JPS6130441B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6130441B2
JPS6130441B2 JP9806280A JP9806280A JPS6130441B2 JP S6130441 B2 JPS6130441 B2 JP S6130441B2 JP 9806280 A JP9806280 A JP 9806280A JP 9806280 A JP9806280 A JP 9806280A JP S6130441 B2 JPS6130441 B2 JP S6130441B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radio wave
antenna
emission port
wave emission
cosecant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP9806280A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5723303A (en
Inventor
Kuniaki Sha
Kyomi Sato
Kazuichi Nakada
Micha Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YAMAGATA DAIGAKUCHO
Original Assignee
YAMAGATA DAIGAKUCHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YAMAGATA DAIGAKUCHO filed Critical YAMAGATA DAIGAKUCHO
Priority to JP9806280A priority Critical patent/JPS5723303A/ja
Publication of JPS5723303A publication Critical patent/JPS5723303A/ja
Publication of JPS6130441B2 publication Critical patent/JPS6130441B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、放射電力パターンがコセカントビー
ムの指向性を有するコセカントビームホーンアン
テナに関する。 従来より、このようなコセカントビームの指向
性を有するアンテナとして、ダイポールアレイア
ンテナやスロツトアレイアンテナ等が提案されて
いる。 しかしながら従来のいずれのアンテナにおいて
も、装置全体が大型化するという問題点があるほ
か、低利得で狭帯域のものしか得られないという
問題点がある。 本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、小型で高利得広帯域のコセカントビーム
ホーンアンテナを提供することを目的とする。 このため、本発明のコセカントビームホーンア
ンテナは、アンテナ本体内に誘電体が挿入され、
同アンテナ本体先端の電波放射口の両側辺が、同
電波放射口からの放射電力パターンをコセカント
特性とすべく、上記誘電体の誘電率に対応した曲
線で形成されて、同誘電率に対応した曲線が、次
の関係式を満足していることを特徴としている。 r/r=exp{∫tanθid} ここで、 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ただし、 r():波源点から電波放射口までの距離 r0 :=0のときの波源点から電波放射口まで
の距離 :アンテナの開口角 n :1/√s εs :アンテナ本体内の誘電体の誘電率 θ :俯角 また、本発明のコセカントビームホーンアンテ
ナは、アンテナ本体内に誘電体が挿入され、同ア
ンテナ本体先端の電波放射口の両側辺が、同電波
放射口からの放射電力パターンをコセカント特性
とすべく、上記誘電体の誘電率に対応した曲線で
形成されるとともに、同誘電率に対応した曲線が
下記の関係式を満足し、且つ、指向特性における
サイドローブを減衰させるべく、上記アンテナ本
体の先端上部から上記電波放射口の前方上部を覆
うように突出した電波吸収体が設けられたことを
特徴としている。 r/r=exp{∫tanθid} ここで、 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ただし、 r():波源点から電波放射口までの距離 r0 :=0のときの波源点から電波放射口まで
の距離 :アンテナの開口角 n :1/√s εs:アンテナ本体内の誘電体の誘電率 θ :俯角 以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第1〜4図はその第1実施例としてのコ
セカントビームホーンアンテナを示すもので、第
1図はその斜視図、第2図はその原理図、第3,
4図はいずれもその変形例を示す斜視図である。 第1図に示すごとく、銅板製の扇形ホーンアン
テナ本体1内には、誘電体2が挿入充填されてい
る。 この誘電体2としては、パワー損失が少なくし
かも誘電率εsが1.5〜4程度の小さいものが用い
られ、その例として、ポリ四フツ化エチレンやア
クリルあるいはパラフイン等を挙げることができ
る。 また、アンテナ本体1の先端には、磁界方向H
に沿う電波放射口3が形成されている。 なお、アンテナ本体1の基端には、図示しない
