JPS62190903A - 複モ−ドホ−ンアンテナ - Google Patents
複モ−ドホ−ンアンテナInfo
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- JPS62190903A JPS62190903A JP3347286A JP3347286A JPS62190903A JP S62190903 A JPS62190903 A JP S62190903A JP 3347286 A JP3347286 A JP 3347286A JP 3347286 A JP3347286 A JP 3347286A JP S62190903 A JPS62190903 A JP S62190903A
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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。
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）
本発明はレーダ製画のパラボラアンテナの−（従来の技
術） 纜モードホーンアンテナは、Ｒ６Ｈ，Ｔｕｒｒｉ口の
” Ｄｕａｌ ・Ｖｌｏｄｅ Ｓｍａｌｌ−Ａｐ
ｅｒｔｕｒｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ ”（Ｅｇｈ；Ｅ
ｔｒａｓ、 ＡＰ −１５ｎｏ、２１９６７ 、Ｐ
Ｐ ３０７−３０８）に紹介されているアンテナ等があ
る。
術） 纜モードホーンアンテナは、Ｒ６Ｈ，Ｔｕｒｒｉ口の
” Ｄｕａｌ ・Ｖｌｏｄｅ Ｓｍａｌｌ−Ａｐ
ｅｒｔｕｒｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ ”（Ｅｇｈ；Ｅ
ｔｒａｓ、 ＡＰ −１５ｎｏ、２１９６７ 、Ｐ
Ｐ ３０７−３０８）に紹介されているアンテナ等があ
る。
第３図に従来の複モードホーンアンテナの一例の断面図
を示す。ｌはモード発生器、２は開口面、３は円形導波
管、θはモード発生器１０円錐テーパの角度、ｌはモー
ド発生器１の円形導波管部分の長さ、Ｄは開口直径であ
る。
を示す。ｌはモード発生器、２は開口面、３は円形導波
管、θはモード発生器１０円錐テーパの角度、ｌはモー
ド発生器１の円形導波管部分の長さ、Ｄは開口直径であ
る。
この複モードホーンアンテナは、モード発生器１の内部
Ｋ Ｔ Ｅ ｕ ト’ｌ”Ｍ ｕ モｈ’ ヲ発生すセ
、 ２つのモードの型幅と位相を調整することにより
。
Ｋ Ｔ Ｅ ｕ ト’ｌ”Ｍ ｕ モｈ’ ヲ発生すセ
、 ２つのモードの型幅と位相を調整することにより
。
Ｅ面とＨ面の放射指向性のアンテナビーム幅を一致させ
たものである。
たものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし′Ｉ″Ｍｌｌモードは中空の円形導波管では。
その直径が１，２２波長以下であると伝播されないので
、複モードホーンアンテナの開口直径を１．２５波長よ
り小さくすることは雌しい。そのため従来の復モードホ
ーンアンテナでは＋１０ｄｎダウンのアンテナビーム幅
を約９０度からそれパ 以上に拡げることが出来なかった。通常の磁うボラアン
テナは開口角１２０度以上のものが用いられているが、
この開口角をもつパラボラアンテナの一次放射４として
従来の環モードホーンアンテナを用いろと、−次放射器
のアンテナビーム幅が狭いため、パラボラアンテナの開
口能率が低下する欠点があった。
、複モードホーンアンテナの開口直径を１．２５波長よ
り小さくすることは雌しい。そのため従来の復モードホ
ーンアンテナでは＋１０ｄｎダウンのアンテナビーム幅
を約９０度からそれパ 以上に拡げることが出来なかった。通常の磁うボラアン
テナは開口角１２０度以上のものが用いられているが、
この開口角をもつパラボラアンテナの一次放射４として
従来の環モードホーンアンテナを用いろと、−次放射器
のアンテナビーム幅が狭いため、パラボラアンテナの開
口能率が低下する欠点があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、モード発生器の内部に誘電体を充填すること
