JPH08505501A - ２重素子エンドファイアアレイアンテナにおけるｑ値の均一化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 相互カップリング効果、それは２素子（１０と１２）エンドファイアアレイ（縦形指向アンテナ列）の操作を周波数帯域の上で、質を下げるむきがあるのだが、その効果は、方形励起された素子への入力（１８と２０）の時のＱ値を等しくする効果が大の内部ー素子カップリングインピーダンスの準備によって打ち勝った。１／４波の伝達線部（３４）は、入力の間でカップリングされ、この様なインピーダンスを与える。それは、相互カップリングのＱ値に関する効果を相殺する様に選択された値を有している。１組のモノポール（１０と１２）に対して、内部素子カップリング線（３４）は、望みの入力インピーダンスを準備するために選択されたインピーダンスを有する１／４波部（１４と１６）によって、それぞれのモノホールに連結される。２重素子エンドファイアスロット（図２）又は、ダイポールアレイアンテナの遂行は同時に改良される。４つ又はそれ以上の素子（図８）のリニアアレイアンテナは、発明による基本的２重素子形状から追加の素子の強制供給によって提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 ２重素子エンドファイアアレイアンテナにおけるＱ値の均一化 技術分野 この発明は、高速の戦闘機の先端に用いられる小さな断面のアンテナに係わり 、そして、これらに適用される２重素子のエンドファイアアレイアンテナの中で 、前後の素子のＱ値の均一化に関するものである。 背景技術 高速の戦闘機の先端に用いられるアンテナを準備することの問題には、アンテ ナを作る標準と合致させることが必要であるが、一方、又、限界の大きさ、高さ 、パイロットの視界障害、空気抵抗、取付スペース、全体の複雑さとも合致させ る必要がある。一方、多くの場合、従来技術のアンテナ設計は、望ましいアンテ ナの作成標準の合致に役だっているが、代表的なこの様な設計は、戦闘機への応 用に課せられた物理的制約には合っていない。本発明者の先行応用例は、”強制 励振をもったアレイアンテナ”に関するものであり（０７／４５８，２２０、特 許番号 ５、２０６、６５６）、更に、”円錐形でバンキング修正を有する航空 機アンテナ”（０７／８４１，９０１，特許番号 ５，２１４，４３６）である 。それぞれ、リニアアレイアンテナに関連しているが、その中で効果がある広い 幅の操作が、３つ又はそれ以上の小さい反射素子の強制励振によって達成された 、また、強制的なアンテナ等の平行アレイを用いたアンテナに関係している。 この様な制約の下での適用のため、２素子のエンドファイアアレイ（縦形指向 アンテナ列）の設計を試みて、比較的大きい放射素子を用いるアンテナが作成で きることが判明した。しかし、小さな素子の利用を可能とし、有意義な振動数バ ンドでの望ましいアンテナの性能を得ることができない。モノポールのエンドフ ァイアアレイに用いられる小さな素子で、例えば、小素子では厳しい相互カップ リングの効果のため、後の素子は非常に低い放射抵抗を有する。この低い放射抵 抗は、後方のモノポールのＱ値を増加させ、操作周波数帯に劣ったインピーダン スマッチの結果となる。 この様な２素子のエンドファイアアレイの中の後の素子のＱ値を低くするため に、モノポールの高さを増加させるか、又は消耗、例えば、直列抵抗を挿入すれ ばよい。これらのアプローチは共に望ましくない、特に、適切な応用では望まし くない。３素子エンドファイアアレイに対して、強制励振系の利用によって、前 の素子の高い放射抵抗で、後の素子の低い放射抵抗を効果的に相殺させることに よる解が引用されている先行出願の中で得られている。その解は、３つの素子列 では効果があり、それは、前と後の素子が反対の位相信号で励起されるからであ る。しかし、２素子のエンドファイアアレイでは、素子が強制励起系の利用を妨 げる様に励起される。 そこで、この発明は、航空機に適用するのに適した改良２重素子エンドファイ アアレイアンテナを提供することが目的である。特に、大きさ、高さ及び他の制 約に合わせたものである。 更に本発明の目的は、小さい放射素子を用い、放射素子の間に連結された特別 のＱ値均一化回路及び、この様なリニアアレイアンテナを一体とした系を採用し ている新改良エンドファイアリニアアレイアンテナを提供することである。 発明の開示 本発明の改良Ｑ値均一化を持つ２重素子エンドファイアアレイアンテナは、放 射素子のリニアアレイを含んでいるが、それは、操作周波数帯の周波数の１／４ 波長だけ離れている後の素子と前の素子、後の連結点から後の素子へのカップリ ング信号に対する後のカップリング手段であり、それは、第１のインピーダンス を有するものとを備え、第２のインピーダンスを有し、前の連結点から前の素子 へのカップリング信号のための前のカップリング手段を含んでおり、又、次の手 段を含んでいる。