JPS61287302A

JPS61287302A - 複合ビ−ム空中線

Info

Publication number: JPS61287302A
Application number: JP12859685A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyoshi Koshio; 小塩　立吉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1986-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複合ビーム空中線に関し、特に衛星を通じて航
空機と地上とが交信するとき航空機に搭載する複合ビー
ム空中線に関する。

（従来の技術）従来航空機と地上との通信は同時に一箇所に集中するこ
とが多く、今後増加する航空機に対して定期的な位置情
報を受けて管制をするためには、別の通信路として静止
衛星を中継する経路を用意して、通信を開始しつつある
。

従ってこの用途の九めに航空機に搭載する空中線は、全
天を指向範囲とするものまたは衛星に向かって常時指向
性をもつものが必要である。全天を指向範囲とする空中
線は単体素子が使われるがこれは利得が小さく、特に低
仰角（指向性方位角が直角に近付い危とき）の指向性が
落ちて利得は更に低下する。ま九、衛星の方向に向って
常時指向性利得を高く保持する空中線には尖鋭な指向性
が容易に得られて走査できるフェーズドアレイ方式があ
り、利得は高くできるが低仰角では走査がうまくゆかな
いので指向走査範囲を全天に及ぼすことは難しい。更に
、素子を複数個用意してこれ”ｋ１個ずつ切替える方法
も考えられるが利得不足があり満足には使用し難い。

よっである程度指向性の尖鋭な素子を複数個（前述の素
子を複数個用意する方法より個数は多くなる）用いて１
個ずつ切替える方法、または同じ素子を旋回俯仰台に乗
せて常時機械的に制御する方法のように航空機の有効搭
載量を削減する大がかりな方法をとる必要がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明が解決しようとする従来の技術の問題点は上述の
ように、全天にわ九って指向性または指向性走査範囲を
帰ることは一般には難しく、実現しようとすると大がか
りなものとなり航空機の有効搭載量を削減する必要があ
るという点にある。

従って本発明の目的は、上記欠点を解決するｔめ、少な
い素子で幾つかのビームを形成せしめこれを切替えて使
用することのできる複合ビーム空中線を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段〕本発明の複合ビーム空中線は、側面方向の指向性に第一
零を生じない間隔で平面または凸型面のうちいずれか一
万の面上に配置された４個の輻射素子と、相隣る２個の前記輻射素子の入出力端子を和げ続または
差接続のうち少なくとも１個の接続を行う２個の第一の
接続手段を含む第一の合成手段と、前記第一の合成手段
の入出力端子を和接続または差接続のうち少なくとも１
個の接続を行い、指定され几ビームの指向性方位角に従
って前記輻射素子１個の利得よりも大きな利得を得るよ
う単一の合成ビームまたＦ１２個に分離したビー１また
はこれと直角方向に分離したビームのうちいずれか１個
を選ぶ、少なくとも１個の第二の接続手段を含む第二の
合成手段とを備えて構成される。

（実施例）次に本発明について実施例を示す図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は第一の実施例の構成を示すブロック図、第２図
は輻射素子の原理と構造の一例を示す説明図、第３図は
ハイブリッド素子の原理と構造の一例を示す説明図、第
４図（ａ）は空中線の輻射素子の配置を示す説明図、第
４図（ｂ）は空中線の指向性を示す図表、第５および６
図は空中線の輻射素子の配置例を示す斜視図、第７図は
第二の実施例の構成を示すブロック図である。

本発明の概要について説明する。

第４図（ｂｌは、ｌ／２　波長の正方形の頂点に輻射素
子ＩＡ〜ＩＤを第４図（ａｌに示すように配置し、輻射
素子１個のときの指向性４１１と、輻射素子ＩＡ−ＩＤ
ｔ−すべて和接続したときの断面４０１上の指向性４１
２と、同じ接続したときの断面４０２上の指向性４２２
と、輻射素子ＩＡ−ＩＢおよび輻射素子ＩＣ・ＩＤｔ−
それぞれ和接続してそれぞれの組を差接続したときの断
面４０１上の指向性４１３と、同じ接続したときの断面
４０２上の指向性４２３と金、空中線の位置４１０　を
基準として電波の輻射する半面についての指向性を記し
たものである。これによれば、輻射素子１個の指向性４
１１に比べ輻射素子４個をすべて和接続にし念ときの指
向性４１１・４１２は、指向性方位角０°方向（すなわ
ち天頂方向）については６ｄＢ上昇する。

次に、断面４０１上の指向性について、（輻射素子ＩＡ
〜ＩＤｉすべて和接続したときの）指向性４１２と、（
輻射素子ＬＡ・ＩＢおよび輻射素子１ｃｍＩＤｔ”それ
ぞれ和接続してそれぞれの組を差接続し几ときの）指向
性４１３とを、電波の発射および到来の方向に従って指
向性４１２および４１３ｔ−切替えて使用すれば、その
ときの空中線の利得は輻射素子１個のときの指向性４１
１に比べて最小でも３ｄＢ増加する。

