JPH0540566Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、船舶レーダ等の放射器として用い
られるスロツトアレーアンテナ、特にその垂直方
向の指向特性に関するものである。

［従来の技術］ 船舶レーダ等に使用されるスロツトアレーアン
テナは、垂直ビームのビーム幅を絞るために、従
来では第３図、第４図に示すものが考案されてい
る。

第３図はこの種のアンテナの一例を示す断面図
で、フレア型スロツトアンテナとも呼ばれるもの
であり、図において１はスロツト導波管、２はも
モードフイルタ、３は垂直偏波抑制格子、４はそ
れぞれフレア型の反射板を示す。

このフレア型スロツトアンテナは、垂直ビーム
のビーム幅を絞るために、二枚の反射板４で電磁
ホーンを形成したものであり、開口面アンテナに
属している。然しながらこのようなフレア型スロ
ツトアンテナでは、垂直ビームのビーム幅を絞る
ために開口面積７の垂直面指向性の長さ、即ち垂
直方向の開口長A₃を大きく取らなければならず、
従つて開口面積７自体が大きくなり風圧の影響を
受けやすいという欠点がある。

次に第４図はこの種のアンテナの他の例を示す
断面図で、特願昭62−233554号で開示した本願考
案者が考案したアンテナであり、図において第３
図と同一符号は同一又は相当部分を示し、５は誘
電体板、６０はレドーム（radome）で、このレ
ドーム６０は放物面状構造になつており、誘電体
板５を保護する被覆部材としての役割を持つてい
る。

第４図に示すアンテナは電波の進行方向に構造
物をもつため、垂直面のビーム形成に関してはエ
ンドフアイアーアンテナに属するものであり、ア
ンテナの前面に一枚の誘電体板５を装着して、こ
の誘電体板５に電磁界を結合させて誘電体線路と
して動作させることにより、遅波効果を生じさせ
て垂直方向の開口長A₄を増大させずに垂直ビー
ムのビーム幅を絞るようにしたものである。即
ち、誘電体遅波線路により垂直面に関してエンド
フアイアーアンテナを構成し、ビーム幅を絞るこ
とで垂直方向の開口長A₄を短縮して小型軽量化
を図つたものである。

遅波効果により垂直ビームのビーム幅が絞れる
理由は、スロツト導波管１に対して垂直な面内で
円弧上に広がる電磁界の正面方向の位相を遅らす
ことにより、アンテナ前面に近似的に広い面積を
持つ等位相平面を形成し、ビームがこの等位相平
面に垂直な方向に集中して伝播されることになる
からであり、第４図に示すアンテナでは誘電体板
５を用いることによつて、第３図に示すフレア型
スロツトアンテナに比べ同じビーム幅に絞るため
に必要な垂直方向の開口長を20％程度減少するこ
とができる。

［考案が解決しようとする課題］ 第４図に示すような従来のスロツトアレーアン
テナでは、遅波効果を生じさせて等位相平面を形
成するためには以下のような問題がある。

すなわち板厚が厚く、比誘電率が大きい誘電体
板を用いて遅波効果を大きくしようとすれば、誘
電体板付近に電磁界が集中してしまい、等価的に
垂直方向の開口長の小さいアンテナとして働いて
しまい、かえつてビーム幅が広がつてしまう。そ
のために板厚の薄い、比誘電率の小さい誘電体板
を用いなければならないが、今度は誘電体板の単
位長さによる遅波効果が小さくなり、等位相平面
を形成するために必要な距離（即ち、誘電体板の
長さι）が長くなり過ぎてアンテナが大型化し実
用上の問題が起こる。従つて結局絞れるビーム幅
には限界があり、第３図に示すフレア型スロツト
アンテナに比べ垂直方向の開口長を約20％程度短
縮することが限度になる。

この考案はかかる課題を解決するためになされ
たもので、アンテナを大型化せず、垂直ビームの
ビーム幅を十分に絞ることができるスロツトアレ
ーアンテナを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この考案にかかるスロツトアレーアンテナで
は、レドームの材質を中央の誘電体板と同一の比
誘電率を持つ材質で構成し、かつレドームの形状
を中央の誘電体板とほぼ平行な面を持たせる形状
とて、中央の誘電体板と一体化した誘電体線路を
構成することとした。

［作用］ この考案においては、レドームの材質を中央の
誘電体板と同一の比誘電率を持つ材質で構成し、
かつレドームの形状を中央の誘電体板と平行な面
を持たせる形状として、中央の誘電体板とほぼ平
行な一体化して電磁界の過度の集中をさけ、且つ
遅波効果の大きい誘電体線路を構成することとし
たもので、アンテナを大型化することなく、垂直
ビームのビーム幅を絞ることができる。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を図について説明す
る。第１図はこの考案によるスロツトアレーアン
テナの構成を示す断面図で、図において第３図、
第４図と同一符号は同一又は相当部分を示し、６
はこの考案によるレドームである。

次に、第１図に示すスロツトアレーアンテナの
実施例について細述する。二つの反射板４で囲ま
れる開口長Ａは1.79波長であり、中央の誘電体板
５は比誘電率4.2のFRP製で、厚さは0.028波長、
その長さιは2.4波長としており、スロツトの放
射アドミツタンスへの影響を少なくするために垂
直偏波抑制格子３から約0.7波長離して置かれて
いる。またレドーム６は、中央の誘電体板５と同
じ材質の誘電体が用いられ、その厚みが0.02波長
程度としている。このレドーム６は反射板４の先
端の取り付け位置から、開口内面に曲折していつ
て、Ｐ点で折り曲げられ、誘電体板５に平行に走
つて先端でドームを形成している。この平行な部
分において誘電体線路のTEOモードが生じるこ
とになる。なおレドーム６の二つの平行な部分の
間隔ｋは、レドーム６自身を含めた誘電体線路へ
の電磁界の結合量と、電磁界の集中度との兼ね合
いから約0.95波長としている。

