーダンス整合も難しく、この結果、比較的、
高いVSWR、たとえば３：１またはより大きく
なる。
開示情報の記事
サーチにより到達した、そして多くの直接関係
のある参考文献の発見はここに包含する。
のある参考文献の発見はここに包含する。
米国特許3725824；ウツドワード；コンパクト
な導波管の同軸変換器 この発明は、半分の高さの導波管を用いた導波
管と同軸ケーブルの変換装置を指向している。
な導波管の同軸変換器 この発明は、半分の高さの導波管を用いた導波
管と同軸ケーブルの変換装置を指向している。
米国特許3758886；ランドリー等；汎用ライン
の導波管と同軸の変換装置 この発明は、フツク形の励振器および∪形の誘
導体の変圧器を含むマイクロ波変換装置を指向し
ている。
の導波管と同軸の変換装置 この発明は、フツク形の励振器および∪形の誘
導体の変圧器を含むマイクロ波変換装置を指向し
ている。
米国特許3431515；ブリツジヤー等；マイクロ
波変換装置 本発明は、同軸ラインと導波管とのインピーダ
ンスを整合するように成形した誘電体素子および
伝播ウエーブをそれらの間で変えるように設けた
不整の負荷を含むマイクロ波変換装置を指向して
いる。
波変換装置 本発明は、同軸ラインと導波管とのインピーダ
ンスを整合するように成形した誘電体素子および
伝播ウエーブをそれらの間で変えるように設けた
不整の負荷を含むマイクロ波変換装置を指向して
いる。
米国特許4375052；アンダーソン；回転偏分波
器のアンテナ給電 この発明は、峰の部分に給電される導波管の処
理セクシヨンを含む偏分波器の回転セクシヨンに
関する。
器のアンテナ給電 この発明は、峰の部分に給電される導波管の処
理セクシヨンを含む偏分波器の回転セクシヨンに
関する。
米国特許4231000；スチエグラフ；２重偏分波
器のアンテナ給電システム この発明は、偏分波が循環する双方向ターミナ
ルおよびアンテナおよびターミナルを有する偏分
波フイルタを含む２つの高い周波数バンドの２重
偏分波のアンテナシステムに関する。
器のアンテナ給電システム この発明は、偏分波が循環する双方向ターミナ
ルおよびアンテナおよびターミナルを有する偏分
波フイルタを含む２つの高い周波数バンドの２重
偏分波のアンテナシステムに関する。
米国特許4029902；ベル等；隣接チヤンネルの
マルチプレクサ この発明は、通常の送信経路を越えて送信時に
複数のマイクロ波信号チヤンネルを結合するマル
チプレクサに関する。
マルチプレクサ この発明は、通常の送信経路を越えて送信時に
複数のマイクロ波信号チヤンネルを結合するマル
チプレクサに関する。
米国特許30347076；トミヤス；マイクロ波ダイ
プレクサ この発明は、単一のアンテナに関する２つの異
なる周波数のマイクロ波信号の結合（又は非結
合）装置である。
プレクサ この発明は、単一のアンテナに関する２つの異
なる周波数のマイクロ波信号の結合（又は非結
合）装置である。
米国特許3252113；ベルトロツプ；広帯域ハイ
ブリツドダイプレクサ この発明は、周波数分岐ネツトワークのダイプ
レクサに関する。
ブリツドダイプレクサ この発明は、周波数分岐ネツトワークのダイプ
レクサに関する。
“矩形の導波管のフエーズドアレーの広帯域イ
ンピーダンス整合”チエン、IEEE会報、アンテ
ナおよび伝播、Vol AP−21.No.３、1973年５月、
298ページ〜302ページ “２つの周波数のアレー技術の解析”メイロー
クス等、IEEE会報、アンテナおよび伝播、Vol
AP−27、No.２、1979年３月、130ページ〜136ペ
ージ “導波管エレメントの挿入アレーの解析”ハシ
アオ、IEEE会報、アンテナおよび伝播、Vol
AP−19、No.６、1971年11月、729ページ〜735ペ
ージ情報の順序には暗黙に特に意味はない。
ンピーダンス整合”チエン、IEEE会報、アンテ
ナおよび伝播、Vol AP−21.No.３、1973年５月、
298ページ〜302ページ “２つの周波数のアレー技術の解析”メイロー
クス等、IEEE会報、アンテナおよび伝播、Vol
AP−27、No.２、1979年３月、130ページ〜136ペ
ージ “導波管エレメントの挿入アレーの解析”ハシ
アオ、IEEE会報、アンテナおよび伝播、Vol