また、断面４０２上の指向性について、（輻射素子ＩＡ
〜ｘＤｔ＝すべて和接続したときの）指向性４２２と、
（輻射素子ＩＡ・ＩＢおよび輻射素子ＩＣ−ＬＤをそれ
ぞれ和接続しそれぞれの組を差接硯したときの）指向性
４２３とを、電波の発射および到来の方向に従って指向
性４２２と４２３を切替えて使用すれば、そのときの空
中線の利得は輻射素子１個のときの指向性に比べて最小
でも３ｄＢ増加する。

以上のように、輻射素子ＩＡ〜ＩＤｔ−すべて和接続し
た場合と、輻射素子ＩＡ・ＩＢおよび輻射素子ＩＣ・Ｉ
Ｄｉそれぞれ和接醗した場合とを、電波の発射および到
来の方向に従って切替えて使用すれば、断面４０１およ
び４０２の方向では輻射素子単体の場合に比べいずれも
最低３ｄＢの利得があり、天頂（指向性方位角０°　）
では６ｄＢの利得がある。

しかし断面４０３の方向では後者の接続はすべて利得が
ないので、上述の２組の接続に、輻射素子ＩＡ−ＩＣお
よび輻射素子ＩＢ−ＩＤ’ｉそれぞれ和接続しそれぞれ
の組の差接続しｔものを追加して、電波の発射および到
来の方向に従って上述の３組の接続を切替えて使用する
よう構成すれば、比較的広範囲に指向範囲を得ることが
できる。

従って輻射素子ＩＡ〜ＩＤの配置は第６図のように平面
の取付部１４に取付けられる。ま几、輻射素子の方向を
外側に向けると、その結果は指向性４１２に比べ指向性
４１３が、指向性４２２に比べ指向性４２３が外側に向
き、低仰角の指向性の落ち込みが少なくなるので、輻射
素子ＩＡ〜ＩＤの配置を第５図に示す凸型面の取付部１
３に配置することもできる。

ここで本発明の第一の実施例の構成と動作について説明
する。第１図を参照するに、第一の実施例は、輻射素子
ＩＡ−ｔＤと、第一の合成手段を構成するハイブリッド
素子２・３と、第二の合成手段を構成するハイブリッド
素子４・５とを備えている。また、ここでは第一および
第二の接続手段としてハイブリッド素子２〜５が使用さ
れている。

まず電波を受けた輻射素子ｌＡおよびＩＢからの信号ａ
およびｂｈ輻射素子ＩＡおよびｌＢから電気的に等しい
長さの接続線を通してハイブリッド素子２に入力される
。ハイブリッド素子２では入力し次僅号ａおよびｂの和
信号を出力する和端子（Σ）と入力し比信号ａおよびｂ
Ｏ差信号を出力する差端子（Δ）とがあり、それぞれ信
号ａ　＋ｂおよびａ−ｂが出力する。ま九電波を受は几
輻射素子ｔ　ＣおよびＩＤからの信号Ｃおよびｄについ
ても同様にハイブリッド素子３の和端子（Σ）と差端子
（Δ）からそれぞれ信号ｃ＋ｄおよびｃ−ｄを出力する
。

次にハイブリッド素子２および３の和端子（Σ）からの
出力すなわち信号ａ＋ｂおよびｅ＋ｄは、ハイブリッド
素子２卦よび３から電気的に等しい長さの接続線を通し
てハイブリッド素子４に入力し、その和端子（Σ）から
信号１００すなわち信号（ａ＋ｂ　）＋（ｃ＋ｄ　）　
　となる輻射素子ｌＡ〜ＩＤの和信号が出力され、その
差端子（Δ）から信号１０】すなわち信号（ａ＋ｂ　）
−（ｃ＋ｄ　）が出力され、輻射素子ＩＡ−ＩＢと輻射
素子ＩＣ・ＩＤとの差信号が出力される。

同様にしてハイブリッド素子２および３の差端子（Δ）
からの出力、すなわち信号ａ−ｂおよびＣ−ｄｉハイブ
リッド素子５に入力し、その和端子（Σ）から信号１０
３すなわち信号（ａ−ｂ）−）−（ｃ−ｄ）が出力され
、輻射素子ｉＡ・ＩＣと輻射素子ＩＢ・ＩＤとの差信号
が出力される。

よって電波の到来する方向に従って信号１００〜１０２
を切替えて受信に使用し、電波を輻射する場合は受信の
ときと同一の接げとし、受信時の出力端子から送信する
。ハイブリッド素子５の差端子（りの出力はこの場合は
必要ないので端子の波動抵抗で終端しておく。