導波管に接続するためのフランジ4が設けられて
いる。 ところで、電波放射口3の磁界方向Hに沿う両
辺3a,3aは、次の関係式を満足する曲線で形
成されている。 r/r=exp{∫tanθid} ……(1) ここで、 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ……(2) ただし、 r():波源点Oから電波放射口3までの距
離 r0 :=0のときの波源点Oからの電波放射
口までの距離 :アンテナの開口角 n :1/√s εs:アンテナ本体1内の誘電体2の誘電率 θ :俯角 次に、本アンテナの設計原理を第2図を用いて
説明する。 本アンテナの設計原理は、幾何光学上の原理に
基づく光学ベクトル近似を用いている。すなわち
ホーンアンテナ本体1の内部における誘電体2中
と自由空間中での屈折率の相違を利用し、波源点
Oからの放射される光学ベクトルが、ホーンアン
テナ本体1の電波放射口3の各点で任意方向に屈
折放射されるように、電波放射口3の磁界方向H
に沿う両側辺3aの形状を決定するもので、この
ようにすることによつて、電界を放射エリアにお
いて均一に分布させることができ、これによりい
わゆるコセカントビームを得ることができるよう
にしたものであつて、その詳細は次のとおりであ
る。 まずアンテナの電波放射口3の境界面の微小部
分で、線波源点Oからの入射エネルギーと、放射
されるエネルギーとの間で、反射を無視しうると
仮定すれば、次式が成り立つ。 I()d=K・P(θ)dθ ……(3) ここで、I()は線波源点Oから放射される
パワーの指向性を示す関数、P(θ)は電波放射
口3境界面から俯角θで放射されるパワーの指向
性を示す関数で、定数Kは(4)式を満足する。 K=∫ I()d/∫〓P(θ)dθ
……(4) また、波源点Oからの入射の範囲が〔
〕では、エネルギーの収支関係は次式のように
なる。 ∫I()d=K∫〓〓P(θ)dθ
……(5) さらに、コセカントビームを得るためには、 P(θ)=cosec2θ ……(6) となる。 また、H面扇形ホーンアンテナ本体1の内部の
放射電界密度より、I()は第2図から、(7)式
となる。 I()=cos2{π・〔− ()/2〕/()} ……(7) したがつて、(4)〜(7)式より俯角θは、(8)式とな
る。 θ=tan-1{1/〔cotθ +(cotθ−cotθ) ×∫I()d/ ∫ I()d〕} ……(8) 一方、屈折点Pにおいては、スネルの法則によ
り、次の関係式が成り立つ。 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ……(9) ここで、nは1/√s、εsはアンテナ本体1
内の誘電体2の誘電率である。 ゆえに、放射口3の境界面の曲線r()の満
たす微分方程式は、 1/r・dr/d=tanθi ……(10) となり、(8),(9)式によつてr()は(10)式から、
(11)式のようにする。 r/r0=exp{∫tanθid} ……(11) ただし、r0=r(0) これにより、前述の(1)式が導かれる。 このようにして、電波放射口3の開口角がそれ
ぞれ60゜および70゜である2種のアンテナを試作
した。その各寸法を表1に示す。なお、誘電体2
としては、パラフインを使用した。
【表】 そして、これらの試作アンテナNo.1,No.2につ
いて、その利得や定在波比等を求めた結果を表2
に示し、各アンテナのH面指向特性5,6を第
6,7図に点線で示す。
【表】 上述の表2や第6,7図から、本アンテナは従
来の無指向性アンテナに比べ大幅に高い利得が得
られ、しかもその放射電力パターンをコセカント
特性にできることがわかる。 このように、アンテナ本体1先端の電波放射口
3の磁界方向Hに沿う両側辺3a,3aを誘電体
2の誘電率に対応した曲線〔(1),(2)式および(9),
(11)式参照〕で形成することにより、電波放射口3
からの放射電力パターンをコセカント特性とする
ことができ、その結果放射エリアにおいて電界を
均一に分布させることができる。 なお、本アンテナを、第1図に示すごとく、H
面コセカントビームホーンアンテナとして構成す
る代わりに、第3図に示すごとく、E面コセカン
トビームホーンアンテナとして構成することもで
きる。 すなわち、この第3図に示すものでは、電波放
射口3′が電界方向Eに沿い設けられており、こ
の電界方向Eに沿う両側辺3′a,3′aが前述と
ほぼ同様の関係式を満足する曲線で形成されてい
る。 なお、このE面コセカントビームホーンアンテ
ナの設計に際しては、前述のI()を1とする
とともに、電子の加速性を考慮して行なわれ、そ
れ以外は前述のH面コセカントビームホーンアン
テナとほぼ同じである。 この第3図に示すE面コセカントビームホーン
アンテナの場合も、利得の高いアンテナを得るこ
とができる。 なお、第3図中、第1図と同じ符号はほぼ同様
の部分を示している。 アンテナ本体は、第4図に示すごとく、角錐ホ
ーン型のアンテナ本体1′とすることもできる。
第4図中、第1,3図と同じ符号はほぼ同様の部
分を示す。 第5〜7図は本発明の第2実施例としてのコセ
カントビームホーンアンテムを示すもので、第5
図はその斜視図、第6,7図はいずれもその作用
を第1実施例のアンテナと比較して説明するため
のH面指向特性図であつて、第5図中、第1,
3,4図と同じ符号はほぼ同様の部分を示してい
る。 この第2実施例のアンテナでは、アンテナ本体
1に支柱7を介して電波吸収体8が設けられてお
