JPS625537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波エネルギー用アンテナに関し、
特にスロツトが穿設された導波管の平面アレイを
用いたアンテナに関する。

誘導ミサイルにおける目標検知追随装置用のレ
ーダアンテナの分野ではいわゆる共振スロツトア
レイが良く用いられている。従来例えばアレイは
ほぼ同じ寸法の複数のスロツトを有する方形導波
管を互いに近接させて取付けることによつて予定
の開口を覆うように形成したものがある。各導波
管の一端には電気的短絡回路が形成されて共振構
造が作られ、この共振構造内には定在波が生じて
スロツトの励起を最適状態にする。それ自体公知
の構成の共同的給電装置が導波管の他端に接続さ
れて共振スロツトアレイを例えばモノパルスアン
テナのような送信アンテナ又は受信アンテナとし
て動作させ得るようになされている。

一般に、共振スロツトアレイアンテナを誘導ミ
サイルに用いる場合には次のことが必要である。
(1)第１に横方向のペンシルビームをアンテナ利得
が最大でしかもサイドローブレベルを可能な限り
低く抑えるように形成すること。(2)第２にビーム
内のエネルギーは直線偏波され、交差偏波の効果
すなわち直交方向の成分ができるだけ小さいこ
と。これらのことを誘導ミサイルの筒状本体内の
制限された有効空間の中で実現するために、通常
のスロツトアレイの開口は円形となされ、アレイ
自身はピツチ（PITCH）軸及びヨー（YAW）軸
に対する方向を制御できるように装着され、導波
管の縦方向軸に対する全てのスロツトの方向が一
定になるようにされている。さらにスロツトアレ
イがモノパルスアンテナとして動作させられるべ
き場合には、導波管の数及びスロツトの配列の仕
方は同じ数のスロツトが開口の各象限内に配設さ
れるようになされる。加えるに、グレーテイング
ローブや効率の低下を回避するために必要なスロ
ツトアレイについての抑制条件を検討する必要が
ある。すなわち、与えられた動作周波数に関し
て、導波管の寸法や、スロツト間の間隔や、各導
波管における電気的短絡回路の位置について正し
い注意を払わねばならない。典型的な例として、
誘導ミサイル内のアンテナの開口が５〔インチ〕
の場合、かかるアレイを設計するに従来の技術を
使えば、Ｘバンド用のスロツトアレイを最大20ス
ロツトとし得る。スロツトアレイのアンテナ利得
は直接スロツト数に対応するので、アレイのアン
テナ利得は制限される。

同じ寸法の導波管を用いる通常のスロツトアレ
イには他の問題がある。各導波管のスロツトの位
置（導波管の長さ方向に沿つた）は固定されてい
るので、対称のペンシルビームを得ることが困難
である。その結果、通常のスロツトアレイの性能
は照準からターゲツトの方向によつて変化する。

上述の点を考慮して本発明においては、円形開
口の場合に、スロツトの数を従来技術によつてこ
の種のアレイを構成した場合より多くし得るスロ
ツトアレイを得ることを第１の目的としている。

本発明の他の目的は、円形開口に従来考えるこ
とができた数より多くの数のスロツトを組込むと
同時にモノパルスアンテナとして用いることがで
きるスロツトアレイを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、スロツトの間隔を
対称なペンシルビームを発生するに最適ならしめ
た改良されたスロツトアレイを提供することであ
る。

本発明の上述の目的及び他の目的は、円形開口
を有する共振形スロツトアレイにおいて、互いに
近接して配設することによつて上記円形開口を形
成する異なる寸法のスロツトをもつ複数の方形導
波管を具え、当該スロツトを離間させると共に各
導波管内にその選定寸法によつて決まる必要な電
気的短絡回路を配設することによつて達成するこ
とができる。

図には典型的な共振形スロツトアレイの導波管
１０ｕ，１２ｕ，１４ｕ，１４ｌ，１２ｌ及び１
０ｌ内のスロツトの配列が示されており、共振形
スロツトアレイは誘導ミサイルにおいてＸバンド
で使用されるようになされ、最大許容開口１１は
５〔インチ〕の直径の円形となされている。従つ
て、開口の直径とアンテナの放射エネルギーの波
長との間の比率は５：１程度となる。導波管１０
ｌ，１２ｌ及び１４ｌにおけるスロツトはそれぞ
れ導波管１０ｕ，１２ｕ及び１４ｕのスロツトと
同じ方法によつて配設され、また同様の番号の導
波管の寸法は同一であるので、以下後者の導波管
について説明する。なお各導波管の各壁部の厚さ
及び必要とされるそれ自体公知の給電装置は図示
を省略している。