AP−19、No.６、1971年11月、729ページ〜735ペ
ージ情報の順序には暗黙に特に意味はない。
発明の開示
本発明は２つの隣接するマイクロ波バンドを包
含する約オクターブ以上のバンド幅で動作するこ
とができる開放端の導波管アレーの利用に関す
る。放射エレメントは対象とする広い範囲のスキ
ヤン角度のオクターブ以上のバンド幅で良好に整
合する。２つのバンドの信号の後に広帯域放射エ
レメントにより十分な受信を行なえ、信号はダイ
プレクサにより２つの周波数のチヤンネルに分離
する。分離給電回路網は、２つのバンドの信号の
手法を用いる。それは所望のバンド幅およびスキ
ヤン範囲において得られる良好な整合に示され
る。望ましい２つのバンドの推移はマツチングエ
レメントの微調により両周波数バンドで最良の整
合を提供することにある。ダイプレクサは２つの
周波数バンドの間で必要な絶縁得るためにシステ
ムで用いられる。
含する約オクターブ以上のバンド幅で動作するこ
とができる開放端の導波管アレーの利用に関す
る。放射エレメントは対象とする広い範囲のスキ
ヤン角度のオクターブ以上のバンド幅で良好に整
合する。２つのバンドの信号の後に広帯域放射エ
レメントにより十分な受信を行なえ、信号はダイ
プレクサにより２つの周波数のチヤンネルに分離
する。分離給電回路網は、２つのバンドの信号の
手法を用いる。それは所望のバンド幅およびスキ
ヤン範囲において得られる良好な整合に示され
る。望ましい２つのバンドの推移はマツチングエ
レメントの微調により両周波数バンドで最良の整
合を提供することにある。ダイプレクサは２つの
周波数バンドの間で必要な絶縁得るためにシステ
ムで用いられる。
第１図は、２つの指向ビームを同時に独立して
形成することができる２つのバンドのアンテナシ
ステムのブロツクダイアグラム、第２、第３図は
放射構造物を描写した図、第４図は発明のシステ
ムの概要を描写した図、第５乃至第１０図は本発
明の広帯域導波管の異なるfHの値に対する計算し
たインピーダンスを示すスミスチヤート、第１１
乃至第１３図は、本発明の同軸と導波管の変換器
の異なる実施例を示す、第１４乃至第１６図は、
第１１乃至第１３図にそれぞれ示す変換器のリタ
ーンロス測定値を示す表、第１７図は、本発明で
用いるダイプレクサの形態のブロツクダイアグラ
ムである。
形成することができる２つのバンドのアンテナシ
ステムのブロツクダイアグラム、第２、第３図は
放射構造物を描写した図、第４図は発明のシステ
ムの概要を描写した図、第５乃至第１０図は本発
明の広帯域導波管の異なるfHの値に対する計算し
たインピーダンスを示すスミスチヤート、第１１
乃至第１３図は、本発明の同軸と導波管の変換器
の異なる実施例を示す、第１４乃至第１６図は、
第１１乃至第１３図にそれぞれ示す変換器のリタ
ーンロス測定値を示す表、第１７図は、本発明で
用いるダイプレクサの形態のブロツクダイアグラ
ムである。
発明を実施するための最良の形態
第１図を参照して、本発明で教える組織である
２つのバンドのアンテナシステム１００を描写し
たブロツクダイアグラムを示している。このシス
テムは２つの指向ビームを同時に独立して形成す
ることができる。代表的なシステム１００は、Ｓ
バンドの信号およびＣバンドの信号のような２つ
の隣接する周波数バンドを共用することが可能な
放射孔アレー１０１を含む。アレー１０１は放射
器および２重変換器１０７を含む。アレー１０１
は複数のＣバンドの移相器１０２に接続した複数
のダイプレクサおよび従来の手法による複数のＳ
バンドの移相器を含む。それぞれの移相器はＣバ
ンドの給電部１０４およびＳバンドの給電部１０
５に接続する。Ｓバンドの給電は、ローブの形状
を大きくする原因とすることなく移相器およびド
ライバのコストを低減するためにブロツク給電を
用いている。したがつて、この実施例では４個だ
けのＳバンドの移相器を必要とする。給電部は、
それぞれＣバンドのビームのターミナルに接続す
る。
２つのバンドのアンテナシステム１００を描写し
たブロツクダイアグラムを示している。このシス
テムは２つの指向ビームを同時に独立して形成す
ることができる。代表的なシステム１００は、Ｓ
バンドの信号およびＣバンドの信号のような２つ
