JPS6353726B2 - - Google Patents
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- JPS6353726B2 JPS6353726B2 JP8648679A JP8648679A JPS6353726B2 JP S6353726 B2 JPS6353726 B2 JP S6353726B2 JP 8648679 A JP8648679 A JP 8648679A JP 8648679 A JP8648679 A JP 8648679A JP S6353726 B2 JPS6353726 B2 JP S6353726B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0043—Slotted waveguides
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアレイの中央付近に給電部を有するス
ロツトアレイアンテナ装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a slot array antenna device having a feeding section near the center of the array.
一般に、中央給電非共振間隔アレイアンテナを
実用に供し得るようにするために、左右のアレイ
への給電電力を等しくし、両者の等位相面を給電
点で連続とし、さらに入力反射係数を小さくする
には、特別の考慮が必要である。ところで従来で
は、給電点での電磁波の振舞いに対する検討が不
充分であつたため、重要な設計フアクターである
給電点からの左右アレイへの距離が見落されてい
た。このため実用に供することのできる上記アン
テナが実現できなかつた。 Generally, in order to put a center-fed non-resonant spaced array antenna into practical use, it is necessary to equalize the power fed to the left and right arrays, make the equiphase planes of both arrays continuous at the feeding point, and further reduce the input reflection coefficient. requires special consideration. However, in the past, the behavior of electromagnetic waves at the feeding point was not sufficiently studied, and the distance from the feeding point to the left and right arrays, which was an important design factor, was overlooked. For this reason, it has not been possible to realize the above-mentioned antenna that can be put to practical use.
本発明は、アレイの中央付近に給電部を有する
非共振間隔スロツトアレイアンテナにおいて、試
行錯誤的でない確実な手法によつて目標アンテナ
特性をもつアンテナ装置の設計を行えるように
し、以て実用に供し得るアンテナ性能のスロツト
アレイアンテナを提供しようとするものである。 The present invention makes it possible to design an antenna device with target antenna characteristics by a reliable method that does not involve trial and error in a non-resonant spaced slot array antenna having a feeding section near the center of the array, and is thereby put into practical use. The purpose of this invention is to provide a slot array antenna with antenna performance that can provide the desired antenna performance.
このため、本発明では、前記スロツトアレイア
ンテナにおいて給電部での反射波・進行波の振舞
いを厳密に解くことによつて、給電部からの左右
アレイへの距離に対して制限を設定し、給電電力
比と等位相面形状とを満足させることにより、ほ
ぼ目標アンテナ特性のスロツトアレイアンテナ装
置を実現したものである。 Therefore, in the present invention, by strictly solving the behavior of reflected waves and traveling waves at the feeding section in the slot array antenna, a limit is set on the distance from the feeding section to the left and right arrays, By satisfying the feed power ratio and the equal phase plane shape, a slot array antenna device with almost target antenna characteristics is realized.
本発明によるアンテナ装置は、アレイ素子間隔
が所謂共振間隔ではないことから、中央給電非共
振間隔スロツトアレイアンテナ(以下NCFAと
略称する)と呼ぶことにする。 The antenna device according to the present invention will be referred to as a centrally fed non-resonant spaced slot array antenna (hereinafter abbreviated as NCFA) because the array element spacing is not the so-called resonance spacing.
すなわち本発明のアンテナ装置は、導波管壁面
に非共振間隔の複数のスロツト素子を穿ち、該導
波管の物理的な長さの略々1/2付近に前記複数の
スロツト素子を分割する給電点を配置した非共振
型のスロツトアレイアンテナ装置において、
管内波長λgに対し、前記給電点を挾んで隣り合
う前記各スロツト素子間の間隔Dを0.45λg〜
0.55λgの間の値とし、
アレイの機械的中心からの主ビームのずれを表
す次式ビームスクイント角α
α=sin-1{(λ0/λg)・δ/(1+δ)}
(但しλ0は自由空間波長)
がアンテナの設計ビーム幅角度近傍の値となるよ
うに前記式中の非共振性を表すパラメータとして
のδを定め、
前記給電点を挾んで隣り合う一方のスロツト素
子と前記給電点との間隔Dを、
D={(D/2)・〔(1+2δ)/(1+δ)〕
}
とし、
前記給電点を挾んで隣り合う他方のスロツト素
子と前記給電点との間隔Dを、
D={(D/2)・〔1/(1+δ)〕}
とし、
前記給電点とスロツト素子との間隔をDとさ
れた側の前記複数のスロツト素子間の間隔を、
(λg/2)・(1+δ)
とし、
前記給電点とスロツト素子との間隔をDとさ
れた側の前記複数のスロツト素子間の間隔を、
(λg/2)・〔(1+δ)/(1+2δ)〕
としてなるものである。 That is, in the antenna device of the present invention, a plurality of slot elements are bored at non-resonant intervals in the wall surface of a waveguide, and the plurality of slot elements are divided into approximately 1/2 of the physical length of the waveguide. In a non-resonant slot array antenna device in which a feed point is arranged, the distance D between the adjacent slot elements sandwiching the feed point is 0.45λ g to 0.45λ g for a channel wavelength λ g .