即ち、入力信号をカップリングするための入力手段と、第１の 信号部をカップリングするためのものであり、基準位相を有し、入力手段から後 の結合点へ供給するためのものであり、又、第２の信号部をカップリングするた めのもので、基準位相に関して方形位相を有し、入力手段から前の結合点へ供給 するための供給手段とを備えている、アンテナは、更に、Ｑ値均一化手段を含ん でおり、後と前の結合点の間でカップルされ、操作周波数帯の周波数で１／４波 長の奇数倍に等しい効果的な長さを持っており、第１と第２のインピーダンスを 有する結合であり、後の連結点でアドミタンスのコンダクタンス分力を増加させ るため、内部素子カップリングインピーダンスを効果的にするためのものである 。 また本発明の２重素子モノポール又はダイポールエンドファイアアレイアンテ ナでの改良Ｑ値均一化の方法は、次のステップから構成される。 （ａ）後の素子と前の素子とを含む、１組のモノポール又はダイポール放射素 子を用意する。 （ｂ）この様な素子を同調させるが、その間、選ばれた周波数で、関連振幅の 方形位相信号で素子を励起し、低い素子リアクタンスと、高い前から後への放射 レベル比を達成させる。 （ｃ）ステップ（ｂ）で同調励起させた時、後と前の素子の各実際の抵抗を決 定する。 （ｄ）ステップ（ｃ）で決められた抵抗の平均値を決定する。 （ｅ）所望する後の素子の入力抵抗と前の素子の入力抵抗を特定する。 （ｆ）後の素子と直列にカップリング装置を挿入するが、その装置はステップ （ｄ）からの平均値と、ステップ（ｅ）からの後の素子入力抵抗を乗じたものの 積の平方根に対応するインピーダンスを有している。 （ｇ）前の素子と直列にカップリング装置を挿入するが、その装置はステップ （ｄ）からの平均値と、ステップ（ｅ）からの前の素子入力抵抗を乗じたものの 積の平方根に対応するインピーダンスを有している。 （ｈ）カップリング装置の間に、放射素子から離れている連結点に転送線部を 挿入するが、その長さは所望の周波数で、１／４波長の奇数倍に相当しており、 ステップ（ｆ）とステップ（ｇ）で示されたインピーダンスの積の２倍で、ステ ップ（ｃ）で決定された放射素子の実際の抵抗の間の差で割られたものに対応す るインピーダンスを有している。 発明のよりよい理解のため、他の目的と共に、引例が図面と共に以下に示され 、付属のクレームの中で範囲が指摘されている。 図面の簡単な説明 図１は、発明に従ってＱ値の均一化のため、内部素子カップリングインピーダ ンスを有するモノポールを利用した２重素子エンドファイアアレイアンテナの図 である。 図２、図３、図４、図５、と図６は、本発明を用いた２重のスロットエンドフ ァイアアレイアンテナの具体例を示したものである。 図７は、バランスをとった励起装置と、Ｑ値均一化をもった穴のあるスロット を含む配列を示したものである。 図８は、追加の強制供給素子によって補われた図１のタイプの素子の組を用い た多重素子列を示している。 発明を実施するための最良の形態 図１は、本発明に基づいたＱ値均一化をもつ２重素子エンドファイアアレイア ンテナの図による説明である。示される様に、放射素子のリニアアレイは、後の 素子を含んでいるが、それは１番上のモノポール1０に示されている。そして前 の素子は、同じモノポール１２に示されている。後のカップリング手段は、第１ のインピーダンスＺ_aを有する１／４波長伝達線部１４を構成している様に示さ れるが、後の連結点１８から後の素子１０へ信号をカップリングする様に配列さ れている。同様に、前のカップリング手段は、第２のインピーダンスＺ_bを有す る１／４波長伝達線部１６を構成している様に示されるが、前の連結点２０から 前の素子１２へ信号をカップリングする様に配列されている。ターミナル２２と して示される入力手段は、入力信号を伝達するためのアンテナにカップリングさ せるために準備されており、そして反対に、アンテナからの受信信号を信号利用 回路とカップリングさせるために用意されている。供給手段は、ターミナル２２ からの基準位相の第１の信号部と、後の連結点１８をカップリングし、又、ター ミナル２２からのゆっくりした方形位相の第２の信号部と前の連結点２０をカッ アリングするための手段であるが、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップ ラー２４、後の連結点１８に接続される直列ダブルチューニング何路２６、及び 、前の連結点２０に接続される同様な直列ダブルチューニング回路３２を含むも のとして示される。直列ダブルチューニング回路２６と直列ダブルチューニング 回 路３２とは、それぞれ、後の連結点１８と前の連結点２０から分離されて示され ているが、回路設計の議論を容易にするために、実際にこの様な同調回路がふく まれている時は、それらを直接、それぞれの連結点につなぐことが望ましい。 図１のアンテナは、Ｑ値均一化手段を含んでいるが、アドミタンスＹ_cを有す る１／４波長伝達線部３４として示されている。より詳しく記述される様に、手 段３４は、内部素子カップリングインピーダンスを、インピーダンスＺ_aとＺ_bを 有する結合点で、後の連結点１８でアドミッタンスのコンダクタンス分力を増加 させるため効果的に準備されている。図１の寸法は、説明のためにゆがんでいる が、次の事に注意しなければならない。即ち、モノポール１０と１２は、一般的 に任意の広がりの波長の１／４だけ離れているということと、波長への参照はア ンテナが操作しようとしている周波数幅の中の波長に関連していることである。 