JPH05167343A - 線形偏波用アンテナエレメントの平面アレイ - Google Patents
線形偏波用アンテナエレメントの平面アレイInfo
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- JPH05167343A JPH05167343A JP4130681A JP13068192A JPH05167343A JP H05167343 A JPH05167343 A JP H05167343A JP 4130681 A JP4130681 A JP 4130681A JP 13068192 A JP13068192 A JP 13068192A JP H05167343 A JPH05167343 A JP H05167343A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
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- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 航空機アンテナにおけるローリング操縦に伴
う偏波損失を最小にすることができる線形偏波用アンテ
ナエレメントの平面アレイを提供する。 【構成】 アレイ平面１０に垂直中心線１８を備えた平
面アレイであって、アレイ平面内に少なくとも一列の線
形偏波アンテナエレメントが配列され、かつ、該エレメ
ントが平面アレイの中心線を挟むそれぞれの側に同数ず
つ存在し、各エレメントは、その偏波方向が該垂直中心
線に対して所定の傾斜角度±βを成すように配置され、
該中心線を挟む一方の側に存する全てのエレメントから
の出力信号２６を加算して第１の和信号３４を生成する
第１加算手段２８と、該中心線を挟む他方の側に存する
全てのエレメントからの出力信号３０を加算して第２の
和信号３６を生成する第２加算手段３２と、該第１およ
び第２和信号を組み合わせて単一パルス和信号４０と単
一パルス差信号４２とを生成する第３加算手段３８とか
ら成る。
う偏波損失を最小にすることができる線形偏波用アンテ
ナエレメントの平面アレイを提供する。 【構成】 アレイ平面１０に垂直中心線１８を備えた平
面アレイであって、アレイ平面内に少なくとも一列の線
形偏波アンテナエレメントが配列され、かつ、該エレメ
ントが平面アレイの中心線を挟むそれぞれの側に同数ず
つ存在し、各エレメントは、その偏波方向が該垂直中心
線に対して所定の傾斜角度±βを成すように配置され、
該中心線を挟む一方の側に存する全てのエレメントから
の出力信号２６を加算して第１の和信号３４を生成する
第１加算手段２８と、該中心線を挟む他方の側に存する
全てのエレメントからの出力信号３０を加算して第２の
和信号３６を生成する第２加算手段３２と、該第１およ
び第２和信号を組み合わせて単一パルス和信号４０と単
一パルス差信号４２とを生成する第３加算手段３８とか
ら成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に移動式電磁波アン
テナアレイにおけるロール操縦補正用手段に関し、特
に、単極エレメントアレイにおけるロール操縦での偏波
損失を最小にするための手段に関する。
テナアレイにおけるロール操縦補正用手段に関し、特
に、単極エレメントアレイにおけるロール操縦での偏波
損失を最小にするための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】水上機および航空機等の移動式プラット
ホーム上の平面アレイ式シーカーアンテナは当該技術分
野においてよく使用されるが、いくつかの困難な問題が
ある。これらの問題のひとつとしては、平面アレイの法
線に平行な軸を基準とするプラットホーム操縦における
アンテナ信号の偏波損失補正が必要となることが挙げら
れる。このような必要性は当該平面アレイを構成する単
極エレメントの線形偏波に起因する。なお、この場合に
おける各アレイエレメントは、当該技術において周知の
方法により該単極アンテナエレメントの偏波方向に整合
した入力電磁平面波の各偏波成分に対応して電気的信号
を出力する。これについては、例えば、Ｒｉｃｈａｒｄ
Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ等編の「アンテナエンジニアリ
ングハンドブック（Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」第２版、１９８４年、マ
グロウヒルブック社（ＭｃＧｒａｗ−ＨｉｌｌＢｏｏｋ
Ｃｏｍｐａｎｙ）のＷａｒｒｅｎ Ｂ． Ｏｆｆｕｔｔ
他の「第２３章、偏波合成の方法（Ｃｈａｐｔｅｒ ２
３： Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏ
ｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）」等を参照されたい。
ホーム上の平面アレイ式シーカーアンテナは当該技術分
野においてよく使用されるが、いくつかの困難な問題が
ある。これらの問題のひとつとしては、平面アレイの法
線に平行な軸を基準とするプラットホーム操縦における
アンテナ信号の偏波損失補正が必要となることが挙げら
れる。このような必要性は当該平面アレイを構成する単
極エレメントの線形偏波に起因する。なお、この場合に
おける各アレイエレメントは、当該技術において周知の
方法により該単極アンテナエレメントの偏波方向に整合
した入力電磁平面波の各偏波成分に対応して電気的信号
を出力する。これについては、例えば、Ｒｉｃｈａｒｄ
Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ等編の「アンテナエンジニアリ
ングハンドブック（Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」第２版、１９８４年、マ
グロウヒルブック社（ＭｃＧｒａｗ−ＨｉｌｌＢｏｏｋ
Ｃｏｍｐａｎｙ）のＷａｒｒｅｎ Ｂ． Ｏｆｆｕｔｔ
他の「第２３章、偏波合成の方法（Ｃｈａｐｔｅｒ ２
３： Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏ
ｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）」等を参照されたい。
【０００３】このような平面アレイ配列は当該アレイに
おける指向性利得により感度が高めらるという利点と、
適当なビーム走査電子機器を使用してアンテナビームを
電子的に走査できるという利点がある。すなわち、指向
性の向上によって、横揺れおよび縦揺れに対するプラッ
トホーム操縦におけるアンテナの感度が高められる一方
で、従来の電子自動ビーム走査技術によって、横揺れお
よび縦揺れ操縦に伴うアンテナ感度の減衰を補正するこ
とが容易にできる。しかしながら、ロール操縦の場合
は、個々のアレイエレメントにおいて、不整合な偏波角
度の入力信号に対する感度が減衰するために、偏波損失
の問題を解決することが困難であった。そこで、この問
題を解決するために、当該技術における関係者らは、偏
波整合に対する各エレメントの感度を低減することや、
航空機のロール操縦時に当該平面アレイを空間に物理的
安定に保持することを試みてきた。
おける指向性利得により感度が高めらるという利点と、
適当なビーム走査電子機器を使用してアンテナビームを
電子的に走査できるという利点がある。すなわち、指向
性の向上によって、横揺れおよび縦揺れに対するプラッ
トホーム操縦におけるアンテナの感度が高められる一方
で、従来の電子自動ビーム走査技術によって、横揺れお
よび縦揺れ操縦に伴うアンテナ感度の減衰を補正するこ
とが容易にできる。しかしながら、ロール操縦の場合
は、個々のアレイエレメントにおいて、不整合な偏波角
度の入力信号に対する感度が減衰するために、偏波損失
の問題を解決することが困難であった。そこで、この問
題を解決するために、当該技術における関係者らは、偏
波整合に対する各エレメントの感度を低減することや、
航空機のロール操縦時に当該平面アレイを空間に物理的
安定に保持することを試みてきた。
【０００４】電磁波の偏波は電界ベクトルが少なくとも
１サイクルの経路間において整合している方向によって
定義される。一般に、電界ベクトルは各サイクル間にお
いて強度および方向が変化するため、その伝播方向と垂
直な平面内に写像した楕円体として議論される。この場
合、当該楕円体の長軸方向が偏波方向であり、通常、ア
レイ面の任意の垂直軸から成すβの角度によって定義さ
れる。なお、もしも該楕円体の長軸および短軸が等しい
長さである場合は、当該電磁波は円形に偏波されている
という。また、該短軸が強度において実質的にゼロであ
る場合は、当該電磁波は線形に偏波されているという。
したがって、線形に偏波された電磁波は、電界ベクトル
が伝播サイクル中において常に垂直軸に対してβの角度
を成すある一定の直線方向を向いているような、いわゆ
る横電磁界モードの電磁波として定義される。