導波管１４ｕの幅Ｗ１４（方形導波管の幅広の
壁部の内側寸法を意味する）は、この導波管にお
ける基本TE₀₁モードのカツトオフ周波数がＸバ
ンドの低減端近傍にあるように選定されている。
厚さ（図示はしないが方形導波管の幅狭の壁部の
内側寸法を意味する）は、次の高次モード
（TH₁₀又はTE₂₀モード）のカツトオフ周波数が
Ｘバンドにおける最高周波数より高くなるように
選定されている。ここではＸバンド用の通常の方
形導波管（内側寸法が0.900〔インチ〕×0.400
〔インチ〕である）が用いられている。

導波管１４ｕ内のＸバンドエネルギーの導波管
波長は自由空間におけるＸバンドエネルギーの波
長より長く、またスロツトは導波管波長によつて
決まる距離だけ離間していなければならない。た
とえそうであつても直径が５〔インチ〕の開口を
有し、またシヤントスロツトを有する場合、半波
長の間隔（軸１４uaに沿つて導波管内で測つ
て）で６個のスロツトと、最後のスロツト（すな
わちスロツト１４ｕ，３′から1/4波長離間した電
気的短絡回路とを設けることができる。

スロツト１４ｕ，３，１４ｕ，１及び１４ｕ，
２′は軸１４uaに沿つて１波長の間隔で互いに離
間している。同様に、スロツト１４ｕ，２，１４
ｕ，１′及び１４ｕ，３′は互いに１波長の間隔で
離間しており、スロツト１４ｕ，３，１４ｕ，１
及び１４ｕ，２′からとは1/2波長の間隔となつて
いる。さらにスロツト１４ｕ，１及び１４ｕ，
１′は軸１４uaから等距離だけ離れており（番号
を附していないYAW軸に沿つて）、またスロツト
１４ｕ，２及び１４ｕ，２′は同じように離間し
ており、さらに最後のスロツト１４ｕ，３及び１
４ｕ，３′も同様に離間している。導波管１４ｕ
内の各スロツトはPITCH軸に沿つて放射エネル
ギーの大きさが漸変する直線アレイを構成してお
り、このPITCH軸は導波管１４ｕに対して当該
アレイの幅広部分によつて発生されるビームの中
心線（PITCH軸及びYAW軸によつて定義される
平面に対して直交していることを意味している）
を有する。さらに第１のサイドローブ（軸１４
uaに沿つて測つた）は放射エネルギーの大きさ
を漸変させる度合によつて決まる。

導波管１２ｕはその幅が導波管１４ｕの幅より
小さい値となるように決められる。従つて導波管
１２ｕの内部エネルギーの波長は導波管１４ｕの
波長より大きくなされている。その結果スロツト
１２ｕ，１，１２ｕ，２，１２ｕ，１′，１２
ｕ，２′間の間隔（軸１２uaに沿つて測つた）は
導波管１４ｕの対応するスロツトの間隔より大き
い。ここでエネルギーが導波管１２ｕの導波管１
４ｕと同じ端部に導波された場合、前者の電気的
短絡回路（図示せず）はスロツト１２ｕ，２′か
ら1/4波長の位置に配設され、そこで２つの導波
管の対応する各対のスロツトにおける電界の方向
はYAW軸に沿つて適切な方向となる。

各スロツト１２ｕ，１，１２ｕ，２，１２ｕ，
１′，１２ｕ，２′の間隔（YAW軸に沿つて測つ
た）はYAW軸（偏波の影響を除いて）に沿つて
放射エネルギーの大きさを漸変させることができ
るように決められている。即ち、中心部に位置す
る素子からの方が多くのエネルギーを放射するよ
うに調整される。従つて導波管１２ｕ内の各スロ
ツトは軸１４uaから導波管１４ｕ内の対応する
スロツトの距離より大きい距離だけ軸１２uaか
ら離れている。

