JPS5839401B2 - circular array antenna - Google Patents

circular array antenna

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JPS5839401B2
JPS5839401B2 JP8332676A JP8332676A JPS5839401B2 JP S5839401 B2 JPS5839401 B2 JP S5839401B2 JP 8332676 A JP8332676 A JP 8332676A JP 8332676 A JP8332676 A JP 8332676A JP S5839401 B2 JPS5839401 B2 JP S5839401B2
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JP
Japan
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antenna
circularly polarized
circular array
array antenna
antennas
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JP8332676A
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Japanese (ja)
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JPS538546A (en
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清司 真野
丕雄 水沢
孝之 石曾根
康人 虫明
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複数個の円偏波アンテナを円周上に配列して
成る円形アレイアンテナに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a circular array antenna formed by arranging a plurality of circularly polarized antennas on the circumference.

従来のこの種アレイアンテナにおいては、上記円偏波ア
ンテナの基準励振方向を上記各円偏波アンテナにおいて
すべて同一としていた。
In conventional array antennas of this type, the reference excitation direction of the circularly polarized antennas is the same for all of the circularly polarized antennas.

ここで、この従来の円形アレイアンテナを第1図を用い
て説明する。
Here, this conventional circular array antenna will be explained using FIG. 1.

第1図において12個のターンスタイルアンテナ(Tu
rnstile antenna)1が円周2の上に等
間隔に、すなわち30°の間隔で配列され、円形アレイ
アンテナ3を構成している。
In Figure 1, 12 turnstile antennas (Tu
rnstile antennas) 1 are arranged on a circumference 2 at equal intervals, that is, at intervals of 30°, forming a circular array antenna 3.

各ターンスタイルアンテナ1は900の位相差をもつ2
個のダイポールアンテナ4,5から成る。
Each turnstile antenna 1 has a phase difference of 900 2
It consists of two dipole antennas 4 and 5.

ここで一方のダイポールアンテナ、たとえばダイポール
アンテナ4の方向を各ターンスタイルアンテナ1の基準
励振方向とすれば、第1図に示すように基準励振方向は
すべてX軸方向に一致している。
If the direction of one dipole antenna, for example the dipole antenna 4, is taken as the reference excitation direction of each turnstile antenna 1, then all the reference excitation directions coincide with the X-axis direction as shown in FIG.

従来の円形アレイアンテナ3は以上のように構成されて
いるために、まず、上記各ターンスタイルアンテナ1が
給電のアンバランスなどによって楕円偏波、すなわち、
円偏波の軸比(axialratio )が悪い場合に
は円形アレイアンテナ3全体としての円偏波の軸比の悪
さはそのまま保存される。
Since the conventional circular array antenna 3 is configured as described above, first, each of the turnstile antennas 1 generates elliptically polarized waves due to unbalanced power supply, that is,
If the axial ratio of the circularly polarized waves is poor, the poor axial ratio of the circularly polarized waves of the circular array antenna 3 as a whole is maintained.

これは円形アレイアンテナ3の軸方向(第1図で紙面に
垂直なZ軸方向)で見た場合に明らかであるが、一方各
ターンスタイルアンテナ1が純円偏波としてもこれ以外
の斜めの方向で見た場合には楕円偏波となるが、この場
合観測方向をZ軸方向からの角度を一定にして、円周方
向に回すとすれば明らかに90°の周期で軸比が変動す
る。
This is obvious when viewed in the axial direction of the circular array antenna 3 (the Z-axis direction perpendicular to the plane of the paper in Figure 1), but on the other hand, even if each turnstile antenna 1 is a pure circularly polarized wave, it When viewed in the direction, it becomes elliptical polarization, but in this case, if the observation direction is kept at a constant angle from the Z-axis direction and rotated in the circumferential direction, the axial ratio will obviously change at a period of 90°. .

これは、この円形アレイアンテナ3を同心円状に多段様
重ね、かつ電子的にビーム走査するいわゆるフェイズド
アレイアンテナ(Phased arrayanten
na)に応用した場合に円周方向のビーム走査時の軸比
の変動を生む結果にもなる。
This is a so-called phased array antenna in which the circular array antennas 3 are concentrically stacked in multiple stages and beams are scanned electronically.
When applied to na), it also results in variations in the axial ratio during beam scanning in the circumferential direction.

以上のように従来の円形アレイアンテナ3では一般に軸
比の劣下および変動が大きいという欠点を有していた。
As described above, the conventional circular array antenna 3 generally has the disadvantage that the axial ratio is degraded and the fluctuation is large.

この発明は、これら従来の欠点を除くために各円偏波ア
ンテナとしてのターンスタイルアンテナの基準励振方向
を空間的に順に回転させて設置し、かつ、この空間的回
転角に相当する位相量を各ターンスタイルアンテナへの
給電位相で補償するようにしたもので、この結果、偏波
特性の優れた円形アレイアンテナを提供する。
In order to eliminate these conventional drawbacks, the present invention installs the turnstile antennas as circularly polarized antennas with their reference excitation directions spatially rotated sequentially, and also sets a phase amount corresponding to this spatial rotation angle. The power supply phase to each turnstile antenna is compensated, and as a result, a circular array antenna with excellent polarization characteristics is provided.