１サイクルの経路間において整合している方向によって
定義される。一般に、電界ベクトルは各サイクル間にお
いて強度および方向が変化するため、その伝播方向と垂
直な平面内に写像した楕円体として議論される。この場
合、当該楕円体の長軸方向が偏波方向であり、通常、ア
レイ面の任意の垂直軸から成すβの角度によって定義さ
れる。なお、もしも該楕円体の長軸および短軸が等しい
長さである場合は、当該電磁波は円形に偏波されている
という。また、該短軸が強度において実質的にゼロであ
る場合は、当該電磁波は線形に偏波されているという。
したがって、線形に偏波された電磁波は、電界ベクトル
が伝播サイクル中において常に垂直軸に対してβの角度
を成すある一定の直線方向を向いているような、いわゆ
る横電磁界モードの電磁波として定義される。
【０００５】なお、任意のいかなる偏波も２つの単極波
の直交偏波から合成することができる。例えば、９０°
の位相差を有する同一強度の垂直および水平に偏波され
た電磁波の組み合わせから円形偏波の電磁波を生成する
ことができる。さらに、同一強度で同一位相の電磁波を
組み合わせることによって、垂直軸に対して４５°の角
度を成す線形に偏波した電磁波を形成できる。したがっ
て、従来技術においてよく知られ、かつ、しばしば混同
されていることではあるが、任意の方向の線形に偏波さ
れた電磁波を検出する場合に、円形偏波アンテナエレメ
ントを使用する方法だけが、必ずしも、このような電磁
波の水平方向および垂直方向成分の間の位相関係の変化
に伴う損失を回避する方法であるとはいえない。このよ
うな技術思想はオフアクシスビームスティアリング（横
モードビーム走査）を必要とする平面アレイには適用で
きず、偏波成分の分離機能を含むような平面アレイロー
ル操縦安定化のための単純円形偏波エレメントによる効
果を制限してしまう。
の直交偏波から合成することができる。例えば、９０°
の位相差を有する同一強度の垂直および水平に偏波され
た電磁波の組み合わせから円形偏波の電磁波を生成する
ことができる。さらに、同一強度で同一位相の電磁波を
組み合わせることによって、垂直軸に対して４５°の角
度を成す線形に偏波した電磁波を形成できる。したがっ
て、従来技術においてよく知られ、かつ、しばしば混同
されていることではあるが、任意の方向の線形に偏波さ
れた電磁波を検出する場合に、円形偏波アンテナエレメ
ントを使用する方法だけが、必ずしも、このような電磁
波の水平方向および垂直方向成分の間の位相関係の変化
に伴う損失を回避する方法であるとはいえない。このよ
うな技術思想はオフアクシスビームスティアリング（横
モードビーム走査）を必要とする平面アレイには適用で
きず、偏波成分の分離機能を含むような平面アレイロー
ル操縦安定化のための単純円形偏波エレメントによる効
果を制限してしまう。
【０００６】にもかかわらず、これまでの線形偏波エレ
メントの平面アレイにおけるロール角にともなう偏波損
失の増大という問題に対して提案された解決方法では、
しばしば円形偏波エレメントを代用することに頼ってい
る。なお、線形偏波エレメントを円形偏波エレメントに
変換するための簡単でよく知られている方法としては、
２つのエレメントを直交して組み合わせる方法があり、
該方法によれば、ひとつのエレメントの位相を９０°ず
らして次のエレメントに加えることにより新たな直交性
エレメントが形成される。しかしながら、このような直
交の方法は搬送周波数としての信号の時間遅れを調節す
るための電子回路を必要とするため、コスト高になると
ともに複雑で実現困難な構成となる。また、該エレメン
ト間の９０°直交位相ずれを実現するために、電磁波の
伝播方向の軸に沿う１／４波長板を上記の直交エレメン
トの変わりに用いることができる。しかしながら、この
ような物理的配置は単一周波数のみにおいてしか正確に
動作できない。
メントの平面アレイにおけるロール角にともなう偏波損
失の増大という問題に対して提案された解決方法では、
しばしば円形偏波エレメントを代用することに頼ってい
る。なお、線形偏波エレメントを円形偏波エレメントに
変換するための簡単でよく知られている方法としては、
２つのエレメントを直交して組み合わせる方法があり、
該方法によれば、ひとつのエレメントの位相を９０°ず
らして次のエレメントに加えることにより新たな直交性
エレメントが形成される。しかしながら、このような直
交の方法は搬送周波数としての信号の時間遅れを調節す
るための電子回路を必要とするため、コスト高になると
ともに複雑で実現困難な構成となる。また、該エレメン
ト間の９０°直交位相ずれを実現するために、電磁波の
伝播方向の軸に沿う１／４波長板を上記の直交エレメン
トの変わりに用いることができる。しかしながら、この
ような物理的配置は単一周波数のみにおいてしか正確に
動作できない。
【０００７】また、もしも生成する電界の強度および時
間的直交位相が等しければ、円形偏波は異なる電磁波用
アンテナの組み合わせによって実現できることもよく知
られている。このような組み合わせの簡単な例として
は、水平ループと垂直なモノポールアンテナとの組み合
わせが挙げられる。ただし、該組み合わせは、その異な
るインピーダンス特性から狭いバンド幅においてのみ有
用である。
間的直交位相が等しければ、円形偏波は異なる電磁波用
アンテナの組み合わせによって実現できることもよく知
られている。このような組み合わせの簡単な例として
は、水平ループと垂直なモノポールアンテナとの組み合
わせが挙げられる。ただし、該組み合わせは、その異な
るインピーダンス特性から狭いバンド幅においてのみ有
用である。
【０００８】他の円形偏波用の組み合わせとしては、垂
直スロットをそれぞれ設けた２つの垂直１／２波長シリ
ンダから成るものが挙げられる。この場合、これら２個
のシリンダは垂直に偏波した全指向性パタンを提供し、
さらに、該２個のスロットは同一面において水平に偏波
したパタンを与える。そして、これら２つの出力信号が
時間的に直交位相関係となるように調節されると、最終
的に得られるパタンは円形に偏波されたものとなる。
直スロットをそれぞれ設けた２つの垂直１／２波長シリ
ンダから成るものが挙げられる。この場合、これら２個
のシリンダは垂直に偏波した全指向性パタンを提供し、
さらに、該２個のスロットは同一面において水平に偏波
したパタンを与える。そして、これら２つの出力信号が
時間的に直交位相関係となるように調節されると、最終
的に得られるパタンは円形に偏波されたものとなる。
【０００９】さらに、いくつかの円形偏波技術が当該分
野において知られているが、その大半は軸に対してのみ
の円形偏波に関するものであり、また、これらの技術で
は組み合わされるエレメント間に要求される限られた位
相関係によってバンド幅が制限される傾向にある。
野において知られているが、その大半は軸に対してのみ
の円形偏波に関するものであり、また、これらの技術で
は組み合わされるエレメント間に要求される限られた位
相関係によってバンド幅が制限される傾向にある。
【００１０】また、ロール操縦時における偏波損失を最
小にするための従来技術における第２の例としては、当
該ロール操縦時における物理的アレイアンテナの安定化
の方法が挙げられる。これらの方法はその複雑さおよび
効果において種々異なるが、一般に、安定な基準フレー
ムに対してアンテナの方向を物理的に安定化するために
航空機のローリング軸に対して平面アレイアンテナを回
転させるモータ手段とともに組み合わされる慣性検知手
段を備えている。しかしながら、明らかに、他のローリ
ング補正についての非機械的解決手段に比して、コス
ト、複雑さおよび信頼性の点でこれらの例は一般に望み
薄である。
小にするための従来技術における第２の例としては、当
該ロール操縦時における物理的アレイアンテナの安定化
の方法が挙げられる。これらの方法はその複雑さおよび
効果において種々異なるが、一般に、安定な基準フレー
ムに対してアンテナの方向を物理的に安定化するために
航空機のローリング軸に対して平面アレイアンテナを回
転させるモータ手段とともに組み合わされる慣性検知手
段を備えている。しかしながら、明らかに、他のローリ
ング補正についての非機械的解決手段に比して、コス
ト、複雑さおよび信頼性の点でこれらの例は一般に望み
薄である。
【００１１】理想的には、上記の偏波損失の問題を解決
する最も簡単でコストのかからない方法は、位相シフト
回路機構および直交位相組み合わせ手段を全く必要とし
ない線形偏波エレメントアレイを使用することである。
例えば、Ｍａｕｒｉｃｅ Ｇ． Ｃｈａｔｈｅｌａｉｎ
の米国特許第３２８３３３０号公報（１９６６年１１月
１日発行）には、最少の構成要素から成る簡単で経済的
な全指向性偏波マイクロストリップアンテナが開示され
ている。該特許によれば、エンドファイヤアレイパタン
に全指向性偏波特性を与えるためにマイクロストリップ
に沿って配列した線形偏波エレメントを使用することに
よってこのように簡単な構成を実現している。さらに、
ある基準面から延出して当該マイクロストリップから外
方に傾斜するモノポールアンテナのアレイの使用を教示
している。なお、これらのモノポールアンテナは縦型に