り、この電波吸収体8はアンテナ本体1の先端上
部から電波放射口3の前方上部を覆うように突出
して設けられている。 なお、電波吸収体8としては、例えば発泡スチ
ロール材の外面をグラフアイトコーテイングした
ものが用いられる。 この第2実施例の場合も、前述の第1実施例と
同じ寸法の2種のアンテナを試作したが、これら
の試作アンテナNo.1,No.2について、その利得や
定在波比等を求めた結果を、電波吸収体8のない
前述の第1実施例のものと併記して表3に示し、
更に各アンテナのH面指向特性5′,6′を第6,
7図に実線で示す。 なお、第6,7図中、2点鎖線で示す特性は設
計曲線である。
【表】 上述の表3や第6,7図から、本アンテナで
は、高い利得が得られ、しかもその放射電力パタ
ーンをコセカント特性にできるほか、H面指向特
性におけるサイドローブを減衰させて非常に小さ
く抑えることができることもわかる。すなわち、
このような電波吸収体8の設置によつて、サイド
ローブがほぼ−25dB以下の高性能コセカントビ
ームホーンアンテナを得ることができたのであ
る。 なお、この第2実施例は、H面コセカントビー
ムホーンアンテナ以外に、H面コセカントビーム
ホーンアンテナにも適用できることはいうまでも
ない。 以上詳述したように、本発明のコセカントビー
ムホーンアンテナによれば、次のような効果ない
し利点が得られる。 (1) 小形,軽量で簡単な構造であるため、経済性
に優れている。 (2) 開口効率が非常に高く、また広帯域特性であ
る。 (3) 設計によりコセカントビーム特性の範囲を容
易に変化できる。 (4) 適当な電波吸収体の設置によつて、サイドロ
ーブを大幅に減衰させることができる。 (5) アンテナ本体内に誘電体を挿入しているの
で、防雪雨のためのレードームの設置が不必要
である。 (6) E面指向特性の半値幅を用途に応じて容易に
設計できる。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は本発明の第1実施例としてのコセ
カントビームホーンアンテナを示すもので、第1
図はその斜視図、第2図はその原理図、第3,4
図はいずれもその変形例を示す斜視図であり、第
5〜7図は本発明の第2実施例としてのコセカン
トビームホーンアンテナを示すもので、第5図は
その斜視図、第6,7図はいずれもその作用を第
1実施例のアンテナと比較して説明するためのH
面指向特性図である。 1,1′……アンテナ本体、2……誘電体、
3,3′……電波放射口、3a,3a′……電波放
射口の両側辺、4……フランジ、5,5′,6,
6′……H面指向特性、7……支柱、8……電波
吸収体、E……電界方向、H……磁界方向。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アンテナ本体内に誘電体が挿入され、同アン
    テナ本体先端の電波放射口の両側辺が、同電波放
    射口からの放射電力パターンをコセカント特性と
    すべく、上記誘電体の誘電率に対応した曲線で形
    成されて、同誘電率に対応した曲線が、次の関係
    式を満足していることを特徴とするコセカントビ
    ームホーンアンテナ。 r/r=exp{∫tanθid} ここで、 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ただし、 r():波源点から電波放射口までの距離 r0 :=0のときの波源点から電波放射口まで
    の距離 :アンテナの開口角 n :1/√s εs :アンテナ本体内の誘電体の誘電率 θ :俯角 2 アンテナ本体内に誘電体が挿入され、同アン
    テナ本体先端の電波放射口の両側辺が、同電波放
    射口からの放射電力パターンをコセカント特性と
    すべく、上記誘電体の誘電率に対応した曲線で形
    成されるとともに、同誘電率に対応した曲線が下
    記の関係式を満足し、且つ、指向特性におけるサ
    イドローブを減衰させるべく、上記アンテナ本体
    の先端上部から上記電波放射口の前方上部を覆う
    ように突出した電波吸収体が設けられたことを特
    徴とするコセカントビームホーンアンテナ。 r/r=exp{∫tanθid} ここで、 tanθi=n・sin(θ−)/ {1−n・cos(θ−)} ただし、 r():波源点から電波放射口までの距離 r0 :=0のときの波源点から電波放射口まで
    の距離 :アンテナの開口角 n :1/√s εs :アンテナ本体内の誘電体の誘電率 θ :俯角
JP9806280A 1980-07-17 1980-07-17 Cosecant beam horn antenna Granted JPS5723303A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9806280A JPS5723303A (en) 1980-07-17 1980-07-17 Cosecant beam horn antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9806280A JPS5723303A (en) 1980-07-17 1980-07-17 Cosecant beam horn antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5723303A JPS5723303A (en) 1982-02-06