の隣接する周波数バンドを共用することが可能な
放射孔アレー１０１を含む。アレー１０１は放射
器および２重変換器１０７を含む。アレー１０１
は複数のＣバンドの移相器１０２に接続した複数
のダイプレクサおよび従来の手法による複数のＳ
バンドの移相器を含む。それぞれの移相器はＣバ
ンドの給電部１０４およびＳバンドの給電部１０
５に接続する。Ｓバンドの給電は、ローブの形状
を大きくする原因とすることなく移相器およびド
ライバのコストを低減するためにブロツク給電を
用いている。したがつて、この実施例では４個だ
けのＳバンドの移相器を必要とする。給電部は、
それぞれＣバンドのビームのターミナルに接続す
る。
本発明のデザインの概念は、たとえばＳバンド
およびＣバンドの両方で約オクターブのバンド幅
を越えて動作できる超広帯域放射エレメントを用
いることにある。一般に、広いスキヤン範囲でオ
クターブ以上のバンド幅を越えて良好な整合の放
射エレメントを設計することは極めて困難であ
る。しかしながら終端開放の矩形の導波管エレメ
ントは第２図に概要を示し、設計された現在の応
用に最適である。この導波管エレメントは孔へ給
電する誘導絞り２００を有する。さらに加えて、
インピーダンスが整合した誘電体のレードームの
シート２０１は導波管構造の前面に設けられる。
放射装置の結合関係は第２図に提示する。放射エ
レメントのインピーダンス特性は、hを対象とす
る最高周波数として0.6hから1.0hの周波数範囲
を越えて決定される。（第５乃至第１０図参照）
約２：１のVSWRが第５乃至第１０図に示すよ
うに達成される。システムの広用に際してはＳバ
ンドとＣバンドの周波数の間の周波数で良好な整
合は望まれないので、２つに分離したＳバンドと
Ｃバンドの周波数のインピーダンス整合は使用結
果を利用して経験的に調整することができる。本
放射エレメントの広帯域の能力は、N.S.ワング
等により“重畳表面波モードを用いる研究”とし
て報告され、最終報告はヒユーズエアクラフトカ
ンパニーの契約F1962−68−Ｃ−0185のもとにレ
ポートNo.AFCRL−70−0183、1970年２月１日に
提示された。
およびＣバンドの両方で約オクターブのバンド幅
を越えて動作できる超広帯域放射エレメントを用
いることにある。一般に、広いスキヤン範囲でオ
クターブ以上のバンド幅を越えて良好な整合の放
射エレメントを設計することは極めて困難であ
る。しかしながら終端開放の矩形の導波管エレメ
ントは第２図に概要を示し、設計された現在の応
用に最適である。この導波管エレメントは孔へ給
電する誘導絞り２００を有する。さらに加えて、
インピーダンスが整合した誘電体のレードームの
シート２０１は導波管構造の前面に設けられる。
放射装置の結合関係は第２図に提示する。放射エ
レメントのインピーダンス特性は、hを対象とす
る最高周波数として0.6hから1.0hの周波数範囲
を越えて決定される。（第５乃至第１０図参照）
約２：１のVSWRが第５乃至第１０図に示すよ
うに達成される。システムの広用に際してはＳバ
ンドとＣバンドの周波数の間の周波数で良好な整
合は望まれないので、２つに分離したＳバンドと
Ｃバンドの周波数のインピーダンス整合は使用結
果を利用して経験的に調整することができる。本
放射エレメントの広帯域の能力は、N.S.ワング
等により“重畳表面波モードを用いる研究”とし
て報告され、最終報告はヒユーズエアクラフトカ
ンパニーの契約F1962−68−Ｃ−0185のもとにレ
ポートNo.AFCRL−70−0183、1970年２月１日に
提示された。
代表的な設計基準はＳバンド、Ｃバンドの装置
および誘電体のレードームシート２０１の例で、
ここに示す。
および誘電体のレードームシート２０１の例で、
ここに示す。
誘電体シートレドーム：
エアギヤツプt1＝0.00884λh
シートの厚みt2＝0.0276λh
シート誘電定数εr＝7.50
このような基準はチエンにより紙上で検討され
開示情報を引用している。さらに、上述のよう
な、経験的な調整による装置の整合技術は、装置
の組立に利用することができ、チエン、ワング等
の以前の計算結果に一致する。
開示情報を引用している。さらに、上述のよう
な、経験的な調整による装置の整合技術は、装置
の組立に利用することができ、チエン、ワング等