により、開口直径が１．２５波長以下でありてもＴｇ、
、とＴＭ 、、が伝搬モードとなり、Ｅ面と１−１面の
アンテナビーム幅が一致しかつ狭（ならないようにし、
１２０度以上の開口角をもつパラボラアンテナの一次放
射器として用いても、パラボラアンテナの開口能率を低
下させな（・ようにしたものである。また中空導波管と
誘電体を充填した導波管との間でインピーダンス不整合
が生じるので、中空導波管内に中心軸にそって誘電体を
突き出した形で整合をとったものである。
により、開口直径が１．２５波長以下でありてもＴｇ、
、とＴＭ 、、が伝搬モードとなり、Ｅ面と１−１面の
アンテナビーム幅が一致しかつ狭（ならないようにし、
１２０度以上の開口角をもつパラボラアンテナの一次放
射器として用いても、パラボラアンテナの開口能率を低
下させな（・ようにしたものである。また中空導波管と
誘電体を充填した導波管との間でインピーダンス不整合
が生じるので、中空導波管内に中心軸にそって誘電体を
突き出した形で整合をとったものである。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。１はモ
ード発生器、２は開口面、３は円形導波管、４は誘電体
装荷円形導波管、５は誘電体整合素子、εは誘電体の誘
電率、０はモード発生器１０円錐テーパの角度、ｌはモ
ード発生器ｌの円形導波管部分の長さ、Ｄは開口直径で
ある。
ード発生器、２は開口面、３は円形導波管、４は誘電体
装荷円形導波管、５は誘電体整合素子、εは誘電体の誘
電率、０はモード発生器１０円錐テーパの角度、ｌはモ
ード発生器ｌの円形導波管部分の長さ、Ｄは開口直径で
ある。
（作用）
第３図において、モード発生器ｌで生じるＴＭ１１モー
ドと’ｒｇ、、モードの電力比率は、テーパの角度θに
より次のように関係づけられる。
ドと’ｒｇ、、モードの電力比率は、テーパの角度θに
より次のように関係づけられる。
ココで、 ＰｔＭ＋１． Ｐｔｉ＋ｔＨＴＭｏ、ＴＥ
ｏ モ）”） を力、λは自由空間における波長、λｐ
ＴＭ１１＋λ９ＴＥ＋ｌはＴＭ ＩＩ 、 Ｔ Ｅ ＋
ｒＥ 壬ドの管内波長である。またモード発生器１で発
生されるＴＭ目モードは、’ｒｇ、。
ｏ モ）”） を力、λは自由空間における波長、λｐ
ＴＭ１１＋λ９ＴＥ＋ｌはＴＭ ＩＩ 、 Ｔ Ｅ ＋
ｒＥ 壬ドの管内波長である。またモード発生器１で発
生されるＴＭ目モードは、’ｒｇ、。
モードに対して９０度の位相が進むため、開口面２で２
つのモードの位相が同相となるためには、モード発生器
１０円形導波管部分の長さｌが次の関係を充たす必要が
ある。
つのモードの位相が同相となるためには、モード発生器
１０円形導波管部分の長さｌが次の関係を充たす必要が
ある。
第１図において、誘電率Ｃの誘電体を充填しホーンアン
テナの形状を１戸ｑに縮小すると。
テナの形状を１戸ｑに縮小すると。
モード発生器１の開口面２直前での２つのモードの型幅
・位相関係は、従来の中空の複モードホーンアンテナと
全く同様になる。しかし一方。
・位相関係は、従来の中空の複モードホーンアンテナと
全く同様になる。しかし一方。
開口面２で各モードの特性インピーダンスと自由空間イ
ンピーダンスが異なるため、インピーダンスの不整合を
生じる。
ンピーダンスが異なるため、インピーダンスの不整合を
生じる。
そこで、モード発生５１で生じるＴＭ、、モードとｔｐ
Ｂ 、、モードの電力比率の平方根をとおいて、第１
図のＡ−Ａ’、Ｂ−１３’間のＳパラメータを表すと、
マトリックスのユニタリー性から次の様になる。
Ｂ 、、モードの電力比率の平方根をとおいて、第１
図のＡ−Ａ’、Ｂ−１３’間のＳパラメータを表すと、
マトリックスのユニタリー性から次の様になる。
ここでｌ”ｌｔ２は独立な位相であり、 ８１１はＡ
−Ａ′面に左から入射するＴＥ、、モードの反射係数、
８２□はＢ −Ｂ’面に右から入射するＴＬＩモー
ドの反射係数、Ｓ、３はＢ −ｒ３’面に右から入射す
るＴＭ１１モードの反射係数、 Ｓｔｇ、ＳｚｔはＡ
−Ｘ。
−Ａ′面に左から入射するＴＥ、、モードの反射係数、