放射伝播する円形偏波に要求される位相関係を実現する
ためにマイクロストリップの両側に千鳥足状に配列して
いる。しかしながら、この技術はブロードサイド方式あ
るいはビーム走査式放射パタンを有する平面アレイには
適用できない。しかも、同技術はモノポールアンテナエ
レメントに限られ、スロットラジエタエレメントあるい
は当該技術分野において知られる他の線形偏波エレメン
トを使用するアレイに実用的に適用することはできな
い。
する最も簡単でコストのかからない方法は、位相シフト
回路機構および直交位相組み合わせ手段を全く必要とし
ない線形偏波エレメントアレイを使用することである。
例えば、Ｍａｕｒｉｃｅ Ｇ． Ｃｈａｔｈｅｌａｉｎ
の米国特許第３２８３３３０号公報（１９６６年１１月
１日発行）には、最少の構成要素から成る簡単で経済的
な全指向性偏波マイクロストリップアンテナが開示され
ている。該特許によれば、エンドファイヤアレイパタン
に全指向性偏波特性を与えるためにマイクロストリップ
に沿って配列した線形偏波エレメントを使用することに
よってこのように簡単な構成を実現している。さらに、
ある基準面から延出して当該マイクロストリップから外
方に傾斜するモノポールアンテナのアレイの使用を教示
している。なお、これらのモノポールアンテナは縦型に
放射伝播する円形偏波に要求される位相関係を実現する
ためにマイクロストリップの両側に千鳥足状に配列して
いる。しかしながら、この技術はブロードサイド方式あ
るいはビーム走査式放射パタンを有する平面アレイには
適用できない。しかも、同技術はモノポールアンテナエ
レメントに限られ、スロットラジエタエレメントあるい
は当該技術分野において知られる他の線形偏波エレメン
トを使用するアレイに実用的に適用することはできな
い。
【００１２】また、従来においては、種々の目的のため
に、垂直アレイ軸に対して傾斜した偏波方向を有して配
列した単極エレメントの使用が示唆されているが、これ
らの平面アレイ技術はすべてアレイ全体にわたって同一
傾斜角のエレメントを使用することを教示しているのみ
である。しかしながら、このような同一傾斜角の例はロ
ーリング角度に対する偏波損失を制御する点ではほとん
ど役にたたない。なぜならば、上述のように、一連の線
形偏波エレメントを単に傾斜して配列しても、任意の垂
直基準面に対する効果的な方向の変化に対応することが
できるだけで、整合されない偏波成分に対するアンテナ
の感度に関してなんの作用も及ぼさないからである。
に、垂直アレイ軸に対して傾斜した偏波方向を有して配
列した単極エレメントの使用が示唆されているが、これ
らの平面アレイ技術はすべてアレイ全体にわたって同一
傾斜角のエレメントを使用することを教示しているのみ
である。しかしながら、このような同一傾斜角の例はロ
ーリング角度に対する偏波損失を制御する点ではほとん
ど役にたたない。なぜならば、上述のように、一連の線
形偏波エレメントを単に傾斜して配列しても、任意の垂
直基準面に対する効果的な方向の変化に対応することが
できるだけで、整合されない偏波成分に対するアンテナ
の感度に関してなんの作用も及ぼさないからである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、平面アレ
イによる航空機アンテナにおけるローリング操縦に伴う
偏波損失を解決するための、簡単で、低コストで、か
つ、正確な手段が当該技術において大いに必要とされて
いる。なお、上記の未解決の問題および欠点は当該技術
においては周知のことであり、以下に記載する本発明に
よって解決されるものである。
イによる航空機アンテナにおけるローリング操縦に伴う
偏波損失を解決するための、簡単で、低コストで、か
つ、正確な手段が当該技術において大いに必要とされて
いる。なお、上記の未解決の問題および欠点は当該技術
においては周知のことであり、以下に記載する本発明に
よって解決されるものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は任意の偏波され
た入力電磁波についてのプラットフォームのロール角度
に対する関数としてほぼ一定の出力信号を提供する。さ
らに、本発明者は従来知られる円形偏波手段を使用する
ことなく線形偏波用または単極エレメントの平面アレイ
を採用することによって、軽量化および構成の簡略化を
実現した。
た入力電磁波についてのプラットフォームのロール角度
に対する関数としてほぼ一定の出力信号を提供する。さ
らに、本発明者は従来知られる円形偏波手段を使用する
ことなく線形偏波用または単極エレメントの平面アレイ
を採用することによって、軽量化および構成の簡略化を
実現した。
【００１５】本発明における各エレメントはアレイ垂直
軸に対して所定のチルト角で傾斜している。このことに
より、偏波エネルギの垂直および水平成分の両方を同時
に受信（あるいは伝送）することができる。また、本発
明は平面アレイの両半分において大きさが等しく、か
つ、反対に傾斜した単極エレメントを採用することによ
って上記従来技術の問題点を解消している。すなわち、
本発明の好ましい実施例においては、上記アレイの左半
分上の全てのエレメントが一定、かつ、固定されたチル
ト角でアレイ中心線に向けて内側に傾斜しており、他
方、当該アレイの右半分上の全てのエレメントが上記と
同様に固定されたチルト角で同じ中心線に向けて内側に
傾斜している。このような構成にすることによって、上
記左半分のエレメントが水平で等しい大きさの偏波成分
を受容し、右半分のエレメントがこれと反対の大きさの
水平成分を受容するようになる。もちろん、上記左側チ
ルトエレメントの出力と右側チルトエレメントの出力と
が分離できれば、該エレメントはアレイ上にランダムに
分布していてもよい。
軸に対して所定のチルト角で傾斜している。このことに
より、偏波エネルギの垂直および水平成分の両方を同時
に受信（あるいは伝送）することができる。また、本発
明は平面アレイの両半分において大きさが等しく、か
つ、反対に傾斜した単極エレメントを採用することによ
って上記従来技術の問題点を解消している。すなわち、
本発明の好ましい実施例においては、上記アレイの左半
分上の全てのエレメントが一定、かつ、固定されたチル
ト角でアレイ中心線に向けて内側に傾斜しており、他
方、当該アレイの右半分上の全てのエレメントが上記と
同様に固定されたチルト角で同じ中心線に向けて内側に
傾斜している。このような構成にすることによって、上
記左半分のエレメントが水平で等しい大きさの偏波成分
を受容し、右半分のエレメントがこれと反対の大きさの
水平成分を受容するようになる。もちろん、上記左側チ
ルトエレメントの出力と右側チルトエレメントの出力と
が分離できれば、該エレメントはアレイ上にランダムに
分布していてもよい。
【００１６】本発明によれば、以下の３つの重要な効果
が得られる。
が得られる。
【００１７】第一に、受信（あるいは伝送）された電磁
波のエネルギ強度変化が、平面アレイに対する垂直軸ま
わりの支持体あるいはプラットホームのロール角の関数
として大幅に低減される。なお、本発明においては、水
平および垂直成分のロール角による変化が、当該ロール
角度に対する垂直偏波強度と水平偏波強度との比をほぼ
一定に保つように制御される。
波のエネルギ強度変化が、平面アレイに対する垂直軸ま
わりの支持体あるいはプラットホームのロール角の関数
として大幅に低減される。なお、本発明においては、水
平および垂直成分のロール角による変化が、当該ロール
角度に対する垂直偏波強度と水平偏波強度との比をほぼ
一定に保つように制御される。
【００１８】第二に、上記２種の対向するチルト角が受
信される信号成分の符号に異なる影響を与える。すなわ
ち、アレイ上の両側で受信された垂直成分は同一符号で
あるが、それぞれの側で受信された水平成分は互いに符
号が逆になり、位相が１８０°ずれる。
信される信号成分の符号に異なる影響を与える。すなわ
ち、アレイ上の両側で受信された垂直成分は同一符号で
あるが、それぞれの側で受信された水平成分は互いに符
号が逆になり、位相が１８０°ずれる。
【００１９】最後に、本発明によれば、アレイの左右両
側の１８０°ハイブリッド加算回路のポートに単一パル
スの和と差の出力とが与えられる。その後、１８０°単
一パルスの和の出力は入力信号の垂直偏波成分に対して
所定の比例関係となるように処理される一方で、１８０
°単一パルスの差の出力が入力信号の水平偏波成分に対
して比例関係となるように処理される。また、上記２種
のチルト角の大きさを同一とし、アレイの両半分同士を
対称構造とすることによって、２種類の出力信号の内の
水平偏波成分が上記単一パルス和出力においてキャンセ
ルされ、他方、当該２種類の出力信号の内の垂直偏波成
分が単一パルス差出力においてキャンセルされる。した
がって、本発明によれば、直交処理のための加算処理に
基づくバンド幅の制限を設けることなく、入力電磁波信
号の垂直および水平偏波成分を簡単かつ低コストで検出
分離することが可能となる。
側の１８０°ハイブリッド加算回路のポートに単一パル
スの和と差の出力とが与えられる。その後、１８０°単