の以前の計算結果に一致する。
第３図を参照して、本発明の広帯域放射アレー
装置の結合構造の一例を示す。この例の装置の設
計は、以下の表の波長λhの条件で与えられる。
装置の結合構造の一例を示す。この例の装置の設
計は、以下の表の波長λhの条件で与えられる。
エレメントスペースdx＝1.0075λh
dy＝0.2909λh
α＝30゜（三角格子）
導波管寸法
ａ＝0.9720λh
ｂ＝0.1997λh
a′＝0.650λh
b′＝ｂ＝0.1997λh
エレメントスペースでは、dxは水平に、アレー
エレメントの中心から中心の間隔、dyは垂直に、
エレメントの中心から中心の間隔、そしてαはエ
レメントの中心と隣接する列との間の角（水平面
から測定した）である。
エレメントの中心から中心の間隔、dyは垂直に、
エレメントの中心から中心の間隔、そしてαはエ
レメントの中心と隣接する列との間の角（水平面
から測定した）である。
導波管の寸法では、ａおよびｂは、それぞれ導
波管の幅および高さで、a′およびb′は、それぞれ
絞りの幅および高さである。
波管の幅および高さで、a′およびb′は、それぞれ
絞りの幅および高さである。
発明の一実施例ではアレーを構成した導波管の
概略の寸法は、 ａ＝2.049インチ、 a′＝1.370インチ ｂ＝b′＝0.421インチ そしてエレメントスペースは dx＝2.124インチ dy＝0.613インチ α＝30゜ このアレーは、上述の約Ｓバンド（3.0〜4.0G
Hz）、Ｃバンド（5.0〜6.0GHz）で動作する。
概略の寸法は、 ａ＝2.049インチ、 a′＝1.370インチ ｂ＝b′＝0.421インチ そしてエレメントスペースは dx＝2.124インチ dy＝0.613インチ α＝30゜ このアレーは、上述の約Ｓバンド（3.0〜4.0G
Hz）、Ｃバンド（5.0〜6.0GHz）で動作する。
第４図を参照して、本発明のシステムの概要を
表わす。特に、２つのバンドに設計した超広帯域
エレメントを使用する、フエーズドアレーの応用
を図示している。２つのバンドの信号は放射エレ
メント３００で十分に受信することができる。広
帯域同軸−導波管変換器３０１を用いて適当な形
態（たとえばTEM）で信号を回路網へ搬送でき
るので、ダイプレクサ３０２を容易に構成でき
る。２つのバンドの信号は、ダイプレクサ３０２
で分離し、分離したバンドで処理、たとえばＳバ
ンドおよびＣバンドを第４図に示すように回路網
へ供給する。このような２つのバンドのフエーズ
ドアレー技術の利点は、良好なインピーダンス特
性のみならず大きなローブ形状および従来技術の
クロスカツプリングの問題が無いことである。ま
た、この図はマルチ列、マルチエレメントアレー
に極めて有用な“エンド−オン”の形態を明らか
にしている。
表わす。特に、２つのバンドに設計した超広帯域
エレメントを使用する、フエーズドアレーの応用
を図示している。２つのバンドの信号は放射エレ
メント３００で十分に受信することができる。広
帯域同軸−導波管変換器３０１を用いて適当な形
態（たとえばTEM）で信号を回路網へ搬送でき
るので、ダイプレクサ３０２を容易に構成でき
る。２つのバンドの信号は、ダイプレクサ３０２
で分離し、分離したバンドで処理、たとえばＳバ
ンドおよびＣバンドを第４図に示すように回路網
へ供給する。このような２つのバンドのフエーズ
ドアレー技術の利点は、良好なインピーダンス特
性のみならず大きなローブ形状および従来技術の
クロスカツプリングの問題が無いことである。ま
た、この図はマルチ列、マルチエレメントアレー
に極めて有用な“エンド−オン”の形態を明らか
にしている。
第３図に示す放射エレメントの計算したインピ
ーダンス特性、そして、代表的なアドミツタンス
特性は第５乃至第１０図で報告するスミスチヤー
トに示す。特に、周波数＝1.0hでは、本設計
の放射アドミツタンスは、スキヤン範囲の函数は
第５図に示す。周波数＝0.946hでは放射アド
ミツタンスは第６図に示す。周波数＝0.893h
の放射アドミツタンスを第７図に示す。周波数
＝0.643hの放射アドミツタンスを第８図に示す。
周波数＝0.589hの放射アドミツタンスを第９
図に示す。周波数＝0.536hの放射アドミツタ