Beam squint angle α = sin -1 {(λ 0 / λ g )・δ/(1+δ)} (where: δ is determined as a parameter representing non-resonance in the above equation so that λ 0 is the free space wavelength) is a value near the design beam width angle of the antenna, and one slot element adjacent to the other across the feed point is The distance D from the feeding point is D={(D/2)・[(1+2δ)/(1+δ)]
}, and the distance D between the other slot element adjacent to the feed point with the feed point in between is D={(D/2)·[1/(1+δ)]}, and the distance between the feed point and the slot element is The spacing between the plurality of slot elements on the side where the spacing between the feed point and the slot elements is D is set as (λ g /2)・(1+δ), and the spacing between the plurality of slot elements on the side where the spacing between the feed point and the slot elements is D is set as (λ g /2)・(1+δ). The spacing between the slot elements is set as (λ g /2)·[(1+δ)/(1+2δ)].
第1図はNCFAの給電部付近の構造を示すも
のである。第1図において、,は左右のアレ
イであり、各々導波管1の狭面に一定間隔S,
Sで多数穿たれたスロツトを有し、また左右の
アレイ,は一本の導波管1上に製作されてい
る。Fは給電点であり、この給電点Fから各アレ
イ,の第1スロツト素子A1,B1までの距離
をD,D、また上記スロツト素子A1〜B1間
の距離をDとする。給電点Fには給電用の伝送ラ
インが接続されている。P,Pは左右のア
レイ,の等位相面であり、この等位相面とア
レイ,とのなす角をα,αとする。 Figure 1 shows the structure of the NCFA near the power supply section. In FIG. 1, , are left and right arrays, each with a constant interval S,
It has a number of slots drilled in the shape S, and the left and right arrays are fabricated on a single waveguide 1. F is a feeding point, and the distances from this feeding point F to the first slot elements A 1 and B 1 of each array are D and D, and the distance between the slot elements A 1 to B 1 is D. A transmission line for power supply is connected to the power supply point F. P and P are equal phase planes of the left and right arrays, and the angles formed between these equal phase planes and the arrays are α and α.
アレイアンテナでは、等位相面が全アレイ面に
亙り平面であるように構成される。NCFAでも
この条件を満たすため、上記間隔S,S、距
離D,Dについて制限が存在する。進行波近
似によれば、上記角α,αが等しくなければ
ならないことから、上記間隔S,Sの一方を
導波管1の管内波長の1/2より大きくとれば、他
方を小さくとらなければならない。つまり、非共
振アンテナでは、前記非共振性パラメータδはδ
≠0の正の数であり、一方の間隔Sを、
S=(λg/2)(1+δ)>λg/2
としたとすると、前述の条件を満たすためには他
方の間隔Sは、
S=(λg/2)〔(1+δ)/(1+2δ)〕
でなければならないことが簡単な計算からわか
る。 The array antenna is configured such that the equal phase plane is flat over the entire array plane. In order to satisfy this condition in NCFA, there are restrictions on the above-mentioned intervals S, S and distances D, D. According to the traveling wave approximation, the angles α and α must be equal, so if one of the intervals S and S is set larger than 1/2 of the internal wavelength of the waveguide 1, the other must be set smaller. It won't happen. That is, for a non-resonant antenna, the non-resonance parameter δ is δ
≠0, and if one interval S is S = (λ g /2) (1 + δ) > λ g /2, then in order to satisfy the above condition, the other interval S is A simple calculation shows that S=(λ g /2) [(1+δ)/(1+2δ)].
上記の間隔S,Sはδさえ決まれば決定さ
れる。 The above-mentioned intervals S and S are determined once δ is determined.
