JPS5945282B2 - ball lens antenna - Google Patents
ball lens antennaInfo
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- JPS5945282B2 JPS5945282B2 JP11028877A JP11028877A JPS5945282B2 JP S5945282 B2 JPS5945282 B2 JP S5945282B2 JP 11028877 A JP11028877 A JP 11028877A JP 11028877 A JP11028877 A JP 11028877A JP S5945282 B2 JPS5945282 B2 JP S5945282B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は複数個の素子アンテナを配列して構成され、
かつ、電子的ビームに走査する電子走査アレイアンテナ
に球かくレンズを取り付けてビーム走査を行なう球かく
レンズアンテナに関するものである。[Detailed Description of the Invention] This invention is constructed by arranging a plurality of element antennas,
The present invention also relates to a spherical lens antenna that performs beam scanning by attaching a spherical lens to an electronic scanning array antenna that scans an electronic beam.
まず、従来のこの種アンテナを簡単に説明する。First, a conventional antenna of this type will be briefly explained.
第1図は従来の球かくレンズアンテナの垂直断面図であ
り、この球かくレンズアンテナはその中心線1に関して
回転対称である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a conventional spherical lens antenna, which is rotationally symmetrical about its centerline 1. FIG.
2は複数個の1次送信用素子アンテナ3を平面状に配列
してできた電子走査アレイアンテナで、各1次送信用素
子アンテナ3には給電位相を制御するための可変移相器
4および空間を介して供給される電力を受波するための
1次受信用素子アンテナ5が接続されている。2 is an electronic scanning array antenna made by arranging a plurality of primary transmitting element antennas 3 in a plane, and each primary transmitting element antenna 3 is equipped with a variable phase shifter 4 and a variable phase shifter 4 for controlling the feeding phase. A primary receiving element antenna 5 for receiving power supplied through space is connected.
6は上記可変移相器4を制御するための位相量量子化制
御回路である。Reference numeral 6 denotes a phase amount quantization control circuit for controlling the variable phase shifter 4.
7は上記電子走査アレイアンテナ2からの放射ビームを
受波するための複数個の2次受信用素子アンテナ、8は
複数個の2次送信用素子アンテナ9より放射されるビー
ムをある所望の方向に向かせるための固定移相器、10
は2次受信用素子アンテナ7、固定移相器8および2次
送信用素子アンテナ9から構成されたレンズ素子、11
は複数個のレンズ素子10から構成された球かくレンズ
、12はビームの伝搬力1向を表わす上記電子走査アレ
イアンテナ2の中心点Mから出る中心光線である。7 is a plurality of secondary reception element antennas for receiving the radiation beam from the electronic scanning array antenna 2, and 8 is a plurality of secondary transmission element antennas 9 for directing the beams radiated from the antenna in a certain desired direction. Fixed phase shifter for directing to 10
11 is a lens element composed of a secondary receiving element antenna 7, a fixed phase shifter 8, and a secondary transmitting element antenna 9;
is a spherical lens made up of a plurality of lens elements 10, and 12 is a central ray emitted from the center point M of the electronic scanning array antenna 2, which represents the propagation force of the beam in one direction.
13は上記電子走査アレイアンテナ2へ空間を介して電
力を分配供給する電力分配用1次放射器である。Reference numeral 13 denotes a power distribution primary radiator that distributes and supplies power to the electronic scanning array antenna 2 through space.
14は上記電力分配用1次放射器13へ電力を供給する
送信源である。14 is a transmission source that supplies power to the primary radiator 13 for power distribution.
球かくレンズ11は半球であり、レンズ素子10を構成
する2次受信用素子アンテナ7と2次送信用素子アンテ
ナ9としては通常その指向性がほぼC08nφ□(n;
正の実数、φ;主放射方向からの角度)とみなせるもの
が用いられ、主放射方向(放射最大の方向;φ−〇)は
−直線上にあり、その主放射方向は電子走査アレイアン
テナ2の中心点Mに向いている。The spherical lens 11 is hemispherical, and the directivity of the secondary reception element antenna 7 and the secondary transmission element antenna 9 that constitute the lens element 10 is approximately C08nφ□(n;
A positive real number, φ; angle from the main radiation direction), is used, and the main radiation direction (direction of maximum radiation; φ-〇) is on the - straight line, and the main radiation direction is the direction of the electronic scanning array antenna 2. is facing the center point M.
この球かくレンズアンテナは以上のように構成されてい
るために1.電力分配用1次放射射器13;からの放射
電力は電子走査アレイアンテナ2の各1次受信用素子ア
ンテナ5によって受波され、可変移相器4に到達する。Since this spherical lens antenna is constructed as described above, 1. The radiated power from the power distribution primary radiator 13 is received by each primary receiving element antenna 5 of the electronic scanning array antenna 2 and reaches the variable phase shifter 4.