ンスを第１０図に示す。hは対象とするバンドの
最高周波数であることは理解されよう。したがつ
て、最良の実施態様では、1.0h＝5.60GHzであ
る。このことから次のように計算される。
ーダンス特性、そして、代表的なアドミツタンス
特性は第５乃至第１０図で報告するスミスチヤー
トに示す。特に、周波数＝1.0hでは、本設計
の放射アドミツタンスは、スキヤン範囲の函数は
第５図に示す。周波数＝0.946hでは放射アド
ミツタンスは第６図に示す。周波数＝0.893h
の放射アドミツタンスを第７図に示す。周波数
＝0.643hの放射アドミツタンスを第８図に示す。
周波数＝0.589hの放射アドミツタンスを第９
図に示す。周波数＝0.536hの放射アドミツタ
ンスを第１０図に示す。hは対象とするバンドの
最高周波数であることは理解されよう。したがつ
て、最良の実施態様では、1.0h＝5.60GHzであ
る。このことから次のように計算される。
0.946h＝5.3G：0.893h＝5.0GHz
0.643h＝3.6GHz；0.589h＝3.3GHz
0.536h＝3.0GHz；
第５乃至第１０図に示すインピーダンス曲線か
ら、Ｃバンドのインピーダンス（周波数0.893h
から1.0h）およびスキヤン角（θ）がＥ平面
（θ＝90゜）で0゜から60゜およびスキヤン角（θ）が
Ｈ平面（θ＝0゜）で0゜から30゜で、囲りに２：
1VSWRの円を描くことができる。
ら、Ｃバンドのインピーダンス（周波数0.893h
から1.0h）およびスキヤン角（θ）がＥ平面
（θ＝90゜）で0゜から60゜およびスキヤン角（θ）が
Ｈ平面（θ＝0゜）で0゜から30゜で、囲りに２：
1VSWRの円を描くことができる。
低い周波数バンド（0.536hから0.643h）でＣ
バンドの場合、同様のスキヤン範囲では、２：
1VSWRの円を、中心を正規化インピーダンス1.5
−j0.5としてインピーダンスデータの囲りに描く
ことができる。この意味は、もし内部の整合回を
用いるとＳバンドの給電ラインのインピーダンス
の値は1.5−j0.5がもたらされ、そしてＳバンドの
インピーダンスは２：１の整合を得られる。
バンドの場合、同様のスキヤン範囲では、２：
1VSWRの円を、中心を正規化インピーダンス1.5
−j0.5としてインピーダンスデータの囲りに描く
ことができる。この意味は、もし内部の整合回を
用いるとＳバンドの給電ラインのインピーダンス
の値は1.5−j0.5がもたらされ、そしてＳバンドの
インピーダンスは２：１の整合を得られる。
本発明の基本的な構成は、矩形の導波管と同軸
ラインの変換器（第４図参照）である。
ラインの変換器（第４図参照）である。
良好な結合を得るには、単極性にかえて、大き
なループを形成する変換器を製造する。接合部で
発生する高域モードを抑圧するために、導波管の
高さはプローブの領域の近くまで減じる。インピ
ーダンス整合を向上するために、少なくとも１個
の適当な位置の同調ボタンを用いる。
なループを形成する変換器を製造する。接合部で
発生する高域モードを抑圧するために、導波管の
高さはプローブの領域の近くまで減じる。インピ
ーダンス整合を向上するために、少なくとも１個
の適当な位置の同調ボタンを用いる。
所望の動作を行なえる３個の変換器の形態は、
側部および頂部を第１１、第１２および第１３図
に示し対応する応答を第１４、第１５および第１
６図に示す。
側部および頂部を第１１、第１２および第１３図
に示し対応する応答を第１４、第１５および第１
６図に示す。
基本的な形態は“エンド−オン”ループの変換
器を有する導波管エレメント１５０からなる。高
さを減じる板１５１は、エレメント１５０の一方
の側壁に近接して配置する。フツク形のエキサイ
タ１５２は入力ポート１５３とエレメント１５０
の第２の側壁との間を接続している。代表的な、
第１、第２の側壁はエレメントの広い壁に対面し
ている。少なくとも１個の同調ボタン１５４をシ
ステムの動作のためにエキサイタ１５２の近くに
配置する。
器を有する導波管エレメント１５０からなる。高
さを減じる板１５１は、エレメント１５０の一方
の側壁に近接して配置する。フツク形のエキサイ
タ１５２は入力ポート１５３とエレメント１５０
の第２の側壁との間を接続している。代表的な、