非共振アンテナではδ≠0であるから、よく知
られたようにアンテナの主ビーム方向がアレイの
機械的中心軸線からずれるが、このビームスクイ
ントについては、例えばアメリカ合衆国商務省の
クリアリングハウス(CLEARINGHOUSE)か
ら頒布されて国立国会図書館に昭和43年3月11日
に受け入れられた資料番号AD63600のヒユー
ズ・エアクラフト社によるテクニカルレポートNo.
348「導波管スロツトアレイ設計(WAVEGUIDE
SLOT ARRAY DESIGN)」に記述されている。
それによれば、ビームスクイントの大きさは主ビ
ーム方向とアレイの機械的中心軸線とのなす角α
で表現され、λ0を自由空間波長、λgを導波管内波
長とすると、このビームスクイント角αは、
α=sin-1{(λ0/λg)−(λ0/2S)}
である。ここで共振アンテナの場合はSはλgの
1/2に等しく、これを非共振アンテナではどれだ
けずらしたかを示すのが前記パラメータδでるか
ら、上式に前記S=(λg/2)(1+δ)を代入
して、前記非共振性パラメータδを用いて前記ビ
ームスクイント角αを表すと次式の通りである。 Since δ≠0 in a non-resonant antenna, the main beam direction of the antenna deviates from the mechanical center axis of the array, as is well known. Technical Report No. AD63600 by Hughes Aircraft Co., distributed by the National Diet Library and accepted by the National Diet Library on March 11, 1960.
348 “Waveguide Slot Array Design (WAVEGUIDE
SLOT ARRAY DESIGN).
According to this, the size of the beam quint is the angle α between the main beam direction and the mechanical center axis of the array.
If λ 0 is the free space wavelength and λ g is the waveguide wavelength, then the beam squint angle α is α=sin -1 {(λ 0 /λ g )−(λ 0 /2S)}. be. Here, in the case of a resonant antenna, S is equal to 1/2 of λ g , and in the case of a non-resonant antenna, the above-mentioned parameter δ indicates how much this is shifted, so in the above formula, the above-mentioned S = (λ g /2) By substituting (1+δ) and expressing the beam squint angle α using the non-resonance parameter δ, the following equation is obtained.
α=sin-1{(λ0/λg)・δ/(1+δ)}
上記資料中にも述べられているように、この種
アンテナでは前記ビームスクイント角αが設計ビ
ーム幅角度程度となるように設計されるのが一般
的である。このαがあまり大きくなると、主ビー
ム方向からみたアレイの等価的開口長が短くなつ
てアンテナ利得が低下するが、一般的にはαを例
えば5〜6゜以下に抑えれば実用上差支えない利得
の設計が行える。 α=sin -1 {(λ 0 /λ g )・δ/(1+δ)} As stated in the above document, in this type of antenna, the beam squint angle α should be approximately the design beam width angle. It is generally designed to If this α becomes too large, the equivalent aperture length of the array as viewed from the main beam direction will become short and the antenna gain will decrease. However, in general, if α is kept below, for example, 5 to 6 degrees, the gain will be sufficient for practical purposes. can be designed.
δは、基本的にアンテナのビーム幅などの具体
的な仕様に基づいて設計上選択されるパラメータ
であるが、δとしてあまり零に近い値を選んで共
振系に近づけると左右のアレイの反射係数Γ,
Γが大きくなつて中央分岐部での位相および振
幅誤差が増加する傾向を示す。反射係数Γ,Γ
の大きさはアレイのスロツト素子数にも関係し
ているため、δはアレイの長さが決まれば前記設
計仕様によつて自ずから決まつてくるが、δ≠0
とする目的はアレイの反射係数をあまり大きくし
ないようにするためであり、一般的には前述のよ
うにビーム幅程度のビームスクイントを与えるδ
値を選ぶことによつて実用的な反射特性が得られ
る。例えば一般的に用いられている方形導波管で
はδ0/λg=0.7程度であるから、α=5゜とするとδ
は0.142程度、またα=3゜とするとδは0.08程度の
値となり、通常、δは1よりかなり小さい正の値
である。 δ is basically a parameter selected in the design based on specific specifications such as the beam width of the antenna, but if you choose a value too close to zero for δ and get close to the resonant system, the reflection coefficients of the left and right arrays will change. Γ、
As Γ increases, the phase and amplitude errors at the central branch tend to increase. reflection coefficient Γ, Γ
Since the size of is also related to the number of slot elements in the array, δ is automatically determined by the design specifications mentioned above once the length of the array is determined, but if δ≠0
The purpose of this is to prevent the reflection coefficient of the array from becoming too large, and generally, as mentioned above, δ gives a beam quint about the width of the beam.