以下、この発明をその実施例を示す図によって説明する
The present invention will be explained below with reference to figures showing embodiments thereof.

第2図において、12個のターンスタイルアンテナ1a
j1bjlCj・・・は同じく300の角度間隔で円周
2に沿って配列され、円形アレイアンテナ6を構成して
いる。
In FIG. 2, 12 turnstile antennas 1a
j1bjlCj... are similarly arranged along the circumference 2 at angular intervals of 300, forming a circular array antenna 6.

上記各ターンスタイルアンテナを構成する2個の直交す
るダイポールアンテナ4,5においてダイポールアンテ
ナ5はダイポールアンテナ4に対して90°位相が遅れ
ており、したがって、電波の伝搬方向をZ軸方向(第2
図で紙面の手前側垂直方向)とするとき、各ターンスタ
イルアンテナは右旋、すなわち第2図で反時計方向の円
偏波を放射する。
In the two orthogonal dipole antennas 4 and 5 that constitute each of the turnstile antennas, the dipole antenna 5 is delayed in phase by 90 degrees with respect to the dipole antenna 4.
(vertical direction toward the front of the paper in the figure), each turnstile antenna emits right-handed circularly polarized waves, that is, counterclockwise in FIG. 2.

上記各ターンスタイルアンテナの基準励振方向、すなわ
ちダイポールアンテナ4は第2図に示すように空間的に
順に反時計方向に30°ずつ回転しており、かつ、各タ
ーンスタイルアンテナにはこの空間的回転角に相当する
位相量、すなわち、0°、−300゜−600・・・が
それぞれ給電位相として与えられている。
The reference excitation direction of each of the turnstile antennas, that is, the dipole antenna 4, is spatially rotated sequentially by 30° counterclockwise as shown in FIG. Phase amounts corresponding to angles, that is, 0°, -300° -600, . . . are given as the feeding phases, respectively.

この発明は、以上のように構成されているために給電の
アンバランスなどにより各ターンスタイルアンテナla
、ib、ic、・・・が楕円偏波である場合にも、右旋
円偏波成分に対しては偏波面の空間的回転を給電位相で
補償しているために何の影響も受けないが、不要な左旋
円偏波成分に対しては明らかに等価的に偏波回転角が6
00ずつずれたものが全周にわたって合成されるために
相殺され、結局、全体として所望の右旋円偏波のみが発
生し、各円偏波アンテナia、ib、lc、・・・の有
する軸比の悪さが改善される。
Since this invention is configured as described above, each turnstile antenna la
, ib, ic, ... are elliptically polarized waves, there is no effect on the right-handed circularly polarized wave component because the spatial rotation of the polarization plane is compensated by the feeding phase. However, for unnecessary left-handed circularly polarized components, the polarization rotation angle is clearly equivalent to 6.
Those shifted by 0.00 are combined over the entire circumference and are canceled out, and in the end, only the desired right-handed circularly polarized wave is generated as a whole, and the axes of each circularly polarized antenna ia, ib, lc,... The poor ratio is improved.

また、Z軸方向以外の方向で観測した場合には一般に楕
円偏波になることは否めないが、しかし、この場合でも
観測方向をZ軸方向からの角度を一定にして円周方向に
まわしても軸比が変動することがないため、フェイズド
アレイアンテナなどに応用した場合にも円周方向のビー
ム走査に対して一定の偏波特性を実現することができる
In addition, it is undeniable that the wave will generally be elliptically polarized when observed in a direction other than the Z-axis direction, but even in this case, the observation direction can be rotated in the circumferential direction with a constant angle from the Z-axis direction. Since the axial ratio does not change, even when applied to a phased array antenna, it is possible to achieve constant polarization characteristics for beam scanning in the circumferential direction.

第3図はこの発明の他の実施例を示すもので、第2図に
示したターンスタイルアンテナla。
FIG. 3 shows another embodiment of the invention, which is the turnstile antenna la shown in FIG.

1b、1c、・・・のかわりに、ヘリカルアンテナ7a
t7bt7Cj・・・を用い、円形アレイアンテナ8を
構成したものである。
Helical antenna 7a instead of 1b, 1c,...
A circular array antenna 8 is constructed using t7bt7Cj....

ヘリカルアンテナ7aにおいてその基準励振方向をたと
えばX軸方向とすれば、上記各ヘリカルアンテナの基準
励振方向は第3図に示すように順に反時計方向に30゜
ずつ回転しており、かつ、この回転角に相当する位相量
が給電位相として与えられている。
If the reference excitation direction of the helical antenna 7a is, for example, the X-axis direction, then the reference excitation directions of the respective helical antennas are sequentially rotated counterclockwise by 30 degrees as shown in FIG. A phase amount corresponding to the angle is given as the feeding phase.

