JPH0744382B2 - アレイアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、反射器を用いたアレイアンテナに係り、特に
反射器が通風式構造である様なアレイアンテナに係る。

（従来の技術） アレイアンテナにおいては、アンテナ素子によって放射
された電磁波を所望の方向に収束させると共に、不所望
な方向への放射を抑制するために反射器を用いている。

反射器として金属板等、開孔の全くない導電性表面を用
いるとその反射器に相当な風圧荷重がかかることにな
る。その場合、反射器の表面を所望の形状に維持し、か
つ反射器の損傷を防ぐためには、大規模複雑な機械的構
造体を使用することが必要となる上に、アンテナを回転
させるために大出力のモーターが必要となる。

反射器への風圧荷重を減少させるため、これまで、第６
図（ａ）に示すアンテナのようにアンテナ素子101と導
電性柱から成る電力分配器102により構成したコラムア
レイ103と交互に１本のコリニアアレイ104を配置した例
がある（例えば特公昭59−1001号報）。

第６図（ａ）の例は、コリニアアレイの共振現象によ
り、同図（ｂ）に示すように、不所望なビーム105を抑
制し、所望なビーム107より充分低いビーム106を得てい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来技術において、第６図のアンテナは風圧荷
重が小さいが、共振現象を利用しているためその同調調
整が厄介で、複雑な構造のコリニアアレイを反射器とし
ているため高価であるという欠点があった。また、一般
に、アンテナの設計において、所望のビーム形成を行う
ためにはアンテナ開口振幅分布がアンテナ開口の各部で
異なるよう設計されるので、不所望な放射の強度もアン
テナ開口の各部で異なっているにもかかわらず、上述し
た従来技術では、アンテナ開口全体に一様な抑圧効果を
もたらすようなアンテナ素子、電力分配器および反射器
を配置しているので無駄が多いという欠点があった。

本発明の目的は、上記欠点を除去し、反射器を貫通する
不要な放射漏れの抑制作用を維持しつつ、安価で低風圧
荷重のアレイアンテナを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために次の構成を有す
る。即ち、本発明のアレイアンテナは、アンテナ素子が
直線状に複数配列された平板状の直線偏波リニアアレイ
が複数個所定の間隔で且つ前記アンテナ素子が平面アレ
イを構成するように前記リニアアレイが平行に配列さ
れ、各リニアアレイの間で且つ前記平面アレイのなす平
面から所定の距離の位置に前記リニアアレイと平行な導
電性柱を有し前記各リニアアレイの両側に導電性板を有
するアレイアンテナにおいて、各リニアアレイ間毎に、
導電性柱の、数、形状および寸法のうちいずれか１つま
たは２つまたは全部を、前記アレイアンテナ開口各部の
励振振幅分布の大小に応じて変えたことを特徴としてい
る。

（作 用） 導電性板と導電性板の間の空間に設けられる導電性柱
は、その数が多い程、また、空間を塞ぐ形状である程、
また、その形状が大きい程、不所望な放射をより抑圧で
きるが、一方、風圧荷重が増大する。一般にアンテナの
設計においては、所望のビーム形成を行うためにアンテ
ナ開口の各部で励振強度が異なるように設計される。

多くの場合アンテナ開口部の中央部に近付く程励振強度
は大になり、周縁部に近付く程励振強度は小になる。そ
して不所望の放射の強度も励振強度が大であれば大とな
り励振強度が小であれば小となる。従って、励振強度が
大である部分の不所望放射の抑圧の程度は大にし、一方
励振強度の小なる部分は抑圧程度を小にするか或いは特
に抑圧手段を講じなくとも全体としての不所望放射抑圧
の効果が充分得られる。

本発明は、この点に着眼してなされたものであり、アン
テナ開口において励振強度の大なる部分の導電性柱は数
を多くしたり、抑圧度合の大きい形状にしたり或いは寸
法を大きくするなどして不所望放射にする抑圧程度を大
にする一方、励振強度の小なる部分においては導電性柱
の数を少なくしたり、風圧荷重の少ない形状にしたり、
寸法を小さくしたりするか或いは導電性柱を設けないよ
うにすることにより、不所望放射抑圧の効果を充分挙げ
つつも全体としては風圧荷重が、導電性柱を一様な分布
で設けた場合よりも軽減されるようにしたものである。
このような目的を達成できる根拠は以下の通りである。
第１図（ｂ）において紙面に垂直な電界方向をもつ直線
偏波がアンテナ素子１から放射されると、コラムアレイ
３に有する導電性板と導電性柱４とで得られるカットオ
フ効果により後方（第１図（ｂ）では上方）への放射が
抑圧される。これは、導電性柱４が電界方向と同じ方向
に長手方向を配置（リニアアレイと平行に配置）してい
ることによる。例えば導電性柱４の数を増して行くこと
により、コラムアレイ３の間を完全に埋めてしまえば、
後方への放射は非常に少なくなり、明細書８頁19行〜９
頁４行の例では50dB以上の抑圧効果が得られる。

（実 施 例） 次に、本発明のアレイアンテナの実施例を図面を参照し
て説明する。第１図は本発明の第１の実施例の構造を示
す図であり、第１図（ａ）は斜視図、第１図（ｂ）は平
面図である。

本アレイアンテナは、アンテナ素子１と電力分配器２と
で構成されたコラムアレイ３と導電性柱４とを交互に配
置している。本アレイアンテナの場合は、例えばテイラ
ー分布のようにアンテナ開口の中央付近の振幅を高く
し、端部に近づくに従って振幅を低くしているのでアン
テナ開口の中央付近の導電性柱４の数を多くし、端部に
行くに従って少なくしている。第２図は、第１の実施例
のコラムアレイ３の一部切り欠き斜視図であり、アンテ
ナ素子１と電力分配器２とを一体で加工し、リニアアレ
イアンテナとしている。