それは、引き続く参照の中では同じ波長であってもなくともよい。又、”エンド ファイア”操作への参照は、アンテナの操作に関するものと理解されるが、図１ のアンテナの例の中の矢印３６によって指摘されている最初指向した伝達又は受 信に対するアンテナ放射パターンを用意するためである。 ”１／４波”又は”１／４波長”伝達線部への参照は、効果的な電気的長さを 有する伝達線部に関しており、それは、９０度位相の遅れを作り出すが、それは 線に沿って移動するシグナルの中で、操作周波数の時である。実際、何らかの調 整又は誤差は、実際のアンテナ設計や製作にはどうしても含まれるものである。 この見地から、”公称”が、基本の１／４波長の値、又は方形関係が値の幅の間 に実際あるであろうということを指操するのに用いられるが、概して、基本値の プラスマイナス２０度以内、しかし、時には３０度の場合もある。同様に、”公 称”に等しい値は、実例を示すが、それは１つのパラメータが２０％の範囲内で 異なってくるし、又、時には比較したパラメータから３３％異なることもある。 「図１ 設計と操作」 図１のアンテナの設計と操作の説明は、まず、２素子アンテナを図１で示され る様に、伝達線部１４、１６、３４の移動をさせた後に展開される伝達線部１４ 、１６は、それから簡単な伝導体で置き換えられ、一方、連結点１８、２０の間 には、連結は用意されない。この様に最初に考えられるアンテナの形状は、２つ の モノポールを含むが、それは、方向性のカップラー２４の作用で方形の信号が供 給される。同調回路２６と３２があるかないかは、この議論の目的では重要でな い。 分析の目的に対しては、１／４波の分離を有する２つの前に論じた１番上に書 いてあるモノポール、これは、次の様な大きさと関連の特徴をもっているが、そ の利用に基づく例を考える。各モノポールは、０．０１インチの直径の鉛直材を 含んでいるが、それは水平０．０４インチの直径、１．９６インチの長さ、１０ ６０ＭＨzの中間帯操作周波数を利用する基盤から１．２インチの間隔の中心線 を有する１番上に載っている素子を支持している。コンピュータ演算により、こ れらの素子は、自己インピーダンス１５．８ΩのＺ₅と 相互インピーダンス８．４−ｊ１０．７ΩのＺ_mを有している。１５．８ΩのＺ₅ と自己インピーダンスは、本来、この電気的に短いモノポールの放射抵抗である 。 作動エンドファイアアレイ（縦形指同アンテナ列）に対して 後のモノポールについては、抵抗Ｒ₁（例えば、Ｚ₁の実数部）は、ただ５．１ Ωで、それは、１５．８Ωの自己抵抗Ｒ₅よりもずっと小さい。このことは、後 のモノポールのＱが、このエンドファイアアレイアンテナが、作動ベースで繰作 するとき、重要な因子によって不本意な増加をしたことを指摘している。同時に 、前のモノポールＲ₂の抵抗Ｒ₂は、２６．５Ωであり、それはＲ₅より大きい。 前のモノポールのＱは、かく低減する。後と前の素子は、かくして操作中の列の 中で等しくなる。 参照が今や、伝達線部1４、１６、３４を有する図１のアンテナに示されてい る通りになされる。まず、素子の中間帯リアクタンスが、素子抵抗を変えること なく同調したものとする。それから、公称のリアクタンスΔｘをリアクタンス効 果のため、中間帯外の周波数に加える、そして、Δｘは両方の素子で等しいと考 えてみる。それは、高Ｑ素子に対して適当な近似である。図１のアンテナ系の分 析で次の様になる。 各連結点のＱ値は、Ｂ_in／ｎｅt Ｇ_inに比例する。もし、伝達線部３４が存 在していれば、Ｙ_cはゼロとなり、連結点１８のＱ値は、連結点２０のＱ値より 大きくなる。それは、Ｒ₁がＲ₂より小さいからである。しかし、伝達線部３４が 存在していたら、パラメータＹ_cの有効性は、ｎｅｔ Ｇ_1inを増加させ、Ｇ_2in を減少させるが、ｎｅｔ Ｂ_1in又はｎｅｔ Ｂ_2inは変えることはない。 このことは２つの連結点でのＱ値の均-化を許すものである。これを達成するた めに、次の様にする、 R₁+Z_bZ_aY_C=R₂-Z_aZ_bY_c （9） 故に、 前出の例の値を用いる。Ｒ₂＝２６．５Ω、Ｒ₁＝５．１Ω、とすると次の様に なる。 結局 R₁+Z_bZ_aY_c=R₂-Z_aZ_bY_c=15.8Ω （12） 次のことに注意する必要がある。この値は、両方のモノポール素子の見かけ の放射抵抗であるが、それらの自己抵抗Ｒ₅に等しい。（即ち、他の素子が、開 かれて接続されている時の１つの素子の放射抵抗） 式（２）と式（４）を見ると、素子の作動インピーダンスの抵抗分力が形成さ れることが判る。 R₁=R₅+X_m and R₂=R₉-X_m′ （13） 故に （１０）式から そして、式（１２）の様に、 R₁+Z_bZ_aY_c=R₂-Z_bZ_aY_c=R_B （16） そして又、 この様に、次のことが判る。即ち、Ｑ値均一化線３４の内部素子カップリン グインピーダンスは、素子相互リアクタンスＸ_m’の効果を消すために効果があ り、それにより、両方の入力抵抗を、各々１／４波線１４と１６を通って伝達さ れた素子自己抵抗Ｒ₅に等しくしてお〈。 実際のアンテナへの発明の適用の中の線インピーダンスの大きさに注意を向け るべきである。