一パルスの和の出力は入力信号の垂直偏波成分に対して
所定の比例関係となるように処理される一方で、１８０
°単一パルスの差の出力が入力信号の水平偏波成分に対
して比例関係となるように処理される。また、上記２種
のチルト角の大きさを同一とし、アレイの両半分同士を
対称構造とすることによって、２種類の出力信号の内の
水平偏波成分が上記単一パルス和出力においてキャンセ
ルされ、他方、当該２種類の出力信号の内の垂直偏波成
分が単一パルス差出力においてキャンセルされる。した
がって、本発明によれば、直交処理のための加算処理に
基づくバンド幅の制限を設けることなく、入力電磁波信
号の垂直および水平偏波成分を簡単かつ低コストで検出
分離することが可能となる。
【００２０】本発明の重要な利点はロール角に対する偏
波損失が当該ロール角の変動域内において比較的一定す
るように制御できることである。また、本発明の他の利
点はプラットホームのロール時における補正処理のため
のアレイの安定化に要する手間をすべて省くことができ
ることである。さらに、本発明の他の利点は、照準ビー
ム方向への適用に限らず、当該技術分野において知られ
る標準的平面アレイビーム走査技術における、あらゆる
ブロードサイド方式のビーム走査時における偏波損失を
も制御することができる。
波損失が当該ロール角の変動域内において比較的一定す
るように制御できることである。また、本発明の他の利
点はプラットホームのロール時における補正処理のため
のアレイの安定化に要する手間をすべて省くことができ
ることである。さらに、本発明の他の利点は、照準ビー
ム方向への適用に限らず、当該技術分野において知られ
る標準的平面アレイビーム走査技術における、あらゆる
ブロードサイド方式のビーム走査時における偏波損失を
も制御することができる。
【００２１】さらに、本発明の重要な特徴は、当該技術
が従来知られるモノポール、ダイポール、スロットラジ
エタ等の単極エレメントから成るいかなる平面アレイに
も適用できることである。また、本発明の他の重要な特
徴は、垂直および水平偏波成分を分離して検出処理する
ことにより、ローリングにおける偏波損失を補正できる
ことである。
が従来知られるモノポール、ダイポール、スロットラジ
エタ等の単極エレメントから成るいかなる平面アレイに
も適用できることである。また、本発明の他の重要な特
徴は、垂直および水平偏波成分を分離して検出処理する
ことにより、ローリングにおける偏波損失を補正できる
ことである。
【００２２】上記および他の本発明における特徴および
利点は以下に続く明細書中の説明、請求の範囲および添
付図面によりさらに明らかとなる。
利点は以下に続く明細書中の説明、請求の範囲および添
付図面によりさらに明らかとなる。
【００２３】
【実施例】図１は以下において説明する電磁波の偏波お
よび単極アレイエレメントのチルト角についての座標系
を示している。図１において、アレイ平面１０は楕円状
に偏波された電磁波の伝播方向１２に対して直交してい
る。また、該伝播方向１２はアレイ平面１０の法線Ｎで
もある。さらに、この楕円状に偏波された電磁波は短軸
成分１４と長軸成分１６とに分解できる。これら成分１
４および１６は互いに直交しており、長軸成分１６はア
レイの垂直軸１８に対してβのチルト角を成している。
また、該アレイの垂直軸１８は当該アレイ平面１０の垂
直中心線Ｖでもある。
よび単極アレイエレメントのチルト角についての座標系
を示している。図１において、アレイ平面１０は楕円状
に偏波された電磁波の伝播方向１２に対して直交してい
る。また、該伝播方向１２はアレイ平面１０の法線Ｎで
もある。さらに、この楕円状に偏波された電磁波は短軸
成分１４と長軸成分１６とに分解できる。これら成分１
４および１６は互いに直交しており、長軸成分１６はア
レイの垂直軸１８に対してβのチルト角を成している。
また、該アレイの垂直軸１８は当該アレイ平面１０の垂
直中心線Ｖでもある。
【００２４】一般に知られるように、任意の楕円状偏波
電磁波の電界ベクトルはアレイ法線Ｎのまわりを時計方
向あるいは反時計方向に回転し、伝播方向１２に沿う１
波長分の距離にわたって１回転する。この電界ベクトル
の回転は図１において傾斜した楕円２０として示されて
いる。また、これも周知のことではあるが、長軸成分１
６および短軸成分１４は垂直ベクトル１８および水平ベ
クトル２２によって定まるアレイ平面１０内に存する直
交基本ベクトルでもある。したがって、該短軸成分１４
は同アレイ平面内の水平偏波成分と垂直偏波成分との組
み合わせによって表現することができ、また、長軸成分
１６も同様であるといえる。それゆえ、当該楕円状偏波
電磁波は上記アレイ軸１８および２２に沿う２つの直交
成分により表現できるともいえる。
電磁波の電界ベクトルはアレイ法線Ｎのまわりを時計方
向あるいは反時計方向に回転し、伝播方向１２に沿う１
波長分の距離にわたって１回転する。この電界ベクトル
の回転は図１において傾斜した楕円２０として示されて
いる。また、これも周知のことではあるが、長軸成分１
６および短軸成分１４は垂直ベクトル１８および水平ベ
クトル２２によって定まるアレイ平面１０内に存する直
交基本ベクトルでもある。したがって、該短軸成分１４
は同アレイ平面内の水平偏波成分と垂直偏波成分との組
み合わせによって表現することができ、また、長軸成分
１６も同様であるといえる。それゆえ、当該楕円状偏波
電磁波は上記アレイ軸１８および２２に沿う２つの直交
成分により表現できるともいえる。
【００２５】さらに、図１において、アレイ平面１０内
にエレメントの偏波方向を上記アレイ垂直軸１８とβの
角度を成すように設定した１本の線形偏波（単極）アン
テナエレメント（図示せず）を考える。このようなエレ
メントは楕円波における方位角βの長軸成分１６を検出
するが、短軸成分１４についてはまったく検出できな
い。この場合、アレイ平面１０が法線１２のまわりに揺
動（ローリング）あるいは回転すると、該エレメントの
出力は、当該エレメントの回転により変化する偏波方向
と楕円２０との成す角度の変化に対応して変化する。さ
らに、このようなロール角度に対するエレメント出力の
変化は従来認識されている偏波損失と考えることができ
る。
にエレメントの偏波方向を上記アレイ垂直軸１８とβの
角度を成すように設定した１本の線形偏波（単極）アン
テナエレメント（図示せず）を考える。このようなエレ
メントは楕円波における方位角βの長軸成分１６を検出
するが、短軸成分１４についてはまったく検出できな
い。この場合、アレイ平面１０が法線１２のまわりに揺
動（ローリング）あるいは回転すると、該エレメントの
出力は、当該エレメントの回転により変化する偏波方向
と楕円２０との成す角度の変化に対応して変化する。さ
らに、このようなロール角度に対するエレメント出力の
変化は従来認識されている偏波損失と考えることができ
る。
【００２６】図２は本発明の好ましい実施態様の一例を
概略的に示している。図２に示す如く、平面アレイ２４
は二半部ＡおよびＢから構成されている。該半部Ａおよ
びＢはアレイ垂直軸１８によって分離されており、それ
ぞれ同数の単極エレメント（図示せず）から成ってい
る。また、該アレイ２４内のすべての単極エレメントは
それぞれアレイ垂直軸１８に対して±βの偏波角を成す
ように設定されている。なお、この実施例においては、
すべてのエレメントが該アレイ垂直軸１８に向かって内
側にβの角度で傾斜している。さらに、図２に概略的に
示されるように、半部Ａ内の全てのアレイエレメント
（図示せず）はそれぞれ垂直成分ＶＡおよび水平成分Ｈ
Ａによって表現できる偏波方向を有している。一方、半
部Ｂ内の全てのアレイエレメント（図示せず）はそれぞ
れ垂直成分ＶＢおよび水平成分ＨＢによって表現できる
偏波方向を有している。
概略的に示している。図２に示す如く、平面アレイ２４
は二半部ＡおよびＢから構成されている。該半部Ａおよ
びＢはアレイ垂直軸１８によって分離されており、それ
ぞれ同数の単極エレメント（図示せず）から成ってい
る。また、該アレイ２４内のすべての単極エレメントは
それぞれアレイ垂直軸１８に対して±βの偏波角を成す
ように設定されている。なお、この実施例においては、
すべてのエレメントが該アレイ垂直軸１８に向かって内
側にβの角度で傾斜している。さらに、図２に概略的に
示されるように、半部Ａ内の全てのアレイエレメント
（図示せず）はそれぞれ垂直成分ＶＡおよび水平成分Ｈ
Ａによって表現できる偏波方向を有している。一方、半
部Ｂ内の全てのアレイエレメント（図示せず）はそれぞ
れ垂直成分ＶＢおよび水平成分ＨＢによって表現できる
偏波方向を有している。
【００２７】この場合、全てのアレイエレメントが単極
エレメントであるから、当該分野において周知のことで
はあるが、各アレイアンテナエレメント（図示せず）の
電気的出力信号は入力する電磁波における当該エレメン
トの偏波方向に沿う部分に比例することになる。その
後、アレイ半部Ａから得られるエレメント出力信号２６
はそれぞれ第１加算ネットワーク２８に転送される。同
様に、アレイ半部Ｂから得られるエレメント出力信号３
０が第２加算ネットワーク３２に送られる。そして、単