導波管１０ｕは、少なくとも２個のスロツト１
０ｕ，１及び１０ｕ，１′が導波管１２ｕと最大
許容開口１１を画定する線との間に適合するよう
な寸法にされる。ここで導波管１０ｕの幅は
0.740〔インチ〕である。また導波管１０ｕ内の
エネルギーの波長は導波管１４ｕ又は１２ｕ内の
波長より大きく、またスロツト１０ｕ，１及び１
０ｕ，１′はスロツト１２ｕ，１及び１２ｕ，
１′又は１４ｕ，１及び１４ｕ，１′よりさらに離
れている。またスロツト１０ｕ，１′近傍の電気
的短絡回路（図示せず）の位置は導波管１０ｕ内
のエネルギーの波長によつて決められ、またスロ
ツト１０ｕ，１及び１０ｕ，１′における電界の
方向はそれぞれスロツト１４ｕ，１及び１４ｕ，
１′における電界の方向と同じである。

YAW軸に沿つて放射エネルギーの大きさを変
化させるために、各導波管１４ｕ，１２ｕ，１０
ｕ，１４ｌ，１２ｌ，１０ｌに導入されたエネル
ギーの量は組合せた給電装置（図示せず）におい
て適当な方法で調整される。更にスロツト１０
ｕ，１，１０ｕ，１′の位置（YAW軸に沿つて測
定された）は変更されて所望の如く放射エネルギ
ーを漸変させ、これによりYAW軸に沿うビーム
の形は最適化され、サイドローブは最少値に抑制
される。

小さい円形開口（直径５〔インチ〕程度である
ことを意味する）を有するスロツトアンテナをＸ
バンド用に設計した場合、異なる幅の導波管を用
いることによつて生ずる設計上の融通性は効果が
大きい。すなわち、異なる導波管における対応す
るスロツトの相対位置は当該スロツトの方向を変
更することなく調整され得るので、アンテナ利得
は比較的小さいサイドローブをもつペンシルビー
ムの方向に最大となり、しかもこのビームの偏波
に影響を与えない。この点に関して、各スロツト
の長さを調整して開口の位相分布を変更するよう
にしても良い。共振形スロツトの長さを変更する
ことによつて生ずる影響についての従来の知識を
利用して、通常の実験技術によつてそれぞれ場合
について開口を横切る位相分布を調整することが
できる。かくして本発明の場合のようにYAW軸
に沿つて測つたビーム幅がPITCH軸に沿う方向
のビーム幅と同じとなるような場合には、スロツ
トの長さをこれらの軸に沿う方向の位相分配を最
適化するように変更することができる。本発明は
ここに開示した実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で種々の変形が可能なことが
当業者には理解されよう。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に依る直線偏波スロツトアレイアン
テナを示す平面図である。 １０ｕ，１０ｌ，１２ｕ，１２ｌ，１４ｕ，１
４ｌ…導波管、１１…開口、１０ｕ，１，〜１０
ｕ，１′、１０ｌ，１〜１０ｌ，１′、１２ｕ，１
〜１２ｕ，２′、１２ｌ，１〜１２ｌ，２′、１４
ｕ，１〜１４ｕ，３′、１４ｌ，１〜１４ｌ，
３′…スロツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ円形の開口を有し、この開口の直径とア
   ンテナの定格周波数における無線周波数エネルギ
   ーの波長との間の比率が５：１程度である直線偏
   波スロツトアレイアンテナであつて、 (a) 幅の狭い方の壁部が隣接する状態で並置され
   たとき、前記開口の半部を占めるような寸法の
   第１の複数の方形導波管型共振器であつて、そ
   れらの導波管型共振器の幅の広い方の壁部の幅
   が開口の中心から外側に向うに従つて減少する
   ようにされた第１の複数の方形導波管型共振器
   と、 (b) 前記開口の他の半部を占める前記第１の複数
   の方形導波管型共振器と類似の第２の複数の方
   形導波管型共振器と、 (c) 前記各方形導波管型共振器の幅の広い方の壁
   部に形成された複数の放射スロツトであつて、
   それぞれのスロツトの中心が対応する方形導波
   管型共振器の最大電界面内に存在する状態で互
   に平行で、共振器の中心線からのスロツトの距
   離は、共振器の各端部へ向うに従つて増大して
   いる放射スロツトと、 から構成される直線偏波スロツトアレイアンテ
   ナ。