特別のアンテナで、Ｒ_1mとＲ_2mが、共に、５０Ωの値を持たせた い時には、 この場合には、 一般に Ｘ_mが、負の時には、Ｚ_cは正となることが判る。もし、Ｘが正であれば、内 部素子カップリングインピーダンスは、１／４波長線３４の代わりに、伝達線部 の３／４波長の長さによって得られ、そして式（２０）の符号と反対となる。 かくして、５０Ωの望ましいＲ_1mとＲ_2mの入力値が、得られるが、この例では 、上記の特別の上に載せたモノポールを用いた、 ・７３．８Ωのインピーダンスを持つ、１／４波線として線部３４、及び ・２８．１Ωのインピーダンスを共にもつ、１／４波線として線部１４と１６ これらは、上で論じた様に同調したと見なされた各索子の中間帯リアクタンスを もつ中間帯値である。 さて、次に図１に示された完全アンテナに関して次のことを考察してみる、各 素子１０と１２によって示されたインピーダンスを調整するための直列同調リア クタンスが、それぞれ素子入力／出力ポート３８と４０に挿入される。しかし、 分流装置は、これらのポートには連結すべきでない。それは、その点で電流を変 えてしまうからである。かくして、今までの分流ダブルチューニング回路は、索 子のポートに使用すべきでない。適当なダブル同調回路は、それぞれ後と前の連 結ポイント１８と２０に置く事ができる。説明された例で、直列共鳴回路２６と ３２は、これらの連結点にカップルされる。上に示した様に、図１のある大きさ が図解の回路分析の助けで、ゆがんだ時、実際は回路２６と３２は直接連結点１ ８と２０に連結してもよい。本発明に適用されたアンテナの中のダブル同調回路 のどちらかの形式は、線の長さ、短い突出部等の種々の組み合わせを含んでもよ い、 もし、伝達線部１４、１６と３４が、記述された様に設計されたら、連結点１ ８と２０に伝えられた第１と第２の信号部のパワーは本来等しくあるべきである 。この様に、望ましい信号は、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップラ２ ４の利用で得られるが、抵抗端４２を含む装置の既知の形である。実際、インピ ーダンスの測定と明細及び他の効果についての誤差は、指向性カップラー設計の 調 整が必要であるが、それは、最良のエンドファイア放射の実行を得るため、３ｄ Ｂ（デシベル）から何か異なったカップリング値を得るためである。３ｄＢ（デ シベル）という用語は、次の事を指摘するのに用いられる。即ち、調整は、何か ３ｄＢから異なっているカップリング値を有するカップラーの中で結果が出ると いうことである。又、もし作動素子インピーダンスＺ₁とＺ₂の無効部が、中間帯 で同調すると、（Ｘ₁＝Ｘ₂＝０）、その時は、素子１０と１２の中の流れの望ま しい方形位相関係は、カップラー２４で得られる。実際、位相調整がよい結果と なる様に、設計の間必要である., 「２重スロットアンテナ」 図２を参照すると、発明に使用した２重のスロットアンテナの概念形が示され ている。航空機の金属表面に引き延ばされた穴で適当な穴の配列でバックアップ されているスロットは、半波長の長さで互いに１／４波長だけ離してある。図１ のアンテナで、適当に方形関係信号を後のスロット素子５０と図２の前のスロッ ト素子５２に提供することにより、図２の中の右に向いたエンドファイア放射パ ターンが得られる。又、記載する通り、図２のスロット形は簡単で、図１の１／ ４波線１４と１６を含んでいないが、それは、カップルされた信号に必要な電気 的長さ、又は、位相関係を提供することのできる連結手段の準備について何か複 雑なものを有している。 図２に関し、そして前の論議と一致して、２重のスロット形に対し、 Y_1in=Y₁+Y_c Y_2in=Y₂-Y_c （21） 前の論議の線に従って、まず、各スロットの中間帯サスセプタンスＢは、スロ ットコンダクタンスＧを変えることなく同調するとする。そして周波数を中間帯 周波数外に変えるサスセプタンス効果のため、ΔＢを加える。ΔＢは、スロット ５０と５２の両方と同じと考える。そのことは、浅い穴が高いＱを生じるという スロットにとってよい仮定である。 それから、 Y_1in=G₁+jΔB+Y_c （22） Y_2in=G₂+jΔB-Y_c （24） 両方の入り口に同じＱを提供する。 G₁+Y_c=G₂-Y_c （26） そして、故に、 作動スロットコンダクタンスは、自己コンダクタンスＧ_Bと相互サスセプタン スＢ_mに関連している。 G₁=G₉+B_m and G₂=G₉-B_m （28） 故に、 そして Y_c=-B_m （30） また、 G₅=G₁+Y_c=G₂-Y_c （31） そして G_1in=G_2in=G₉ （32） 図２で説明されている通り、２重スロットアンテナは、スロット励起連結を短 く保ち、一方、又、誘電体でロードされた１／４波長伝達線３４の可能性のある 短い物理的長さも用いるが、それに関する履行の困難さを与えている。なお、そ れは、任意の場所の１／４波長だけ離れているスロット５０と５２への入出の間 に連結される様に、この履行の考察を以下の様に示すことにする。 図３は、後と前の伝達線部５４と５６の利用を示しているが、その長さは半波 長の複数倍であり、アンテナ成分の位置を決めたり、内部カップリングについて 大きなフレキシビリティを提供している。