Practical reflection characteristics can be obtained by selecting the values. For example, in a commonly used rectangular waveguide, δ 0 /λ g = approximately 0.7, so if α = 5°, δ
is about 0.142, and when α=3°, δ is about 0.08, and usually δ is a positive value much smaller than 1.
一方、上記距離D,Dについては給電点F
で左右のアレイ,の等位相面に段差が生じな
いように制限がある。この制限についても次式に
より簡単に計算できる。 On the other hand, regarding the above distances D and D, the feeding point F
There is a limit so that there is no step difference between the equiphase planes of the left and right arrays. This limit can also be easily calculated using the following equation.
D/D=1+2δ ……(1)
但し、この(1)式では、δを決めても距離D,
Dにはなお任意性が残されている。すなわち、
δは前述のようにアンテナビームパターンの要求
から決定されるが、δが決められたとしても、距
離D,Dの二つの未知数に対して(1)式に示さ
れる比としての一つの条件しか与えられないため
である。 D/D=1+2δ...(1) However, in this equation (1), even if δ is determined, the distance D,
D still remains optional. That is,
As mentioned above, δ is determined from the requirements of the antenna beam pattern, but even if δ is determined, there is only one condition as the ratio shown in equation (1) for the two unknowns of distances D and D. This is because it is not given to you.
従来、距離D,Dの決定には、(1)式の制限
下で殆ど任意に決定するか、または(1)式を考慮せ
ずに或る任意の距離Dを設定し、給電点Fの位置
を変化させて実測した結果から、最も望ましい位
置を決定するという方法がとられていた。いずれ
の方法にしても、従来では試行錯誤によらねばな
らない部分が多く、多大の労力を必要とするにも
かかわらず、満足できる結果が得られるのは稀で
あつた。 Conventionally, distances D and D have been determined almost arbitrarily under the restrictions of equation (1), or a certain arbitrary distance D has been set without considering equation (1), and The method used was to determine the most desirable position based on the results of actual measurements at different positions. In either method, in the past, much of the process had to be done by trial and error, and although it required a great deal of effort, it was rare to obtain satisfactory results.
従来、NCFAが実用に供され得なかつたのは、
前述のようにパラメータδの値を決定しても、距
離D,Dの決定に際して前述の任意性が存在
するからであつた。 Conventionally, NCFA could not be put into practical use because
This is because even if the value of the parameter δ is determined as described above, the aforementioned arbitrariness exists in determining the distances D and D.
本発明では、給電部での電磁波の振舞いを詳し
く調べることによつて新たな制限を導き出し、こ
の新たな制限のもとに距離D,Dを決定して
実用NCFAを提供するものである。 In the present invention, new restrictions are derived by examining the behavior of electromagnetic waves at the power feeding section in detail, distances D and D are determined based on these new restrictions, and a practical NCFA is provided.
本発明においては、パラメータδを前述のよう
にアンテナの要求ビームパターンや周波数特性等
に応じて決めると距離D,Dが一義的に決定
され、且つ位相・振幅の両条件が同時に満足さ
れ、入力反射係数も小さくすることができるもの
である。以下に本発明の原理を詳細に説明する。 In the present invention, when the parameter δ is determined according to the required beam pattern and frequency characteristics of the antenna as described above, the distances D and D are uniquely determined, and both the phase and amplitude conditions are simultaneously satisfied, and the input The reflection coefficient can also be reduced. The principle of the present invention will be explained in detail below.