純なブロードサイドパタンの場合は、該ネットワーク２
８および３２はそれぞれ出力信号２６および３０を単に
合計してアレイ半部Ａ上の全エレメント出力から成る第
１和信号３４と、アレイ半部Ｂ上の全エレメント出力か
ら成る第２和信号３６とを生成する。
エレメントであるから、当該分野において周知のことで
はあるが、各アレイアンテナエレメント（図示せず）の
電気的出力信号は入力する電磁波における当該エレメン
トの偏波方向に沿う部分に比例することになる。その
後、アレイ半部Ａから得られるエレメント出力信号２６
はそれぞれ第１加算ネットワーク２８に転送される。同
様に、アレイ半部Ｂから得られるエレメント出力信号３
０が第２加算ネットワーク３２に送られる。そして、単
純なブロードサイドパタンの場合は、該ネットワーク２
８および３２はそれぞれ出力信号２６および３０を単に
合計してアレイ半部Ａ上の全エレメント出力から成る第
１和信号３４と、アレイ半部Ｂ上の全エレメント出力か
ら成る第２和信号３６とを生成する。
【００２８】さらに、本発明は、周知の方法においてア
レイエレメントの位相遅延ネットワークを用いる平面ア
レイビーム走査時における偏波損失のロール補正につい
て多大な有用性を有する。なお、当該技術についてはＲ
ｉｃｈａｒｄ Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ等編の「アンテナ
エンジニアリングハンドブック（Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」第２版、１
９８４年、マグロウヒルブック社（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉ
ｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ）におけるＭａｒｋ
Ｔ． Ｍａの「第３章、ディスクリートエレメントのア
レイ（Ｃｈａｐｔｅｒ ３： Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｄ
ｉｓｃｒｅｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」を参照された
い。また、Ｍｅｒｒｉｌ Ｉ． Ｓｋｏｌｎｉｋ編の
「レーダハンドブック（Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏ
ｋ）」、１９７０年、マグロウヒルブック社（ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ）における
Ｔｈｅｏｄｏｒｅ Ｃ． Ｃｈｅｓｔｏｎ他の「第１１
章、アレイアンテナ（Ｃｈａｐｔｅｒ １１： Ａｒｒ
ａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ）」にも関連記載がある。な
お、これらの引例は全部参考技術としてここに記載する
ものである。
レイエレメントの位相遅延ネットワークを用いる平面ア
レイビーム走査時における偏波損失のロール補正につい
て多大な有用性を有する。なお、当該技術についてはＲ
ｉｃｈａｒｄ Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ等編の「アンテナ
エンジニアリングハンドブック（Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」第２版、１
９８４年、マグロウヒルブック社（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉ
ｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ）におけるＭａｒｋ
Ｔ． Ｍａの「第３章、ディスクリートエレメントのア
レイ（Ｃｈａｐｔｅｒ ３： Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｄ
ｉｓｃｒｅｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」を参照された
い。また、Ｍｅｒｒｉｌ Ｉ． Ｓｋｏｌｎｉｋ編の
「レーダハンドブック（Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏ
ｋ）」、１９７０年、マグロウヒルブック社（ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ）における
Ｔｈｅｏｄｏｒｅ Ｃ． Ｃｈｅｓｔｏｎ他の「第１１
章、アレイアンテナ（Ｃｈａｐｔｅｒ １１： Ａｒｒ
ａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ）」にも関連記載がある。な
お、これらの引例は全部参考技術としてここに記載する
ものである。
【００２９】本発明の重要かつ有用な特徴は上記ネット
ワーク２８および３２が主アレイアンテナパタンビーム
アレイ２４をアレイ法線１２に対していかなる方向にも
走査する適当な位相シフト手段から構成できることであ
る。したがって、上記第１及び第２の和信号３４および
３６はいかなる方向から入力した電磁波のサンプルでも
表現することが可能である。なお、本発明は円形偏波エ
レメントから成るアレイあるいは当該ロール時の偏波損
失補正の問題を解決する目的で提案されたその他の装置
に見られるようなブロードサイド処理に限られるもので
はない。
ワーク２８および３２が主アレイアンテナパタンビーム
アレイ２４をアレイ法線１２に対していかなる方向にも
走査する適当な位相シフト手段から構成できることであ
る。したがって、上記第１及び第２の和信号３４および
３６はいかなる方向から入力した電磁波のサンプルでも
表現することが可能である。なお、本発明は円形偏波エ
レメントから成るアレイあるいは当該ロール時の偏波損
失補正の問題を解決する目的で提案されたその他の装置
に見られるようなブロードサイド処理に限られるもので
はない。
【００３０】さらに、上記第１および第２の和信号３４
および３６が得られると、これらは第３の加算ネットワ
ーク３８に送られる。なお、該第３の加算ネットワーク
は単一パルスアンテナ用の従来知られるタイプのハイブ
リッド加算ネットワークでなければならない。図２に当
該第１および第２の和信号３４および３６の同一（０
°）位相および１８０°逆位相での加算処理の結果を示
す。すなわち、該０°位相加算処理により単一パルス和
信号４０が得られ、また、１８０°位相加算処理により
単一パルス差信号４２が得られる。
および３６が得られると、これらは第３の加算ネットワ
ーク３８に送られる。なお、該第３の加算ネットワーク
は単一パルスアンテナ用の従来知られるタイプのハイブ
リッド加算ネットワークでなければならない。図２に当
該第１および第２の和信号３４および３６の同一（０
°）位相および１８０°逆位相での加算処理の結果を示
す。すなわち、該０°位相加算処理により単一パルス和
信号４０が得られ、また、１８０°位相加算処理により
単一パルス差信号４２が得られる。
【００３１】この場合、単一パルス信号４０は、図２に
おいてＶΣで示される上記アレイ半部ＡおよびＢ上に入
力したすべての垂直偏波成分の総和と、水平成分ＨＡお
よびＨＢから成る強度の差ＨΔとの和から成る。なお、
図２に示す信号４０の式において、両アレイ半部Ａおよ
びＢ上のそれぞれのエレメントの偏波方向を考慮すれ
ば、当該単一パルス和信号４０は常に上記楕円状電磁波
信号２０の垂直偏波成分に比例することがわかる。同様
の理由から、他方の信号４２の式においては、当該単一
パルス差信号４２は常に楕円状電磁波信号２０の水平偏
波成分に比例することがわかる。
おいてＶΣで示される上記アレイ半部ＡおよびＢ上に入
力したすべての垂直偏波成分の総和と、水平成分ＨＡお
よびＨＢから成る強度の差ＨΔとの和から成る。なお、
図２に示す信号４０の式において、両アレイ半部Ａおよ
びＢ上のそれぞれのエレメントの偏波方向を考慮すれ
ば、当該単一パルス和信号４０は常に上記楕円状電磁波
信号２０の垂直偏波成分に比例することがわかる。同様
の理由から、他方の信号４２の式においては、当該単一
パルス差信号４２は常に楕円状電磁波信号２０の水平偏
波成分に比例することがわかる。
【００３２】さらに、同様のことが当該アレイ２４を転
送手段として使用する場合にもいえる。ただし、この場
合は、上記信号４０および４２はそれぞれ転送される電
磁波の垂直および水平偏波成分を示す。
送手段として使用する場合にもいえる。ただし、この場
合は、上記信号４０および４２はそれぞれ転送される電
磁波の垂直および水平偏波成分を示す。
【００３３】また、図２に示す本発明は上記アレイ法線
１２に沿った軸のまわりに対するアレイ２４のローリン
グに起因する偏波損失を補正するために使用できる。な
お、当該補正はアレイ２４がアレイ法線１２の回りに揺
動あるいはロールしたときの上記単一パルス信号４０お
よび４２の変化を考慮することによって行われる。この
場合、偏波損失によって単一パルス和信号４０は減衰す