そして、位相量量子化制御回路6により可変移相器4が
制御され、各1次送信用素子アンテナ3の相対的な給電
位相が変化し、上記電子走査アレイアンテナ2からの放
射ビームの方向が変化する。Then, the variable phase shifter 4 is controlled by the phase amount quantization control circuit 6, and the relative feeding phase of each primary transmitting element antenna 3 is changed, so that the direction of the radiation beam from the electronic scanning array antenna 2 is changed. Change.
このとき、2次受信用素子アンテナ7は上記電子走査ア
レイアンテナ2からの放射ビームを受波し、この受波さ
れた電波は固定移相器8により位相変化を受け、2次送
信用素子アンテナ9を通って球かくレンズ11外の空間
に放射される。At this time, the secondary receiving element antenna 7 receives the radiation beam from the electronic scanning array antenna 2, and the received radio wave undergoes a phase change by the fixed phase shifter 8, and the secondary transmitting element antenna 7 receives the radiation beam from the electronic scanning array antenna 2. 9 and is emitted to the space outside the spherical lens 11.
ところで、低サイドロープの放射パターンを得るために
は電子走査アレイアンテナ2での振幅分布を、たとえば
、テーラ−分布にするなど中心点M近傍で大きい振幅を
持つ分布にする。Incidentally, in order to obtain a radiation pattern with a low side lobe, the amplitude distribution at the electronic scanning array antenna 2 is made to have a large amplitude near the center point M, such as a Taylor distribution.
このとき、中心点M近傍から出る光線の束は密度が大き
く、エネルギーが高い。At this time, the bundle of light rays emerging from the vicinity of the center point M has a high density and high energy.
したがって、レンズ素子10の方向を検討する場合に電
子走査アレイアンテナ2の中心点M近傍から出る光線の
束に着目することは妥当なことである。Therefore, when considering the direction of the lens element 10, it is appropriate to focus on the bundle of light rays emitted near the center point M of the electronic scanning array antenna 2.
以下、電子走査アレイアンテナ2の中心点M近傍から出
る光線の束の進む方向を中心光線12で代表させ、中心
光線12とレンズ素子10との相対的位置関係について
述べる。Hereinafter, the relative positional relationship between the central ray 12 and the lens element 10 will be described with the center ray 12 representing the traveling direction of a bundle of light rays emitted from the vicinity of the center point M of the electronic scanning array antenna 2.
第1図の従来の球かくレンズアンテナでは、θべθ。In the conventional spherical lens antenna shown in Fig. 1, θbeta.
の場合、中心光線12が当たるレンズ素子10に関して
2次受信用素子アンテナ7は主放射方向で受波するか、
2次送信用素子アンテナ9はブロードサイドからの角度
θ。In this case, with respect to the lens element 10 that the center ray 12 hits, the secondary receiving element antenna 7 receives waves in the main radiation direction, or
The secondary transmission element antenna 9 is at an angle θ from the broadside.
方向に主放射方向でない方向で放射する。radiates in a direction other than the main radiation direction.
レンズ素子10の方向(主方射方向と一致)と中心光線
12のなす入射角、屈折角が等しい場合、cosnφの
指向性を持つ2次受信用素子アンテナ7と2次送信用素
子アンテナ9で構成されたレンズ素子10は最も有効に
ブロードサイドからの角度θ方向からの電力を受波し、
θ0方向に放射することは容易に証明されるので、第1
図の従来の球かくレンズアンテナではレンズ素子10は
有効に電力を受波し、放射することにはならなく、この
ことはθ。When the direction of the lens element 10 (coinciding with the main radiation direction) and the angle of incidence and angle of refraction formed by the central ray 12 are equal, the secondary receiving element antenna 7 and the secondary transmitting element antenna 9 having directivity of cosnφ The configured lens element 10 most effectively receives power from the broadside in the angle θ direction,
Since it is easily proven that it radiates in the θ0 direction, the first
In the conventional spherical lens antenna shown in the figure, the lens element 10 effectively receives and does not radiate power, which means that θ.
方向での利得が低下するという欠点があった。There was a drawback that the gain in the direction was reduced.
この発明はこの欠点を除去するために、レンズ素子の方
向と中心光線のなす入射角、屈折角が等しくなるように
レンズ素子を設置した。In order to eliminate this drawback, the present invention arranges the lens element so that the direction of the lens element and the angle of incidence and refraction of the central ray are equal.