レドーム６の先端のドーム部分は、電磁波を反
射させ垂直面指向性のバツクローブレベルを上昇
させる要因となるが、先端部分のレドーム６の厚
みを薄くし、中央の誘電体板５との間隔ｎを調整
することによつて、バツクローブレベルを打ち消
して十分低いレベルに押さえることができる。

中央の誘電体板５とレドーム６との比誘電率お
よび厚みは、誘電体線路の伝播定数および誘電体
線路のTEOモードの電磁界分布に影響を与える
ので、適当な値で調整して垂直面指向性のサイド
ローブレベル及びビーム幅を調整することが可能
となる。

この考案におけるレドーム６は第１図に示すよ
うに、誘電体線路モードの電磁波の結合量を大き
くすべく、材質を中央の誘電体板５と同じ材質と
し、レドーム６の側面に電波の進行方向とほぼ平
行な部分を持たせ、かつ反射板４の先端とレドー
ム６の平行な部分とに段差を設け、電磁界強度の
強い部分に、レドーム６の平行部分の端が位置す
るような形状としている。この理由は、仮に従来
の放物線形状のレドーム６０と同一形状にした場
合、電磁波の入射方向に対して傾斜角を持ち、更
に電磁界の非常に弱い反射板４を先端から滑らか
に突き出した形状となつているため、反射および
屈折の作用は生じるが、誘電体線路モードへの電
磁界の結合が弱く、誘電体線路として遅波効果を
生じる働きが弱くなるからである。

この考案においてはレドーム６を以上の材質及
び形状で構成することで、誘電体線路として電磁
波の結合量が増加し、中央の誘電体板５と共に三
枚の誘電体を構成することになり、誘電体線路の
TEOモードを伝播する１つの線路とみなすこと
ができる。

なお、この場合のTEOモードの伝播定数は、
各々の誘電体の比誘電率、厚さ、および間隔で定
まることになり、第４図に示す従来のアンテナよ
り伝播定数を大きくすることができ、遅波効果を
増大させることができる。

また電磁界の強度分布が三枚の誘電体に分散す
るため、電磁界の広がりはレドーム６で囲まれた
内面に留まらず、レドーム６の周囲をも含む広い
範囲で等位相平面を形成することが可能となり、
垂直ビームのビーム幅を最少に抑えることができ
る。

第２図はこの考案によるスロツトアレーアンテ
ナの実験による垂直面指向性特性の実測値を示す
図で、第２図の実線は、この考案によるレドーム
６を装着した状態での指向性パターンを示すもの
で、図に示す如く垂直面ビーム幅25度、サイドロ
ーブレベル−21DBが得られており、また第２図
の点線は、誘電体板５とレドーム６とを取り外
し、フレア型スロツトアンテナとした場合の垂直
指向性特性の実測値であり、両者の比較からアン
テナ利得が1.5DB程度上昇していることが解る。

また実験により、垂直方向の開口長が1.79波長
のアンテナにおいては、第４図に示す従来のスロ
ツトアレーアンテナでは、垂直ビームのビーム幅
を29度程度に絞れるのに留まつたが、この考案に
よるスロツトアレーアンテナでは、垂直方向の開
口長が同じ寸法であつても25度程度にビーム幅を
絞れることが判明しており、このことは同じビー
ム幅を実現するのに必要な垂直方向の開口長を約
35％短縮できることを意味している。

［考案の効果］ この考案は以上説明したように、レドームの材
質を中央の誘電体板と同じ材質で構成し、かつレ
ドームの形状を中央の誘電体板と平行な面を持た
せる形状とて、中央の誘電体板と一体化して誘電
体を構成することにより、遅波効果を増大させ
て、アンテナを大型化することなく、垂直ビーム
のビーム幅を絞ることができるので、風圧の影響
を受けにくくなり、駆動モータの小型化を含めた
アンテナの小型軽量化が実現できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるスロツトアレーアンテ
ナの構成を示す断面図、第２図はこの考案による
スロツトアレーアンテナの実験による垂直面指向
性特性の実測値を示す図、第３図、第４図はそれ
ぞれ従来のアンテナの実施例を示す断面図。 １はスロツトル導波管、２はモードフイルタ、
３は垂直偏波抑制格子、４は反射板、５は誘電体
板、６はレドーム。なお、各図中同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アンテナから放射する電波ビームの垂直方向の
   指向特性を制限するため、スロツト導波管の開口
   部の前方にフレア型反射板を設け、上記電波ビー
   ムの主放射方向を含み上記垂直方向に直角な平面
   内に電波の伝播を遅延する誘電体板を設けたスロ
   ツトアレーアンテナにおいて、 上記誘電体板と上記反射板で形成された開口部
   とを覆うレドーム（radome）を備え、 上記レドームの材質を上記誘電体板と同一の比
   誘電率を持つ材質で構成し、かつその形状を上記
   誘電体板と平行な面を持たせる形状として上記誘
   電体板と一体化して電波伝播遅延用誘電体を構成
   することを特徴とするスロツトアレーアンテナ。