図２と図３の両方でスロットは同じ様 に励起される。即ち、両方の励起はスロットの同じ側に連結する様に導いている 。図４と図５は、配列を示しているが、その中でスロット励起線は、各スロット の反対側に連結し、位相逆関係を与えている。図４では、１つの半波長線５８は 、後の連結点１８を後のスロット５０に連結するのに用いられているが、一方、 前のスロット５２は、直接、前の連結点２０に連結される。図５では３／４波長 伝達線６０は連結点１８と２０の間に連結されていて、前の連結点２０は、先頭 の方形位相をもつ信号で励起される。もしスロット励起装置によって表現される 線の長さが最小になるか、又は、考えられるか、又は、その両方の場合、各図の 中で右の方を向いているエンドファイア放射パターンを与えるため、２つのスロ ット素子へ供された信号部の間の方形位相関係を与えるのに、これらの具体例の 中の各配列は効果的である。 図６、図３のタイプの２重スロットアンテナを示しているが、それに対して、 図１に似ている供給配列が、供給手段を加えている。図６で示される通り、直列 共鳴ダブル同調回路２６aと３２aは適当に、丁度、後と前の連結点１８と２０の 下のそれぞれ供給路の中に位置している。もし伝達線部５４、５６と３４が、記 述された様に設計されたとすると、２つの指向性のカップラ２４から連結点１８ と２０に伝えられた後と前の入力信号部のパワーは、本来等しくあるべきであり 、３ｄＢ（デシベル）タイプカップラによって与えられるものと同じとなる。も し作動素子サスセプタンスが中間帯で同調したら、（Ｂ₁＝Ｂ₂＝０）、その時は 指向性カップラー２４で与えられた方形位相信号関係は、全く正確にスロット５ ０と５２に望みの方形電圧を生じるであろう。次の様に理解される。即ち、確立 したアンテナ設計の実際に従い、カップリングと位相値は、最良のエンドファイ ア放射遂行を与えるために、設計の間、いくらかの調整が必要となる。 図７に関しては、穴６０と６２によってバックアップされた後と前のスロット ５０ａと７２ａ（端面図参照）の形式に作られた２重素子エンドファイアアレイ の特別な具体例が説明されている。この具体例では、スロット５０ａの励起がバ ランスされた励起装置配列を通して与えられるが、それは、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ タイプの平行線信号ディバインダー７０と、半波長伝達線部７２で成立している バラン６８の形式であり、１つの端を穴の壁に、他の端を信号カップリング手段 に連結した２重電導体６４を含んでいる。示されている通り、ディバインダー７ ０と７８は、それぞれ、２つの平行１／４波長部を含んでいるが、それは、１つ の端はレジスターとカップリングし、他の端は内部連結をしている。図７の回路 では、半波線５４と５６は、伝達線切片８０と８２で置き換えられる。各線８０ と８２の電気的長さは、その長さが、それぞれの励起装置６４又は６６と、ディ バインダー７０と７８の効果的長さとの組み合わせで、１／２波長の倍数と等し くなる様に選択される。線部７２と７６は、単に半波長の切片を加える。しかし 、励起装置６４と６６及びディバインダー７０と７８の１／４波長線と線切片８ ０と８２の長さを原因とするインピーダンス伝達は、内部素子カップリング線３ ４のＹ_cの値の決定に考慮がされねばならない。 「アンテナ設計方法」 以下に述べるのは、本発明の利用のため、図１のタイプのアンテナの基本設計 と調整への１つのアプローチである。 モノポールはまず、望みの１／４波長のスペースとラジエータの上の適当な所 に所望のレーダードームを持った大きな金属基平面の上に作られる。調整はそれ から次の様になされる。 （Ａ）２つの素子に供された方形位相信号の相対位相と振幅を調整し、中間帯 でのエンドファイアアレイ放射の高い前から後への比を達成する様にする。 （Ｂ）両方のモノポールを、中間体でモノポールのターミナルでゼロリアクタ ンスに同調させる。 （Ｃ）両方のモノポールについて、高い前から後への比及びゼロ中間帯リアク タンスが同時に達成できるまで（Ａ）と（Ｂ）のステップを繰り返す。それから 、モノポールのターミナルの作動抵抗成分を測定して、Ｒ₅＝（Ｒ₂＋Ｒ₁）／２ の値を算出する、所望のＲ_1inとＲ_2inの値を特定する。それは通常５０Ωである 。値の計算をすると、 これは１／４波長線部１４と１６のインピーダンスである。それから計算する。 これは、図１のＱ値均一化１／４波長伝達線部３４の望みの内部素子カップリン グインピーダンスである。上の計算の通り、線部１４、１６と３４を建て、そし て、それらをモノポールに連結する、エンドファイア放射の高い前から後への比 を達成するために、２つの連結点に供された方形位相信号の相対位相と振幅を調 整する。２つの連結点の作動インピーダンスを測定する。最良の入力インピーダ ンスを得るために、線部１４、１６、３４のインピーダンスを調整する。ダブル チューニング回路２６と３２及び指向性カプラー３４を加える。入力インピーダ ンスと前から後への比を最良とするために、２６、３２と３４を調整する。 