るが、同様の条件下で単一パルス差信号４２の方は増加
する。したがって、有効ＳＮ比（信号／ノイズ比）は該
アレイ２４を担持するプラットホームのローリング時に
おいても低下しない。なお、当該単一パルス信号４０お
よび４２を従来の信号処理技術によって適当に組み合わ
せてローリング操縦における偏波損失補正をおこなうこ
ともできる。
１２に沿った軸のまわりに対するアレイ２４のローリン
グに起因する偏波損失を補正するために使用できる。な
お、当該補正はアレイ２４がアレイ法線１２の回りに揺
動あるいはロールしたときの上記単一パルス信号４０お
よび４２の変化を考慮することによって行われる。この
場合、偏波損失によって単一パルス和信号４０は減衰す
るが、同様の条件下で単一パルス差信号４２の方は増加
する。したがって、有効ＳＮ比（信号／ノイズ比）は該
アレイ２４を担持するプラットホームのローリング時に
おいても低下しない。なお、当該単一パルス信号４０お
よび４２を従来の信号処理技術によって適当に組み合わ
せてローリング操縦における偏波損失補正をおこなうこ
ともできる。
【００３４】さらに、主アレイパタンローブを平面アレ
イの法線に対して所定の角度に向けるために、前記エレ
メントの各出力信号を遅延する位相遅延手段を設けてあ
る。
イの法線に対して所定の角度に向けるために、前記エレ
メントの各出力信号を遅延する位相遅延手段を設けてあ
る。
【００３５】図３は平面アレイ２４におけるアレイエレ
メント４４の有効的な配置の一例を示す。図３におい
て、当該アレイエレメント４４はアレイ垂直軸１８に向
かって内側に傾斜する簡単なダイポールアンテナとして
示されている。さらに、該エレメント４４は行列状に配
列されて適当な平面アレイビーム走査アルゴリズムを低
コストで実現可能にしている。これらエレメント４４は
アレイ垂直軸１８に対して０°〜４５°、本実施例では
約４５°傾斜しており、この値は上記チルト角βとして
有効である。なお、該エレメント４４のチルト角βは各
アレイ半部において同一である必要はないが、本実施例
におけるそれぞれのアレイ半部上では、垂直軸１８を境
にして逆符号でなければならない。
メント４４の有効的な配置の一例を示す。図３におい
て、当該アレイエレメント４４はアレイ垂直軸１８に向
かって内側に傾斜する簡単なダイポールアンテナとして
示されている。さらに、該エレメント４４は行列状に配
列されて適当な平面アレイビーム走査アルゴリズムを低
コストで実現可能にしている。これらエレメント４４は
アレイ垂直軸１８に対して０°〜４５°、本実施例では
約４５°傾斜しており、この値は上記チルト角βとして
有効である。なお、該エレメント４４のチルト角βは各
アレイ半部において同一である必要はないが、本実施例
におけるそれぞれのアレイ半部上では、垂直軸１８を境
にして逆符号でなければならない。
【００３６】図４は本発明の他の好ましい実施例を示し
ており、該実施例は当該技術分野において周知のエクス
ポネンシャルスロットエレメント４６のアレイから構成
されている。指数関数状テーパを有するスロットエレメ
ント４６は中央部から段階的に設けられており、図２に
示すような加算ネットワーク（図示せず）にそれぞれ独
立して接続されている。これらスロット４６はアレイ２
４の導電性表面部４８に刻設されており、アレイ垂直軸
１８に対して４５°の傾斜角度で互いに一列をなすよう
に配列されている。また、該アレイ２４の各半部におけ
るエレメントはアレイ垂直軸１８上のアレイ中心線に向
けて内側に傾斜している。
ており、該実施例は当該技術分野において周知のエクス
ポネンシャルスロットエレメント４６のアレイから構成
されている。指数関数状テーパを有するスロットエレメ
ント４６は中央部から段階的に設けられており、図２に
示すような加算ネットワーク（図示せず）にそれぞれ独
立して接続されている。これらスロット４６はアレイ２
４の導電性表面部４８に刻設されており、アレイ垂直軸
１８に対して４５°の傾斜角度で互いに一列をなすよう
に配列されている。また、該アレイ２４の各半部におけ
るエレメントはアレイ垂直軸１８上のアレイ中心線に向
けて内側に傾斜している。
【００３７】図５は本発明のさらに他の実施例を示して
おり、当該実施例においては、アレイ垂直軸１８の両側
のアレイ平面１０の上に左上傾斜エレメント５０および
右上傾斜エレメント５２がランダムに分布している。こ
の場合、エレメント５０および５２はランダムに分布し
てはいるが、本発明においては、該アレイ平面１０上の
それぞれの傾斜角を有するエレメントの数は実質的に等
しくなければならない。
おり、当該実施例においては、アレイ垂直軸１８の両側
のアレイ平面１０の上に左上傾斜エレメント５０および
右上傾斜エレメント５２がランダムに分布している。こ
の場合、エレメント５０および５２はランダムに分布し
てはいるが、本発明においては、該アレイ平面１０上の
それぞれの傾斜角を有するエレメントの数は実質的に等
しくなければならない。
【００３８】このような構成において得られる左上傾斜
エレメントの出力信号５４は全て第１加算ネットワーク
２８に送られ、右上傾斜エレメントの出力信号５６は全
て第２加算ネットワーク３２に転送される。したがっ
て、該エレメント５０および５２がアレイ平面１０上に
ランダムに配置されていても、ネットワーク２８および
３２を介する転送および加算処理によって、図２におい
て説明したような特徴を有する信号３４および３６が得
られる。次いで、第３加算ネットワーク３８の処理によ
って、これも図２における説明と同様に、単一パルスの
和信号４０および単一パルスの差信号４２が得られる。
さらに、図２の実施例と同様に、これらの信号４０およ
び４２は入力する電磁波の垂直および水平成分に直接比
例している。
エレメントの出力信号５４は全て第１加算ネットワーク
２８に送られ、右上傾斜エレメントの出力信号５６は全
て第２加算ネットワーク３２に転送される。したがっ
て、該エレメント５０および５２がアレイ平面１０上に
ランダムに配置されていても、ネットワーク２８および
３２を介する転送および加算処理によって、図２におい
て説明したような特徴を有する信号３４および３６が得
られる。次いで、第３加算ネットワーク３８の処理によ
って、これも図２における説明と同様に、単一パルスの
和信号４０および単一パルスの差信号４２が得られる。
さらに、図２の実施例と同様に、これらの信号４０およ
び４２は入力する電磁波の垂直および水平成分に直接比
例している。
【００３９】もちろん、当業者においては、これらの教
示から本発明に基づく他の実施例あるいは変形例を案出
することは容易である。したがって、本発明は、本明細
書の請求の範囲の記載に限られるものではなく、上記明
細書中における説明および添付図面を基にして明らかに
成し得る他の実施例および変形例をも含むものである。
示から本発明に基づく他の実施例あるいは変形例を案出
することは容易である。したがって、本発明は、本明細
書の請求の範囲の記載に限られるものではなく、上記明
細書中における説明および添付図面を基にして明らかに
成し得る他の実施例および変形例をも含むものである。
【図１】本発明に関わる電磁波の偏波およびアレイエレ
メントのチルト角の説明のために用いる座標系である。
メントのチルト角の説明のために用いる座標系である。
【図２】本発明の好ましい実施例を示すための概略的ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】ダイポールエレメントを使用した本発明の実施
例の概略的斜視図である。
例の概略的斜視図である。
【図４】４５°の内側チルト角を有するエクスポネンシ
ャルスロットラジエタのアレイを使用した本発明の好ま
しい実施例の斜視図である。
ャルスロットラジエタのアレイを使用した本発明の好ま
しい実施例の斜視図である。
【図５】ランダムに分布したエレメントを使用した本発
明の実施例の概略図である。
明の実施例の概略図である。
１０ アレイ平面 １２ 伝播方向 １４ 楕円波の短軸 １６ 楕円波の長軸 １８ アレイ垂直軸 ２０ 楕円状偏波電磁波 ２２ アレイ水平軸 ２４ エレメントアレイ ２８ 第１加算ネットワーク ３２ 第２加算ネットワーク ３８ 第３加算ネットワーク Ｎ アレイ平面に対する法線 Ｖ アレイ中心線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール アール． エバーハート アメリカ合衆国 92024 カリフォルニア 州 エンシニタス オレンジ ブラッサム ウェイ 1718 (72)発明者 デイヴィッド ジェイ． ミラー アメリカ合衆国 92071 カリフォルニア 州 サンティー ガルストン ドライヴ 9309
Claims (19)
- 【請求項１】 アレイ平面に垂直中心線を備えた平面ア
レイにおいて、 該アレイ平面内に少なくとも一列の線形偏波アンテナエ
レメントが配列され、かつ、該エレメントが平面アレイ
の中心線を挟むそれぞれの側に同数ずつ存在し、各エレ
メントは、その偏波方向が該垂直中心線に対して所定の
傾斜角度を成すように配置され、 該中心線を挟む一方の側に存する全てのエレメントから