８２□はＢ −Ｂ’面に右から入射するＴＬＩモー
ドの反射係数、Ｓ、３はＢ −ｒ３’面に右から入射す
るＴＭ１１モードの反射係数、 Ｓｔｇ、ＳｚｔはＡ
−Ｘ。
Ｂ −Ｂ’間のＴＥロモードの伝送量、 ＳＩ２．Ｓ
！ＩはＡ −Ａ、 Ｂ −Ｂ’間ノＴｔＶ１ｎモー）
” ノ伝送ｉｔ ８ｔｘ。
！ＩはＡ −Ａ、 Ｂ −Ｂ’間ノＴｔＶ１ｎモー）
” ノ伝送ｉｔ ８ｔｘ。
Ｓ １２はＢ −Ｂ’面でのＴＥ’、、モードとＴＭ
、、モードの間の伝送量である。またＡ−Ａ面に左から
入射する″ｒＥ■モードの反射係数は小さいため８．Ｉ
−Ｏとしている。
、、モードの間の伝送量である。またＡ−Ａ面に左から
入射する″ｒＥ■モードの反射係数は小さいため８．Ｉ
−Ｏとしている。
開口面２で自由空間とのインピーダンス不整合により、
それぞれのモードで反射が生じる時の定常状態での開口
面２からの放射電界を賑、１゜心組、° とし、開口
面でのＴＥＩＩモードの反射係数をＦＴ４透過係数をＴ
ＴＥ 、 ＴＭ、、モードの反射係数をｒＴＭ、透過係
数を’ｒＴＭ、とすると、（４）式のＳパラメータを用
いてＥＴｍ＋＋°、ＥＴＭ口°は次の様に表せる。
それぞれのモードで反射が生じる時の定常状態での開口
面２からの放射電界を賑、１゜心組、° とし、開口
面でのＴＥＩＩモードの反射係数をＦＴ４透過係数をＴ
ＴＥ 、 ＴＭ、、モードの反射係数をｒＴＭ、透過係
数を’ｒＴＭ、とすると、（４）式のＳパラメータを用
いてＥＴｍ＋＋°、ＥＴＭ口°は次の様に表せる。
＆Ｅ＋＋・＝ｉ”Ｔｒ、・Ｓ＋□＋ｉ″ｔｇ・（／’７
２・ＳＨ・Ｓｔ ２＋ｌ’ｒｕ・Ｓｘｚ・Ｓｌｘ）＋
１”Ｔｔｏ（／’ｔｒｓ２２６（ｒ？ｔ１Ｓｔ ｚ＋ｓ
＋ ｚ＋／″ＴＭＨ８ｚｓ ８Ｓｒ ｓ ）十ｒＴＭ−
８２，・（ｒＴＭ−８３，・ＳＩ３＋／″Ｔ６・Ｓ、２
・Ｓ１□））＋・・・（５）＆Ｍｔ＋’＝Ｔ７Ｍ−８１
３イｌ′１・（ＦＴＭ−８３，・Ｓｌ、±ｒＴｔ−８，
２・Ｓｌ□）＋ＴＴＭ・（ＦＴＭ−８ｓ ｓ ・（／’
ＴＭ″８ｓｓ°Ｓｔｉ％５ｉｚ−８＋２）＋ ／’ｒｚ
・ｓｓ’ｘ ・（／’ｒｚ−８ｚ□・８．２＋／’？Ｍ
”ｓ２３ ’８１ ｍ ））＋・・・（６１ここで、（
４）式の１２ ： ｔｎπとするとと成り、モード発生
器で発生した比率で２つのモードの電磁界が複モードホ
ーンアンテナの開口面２から放射されろ。
２・ＳＨ・Ｓｔ ２＋ｌ’ｒｕ・Ｓｘｚ・Ｓｌｘ）＋
１”Ｔｔｏ（／’ｔｒｓ２２６（ｒ？ｔ１Ｓｔ ｚ＋ｓ
＋ ｚ＋／″ＴＭＨ８ｚｓ ８Ｓｒ ｓ ）十ｒＴＭ−
８２，・（ｒＴＭ−８３，・ＳＩ３＋／″Ｔ６・Ｓ、２
・Ｓ１□））＋・・・（５）＆Ｍｔ＋’＝Ｔ７Ｍ−８１
３イｌ′１・（ＦＴＭ−８３，・Ｓｌ、±ｒＴｔ−８，
２・Ｓｌ□）＋ＴＴＭ・（ＦＴＭ−８ｓ ｓ ・（／’
ＴＭ″８ｓｓ°Ｓｔｉ％５ｉｚ−８＋２）＋ ／’ｒｚ
・ｓｓ’ｘ ・（／’ｒｚ−８ｚ□・８．２＋／’？Ｍ
”ｓ２３ ’８１ ｍ ））＋・・・（６１ここで、（
４）式の１２ ： ｔｎπとするとと成り、モード発生
器で発生した比率で２つのモードの電磁界が複モードホ
ーンアンテナの開口面２から放射されろ。
（４）式ノ８ｓ３ハ、 Ｂ −Ｂ’面ニ右カラＴＭ＋
＋モー １−’を入射した時の反射係数であり、その位
相はｔ２＋π である。Ｂ−Ｂ′面から入射した′ｌｓ
Ｍ、、モードはモード発生器内で円形導波管の直径が細
くなるためＴＭ 、、モードが遮断される直径で反射さ
れ。
＋モー １−’を入射した時の反射係数であり、その位
相はｔ２＋π である。Ｂ−Ｂ′面から入射した′ｌｓ
Ｍ、、モードはモード発生器内で円形導波管の直径が細
くなるためＴＭ 、、モードが遮断される直径で反射さ
れ。
この時位相は反転する。そのため、Ｂ−Ｂ’面からＴＭ
、、モードが遮断される面までの伝播位相がｎπであれ
ば、Ｓ、３の位相は２０π＋πとなる。
、、モードが遮断される面までの伝播位相がｎπであれ
ば、Ｓ、３の位相は２０π＋πとなる。
値にすることにより、開口面２でインピーダンス不整合
が生じている場合であっても、開口面２から放射される
ＴＭ 、１モードとｒｐＥ、、モードの比率を（１）式
の関係から決めることができる。このため誘電体を装荷
してＥ面、Ｈ面の放射指向性を同一なものとしたまま、