第2図はNCFAの給電部近傍の等価回路であ
る。第2図において、V,Vは、各アレイ
,の第1スロツト素子A1,B1にかかる電圧、
Γ,Γは、アレイ,の第1スロツト素子
A1,B1の位置でみた入力反射係数、aiおよびbi
(但しi=,,)は各ポートのTi(但しi
=1,2,3)なる基準面での波の振幅、Θ,
ΘはT1′〜T1及びT2′〜T2間の電気角を表し、
それぞれ
Θ=D・2π/λg
Θ=D・2π/λg
である。今、給電部としてE面T分岐を採用した
とする。このとき、T1′,T2′をT分岐の対称面に
とり、T3′を任意にとると、そのSマトリクスは
回路の対称性を考慮して次の(2)式のように書くこ
とができる。 Figure 2 shows an equivalent circuit near the power supply section of the NCFA. In FIG. 2, V and V are the voltages applied to the first slot elements A 1 and B 1 of each array,
Γ, Γ are the first slot elements of the array,
Input reflection coefficients, ai and bi at positions A 1 and B 1
(where i=,,) is Ti of each port (where i
= 1, 2, 3), the amplitude of the wave at the reference plane, Θ,
Θ represents the electrical angle between T 1 ′ ~ T 1 and T 2 ′ ~ T 2 ,
Θ=D・2π/λ g and Θ=D・2π/λ g , respectively. Now, assume that the E-plane T branch is adopted as the power feeding section. At this time, if T 1 ′ and T 2 ′ are taken as the plane of symmetry of the T branch, and T 3 ′ is taken arbitrarily, the S matrix can be written as the following equation (2), taking into account the symmetry of the circuit. Can be done.
ポートに加えられる電力は全てポート,
に伝達したいから、S33=0がNCFAの給電部と
して用いる場合に必要な条件となる。この条件
は、整合素子の装架により達成できる。この条件
が満たされ、また回路を無損失とすると、Sマト
リクスのユニタリ性により、
|S11|=|S12|=1/2 ……(3a)
|S13|=1/√2 ……(3b)
となる。T3′は任意であるから、argS13=0とな
る位置T3まで移動しても差支えない。こうして、
T1′,T2′,T3間のSマトリクスは
となる。さらにT1′,T2′をアレイ,の第1ス
ロツト素子A1,B1の直前の位置T1,T2まで移動
すると、T1,T2,T3間のSマトリクスが得ら
れ、次の(5)式のようになる。 All power applied to the port is
Therefore, S 33 =0 is a necessary condition when used as the power feeding section of the NCFA. This condition can be achieved by mounting matching elements. If this condition is satisfied and the circuit is lossless, then due to the unitarity of the S matrix, |S 11 |= |S 12 |=1/2 ...(3a) |S 13 |=1/√2 ... (3b) becomes. Since T 3 ' is arbitrary, there is no problem in moving to position T 3 where argS 13 =0. thus,
The S matrix between T 1 ′, T 2 ′, and T 3 is becomes. Further, by moving T 1 ′ and T 2 ′ to the positions T 1 and T 2 immediately before the first slot elements A 1 and B 1 of the array, an S matrix between T 1 , T 2 , and T 3 is obtained, It becomes as shown in the following equation (5).
(但しφはポート〜間の伝達遅れである)
第2図において、T1,T2,T3からの出射波振
幅と、T1,T2,T3への入射波振幅との関係は、
散乱マトリクスの定義より、
と表される。またaとb、及びaとbと
は、各々のポートの負荷の反射係数Γ,Γに
より関係づけられ、
a=b・Γ,a=b・Γ
……(6b)
と表される。 (However, φ is the transmission delay between the ports.) In Figure 2, the relationship between the output wave amplitudes from T 1 , T 2 , and T 3 and the incident wave amplitudes to T 1 , T 2 , and T 3 is ,
From the definition of scattering matrix, It is expressed as Also, a and b, and a and b are related by the reflection coefficients Γ and Γ of the load of each port, a=b・Γ, a=b・Γ
...(6b) It is expressed as.
(6a)式に(6b)式を代入すると、
この(6c)式に(5)式を代入し、左辺のb,b
成分について積を実行すると次のようになる。
但し、この場合、aは信号源からの入射波であ
るから通常の如く規格化して、a=1とする。 Substituting equation (6b) into equation (6a), we get Substituting equation (5) into equation (6c), b, b on the left side
Performing the product on the components yields the following:
However, in this case, since a is the incident wave from the signal source, it is normalized as usual and set to a=1.