第１、第２の側壁はエレメントの広い壁に対面し
ている。少なくとも１個の同調ボタン１５４をシ
ステムの動作のためにエキサイタ１５２の近くに
配置する。
第１１図に示すように２個のボタン１５４によ
りループインダクタンスを補償する。このような
ボタンは、エキサイタプローブ１５４側に対向
し、ループの両側の近くの板１５１の下方に位置
する。最良の応答は、導波管と同軸ラインの変換
器とボタン位置との近くのギヤツプ１５５の寸法
の適正な組合せを見い出すことによつて得られ
る。
りループインダクタンスを補償する。このような
ボタンは、エキサイタプローブ１５４側に対向
し、ループの両側の近くの板１５１の下方に位置
する。最良の応答は、導波管と同軸ラインの変換
器とボタン位置との近くのギヤツプ１５５の寸法
の適正な組合せを見い出すことによつて得られ
る。
第１２図では、第１１図の２個の小さなボタン
は、プローブの一方の側で板１５１の下方の１個
の大きなボタン１５６に置き換えている。このこ
とは、極めて長い所望のサスセプタンスは多少の
変更が可能な回路構成の正確な形によつて得られ
ることを示している。
は、プローブの一方の側で板１５１の下方の１個
の大きなボタン１５６に置き換えている。このこ
とは、極めて長い所望のサスセプタンスは多少の
変更が可能な回路構成の正確な形によつて得られ
ることを示している。
第１３図において、プローブの寸法は上述の２
つの例と同じである。しかしながら、ボタン１５
７は、ここでプローブ１５２の終端からいくらか
の距離だけ離れて導波管のハウジングの中心で、
板１５１から外れて位置する。加えて、同調効果
は、導波管１５０と同軸ライン１５３との接合領
域の近くの小さな板１５８によつて得られる。こ
の小さな板１５８とギヤツプ１５５の寸法の組合
せは、所望の同調効果を与える。
つの例と同じである。しかしながら、ボタン１５
７は、ここでプローブ１５２の終端からいくらか
の距離だけ離れて導波管のハウジングの中心で、
板１５１から外れて位置する。加えて、同調効果
は、導波管１５０と同軸ライン１５３との接合領
域の近くの小さな板１５８によつて得られる。こ
の小さな板１５８とギヤツプ１５５の寸法の組合
せは、所望の同調効果を与える。
変換器の動作の決定に際して、プローブ１５２
の寸法および板１５１，１５８の幅は支配的な効
果を有する。ボタン（又は複数のボタン）の位置
は、一般に、高い周波数バンドの微同調を制御す
る。導波管と同軸ラインの接合部の近くのギヤツ
プ１５５は低い周波数バンドの微同調を制御す
る。
の寸法および板１５１，１５８の幅は支配的な効
果を有する。ボタン（又は複数のボタン）の位置
は、一般に、高い周波数バンドの微同調を制御す
る。導波管と同軸ラインの接合部の近くのギヤツ
プ１５５は低い周波数バンドの微同調を制御す
る。
比較すると、各図の導波管１５０は長さ６イン
チ、幅2.2インチそして高さ0.45インチである。
側壁からのプローブ角度は23゜で、プローブ１５
２はギヤツプ１５５からプローブの端部まで
1.027インチで直径0.2インチである。ギヤツプ１
５５は0.160インチ、板１５１は第１１、第１２
図では0.065インチの厚み、第１３図で0.080イン
チの厚みである。板１５８は0.040インチの厚み、
板１５９は0.040インチの厚みである。
チ、幅2.2インチそして高さ0.45インチである。
側壁からのプローブ角度は23゜で、プローブ１５
２はギヤツプ１５５からプローブの端部まで
1.027インチで直径0.2インチである。ギヤツプ１
５５は0.160インチ、板１５１は第１１、第１２
図では0.065インチの厚み、第１３図で0.080イン
チの厚みである。板１５８は0.040インチの厚み、
板１５９は0.040インチの厚みである。
ボタン１５４（第１１図）は直径0.200インチ、
高さ0.190インチ、前面壁から1.048インチ、そし
てそれぞれの側壁から0.854インチである。
高さ0.190インチ、前面壁から1.048インチ、そし
てそれぞれの側壁から0.854インチである。
ボタン１５６（第１２図）は直径0.250インチ、
高さ0.210インチ、前面壁から1.105インチ、そし
てプローブ１５２に沿つて配置している。
高さ0.210インチ、前面壁から1.105インチ、そし