次に輻射素子とハイブリッド素子の一例について説明す
る。

第２図を参照するに、輻射素子は輻射円板１１と、背面
板１２と、１７４波長素子１３とを備えている。輻射円
板１１は背面板１２に相対して離設されており、その中
心２００に対し直角方向にある輻射円板１１の円周の２
点を給電点２０１・２０２とし、これにほぼ１７４波長
分だけ異っ比信号が入力される、また、輻射素子１１の
端子２０３から入力し比信号は、二分されて一方は直接
給電点２０１に、他の一方はｌ／４波長分だけ遅延また
は移相させる１／４波長素子１３ｔ−通して給電点２０
２に、それぞれ入力されて輻射円板１１から円偏波また
はこれに近い偏波で輻射される。この輻射素子の構造は
、輻射円板１１と背面板１２との間に空気以外の誘電体
の使用ができるので、印刷配線板で構成することができ
極めて簡単なものとなる。

第３図を参照するに、ハイブリッド素子は、ｌ／４波長
素子２１〜２３と、３７４波長素子２４とを備え、これ
らを参照符号の順番に接続しループ状にしｔもので、各
素子は導波管まｔは同軸ケーブルで構成することができ
る。このようになしたものでは、端子３００・３０１に
入力信号Ｐ−Ｑがそれぞれ入力されると、端子３０２は
相端子（Σ）となり和信号Ｐ＋Ｑが出力し、端子３０３
は差端子（Δ）となり差信号Ｐ　−Ｑが出力される。

ここで本発明の第二の実施例の構成と動作について説明
する。第７図を参照するに、第二の実施例は輻射素子Ｉ
Ａ−ＩＤと、第一の合成手段を構成する接続回路６・７
と、第二の合成手段を構成する接続回路８とを備えてい
る。まｔ、ここでは第一および第二の接α手段として接
続回路６〜８が使用されている。

まず接続回路６〜８について説明する。接続回路６〜８
は、切替素子１５〜１７と、整合抵抗１８１〜１８３と
、ｌ／２波長素子１９１〜１９３とを備えている。

以上のうち切替素子１５の説明をする。切替素子１５は
ダイオードを使用しており、一般には遠隔制御により動
作するスイッチ回路であって、第７図に示したスイッチ
の位置は１７２波長素子１９１を通さない状態を示し、
輻射素子ＩＡおよびＩＢから整合抵抗１８１までの接秩
線の電気的長さを等しくしである。この場合は、輻射素
子ＩＡおよびＩＢから入力される信号ａおよびｂと同相
であって、それらの和（ａ＋ｂ）が信号７０１となって
出力される。他の切替素子１６・１７の動作も同様であ
る。

従って、輻射素子ＩＡ〜ＩＤの出力の信号ａ〜ｄは、接
続回路６〜８の内部にある切替素子１５　　・〜１７の
スイッチの位置によって異なり、信号７０１はａ±ｂが
、信号７０２はｃ＋ｄがそれぞれ得られるので、信号７
０３は（ａ−１：ｂ　）±（Ｃ±ｄ）の信号が得られる
。この式の復号は、式の最初からそれぞれ順に切替回路
１５・１７・１６のスイッチの位置゛で定まるので、第
一の実施例で説明され几３組の接続による出力を得るこ
とができる。

ま九電波を輻射する場合は、受信するときと同−接αと
し、受信に使用する端子から送信すればよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように１本発明の複合ビーム空中線
は、極めて簡単であり、４個の素子で３個のビームを形
成せしめ、これを切替えて電波の発射および到来する方
向に適合させることができるので航空機の有効搭載量に
影響を及ぼさないばかりでなく、１個の素子で得られる
ビームに比べて高い利得が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の実施例の構成を示すブロック図、第２図
は輻射素子の原理と構造の一例を示す説明図、第３図は
ハイブリッド素子の原理と構造の一例を示す説明図、第
４図（ａ）は空中線の輻射素子の配置を示す説明図、第
４図（ｂｌは空中線の指向性を示す図表、第５および６
図は空中線の輻射素子の配置例を示す斜視図、第７図は
第二の実施例の構成を示すブロック図。、Ｉ　Ａ〜ＩＤ・・・・・・輻射素子、２〜５・・川・
ハイブリッド素子、６・７・・・・・・第一の接続回路
、８・・・・・・第二の接続回路。

Claims

【特許請求の範囲】側面方向の指向性に第一零を生じない間隔で平面または
凸型面のうちいずれか一方の面上に配置された４個の輻
射素子と、相隣る２個の前記輻射素子の入出力端子を和接続または
差接続のうち少なくとも１個の接続を行う２個の第一の
接続手段を含む第一の合成手段と、前記第一の合成手段
の入出力端子を和接続または差接続のうち少なくとも１
個の接続を行い、指定されたビームの指向性方位角に従
って前記輻射素子１個の利得よりも大きな利得を得るよ
う単一の合成ビームまたは２個に分離したビームまたは
これと直角方向に分離したビームのうちいずれか１個を
選ぶ、少なくとも１個の第二の接続手段を含む第二の合
成手段とを備えてなる複合ビーム空中線。