の出力信号を加算して第１の和信号を生成する第１加算
手段と、 該中心線を挟む他方の側に存する全てのエレメントから
の出力信号を加算して第２の和信号を生成する第２加算
手段と、 該第１および第２和信号を組み合わせて単一パルス和信
号と単一パルス差信号とを生成する第３加算手段と、 から成ることを特徴とする平面アレイ。 - 【請求項２】 前記垂直中心線を挟むいずれの側におい
ても、その内部において、前記傾斜角度が同一であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の平面アレイ。 - 【請求項３】 前記エレメントがそれぞれ前記中心線に
向かって内側に傾斜していることを特徴とする請求項２
に記載の平面アレイ。 - 【請求項４】 前記エレメントの各列が前記中心線と直
交していることを特徴とする請求項３に記載の平面アレ
イ。 - 【請求項５】 さらに、主アレイパタンローブを平面ア
レイの法線に対して所定の角度に向けるために、前記エ
レメントの各出力信号を遅延する位相遅延手段から成る
ことを特徴とする請求項４に記載の平面アレイ。 - 【請求項６】 前記アンテナエレメントがそれぞれ前記
中心線に対して対称に設けられた単極エクスポネンシャ
ルスロットラジエタから成ることを特徴とする請求項１
に記載の平面アレイ。 - 【請求項７】 前記垂直中心線を挟むそれぞれの側に配
されるアンテナエレメントの内側への傾斜量の総和が等
しいことを特徴とする請求項３に記載の平面アレイ。 - 【請求項８】 前記エレメントがそれぞれ前記中心線と
は反対に外側に傾斜していることを特徴とする請求項２
に記載の平面アレイ。 - 【請求項９】 前記垂直中心線を挟むそれぞれの側に配
されるアンテナエレメントの外側への傾斜量の総和が等
しいことを特徴とする請求項８に記載の平面アレイ。 - 【請求項１０】 前記エレメントの傾斜角度がそれぞれ
０°乃至４５°の範囲であることを特徴とする請求項２
に記載の平面アレイ。 - 【請求項１１】 前記エレメントがそれぞれ前記中心線
に向かって内側に傾斜していることを特徴とする請求項
１に記載の平面アレイ。 - 【請求項１２】 前記エレメントがそれぞれ前記中心線
とは反対に外側に傾斜していることを特徴とする請求項
１に記載の平面アレイ。 - 【請求項１３】 前記エレメントの各列が前記中心線と
直交していることを特徴とする請求項１に記載の平面ア
レイ。 - 【請求項１４】 さらに、主アレイパタンローブを平面
アレイの法線に対して所定の角度に向けるために、前記
エレメントの各出力信号を遅延する位相遅延手段から成
ることを特徴とする請求項１に記載の平面アレイ。 - 【請求項１５】 垂直軸および水平軸を有する平面アレ
イにおいて、該アレイ平面において、各エレメントの偏
波方向が該垂直軸に対して所定の傾斜角度を成すように
配置された複数の線形偏波アンテナエレメントから成
り、 該エレメントの実質的半分が第１の水平方向において傾
斜し、かつ、残りの全てのエレメントが第２の水平方向
において傾斜しており、 さらに、該第１水平方向において傾斜する全エレメント
からの出力信号を加算して第１の和信号を生成する第１
加算手段と、 該第２水平方向において傾斜する全エレメントからの出
力信号を加算して第２の和信号を生成する第２加算手段
と、 該第１および第２和信号を組み合わせて単一パルス和信
号と単一パルス差信号とを生成する第３加算手段とから
成ることを特徴とする平面アレイ。 - 【請求項１６】 前記エレメント群の傾斜角度の総和が
それぞれ等しいことを特徴とする請求項１５に記載の平
面アレイ。 - 【請求項１７】 前記エレメントの傾斜角度がそれぞれ
０°乃至４５°の範囲であることを特徴とする請求項１
６に記載の平面アレイ。 - 【請求項１８】 さらに、主アレイパタンローブを平面
アレイの法線に対して所定の角度に向けるために、前記
エレメントの各出力信号を遅延する位相遅延手段から成
ることを特徴とする請求項１７に記載の平面アレイ。 - 【請求項１９】 前記アンテナエレメントがそれぞれ前
記中心線に対して対称に設けられた単極エクスポネンシ
ャルスロットラジエタから成ることを特徴とする請求項
１８に記載の平面アレイ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/756,454 US5255004A (en) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Linear array dual polarization for roll compensation |
| US07/756,454 | 1991-09-09 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05167343A true JPH05167343A (ja) | 1993-07-02 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2024530682A (ja) * | 2021-08-10 | 2024-08-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電変換装置、電磁波検出装置、光電変換方法、及び、電磁波検出方法 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467100A (en) * | 1993-08-09 | 1995-11-14 | Trw Inc. | Slot-coupled fed dual circular polarization TEM mode slot array antenna |
| US5818397A (en) * | 1993-09-10 | 1998-10-06 | Radio Frequency Systems, Inc. | Circularly polarized horizontal beamwidth antenna having binary feed network with microstrip transmission line |
| CA2157139A1 (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-02 | Thomas C. Weakley | Multiple beam antenna system for simultaneously receiving multiple satellite signals |
| US5495258A (en) * | 1994-09-01 | 1996-02-27 | Nicholas L. Muhlhauser | Multiple beam antenna system for simultaneously receiving multiple satellite signals |
| US5589843A (en) * | 1994-12-28 | 1996-12-31 | Radio Frequency Systems, Inc. | Antenna system with tapered aperture antenna and microstrip phase shifting feed network |
| US5583511A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-10 | Hughes Missile Systems Company | Stepped beam active array antenna and radar system employing same |
| US6072432A (en) * | 1997-05-02 | 2000-06-06 | Radio Frequency Systems, Inc. | Hybrid power tapered/space tapered multi-beam antenna |
| US5923303A (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-13 | U S West, Inc. | Combined space and polarization diversity antennas |
| US6160520A (en) * | 1998-01-08 | 2000-12-12 | E★Star, Inc. | Distributed bifocal abbe-sine for wide-angle multi-beam and scanning antenna system |
| US6181293B1 (en) * | 1998-01-08 | 2001-01-30 | E*Star, Inc. | Reflector based dielectric lens antenna system including bifocal lens |
| US6107897A (en) * | 1998-01-08 | 2000-08-22 | E*Star, Inc. | Orthogonal mode junction (OMJ) for use in antenna system |