この基本設計のアプローチは、モノポール、ダイポール、又は、スロットアン テナに対して、アンテナ設計に能力がある人達によって適用されるが、異なった 応用や色々な形のアンテナがあるので、変化が考えられる。特に、望みの内部素 子カップリングインピーダンスは、スロットアンテナ具体例では、もっと容易に 決められる。まず、スロット素子が同調する、一方、上の（Ａ）と（Ｂ）で説明 した様に、低い素子サスセプタンスと高い前から後への放射レベル比を達成する ため、調整できる相対振幅の方形位相信号で励起する。そして同調した各スロッ ト素子の作動コンダクタンスを決定した後、内部素子カッブリングインピーダン スは、反対に２つのスロット素子のコンダクタンスの間の相違の１／２に対応す る。 「他の応用」 以上議論した通り、本発明者の先行出願０７／４５８，２２０は、リニアアレ イアンテナを説明しているが、それは、３又はそれ以上の小さな放射素子を有し ており、そして、その中で強制励起が効果的なエンドファイア操作を達成する様 に用いられている。この様な出願の開示は、ここに、引例によって本明細書に一 体となった。 図８に関してであるが、本明細書の具体例が説明されているが、それは、加え るに、本発明を利用した多素子リニア列の中に強制的に供給することを一体化し ている。図８は４つの１番上に載せてあるモノポールのリニアアレイを示してい るが、それは、モノポール８４に先行されたモノポール１０と１２を含んでいて 、そして、モノポール８６が後に続き、追加の同様のモノポール８８と９０をプ ラスし、任意の追加としてドットが打ってある。 最初、図８でモノポール素子１０と１２のみを考慮したが、素子１０と１２、 １／４波部１４と１６、後と前の連結点１８と２０、それと内部素子カップリン グ線３４が図１と同じく配列されている。素子１０と１２は、適切に方形に励起 されると、２重素子エンドファイアアレイを前に説明した様に与える。今、ただ モノポール１２と８４のみを考えることにする。次のことが判るであろう。即ち 、素子１２と８４は１／２波長だけ離れていて、エンドファイア操作に対しては 、反対の位相の信号で適当に励起される。上記出願の０７／４５８，２２０で充 分 表現したが、線部１６と９２及び半波線部９６は、点９４を通して、素子１２と ８４を強制供給させることができる。この様な強制供給の結果は、次の様になる 。即ち、素子間の相互カップリングは、それは厳しく、素子１２と８４の中の流 れの間の望ましい関係を歪めてしまうのであるが、その関係を歪めない、強制供 給形状、発明者の先行発明に従って、そして本発明に従った２つの強制供給素子 の間の素子１０を含むのであるが、それはかくして、小さな接近して離れている 素子を持つエンドファイア放射パターンの供給を許すものである。 この簡単なあらましでもって、先行明細書で意見を述べた様に、強制供給形状 は、素子８６に伸びて、示される様に、それは点９８を通して素子１０、半波線 １００と１／４波トランス」１０２とカップリングする。８８や９０の様な追加 素子は、それぞれ供給を交互のモノポール素子を１６や１０２の様な１／４素子 の下の点に、希望の様に加えても良い。この様に、次の様なことが判る。即ち、 図８のタイプのアンテナは、２つの隣の素子（１０と１２の様な）の間の基本的 供給関係を作る様に眺めることができるが、それは、約３４のＱ値の均一化内部 素子カップリングインピーダンスを利用することにより、そして、それから信号 供給配列を強制供給になる追加素子に広げたからである。同調回路は、図１の２ ６と３２に対応し、そして指向性のカップラーは図１の２４に対応するが、１つ の適当な方法として図８のアンテナを加えても良い。その方法の中で、エンドフ ァイア操作に対する望ましい方形位相信号を与えている。 図８のタイプのアンテナの設計で、効果的エンドファイア遂行が、２つの入力 ポートでＱ値を均一化を基にして達成できる。図１のアンテナに関する設計解析 と合致して、もしＱ₁が、Ｑ₂に等しければ、必要な関係は次の様になる。 Z_ob/Z_od≡Z_oc/Z_oa≡k_′ そうすると R_b+k²R_d+Z_obZ_ocY_ok=R_c+k³R_a-Z_ocZ_obY_ok （35） そして、 また、 そして、 発明の現在の望ましい具体例を説明してきたが、この分野の能力のある人は 、他の、そして更なる改良と変形が発明から離れること無しに作られると認識し ようが、全てこの様な改良と変形は、発明の範囲の中に入る様にクレイムしよう としてある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １。２重−素子エンドファイアアレイ（縦形指向アンテナ列）アンテナで、改良 Ｑ値均一化を備えていて、次の構成を有する。 後の素子と前の素子を含む放射素子のリニアアレイと、 第１のインピーダンスを有し、後の結合点から上記後の素子への信号をカップ リングするための後のカップリング手段と、 第２のインピーダンスを有し、前の結合点から上記前の素子への信号をカップ リンクするための前のカップリング手段と、 入力信号をカップリングするための入力手段と、 基準位相を有し、上記入力手段から、上記後の結合点への第１信号部をカップ リングし、上記基準位相に関して、公称上の方形位相を有しており、上記入力手 段から、上記前の結合点への第２信号部をカップリンクするための供給手段と、 上記後と前の結合点でカップリングされ、上記、操作周波数帯域の中の周波数 で、１／４波長の奇数倍に、公称上等しい効果的な長さを有しており、内部素子 カップリングインピーダンスを与え、上記第１と第２のインピーダンス結合し、 上記後の結合点におけるアドミタンスのコンダクタンス成分を増加させることの できるＱ値均一化手段と、 から構成されている。 ２。上記放射素子は、操作周波数帯域の中の周波数で１／４波長だけ離れている ２つのモノポールで、上記後と前のカップリング手段は、１／４波長伝達線部で あり、そして上記Ｑ値均一化手段は、１／４波長伝達線部である請求項１記載の アレイアンテナ。 ３。上記供給手段が、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップリング装置で ある請求項２記載のアレイアンテナ。 ４。上記供給手段には、２つのダブル同調回路が付加されており、１つは、上記 後と前の結合点にそれぞれ連結されている請求項３記載のアレイアンテナ。 ５。上記Ｑ値均一化手段は、インピーダンスＺ_cの１／４波長伝達線部を構成し 、Ｚ_cは、略、Ｒ₅（上記後と前の素子のそれぞれの自己抵抗）割る（／：除算） Ｘ_m（上記後と前の素子の相互リアクタンスで正値に指定）掛ける（＊：乗算） Ｒ_1m＊Ｒ_2m（上記後と前の結合点の入力抵抗の積）の値の平方根に等しい請求項 １記載のアレイアンテナ。 ６。上記放射素子は、２つのスロット放射素子であり、そして、上記Ｑ値均一化 手段は伝達線部であって、操作周波数帯域の中の周波数で１／４波長の奇数倍に 等しい効果的電気的長さを有している請求項１記載のアレイアンテナ。 ７。上記供給手段が、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップリング装置で ある請求項６記載のアレイアンテナ。 ８。上記供給手段は、２つのダブル同調回路が更に付加されており、１つは上記 後と前の結合点のそれぞれに連結している請求項７記載のアレイアンテナ。 ９。上記後の素子の後に位置しているバック素子と、上記前の素子の前に位置し た前面素子と、バック素子、後の素子、前の素子、前面素子は、同じ放射素子で あり、上記操作周波数帯域の上記周波数で１／４波長の内部素子間隔を有するリ ニアアレイの中に配列されており、 上記バック素子への信号をカップリングするためのバックカップリング手段と 、 上記前面素子への信号をカップリングするための前面カップリング素子と、 上記前の結合点から、上記バックカップリング手段への信号をカップリングし 、上記バック素子に供給するためのバック供給線と、 上記後の結合点から上記前面カップリング手段への信号をカップリングし、上 記前面素子に供給するための前面供給線とを備えた請求項１記載のアレイアンテ ナ。 １０。上記放射素子は、モノポールで、上記カップリング手段は、それぞれ１／ ４波長伝達線部で、そして、上記バック供給線と前面供給線とは、半波長伝達線 部であり、上記波長は、上記操作周波数帯域の周波数に関係している請求項９記 載のアレイアンテナ。 １１。上記供給手段は、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップリング装置 である請求項９記載のアレイアンテナ。 １２。上記供給手段は、２つのダブル同調回路が付加されており、１つは、上記 後と前の結合点にそれぞれ連結されている請求項１１記載のアレイアンテナ。 １３。放射素子の組で、後の素子と前の素子を含んでおり、操作周波数帯域の周 波数で１／４波長だけ離れており、 後のカップリング線１／４波長の長さ、上記操作周波数帯域の周波数で、そし て上記後の素子と後の結合点の間でカップリングし、上記後のカップリング線は 第１のインピーダンスを有し、 上記操作周波数帯域の周波数で、前のカップリング線１／４波長の長さ、そし て上記前の素子と前の結合点の間でカップリングし、上記カップリング線は第２ のインピーダンスを有し、 供給手段で、第１の入力信号部と上記後の結合点をカップリングし、第２の入 力信号部と上記第１の入力信号部との方形位相関係をもっているが、上記前の結 合点とカップリングし、そして、 内部カップリング線手段で、上記操作周波数帯域の周波数で１／４波長の長さ で、そして上記の後と前の結合点でカップリングし、内部素子カップリングイン ピーダンスを与え、上記後の素子と上記前の素子の間の相互カップリング効果を 少なくとも特に相殺する２重−素子エンドファイアアレイアンテナ。 １４。上記後と前の素子は、モノポールである請求項１３記載のアレイアンテナ 。 １５。上記後と前の素子のそれぞれの望ましい入力インピーダンスが５０オーム であり、 上記第１と第２のインピーダンスは、それぞれ、上記後と前の素子の中間帯域 作動抵抗の平均値の積の平方根に等しい値に５０オームを乗じたものであり、 上記内部素子カップリングインピーダンスは、上記第１と第２のインピーダン スの２倍に公称上等しい値を持っていて、上記前と後の素子の中間帯域の作動抵 抗の間の差で除される請求項１３記載のアレイアンテナ １６。