てプローブ１５２に沿つて配置している。
ボタン１５７（第１３図）は直径0.200インチ、
高さ0.180インチ、前面壁から1.340インチ、そし
て各側壁から1.10インチである。
高さ0.180インチ、前面壁から1.340インチ、そし
て各側壁から1.10インチである。
第１４乃至第１６図は、第１１乃至第１３図に
示す図に関する同軸−導波管変換器のリターンロ
スを測定した特性を示す。
示す図に関する同軸−導波管変換器のリターンロ
スを測定した特性を示す。
本発明に用いるように設計した広帯域ダイプレ
クサでは、いくつかの選択が考えられる。たとえ
ば、印刷ダイプレクサ回路の設計が可能である。
ひとつの手法では、１：２電力分配器および２個
のバンドパスフイルタ、ひとつは3.0−3.6GHzの
バンドパス、そして他は5.0−5.6GHzのバンドパ
スを用いる。第２の手法では、１：２電力分配器
を用いて、一方のハイパスフイルタのバンドは
4.3GHz以上、そしてローパスフイルタのバンド
は4.3GHz以下である。極めて簡単で、最も効果
的に、有効な広帯域ダイプレクサを構成する手法
を第１７図に示す。このダイプレクサは一対の広
帯域ハイブリツド５００，５０１および２個のロ
ーパスフイルタ５０２，５０３の全てが従来、設
計されたものからなる。ローパスフイルタはダイ
プレクサへ単一に供給された周波数を分割し、ハ
イブリツドカプラはアイソレーシヨンおよび良好
なインピーダンス整合を保証する。代表的なロー
パスフイルタはマイクロストリツプラインで用い
るように作ることができる従来の設計に基づいて
いる。
クサでは、いくつかの選択が考えられる。たとえ
ば、印刷ダイプレクサ回路の設計が可能である。
ひとつの手法では、１：２電力分配器および２個
のバンドパスフイルタ、ひとつは3.0−3.6GHzの
バンドパス、そして他は5.0−5.6GHzのバンドパ
スを用いる。第２の手法では、１：２電力分配器
を用いて、一方のハイパスフイルタのバンドは
4.3GHz以上、そしてローパスフイルタのバンド
は4.3GHz以下である。極めて簡単で、最も効果
的に、有効な広帯域ダイプレクサを構成する手法
を第１７図に示す。このダイプレクサは一対の広
帯域ハイブリツド５００，５０１および２個のロ
ーパスフイルタ５０２，５０３の全てが従来、設
計されたものからなる。ローパスフイルタはダイ
プレクサへ単一に供給された周波数を分割し、ハ
イブリツドカプラはアイソレーシヨンおよび良好
なインピーダンス整合を保証する。代表的なロー
パスフイルタはマイクロストリツプラインで用い
るように作ることができる従来の設計に基づいて
いる。
第１７図の最良の配置の動作は上述の通りであ
る。
る。
もし、HおよびL信号（高・低周波数信号）が
広帯域カプラ５００のポート１へ入力すると、半
分の電力がポート３に達し、半分の電力がポート
４に達する。これらの２つの半分づつの信号は、
90゜位相である。高い周波数の信号は、２個のロ
ーパスフイルタ５０２，５０３で反射される。し
たがつて、これらの高い周波数の信号はポート２
で位相を進められ、そしてポート１で完全に相殺
される。したがつてカプラ５００のポート２は高
い周波数の信号の出力ポートである。
広帯域カプラ５００のポート１へ入力すると、半
分の電力がポート３に達し、半分の電力がポート
４に達する。これらの２つの半分づつの信号は、
90゜位相である。高い周波数の信号は、２個のロ
ーパスフイルタ５０２，５０３で反射される。し
たがつて、これらの高い周波数の信号はポート２
で位相を進められ、そしてポート１で完全に相殺
される。したがつてカプラ５００のポート２は高
い周波数の信号の出力ポートである。
逆に低い周波数の信号は２個のローパスフイル
タを介して伝送され、カプラ５０１のポート３で
位相が進み、そしてポート４で完全に相殺され
る。このように低い周波数の出力ポートは、カプ
ラ５０１のポート３である。カプラ５００のポー
ト１は、それ故に入力ポートに定義され、カプラ
５００のポート２はＣバンドのチヤンネルに定義
され、カプラ５０１のポート３はＳバンドのチヤ
ンネルに定義され、カプラ５０１のポート４はア
イソレーシヨンポート（またはダミーロード）に