また、球かくレンズとしてその法線方向に対する中心光
線の入射角が等しくなる形状のものとし、レンズ素子の
方向を球かくレンズの法線方向と一致させるように設置
した。Furthermore, the spherical lens was shaped so that the incident angle of the central ray with respect to its normal direction was equal, and the lens element was installed so that the direction of the lens element coincided with the normal direction of the spherical lens.
以下図面について詳細に説明する。The drawings will be explained in detail below.
第2図はこの発明の一実施例の垂直断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of one embodiment of the invention.
1〜14は第1図のものと同じである。15は2次受信
用素子アンテナ7.2次送信用素子アンテナ9の主放射
方向と一致したレンズ素子10の方向を表わす線15と
中心光線12のなす入射角、屈折角は等しくθ、である
。1 to 14 are the same as those in FIG. 15 is an element antenna for secondary reception 7. The angle of incidence and refraction of the line 15 representing the direction of the lens element 10 that coincides with the main radiation direction of the element antenna 9 for secondary transmission and the central ray 12 are equal to θ. .
このとき、このレンズ素子10は最も有効にブロードサ
イドからの角度θ方向からの電力を受波し θ。At this time, this lens element 10 most effectively receives power from the broadside at an angle θ.
方向に放射する。radiate in the direction.
なお、球かくレンズ11での位相分布、すなわち、複数
個の固定移相器8での位相量が決まっている場合には電
子走査アレイアンテナ2の中心点Mから出る中心光線1
2は各走査ごとに一義的に決まり、第2図に示されたθ
。Note that when the phase distribution at the spherical lens 11, that is, the phase amount at the plurality of fixed phase shifters 8 is determined, the central ray 1 emitted from the center point M of the electronic scanning array antenna 2
2 is uniquely determined for each scan, and is θ shown in FIG.
.
より異った走査角の場合にはその場合の中心光線12と
レンズ素子の方向を表わす線15のなす入射角、屈折角
が決まり、それらの角度を等しくすると球かくレンズ1
1でのすべてのレンズ素子10が設置される。In the case of different scanning angles, the incident angle and refraction angle formed by the central ray 12 and the line 15 representing the direction of the lens element are determined, and if these angles are made equal, the spherical lens 1
All lens elements 10 at 1 are installed.
第3図はこの発明による他の実施例であり、1〜14は
第1図のものと同じ、15は第2図のものと同じである
。FIG. 3 shows another embodiment of the invention, in which 1 to 14 are the same as in FIG. 1, and 15 is the same as in FIG. 2.
16は球かくレンズ11の内面と外面の中間に設けられ
た球かくレンズの仮想面である。Reference numeral 16 denotes a virtual surface of the spherical lens 11 provided between the inner and outer surfaces of the spherical lens 11.
球かくレンズの仮想面16と電子走査アレイアンテナ2
の中心点Mとの距離のうち、ブロードサイドでの距離を
R8、ブロードサイドからの角度θ方向での距離をRρ
)とすると、球かくレンズの仮想面16の形状は、
で与えられる。Virtual surface 16 of spherical lens and electronic scanning array antenna 2
Among the distances from the center point M, the distance at the broadside is R8, and the distance from the broadside in the angle θ direction is Rρ
), the shape of the virtual surface 16 of the spherical lens is given by:
θとθ。は次式で結ばれている。θ=K(θ)θ
(2)ただし、K(θ)は球かくレンズ1
1での位相分布に関係した量である。θ and θ. is connected by the following formula. θ=K(θ)θ
(2) However, K(θ) is the spherical lens 1
This is a quantity related to the phase distribution at 1.
球かくレンズの仮想面16の形状が第1式で与えられる
場合にその法線方向にレンズ素子の方向を表わす線15
を一致させると、上記レンズ素子の方向を表わす線15
と中心光線12のなす入射角、屈折角は等しくθ□にな
る。When the shape of the virtual surface 16 of the spherical lens is given by the first equation, a line 15 representing the direction of the lens element in the normal direction
line 15 representing the direction of the lens element.
The incident angle and the refraction angle formed by the central ray 12 are equal to θ□.
すなわち、レンズ素子10を球かくレンズ11の面に垂
直に設置するとき、レンズ素子10は最も有効にブロー
ドサイドからの角度θ方向からの電力を受波し、θ0方
向に放射する。That is, when the lens element 10 is installed perpendicularly to the surface of the spherical lens 11, the lens element 10 most effectively receives power from the broadside in the angle θ direction and radiates it in the θ0 direction.
なお、以上は送信の場合について説明したが、この発明
は受信の場合に使用してもよい。Note that although the case of transmission has been described above, the present invention may also be used in the case of reception.