ここで(6d)×ej〓〓+(6e)×ej〓〓を作ると各式
の
右辺第2項が消えて、
b〔ej〓〓−Γ/2・ej(〓-〓〓)〕+b
〔ej〓〓−Γ/2・ej(〓-〓〓)〕
=b〔Γ/2・ej(〓-〓〓)〕+b
〔Γ/2・ej(〓-〓〓)〕
よつて、
b〔ej〓〓−Γ・ej(〓-〓〓)〕=−b
〔ej〓〓−Γ・ej(〓-〓〓)〕
を得る。これからb/bを作ると、
b/b=−ej〓〓−Γ・ej(〓-〓〓)/e
j〓〓−Γ・ej(〓-〓〓)=−ej〓〓{1−Γ・ej(
〓-2〓〓)}/ej〓〓{1−Γ・ej(〓-2〓〓)}
これを調整すれば次の(7)式が得られる。 Here, if we create (6d) × e j 〓〓〓 + (6e) × e j 〓〓, the second term on the right side of each equation disappears, and we get b[e j 〓〓〓−Γ/2・e j( 〓 - 〓 〓 ) 〕+b
[e j 〓〓〓−Γ/2・e j( 〓 - 〓〓 ) ] =b〔Γ/2・e j( 〓 - 〓〓 ) 〕+b
[Γ/2・e j( 〓 - 〓〓 ) ] Therefore, b [e j 〓〓−Γ・e j( 〓 - 〓〓 ) ]=−b
Obtain [e j 〓〓−Γ・e j( 〓 - 〓〓 ) ]. If we create b/b from this, b/b=-e j 〓〓-Γ・e j( 〓 - 〓〓 ) /e
j 〓〓−Γ・e j( 〓 - 〓〓 ) =−e j 〓〓{1−Γ・e j(
〓 -2 〓〓 ) }/e j 〓〓{1−Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) } By adjusting this, the following equation (7) can be obtained.
b/b=−1−Γ・ej(〓-2〓〓)/1−Γ・
ej(〓-2〓〓)・ej(〓〓-〓〓)……(7)
左右アレイへの給電電力を等しくするには、振
幅、すなわち給電電力が|b/b|=1であ
る必要がある。この条件が成立するΘ,Θは
数多くあるが、ここでは、
Γ・ej(〓-2〓〓)={Γ・ej(〓-2〓〓)}*……(
8)
である場合を考える。(8)式で*は複素共役を示
す。Γ,Γは現実のアレイでは互いに複素共
役に近いことは知られているから、(8)式の仮定は
略々成立させ得る。(8)式において、Γ=Γ*
とおいて角度について整理すると、
Θ+Θ=φ+nπ,(n=0,1,2,…)
……(9)
を得る。φはポート〜間の伝達おくれを表し
ており、一般に小さいので無視しても差支えな
い。このようにして、最終的に
Θ+Θ=nπ,(n=0,1,2,…)
を得る。これを管内波長を用いて表現すると、
D≡D+D=n・λg/2 ……(10)
となる。この(10)式と(1)式とから、通常Dは小さい
程よいのでn=1とすると、
D=λg/4(1+2δ/1+δ),D=λg/4
(1/1+δ)
……(11)
となる。 b/b=-1-Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) /1-Γ・
e j( 〓 -2 〓〓 )・e j( 〓〓 - 〓〓 ) ……(7) To make the power supplied to the left and right arrays equal, the amplitude, that is, the power supplied, must be |b/b|=1. There needs to be. There are many Θ and Θ for which this condition holds, but here, Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) = {Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) } * ……(
8) Consider the case. In formula (8), * indicates complex conjugation. Since it is known that Γ and Γ are close to complex conjugate to each other in an actual array, the assumption in equation (8) can be approximately satisfied. In equation (8), Γ=Γ *
Then, if we rearrange the angles, Θ+Θ=φ+nπ, (n=0, 1, 2,...)
...(9) is obtained. φ represents the transmission delay between the ports and is generally small, so it can be ignored. In this way, we finally obtain Θ+Θ=nπ, (n=0, 1, 2,...). Expressing this using the tube wavelength, D≡D+D=n·λ g /2 (10). From these equations (10) and (1), it is usually better that D is smaller, so if n=1, D=λ g /4 (1+2δ/1+δ), D=λ g /4
(1/1+δ) ...(11).
さて(11)式の条件下で、第1スロツト素子の励振
位相を考えてみる。 Now, let us consider the excitation phase of the first slot element under the condition of equation (11).
V/V=b(1+Γ)/b(1+Γ)
と書けるから、(7)式を用いて、
argV/V=argb/b+arg1+Γ/1+Γ
=(Θ−Θ)+arg1−Γ・ej(〓-2〓〓)/1
−Γ・ej(〓-2〓〓)
+arg〔(1+Γ)/(1+Γ)〕 ……(12)
(12)式において第1項は設計値、第2項は給電部
T1′,T2′を介してのアレイの反射波によつてb
,bがもつ位相差、第3項は反射波によつて
生じる第1スロツト素子励振電圧の進行波を基準
とした位相差を表している。 Since it can be written as V/V=b(1+Γ)/b(1+Γ), using equation (7), argV/V=argb/b+arg1+Γ/1+Γ
=(Θ−Θ)+arg1−Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) /1
−Γ・e j( 〓 -2 〓〓 ) +arg [(1+Γ)/(1+Γ)] ...(12) In equation (12), the first term is the design value, and the second term is the power supply part
b due to the reflected waves of the array via T 1 ′, T 2 ′
, b, and the third term represents the phase difference based on the traveling wave of the first slot element excitation voltage caused by the reflected wave.