| US7358913B2 (en) * | 1999-11-18 | 2008-04-15 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Multi-beam antenna |
| US7042420B2 (en) * | 1999-11-18 | 2006-05-09 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Multi-beam antenna |
| US6346918B1 (en) * | 2000-03-01 | 2002-02-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Scan independent array for circular polarization reception and transmission |
| US6667724B2 (en) * | 2001-02-26 | 2003-12-23 | Time Domain Corporation | Impulse radar antenna array and method |
| RU2287877C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2006-11-20 | Борис Дмитриевич Мануилов | Способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей |
| US7551123B2 (en) * | 2006-03-22 | 2009-06-23 | Enterprise Electronics Corporation | Phase shifted transmitted signals in a simultaneous dual polarization weather system |
| GB0620341D0 (en) * | 2006-10-16 | 2006-11-22 | Roke Manor Research | Antenna array |
| US20100053024A1 (en) * | 2006-11-14 | 2010-03-04 | Andersson Mats H | Antenna with an improved radiation pattern |
| US7633454B2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-12-15 | Lockheed Martin Corporation | Antenna array system and method for beamsteering |
| US8723746B1 (en) * | 2009-10-01 | 2014-05-13 | Rockwell Collins, Inc. | Slotted ground plane antenna |
| US8558735B2 (en) * | 2010-08-20 | 2013-10-15 | Lockheed Martin Corporation | High-resolution radar map for multi-function phased array radar |
| CN108680158B (zh) * | 2018-03-30 | 2022-07-26 | 南京航空航天大学 | 一种基于极化域波达因子的飞行器群内近距定位方法 |
| CN112952405B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-11-18 | 中国传媒大学 | 一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4051474A (en) * | 1975-02-18 | 1977-09-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Interference rejection antenna system |
| US4197541A (en) * | 1977-12-19 | 1980-04-08 | International Telephone And Telegraph Corporation | Polarization agile planar array |
| JPS54101643A (en) * | 1978-01-27 | 1979-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | Monopulse antenna |
| US4196436A (en) * | 1978-11-14 | 1980-04-01 | Ford Motor Company | Differential backlobe antenna array |
| DD237244A1 (de) * | 1985-05-10 | 1986-07-02 | Akad Wissenschaften Ddr | Polarisationsumschaltbare richtantenne |
| DE3608413A1 (de) * | 1986-03-13 | 1987-09-17 | Siemens Ag | Richtantennenanordnung |
| US4742354A (en) * | 1986-08-08 | 1988-05-03 | Hughes Aircraft Company | Radar transceiver employing circularly polarized waveforms |
| FR2610143B1 (fr) * | 1987-01-23 | 1989-03-31 | Thomson Applic Radars Centre | Antenne reseau carre monopulse a balayage electronique |
| US4912477A (en) * | 1988-11-18 | 1990-03-27 | Grumman Aerospace Corporation | Radar system for determining angular position utilizing a linear phased array antenna |
| GB2232300B (en) * | 1989-05-15 | 1993-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Planar antenna |
-
1991
- 1991-09-09 US US07/756,454 patent/US5255004A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-22 JP JP4130681A patent/JPH05167343A/ja active Pending
- 1992-06-03 KR KR1019920009581A patent/KR930007003A/ko not_active Withdrawn
- 1992-09-08 GR GR920100387A patent/GR1001371B/el unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10641630B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-05-05 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Physical quantity detection device |
| JP2024530682A (ja) * | 2021-08-10 | 2024-08-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電変換装置、電磁波検出装置、光電変換方法、及び、電磁波検出方法 |
| US12567553B2 (en) | 2021-08-10 | 2026-03-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photoelectric conversion device, electromagnetic wave detection device, photoelectric conversion method and electromagnetic wave detection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| KR930007003A (ko) | 1993-04-22 |
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