また、電子走査アレイアンテナとして平面状配列のアレ
イアンテナについて述べたが、任意の配列形状の場合に
も同様に実施できる。Furthermore, although a planar array antenna has been described as the electronically scanned array antenna, the present invention can be similarly implemented in any array shape.
以上のように、この発明ではレンズ素子の方向と中心光
線のなす入射角、屈折角が等しくなるようにレンズ素子
を設置するか、あるいは、球かくレンズとしてその法線
方向に対する中心光線の入射角と屈折角が等しくなる形
状のものとし、レンズ素子の方向を球かくレンズの法線
方向と一致させるように設置することにより、レンズ素
子は最も有効に電力を受波し、放射することができ、利
得低下を改善でき、このアンテナをレーダ用などに用い
ることによりその効果は著しく大きい。As described above, in this invention, the lens element is installed so that the angle of incidence and refraction between the direction of the lens element and the central ray are equal, or the lens element is installed as a spherical lens so that the angle of incidence of the central ray with respect to its normal direction is The lens element can receive and radiate power most effectively by making the lens element have a shape that has the same refraction angle as , gain reduction can be improved, and the effect is significantly greater when this antenna is used for radar, etc.
第1図は従来の球かくレンズアンテナの垂直断面図、第
2図はこの発明の一実施例を示す垂直断面図、第3図は
この発明による他の実施例の垂直断面図である。
図中、2は電子走査アレイアンテナ、3は1次送信用素
子アンテナ、4は可変移相器、5は1次受信用素子アン
テナ、6は位相量量子化制御回路、7は2次受信用素子
アンテナ、8は固定移相器、9は2次送信用素子アンテ
ナ、10はレンズ素子、11は球かくレンズ、12は中
心光線、13は電力分配用1次放射器、14は送信源、
15はレンズ素子の方向を表かす線、16は球かくレン
ズの仮想図である。
なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a conventional spherical lens antenna, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention. In the figure, 2 is an electronic scanning array antenna, 3 is an element antenna for primary transmission, 4 is a variable phase shifter, 5 is an element antenna for primary reception, 6 is a phase amount quantization control circuit, and 7 is for secondary reception. element antenna, 8 a fixed phase shifter, 9 an element antenna for secondary transmission, 10 a lens element, 11 a spherical lens, 12 a central ray, 13 a primary radiator for power distribution, 14 a transmission source,
15 is a line representing the direction of the lens element, and 16 is a virtual diagram of a spherical lens. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.
Claims (1)
ぞれに対応して設けられた移相器とからなる電子走査ア
レイアンテナと、上記電子走査アレイアンテナを覆い、
かつ複数個のレンズ素子を有する球かくレンズとによっ
て構成された球かくレンズアンテナにおいて、上記電子
走査アレイアンテナの中心での素子アンテナから出る中
心光線が上記球かくレンズに入射し、屈折する場合、上
記レンズ素子の方向に対する入射角と屈折角が等しくな
るように上記レンズ素子を設定したことを特徴とする球
かくレンズアンテナ。 2 球かくレンズとしてその法績方向に対する中心光線
の入射角と屈折角が等しくなる形状のものとし、レンズ
素子を球かくレンズの法線方向に設置したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の球かくレンズアンテナ
。[Scope of Claims] 1. An electronically scanned array antenna comprising a plurality of element antennas and a phase shifter provided corresponding to each of the element antennas, and covering the electronically scanned array antenna,
and a spherical lens antenna having a plurality of lens elements, when a central ray emitted from the element antenna at the center of the electronic scanning array antenna enters the spherical lens and is refracted, A spherical lens antenna characterized in that the lens element is set so that the angle of incidence and the angle of refraction with respect to the direction of the lens element are equal. 2. Claim 1, characterized in that the spherical lens has a shape in which the angle of incidence and refraction of the central ray with respect to its projection direction are equal, and the lens element is disposed in the normal direction of the spherical lens. Ball lens antenna described in section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028877A JPS5945282B2 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | ball lens antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028877A JPS5945282B2 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | ball lens antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5443657A JPS5443657A (en) | 1979-04-06 |
| JPS5945282B2 true JPS5945282B2 (en) | 1984-11-05 |
Family
ID=14531890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11028877A Expired JPS5945282B2 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | ball lens antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945282B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8330662B2 (en) * | 2010-02-23 | 2012-12-11 | Raytheon Company | Methods and apparatus for determining parameters of an array |
-
1977
- 1977-09-13 JP JP11028877A patent/JPS5945282B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5443657A (en) | 1979-04-06 |
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