さて(12)式の第2項でφ−2Θ,φ−2Θにつ
いて考える。通常、φ=0としてよいことは前述
した通りである。Θ,Θはδ≠0であるため
等しくはないが、本発明では前述のようにδが1
よりかなり小さい場合を対象にしているので、
(11)式から、D≒D≒λgとなり、
2Θ≒2Θ≒π ……(13)
となる。こうして(12)式に(13)式を代入すると、
argV/V≒(Θ−Θ)
+arg〔(1+Γ)/(1+Γ)〕
+arg〔(1+Γ)/(1+Γ)〕
となり、第2項と第3項とが打ち消し合う。従つ
て、arg(V/V)≒Θ−Θとなり、設
計値に近い位相差を実現できる。 Now, consider φ−2Θ and φ−2Θ in the second term of equation (12). As mentioned above, it is usually possible to set φ=0. Θ and Θ are not equal because δ≠0, but in the present invention, as described above, δ is 1.
Since we are targeting cases much smaller than
From equation (11), D≒D≒λ g , and 2Θ≒2Θ≒π ...(13). In this way, by substituting equation (13) into equation (12), argV/V≒(Θ−Θ) +arg[(1+Γ)/(1+Γ)] +arg[(1+Γ)/(1+Γ)], and the second term and The third term cancels each other out. Therefore, arg(V/V)≈Θ−Θ, and a phase difference close to the designed value can be achieved.
次にポートでの反射係数を計算してみると、
次の結果を得る。 Next, when calculating the reflection coefficient at the port, we get
I get the following result:
|Γ|=||X|2−Re〔X〕/1−Re〔X〕|
ここでは、X=Γ・exp{j(φ−2Θ)}と
し、Γ≒Γ*、Θ=Θという近似を用い
た。この式から、|Γ|はRe〔X〕が正のとき
Γより小さくなることがわかる。このようにア
レイを設計することは困難ではなく、特に上式に
おいて|X|=cos(argX)の場合には反射は0
となる。 |Γ| = || X| was used. From this equation, it can be seen that |Γ| becomes smaller than Γ when Re[X] is positive. It is not difficult to design an array in this way, especially when |X| = cos(argX) in the above equation, the reflection is 0.
becomes.
以上に述べたように、非共振性のパラメータδ
を通常と同様に1よりかなり小さくとり、給電点
に接続される伝送ラインに整合をとるための素子
を設け、距離D,Dを(11)式で与えられる
ものとすることにより、左右のアレイへの給電電
力を等しくし、且つ両者の等位相面を給電点で連
続とするというNCFA実現に必要な全ての条件
を満たせることになる。尚、前述の計算例では給
電部としてE面T分岐について説明したが、H面
T分岐、プローブ結合、マジツクTを用いた場合
などでも同様の結論に達する。 As mentioned above, the non-resonant parameter δ
As usual, the left and right arrays are set to be much smaller than 1, an element is provided for matching the transmission line connected to the feed point, and the distances D and D are given by equation (11). This means that all the conditions necessary to realize NCFA, such as equalizing the power fed to the two and making the equiphase planes of both continuous at the feeding point, can be met. In the calculation example described above, the E-plane T branch was explained as the power feeding section, but the same conclusion can be reached even when an H-plane T branch, probe coupling, magic T, etc. are used.
また前述の計算例ではφ=0及びΓ=Γ*
として近似したが、この二つの近似を補正する必
要が生じる場合には、(10)式の右辺に補正項が加わ
る。この補正項は、ほぼλgの±5%以内で殆ど全
ての場合に充分である。こうして、
D≡D+D=λg/2(1.1)〜λg/2(0.9)
とし、
D/D=1+2δ
とすることで、殆ど全てのNCFAで振幅・位相、
入力反射係数が満足できる状態を作り出すことが
できる。 Also, in the calculation example above, φ=0 and Γ=Γ *
However, if it becomes necessary to correct these two approximations, a correction term is added to the right side of equation (10). This correction term, approximately within ±5% of λ g , is sufficient in almost all cases. In this way, by setting D≡D+D=λ g /2 (1.1) to λ g /2 (0.9) and D/D=1+2δ, the amplitude, phase,
It is possible to create a state in which the input reflection coefficient is satisfied.