アンテナビーム幅を広げることが可能となった。アンテ
ナビーム幅は装荷する誘電体の誘電率を変えることによ
って調整できる。
が生じている場合であっても、開口面２から放射される
ＴＭ 、１モードとｒｐＥ、、モードの比率を（１）式
の関係から決めることができる。このため誘電体を装荷
してＥ面、Ｈ面の放射指向性を同一なものとしたまま、
アンテナビーム幅を広げることが可能となった。アンテ
ナビーム幅は装荷する誘電体の誘電率を変えることによ
って調整できる。
また導波管内に誘電体を装荷すると、中空の導波管との
接続面でインピーダンス不整合を生じる。腹モードホー
ンアンテナの入力側は、’ｒｇ、。
接続面でインピーダンス不整合を生じる。腹モードホー
ンアンテナの入力側は、’ｒｇ、。
モードだけが伝播できる導波管直径となっているが９円
偏波あるいは水平、垂直の両側波を放射する為には、２
つの直交するＴＥ、１モードが伝播する必要がある。こ
のためインピーダンス整合は２つのＴｇ 、、モードに
たいして対称であり、かつモード間の結合の無い整合回
路を用いる必要がある。
偏波あるいは水平、垂直の両側波を放射する為には、２
つの直交するＴＥ、１モードが伝播する必要がある。こ
のためインピーダンス整合は２つのＴｇ 、、モードに
たいして対称であり、かつモード間の結合の無い整合回
路を用いる必要がある。
第１図の誘電体整合素子５は、誘電体装荷導波管４から
中空の円形導波管３内に円筒状誘電体を導波管の中心軸
にそって突き出した形の整合回路である。中空の円形導
波管３内の′■“ｒ！３１１モードは９円筒状誘電体に
より導波管中央に電磁界が集中し、電磁界分布を大きく
乱すことなく誘電体装荷円形導波管４の１ｒＦｊ ロモ
ードに結合させろことができる。第２図は誘電体整合素
子５による誘電体装荷複モードホーンアンテナのインピ
ーダンスの変化を示す。第２図のＰ点は整合回路を用い
ないときの誘電体装荷復モードホーンアンテナのインピ
ーダンス、３つの円弧は３種類の誘電体整合素子５の直
径で、長さを変えた時のインピーダンスの軌跡を表して
いる。
中空の円形導波管３内に円筒状誘電体を導波管の中心軸
にそって突き出した形の整合回路である。中空の円形導
波管３内の′■“ｒ！３１１モードは９円筒状誘電体に
より導波管中央に電磁界が集中し、電磁界分布を大きく
乱すことなく誘電体装荷円形導波管４の１ｒＦｊ ロモ
ードに結合させろことができる。第２図は誘電体整合素
子５による誘電体装荷複モードホーンアンテナのインピ
ーダンスの変化を示す。第２図のＰ点は整合回路を用い
ないときの誘電体装荷復モードホーンアンテナのインピ
ーダンス、３つの円弧は３種類の誘電体整合素子５の直
径で、長さを変えた時のインピーダンスの軌跡を表して
いる。
直径に対する変化と、長さに対する変化がほぼ直交して
いるため、容易に整合をとることができる。この誘電体
整合素子を用いた整合回路は。
いるため、容易に整合をとることができる。この誘電体
整合素子を用いた整合回路は。
円形アイリスによる整合方法に比べて放電耐圧の低下の
恐れが無いため、高出力のレーダｉｉｔのアンテナとし
て使用することができる。
恐れが無いため、高出力のレーダｉｉｔのアンテナとし
て使用することができる。
（発明の効果）
本発明による複モードホーンアンテナは、その形状を充
填する誘電体の誘電率の平方根分の１に縮小でき、従来
の複モードホーンアンテナでは得られなかったＩＱ ｄ
Ｂダウンアンテナビーム幅を９０度以上に拡げられるた
め９通常の１２０度以上の開口角をもつパラボラアンテ
ナの一次放射器として、パラボラアンテナの開口能率を
低下させることなく２円偏波および水平・垂直の両側波
に対して良好な放射指向特性が得られる。また、中空導
波管と誘電体を充填した導波管とのインピーダンス整合
に、中空導波管内に中心軸にそって突き出た形の誘電体
整合素子を用いたことにより、良好な入力定在波比が得
られる利点がある。
填する誘電体の誘電率の平方根分の１に縮小でき、従来
の複モードホーンアンテナでは得られなかったＩＱ ｄ
Ｂダウンアンテナビーム幅を９０度以上に拡げられるた
め９通常の１２０度以上の開口角をもつパラボラアンテ