電力分配器２はトリプレート構造となっており、マイク
ロストリップライン５の両側に誘電体スペーサ６を設
け、その外側に地導体板７を設けている。なお、誘電体
カババー８は雨、風等からアンテナを保護するために用
いている。

第２図の地導体板７と第１図の導電性柱４により不所望
な方向への放射が抑圧されるよう、コラムアレイ３の間
に導電性柱４を配置している。

この場合は、電力分配器を構成しているトリプレート構
造の地導体板７が地導体板になっている。

このため導電性板を別個に設ける必要がないためその分
だけ低価格で製造できる利点がある。

また、コラムアレイ３の間の空間をコラムアレイ３が並
んでいる方向においてほぼ等分割するように導電性柱４
を配置している。

また、第１図（ｂ）において点Ｅをアンテナ素子１の等
価的放射中心とし、点Ｒを導電性柱の中心とした場合Ｄ
で示される距離をほぼ４分の１波長の長さにすることに
より、等価的放射中心の鏡像が２分の１波長の距離だけ
後方にできるため前方（第１図（ｂ）の矢印方向）に対
しては同相合成となり結果的に後方への不所望放射を効
率よく抑圧することができる。

第１図の実施例は導電性柱４の数が１から４の場合を示
したが、不所望な放射の抑制の程度、アンテナ開口分
布、および、コラムアレイ３の間隔、導電性柱４の太さ
または形状等によりアンテナ各部の導電性柱の数は異な
ってくるのはもちろんである。例えば、コラムアレイ間
の間隔が0.8λ（λは波長）、地導体板の幅が0.5λ、円
柱状の導電性柱の直径が0.05λの場合、所望な方向のビ
ームの利得と不所望な方向のビームの利得との差は、導
電性柱の数が４本でおよそ30dB、２本でおよそ20dB得る
ことができる。

第３図は本発明の第２の実施例の平面図であり、コラム
アレイ３の間に細い導電性柱９と太い導電性柱10を配置
している。第３図の場合は、導電性柱の太さを変えてア
ンテナ開口分布に対応させたものである。第４図は本発
明の第３の実施例の導電性柱の斜視図であり、コラムア
レイの長手方向に例えばテイラー分布のような開口分布
を与えた場合などに有効であり、振幅の高い中央部を太
くしている。また第５図は本発明の第４の実施例で４本
組の導電性柱の斜視図であり、長い導電性柱11と、導電
性柱11より破線部分だけ短くした導電性柱12の組合せに
より、第３の実施例と同様な効果を得ている。

以上４つの実施例を示したが、アンテナ開口分布やアレ
イの構成により上記実施例の組合せも考えられる。ま
た、導電性柱として、円柱だけでなく、四角柱など他の
形状も同様の効果がある。

なお、以上の実施例はコラムアレイ３と導電性柱４、同
９、同10とを指示する機構を有しているが本発明の本質
に関係しないので、説明は省略している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、アンテナ開口振幅分布
に対応して、単純な形状の導電性柱の数や、形状、各部
の本数を異ならせることにより、不所望な反射を効果的
に抑制しつつ、同種の導電性柱を均一に配置した場合よ
り、アンテナ全体の導電性柱の数を少なくできるので、
風圧荷重の軽減と低価格化を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図で、図（ａ）は
その斜視図、図（ｂ）はその平面図、第２図は本発明の
第１の実施例の説明のためのコラムアレイの一部切り欠
き斜視図、第３図は本発明の第２の実施例の平面図、第
４図は本発明の第３の実施例の導電性柱の斜視図、第５
図は本発明の第４の実施例の導電性柱の斜視図、第６図
は従来のアンテナを示す図で図（ａ）はその斜視図、図
（ｂ）は反射器の効果の説明のためのアンテナの指向特
性図である。 1,101……アンテナ素子、2,102……電力分配器、3,103
……コラムアレイ、4,9,10,11,12……導電性柱、５……
マイクロストリップライン、６……誘電体スペーサ、７
……地導体板、８……誘電体カバー、104……コリンア
アレイ、105……不所望なビーム、106……充分抑制され
た不所望なビーム、107……所望なビーム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンテナ素子が直線状に複数個配列された
   平板状の直線偏波リニアアレイが複数個所定の間隔で且
   つ前記アンテナ素子が平面アレイを構成するように前記
   リニアアレイが平行に配列され、各リニアアレイの間で
   且つ前記平面アレイのなす平面から所定の距離の位置に
   前記リニアアレイと平行な導電性柱を有し前記各リニア
   アレイの両側に導電性板を有するアレイアンテナにおい
   て、各リニアアレイ間毎に、導電性柱の、数、形状およ
   び寸法のうちいずれか１つまたは２つまたは全部を、前
   記アレイアンテナ開口各部の励振振幅分布の大小に応じ
   て変えたことを特徴とするアレイアンテナ。
2. 【請求項２】前記リニアアレイの各アンテナ素子に電力
   を分配し又は各アンテナ素子からの電力を合成するよう
   に構成されたトリプレート構造の電力分配器に含む地導
   体板を以って前記導電性板としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のアレイアンテナ。
3. 【請求項３】前記アンテナ素子で平面アレイを構成する
   ように、前記リニアアレイが複数配列されている平面と
   直角方向において、前記アンテナ素子の等価的放射中心
   と、前記等価的放射中心からは正規の放射方向とは逆方
   向に位置し且つ前記等価的放射中心に最も近い導電性柱
   との間の距離が波長のほぼ４分の１であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載の
   アレイアンテナ。