JPS6130441B2 true JPS6130441B2 (ja) 1986-07-14

Family

ID=14209833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9806280A Granted JPS5723303A (en) 1980-07-17 1980-07-17 Cosecant beam horn antenna

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5723303A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0184587U (ja) * 1987-11-27 1989-06-05

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644703Y2 (ja) * 1987-03-13 1994-11-16 矢崎総業株式会社 タクシ−用印字装置
US6072437A (en) * 1998-06-29 2000-06-06 Ems Technologies, Inc. Antenna exhibiting azimuth and elevation beam shaping characteristics
US6661389B2 (en) 2000-11-20 2003-12-09 Vega Grieshaber Kg Horn antenna for a radar device
AU2002950196A0 (en) * 2002-07-11 2002-09-12 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Real-time, cross-correlating millimetre-wave imaging system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0184587U (ja) * 1987-11-27 1989-06-05

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5723303A (en) 1982-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5959590A (en) Low sidelobe reflector antenna system employing a corrugated subreflector
Kerr Short axial length broad-band horns
US11621495B2 (en) Antenna device including planar lens
EP0330303A2 (en) End fire aerial
US6992639B1 (en) Hybrid-mode horn antenna with selective gain
US3755815A (en) Phased array fed lens antenna
US6184840B1 (en) Parabolic reflector antenna
JPH0793532B2 (ja) 平板パッチアンテナ
CN109768374B (zh) 一种毫米波透镜天线
US4282530A (en) Cylindrical paraboloid weather cover for a horn reflector antenna with wave absorbing means
Yurchenko et al. Numerical optimization of a cylindrical reflector-in-radome antenna system
CN108306112B (zh) 基于超表面的卡塞格伦天线
JPS6130441B2 (ja)
Colburn et al. Advances in artificial impedance surface conformal antennas
US4423422A (en) Diagonal-conical horn-reflector antenna
Nagaraju et al. A compact conformal stub-loaded long slot leaky-wave antenna with wide beamwidth
JPH04121110U (ja) 平面アンテナ
JPS60216605A (ja) スロツト・アレイ・アンテナ装置
Eskandari et al. Embedded graded index lens for mitigating the phase error of an SIW horn lens antenna
CN108808250A (zh) 基于超表面的凸面共形格里高利天线
Zhang et al. Research on a pyramidal horn antenna in W-Band
JP2592539B2 (ja) 小形アンテナ装置
Panda Modeling of Luneburg Lens for Broadband Communication
JP3286512B2 (ja) アンテナ装置および誘電体ユニット
Walton et al. Constant-beamwidth antenna development