ナの一次放射器として、パラボラアンテナの開口能率を
低下させることなく２円偏波および水平・垂直の両側波
に対して良好な放射指向特性が得られる。また、中空導
波管と誘電体を充填した導波管とのインピーダンス整合
に、中空導波管内に中心軸にそって突き出た形の誘電体
整合素子を用いたことにより、良好な入力定在波比が得
られる利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第の複モード
アンテナの一例を示す断面図である。 １・・・モード発生器、２・・・開口面、３・・・円形
導波管、４・・・誘電体装荷円形導波管、５・・・誘電
体整合素子。
アンテナの一例を示す断面図である。 １・・・モード発生器、２・・・開口面、３・・・円形
導波管、４・・・誘電体装荷円形導波管、５・・・誘電
体整合素子。
Claims (1)
- 誘電体を充填した誘電体装荷導波管から前記誘電体を
中空導波管内に中心軸にそって突き出た形に誘電体整合
素子を備え、前記誘電体装荷導波管は連なり誘電体を充
填して開口面を縮小したモード発生器で構成されたこと
を特徴とする複モードホーンアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347286A JPS62190903A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 複モ−ドホ−ンアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347286A JPS62190903A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 複モ−ドホ−ンアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190903A true JPS62190903A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12387482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3347286A Pending JPS62190903A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 複モ−ドホ−ンアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190903A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04301902A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | ホーンアンテナ |
| JPH09162631A (ja) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Fujitsu Ltd | アンテナ |
| US6661389B2 (en) | 2000-11-20 | 2003-12-09 | Vega Grieshaber Kg | Horn antenna for a radar device |
| JP2009268094A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-12 | Krohne Messtech Gmbh & Co Kg | 誘電体アンテナ |
| JP2012175680A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Nec Corp | ホーンアレイアンテナ |
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-
1986
- 1986-02-18 JP JP3347286A patent/JPS62190903A/ja active Pending
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