操作周波数帯域の周波数の１／４波長だけ離れている後のスロット素子と 前のスロット素子と、 後の結合点から上記後のスロット素子への信号をカップリングするための後の カップリング手段と、 前の結合点から上記前のスロット素子への信号をカップリングするための前の カップリング手段と、 第１の入力信号部と後の結合点をカップリングし、上記第１の入力信号部との 公称上方形位相関係を有する第２の入力信号部と、前の結合点をカップリングす るための供給手段と、 上記操作周波数帯域の周波数で、１／４波長の倍数で、そして上記後と前の結 合点をカップリングするための内部カップリング線手段と、 内部素子カップリングインピーダンスを与え、上記後のスロット素子と上記前 のスロット素子の間で相互カップリングの効果を少なくとも特別に相殺する２重 ー素子エンドファイアアレイアンテナ。 １７。上記後と前のカップリング手段は、伝達線部であり、それは上記操作周波 数帯域の周波数の半波長の長さの倍数である請求項１６記載のアレイアンテナ。 １８。上記後のカップリング手段は、上記操作周波数帯域の周波数の半波長の長 さの伝達線部である請求項１６記載のアレイアンテナ。 １９。上記内部カップリング線手段は、記載された様に、上記の内部素子カップ リングインピーダンスを与える上記波長の長さの３／４である請求項１６記載の アレイアンテナ。 ２０。上記供給手段は、３ｄＢ（デシベル）タイプの指向性のカップリング装置 であり、これは、上記後と前の連結点のそれぞれを２つの同じ様なダブル同調回 路を通してカップリングする請求項１６記載のアレイアンテナ。 ２１。上記スロット素子は、後と前のへこみで保護されているスロット放射素子 である請求項１６記載のアレイアンテナ。 ２２。上記後と前のカップリング手段は、それぞれ下記の構成を有しており、バ ランスされた励起装置は、へこみの壁に連結しており、それぞれのスロット放射 素子を後で支えており、バランは上記バランスされた励起装置に供給し、伝達線 部は、上記バランスされた励起装置の全体の効果的直列の長さの元となる様に選 択された長さを持っており、上記バランと上記の伝達線部は、上記操作周波数帯 域の周波数の半波長に等しくなっている請求項２１記載のアレイアンテナ。 ２３。２重ー索子エンドファイアアレイアンテナで、Ｑ値均一化の改良方法であ り、次のステップからなっている。 （ａ）後の素子と前の素子を含めて１組の放射素子を準備する。 （ｂ）上記素子を同調させる。その間、上記の素子を選んだ周波数で隣の相対的 振幅で励起させて、低い素子リアクタンスと高い前から後ろへの放射レベル比を 達成する。 （ｃ）ステップ（ｂ）て同調し励起した時、上記後と前の素子のそれぞれの作動 抵抗を決める。 （ｄ）ステップ（ｃ）で決められた様に、上記作動抵抗の平均値を決定する。 （ｅ）望みの後の入力ポート抵抗と前の入力ポート抵抗を特定する。 （ｆ）上記後の素子に直列にカップリング装置を挿入するが、それはステップ（ ｄ）からの上記平均値とステップ（ｅ）からの上記後の入力ポート抵抗を乗じた 積の平方根と等しいインピーダンスを持っている。 （ｇ）上記前の素子に直列にカップリング装置を挿入するが、それはステップ（ ｄ）からの上記平均値とステップ（ｅ）からの上記前の入力ポート抵抗を乗じた 積の平方根と等しいインピーダンスを持っている。 （ｈ）上記カップリング装置の間で、上記放射素子から離れている結合点に、望 みの周波数の１／４波長の奇数倍に公称上等しい長さの伝達線部を挿入するが、 それは、ステップ（ｆ）とステップ（ｇ）で示されたインピーダンスの積を、ス テップ（ｃ）で決められた上記放射素子のそれぞれの作動抵抗の間の差で除した ものの２倍に対応するインピーダンスを持っている。 ２４。上記素子は同調し、そして、上記の相対振幅は、ステッブ（ｂ）で調整さ れ、素子リアクタンスを最小にし、そして同時に、上記の前から後への放射レベ ル比を最大とする請求項２３記載のＱ値均一化の改良方法。 ２５。上記後と前の素子は、モノポールであって、上記カップリング装置は、ス テップ（ｆ）と（ｇ）に関し、１／４波長伝達で、上記ステップ（ｆ）と（ｇ） で得られたインピーダンスを有している請求項２３記載のＱ値均一化の改良方法 。 ２６。２重ー素子エンドファイアアレイアンテナで、Ｑ値均一化の改良方法であ り、次のステップからなっている。 （ａ）後の素子と前の素子を含めて１組の放射素子を準備する。 （ｂ）上記スロット素子を同調させ、一方、選んだ周波数で関連振幅の方形位相 信号で上記スロット端子を励起し、低い素子リアクタンスと高い前から後ろへの 放射レベル比を達成する。 （ｃ）ステップ（ｂ）で同調し励起した時、上記後と前のスロット素子のそれぞ れの作動コンダクタンスを決める。 （ｄ）上記スロット素子の間に、望みの周波数で、１／４波長の奇数倍に等しい 長さの伝達線部を挿入するが、それは、ステップ（ｃ）で決められた、上記前と 後のスロット素子の上記コンダクタンスの間の差の１／２の逆数に対応するイン ピーダンスを持っている。 ２７。上記のスロット素子は、同調し、そして上記相対振幅は、ステップ（ｂ） で調整され、素子のサスセプタンスを極小に、そして同時に、上記の前から後へ の放射レベル比を最大とする請求項２３記載のＱ値均一化の改良方法。