図は本発明の一実施例を示すものであり、第1
図は中心給電非共振間隔スロツトアレイの中心給
電部付近を示す構成図、第2図は第1図の等価回
路図である。
1:導波管、,:アレイ、A1,A2:第1
スロツト素子、F:給電点。
The figure shows one embodiment of the present invention.
The figure is a block diagram showing the vicinity of the center feed section of the center feed non-resonant spacing slot array, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1. 1: waveguide, ,: array, A 1 , A 2 : first
Slot element, F: feeding point.
Claims (1)
子を穿ち、該導波管の物理的な長さの略々1/2付
近に前記複数のスロツト素子を分割する給電点を
配置した非共振型のスロツトアレイアンテナ装置
において、 管内波長λgに対し、前記給電点を挾んで隣り合
う前記各スロツト素子間の間隔Dが0.45λg〜
0.55λgの間の値をもち、 アレイの機械的中心からの主ビームのずれを表
す次式ビームスクイント角α α=sin-1{(λ0/λg)・δ/(1+δ)} (但しλ0は自由空間波長) がアンテナの設計ビーム幅角度近傍の値となるよ
うに非共振性を表すパラメータとしてのδが定め
られ、 前記給電点を挾んで隣り合う一方のスロツト素
子と前記給電点との間隔Dが、 D={(D/2)・〔(1+2δ)/(1+δ)〕
} とされ、 前記給電点を挾んで隣り合う他方のスロツト素
子と前記給電点との間隔Dが、 D={(D/2)・〔1/(1+δ)〕} とされ、 前記給電点とスロツト素子との間隔をDとさ
れた側の前記複数のスロツト素子間の間隔が、 (λg/2)・(1+δ) とされ、 前記給電点とスロツト素子との間隔をDとさ
れた側の前記複数のスロツト素子間の間隔が、 (λg/2)・〔(1+δ)/(1+2δ)〕 とされていることを特徴とするスロツトアレイア
ンテナ装置。[Claims] 1. A power feeding system in which a plurality of slot elements are bored at non-resonant intervals in the wall surface of a waveguide, and the plurality of slot elements are divided into approximately 1/2 of the physical length of the waveguide. In a non-resonant slot array antenna device in which points are arranged, the distance D between the slot elements adjacent to each other across the feeding point is 0.45λ g to
Beam squint angle α α = sin -1 {(λ 0 / λ g )・δ/(1+δ)} ( (where λ 0 is the free space wavelength) is determined as a parameter representing non-resonance so that λ 0 is a value near the design beam width angle of the antenna, and one slot element adjacent to the feeding point and the feeding point are The distance D between the points is D={(D/2)・[(1+2δ)/(1+δ)]
}, and the distance D between the other slot element adjacent to the feeding point with the feeding point in between is D={(D/2)·[1/(1+δ)]}, and the distance D between the feeding point and the feeding point is as follows. The spacing between the plurality of slot elements on the side where the spacing from the slot element is set to D is set to (λ g /2)·(1+δ), and the side where the spacing between the feed point and the slot element is set to D. A slot array antenna device characterized in that an interval between the plurality of slot elements is (λ g /2)·[(1+δ)/(1+2δ)].
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8648679A JPS5625804A (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Slot array antenna unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8648679A JPS5625804A (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Slot array antenna unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5625804A JPS5625804A (en) | 1981-03-12 |
| JPS6353726B2 true JPS6353726B2 (en) | 1988-10-25 |
Family
ID=13888303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8648679A Granted JPS5625804A (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Slot array antenna unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5625804A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE449540B (en) * | 1985-10-31 | 1987-05-04 | Ericsson Telefon Ab L M | LETTER MANAGEMENT FOR AN ELECTRICALLY CONTROLLED RADAR ANTENNA |
| JP2007295396A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Japan Radio Co Ltd | Slot array antenna |
| JP5713553B2 (en) * | 2009-11-06 | 2015-05-07 | 古野電気株式会社 | Antenna device and radar device |
-
1979
- 1979-07-10 JP JP8648679A patent/JPS5625804A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5625804A (en) | 1981-03-12 |
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