M4図はこの発明のさらに他の実施例を示すもので、円
偏波アンテナとして円形開口アンテナ9a、9b、9c
、・・・を用い、円形アレイアンテナ10を構成したも
のである。
Fig. M4 shows still another embodiment of the present invention, in which circular aperture antennas 9a, 9b, 9c are used as circularly polarized antennas.
, . . . are used to construct the circular array antenna 10.

上記各円形開口アンテナは円形導波管11に誘電体板1
2が装入された構造のもので円偏波を発生する。
Each circular aperture antenna has a circular waveguide 11 and a dielectric plate 1.
2 and generates circularly polarized waves.

円形開口アンテナの基準励振方向をたとえば第4図の紙
面内の誘電体板12の方向とすれば、上記各円形開口ア
ンテナの基準励振方向は明らかに反時計方向に順に30
0ずつ回転して配置されている。
If the reference excitation direction of the circular aperture antenna is, for example, the direction of the dielectric plate 12 in the plane of the paper in FIG.
They are arranged rotated by 0.

なお、以上は右旋偏波の場合について説明したが、この
発明はこれに限らず左旋偏波の場合にも同様に実施でき
る。
In addition, although the case of right-handed polarization has been described above, the present invention is not limited to this, and can be similarly implemented in the case of left-handed polarization.

また送信に限らず受信に本発明を用いても構わない。Further, the present invention may be used not only for transmission but also for reception.

さらに円偏波アンテナとしては実施例のものに限らず、
スパイラルアンテナ、円偏波ホーンアンテナ、十字スロ
ットアンテナなどすべての円偏波アンテナを用いて同様
に実施できる。
Furthermore, the circularly polarized antenna is not limited to the one in the example.
The same method can be implemented using any circularly polarized antenna such as a spiral antenna, circularly polarized horn antenna, or cross slot antenna.

また、配列する円偏波アンテナの数は12個に限定され
ることなく、任意でよい。
Further, the number of circularly polarized antennas to be arranged is not limited to 12, and may be any number.

さらに、この発明による円形アレイアンテナを平面上あ
るいは曲面上に同心円状に多段積重ねて構成して実施す
ることもできる。
Further, the circular array antenna according to the present invention can be implemented by stacking concentrically in multiple stages on a flat or curved surface.

以上のように、この発明では円周上に配列した各円偏波
アンテナの基準励振方向を順に回転させて設置し、かつ
、この空間的回転角を給電位相で補償することにより、
偏波特性の優れた円形アレイアンテナを提供するため、
これを通信用アンテナあるいはレーダ用アンテナなどに
応用した場合にその効果は著しく太きい。
As described above, in this invention, the reference excitation direction of each circularly polarized antenna arranged on the circumference is sequentially rotated, and by compensating this spatial rotation angle with the feeding phase,
In order to provide a circular array antenna with excellent polarization characteristics,
When this is applied to communications antennas or radar antennas, the effect is significantly greater.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の円形アレイアンテナの概略構成図、第2
図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第3図はこ
の発明の他の一実施例を示す概略構成図、第4図はこの
発明のさらに他の一実施例を示す概略構成図である。 図中、1,1a。1 b + 1 c +・・・はター
ンスタイルアンチ去3は円形アレイアンテナ、4,5は
それぞれダイポールアンテナ、7a y 7t) +
7C+・・・はへりヵルアンテナ% 9a+9bt9c
t・・・は円形開口アンテナ、11は円形導波管、12
は誘電体板である。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。
Figure 1 is a schematic configuration diagram of a conventional circular array antenna, Figure 2
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the invention; FIG. 4 is a schematic diagram showing still another embodiment of the invention. It is. In the figure, 1, 1a. 1 b + 1 c +... is a turnstile antenna, 3 is a circular array antenna, 4 and 5 are dipole antennas, 7a y 7t) +
7C+...Helical antenna% 9a+9bt9c
t... is a circular aperture antenna, 11 is a circular waveguide, 12
is a dielectric plate. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数個の円偏波アンテナを円周に沿って配列して成
る円形アレイアンテナにおいて、上記各円偏波アンテナ
の基準励振方向を順に回転させ、かつ、上記各円偏波ア
ンテナをその空間的回転角に対応した給電位相で励振す
ることによって、不要な逆流円偏波の発生を抑圧したこ
とを特徴とする円形アレイアンテナ。
1. In a circular array antenna consisting of a plurality of circularly polarized antennas arranged along the circumference, the reference excitation direction of each of the circularly polarized antennas is sequentially rotated, and each of the circularly polarized antennas is rotated in its spatial direction. A circular array antenna characterized by suppressing the generation of unnecessary backflow circularly polarized waves by exciting with a feeding phase corresponding to the rotation angle.
JP8332676A 1976-07-13 1976-07-13 circular array antenna Expired JPS5839401B2 (en)

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JP8332676A JPS5839401B2 (en) 1976-07-13 1976-07-13 circular array antenna

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JPS538546A JPS538546A (en) 1978-01-26
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JPS5523482A (en) * 1978-08-08 1980-02-19 Nec Corp Azimuth detection unit
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JP2015207799A (en) 2014-04-17 2015-11-19 ソニー株式会社 Radio communication device and radio communication system

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