定義される。このような型式のダイプレクサは、
本発明のシステムにおいて極めて有用である。
タを介して伝送され、カプラ５０１のポート３で
位相が進み、そしてポート４で完全に相殺され
る。このように低い周波数の出力ポートは、カプ
ラ５０１のポート３である。カプラ５００のポー
ト１は、それ故に入力ポートに定義され、カプラ
５００のポート２はＣバンドのチヤンネルに定義
され、カプラ５０１のポート３はＳバンドのチヤ
ンネルに定義され、カプラ５０１のポート４はア
イソレーシヨンポート（またはダミーロード）に
定義される。このような型式のダイプレクサは、
本発明のシステムにおいて極めて有用である。
このように、広帯域導波管エレメントを有する
２つのバンドのフエズトアレーアンテナの最良の
実施態様を示した。最良の実施態様の目的とする
ところは概要に述べた。しかしながら概述の実施
態様の変更をなし得ることは理解されるに相違な
い。さらには２つのバンドのアレーはＳバンドお
よびＣバンドで動作するものに限定しない。代表
的な任意の隣接する一対のバンドでエレメントの
適当な尺度を適合させることができる。この記述
の要旨に含まれるいかなる変更もまた、ここに含
まれることが認められよう。それは、この記述
が、説明だけを意図し、発明を限定することは意
図していない。発明の範囲はクレームの記載に限
定される。
２つのバンドのフエズトアレーアンテナの最良の
実施態様を示した。最良の実施態様の目的とする
ところは概要に述べた。しかしながら概述の実施
態様の変更をなし得ることは理解されるに相違な
い。さらには２つのバンドのアレーはＳバンドお
よびＣバンドで動作するものに限定しない。代表
的な任意の隣接する一対のバンドでエレメントの
適当な尺度を適合させることができる。この記述
の要旨に含まれるいかなる変更もまた、ここに含
まれることが認められよう。それは、この記述
が、説明だけを意図し、発明を限定することは意
図していない。発明の範囲はクレームの記載に限
定される。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/496,751 US4689627A (en) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | Dual band phased antenna array using wideband element with diplexer |
| US496751 | 1983-05-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60501388A JPS60501388A (ja) | 1985-08-22 |
| JPH0416961B2 true JPH0416961B2 (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=23973967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59502190A Granted JPS60501388A (ja) | 1983-05-20 | 1984-05-18 | デュアルバンドマイクロ波帯周波数フェーズドアレーアンテナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4689627A (ja) |
| EP (1) | EP0142555B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60501388A (ja) |
| DE (1) | DE3484843D1 (ja) |
| WO (1) | WO1984004855A1 (ja) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4989011A (en) * | 1987-10-23 | 1991-01-29 | Hughes Aircraft Company | Dual mode phased array antenna system |
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