JPS6034070B2 - 一次レ−ダおよび二次レ−ダの共用アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一次レーダ装置および二次レ−ダ装置に共用
できるアンテナすなわち一次レーダおよび二次レーダの
共用アンテナ（以下単に“共用アンテナ”と称すること
もある）に関する。

換言すれば、本発明は、一次レーダアンテナ機能および
二次レーダァンテナ機能を奏し得る単一の共用アンテナ
に関する。レーダ基地においては、同一場所で多数のア
ンテナを組み合わせて使用することがいよいよ必要とな
っていた。

しかしながら、これに伴って諸種の弊害ないし難点があ
ることが指摘されていた。特に武器等の場合はしーダ装
置の設置場所が極端に制限されており、大型のアンテナ
を使用できなかった。従って、このような場合にあって
は、一次レーダアンテナすなわち一次レーダ装置用のア
ンテナと二次レーダアンテナすなわち二次レーダ装置用
のアンテナとを一体化し、これによりアンテナ形状を小
型化することが提案されていた。一次レーダアンテナと
二次レーダアンテナとの一体化は２つの互いに異なる型
式で行なわれていた。第１の型式では、一次レーダアン
テナと二次レーダアンテナとが互いに分離されており実
質的に“ビーム型”と称されているものである。第２の
型式では、一次レーダアンテナ中に二次レーダアンテナ
が組み込まれており、一次レーダアンテナ機能と二次レ
ーダアンテナ機能とを奏し得るものである。以下、第２
の型式のアンテナを“共用アンテナ”と称することもあ
る。従来の共用アンテナは、一次レーダ機能と二次レー
ダ機能とを実行し得る単一の反射器によって一般に構成
されていた。

すなわち従来の共用アンテナにおいては、単一の反射器
を適宜に励振することによって、【ｉ｝飛行機等の標的
を探知するために空間にヱネルギを頚射する一次レーダ
機能と、（ｉｉ｝質問信号に対して自動的に応答信号を
送出するトランスポンダを備えた前記飛行機等の標的に
対し前記質問信号を送出する二次レーダ機能とが実行さ
れていた。従来の共用アンテナでは、一次レーダ機能に
よって飛行機等の標的を探知し、次いで二次レーダ機能
によって前記探知された標的を識別する動作が実行され
ていた。一次レーダ機能によって探知された飛行機等の
標的の方向に二次レーダー機能のための質問信号の主ロ
ーブが指向せしめられていた。

しかしながら、質問信号の主ローブの指向された飛行機
等の標的のトランスポンダは、前記主ローブに対し比較
的に高レベルとなりがちなサイドローブに応答してしま
う欠点があった。この欠点を除去するために、従来の共
用アンテナには通常制御手段が付加されていた。制御手
段には、‘ｉ｝質問信号の頚射すなわち送信、｛ｉｉ）
前記質問信号に対するトランスポンダからの応答信号の
受信および（ｉｉｉ｝主アンテナから鰭射された質問信
号のサイドローブの抑圧のための無指向性信号すなわち
制御信号の頚射に伴なつて動作する韓射素子が包有され
ていた。制御手段の付加に伴って従釆の共用アンテナで
は、トランスポンダからの応答信号のパルスの振幅と付
属回路の制御装置から受け取ったパルスの振幅とを比較
することによって前記応答信号が質問信号の主ローブに
対応する応答信号であるか否かを決定することが可能と
なっていた。制御手段は、制御信号の車富射に関与する
ばかりではないこ質問信号の重富射すなわち送信および
応答信号の受信にも関与していたので、制御チャンネル
の利得が質問チャンネルすなわち質問信号の送信チャン
ネルの利得および応答チャンネルすなわち応答信号の受
信チャンネルの利得よりも‘ｉー質問信号のサイドロー
ブの存在する角度領域において大きく且つ｛ｉｉ｝主ロ
ーブの存在する角度領域において十分に小さく設定され
ていなければならなかつた。

従釆のレーダ装置においては、制御手段が反射器の位相
中心近傍ないいま前記反射器の上半部に配設された無指
向性の鶴射部材を包有していた。

制御手段には、所定期間にわたり減算型の鯛射パターン
を作り出し且つ加算型の頚射パターンに次いで質問信号
を作り出す質問信号源を包有していた。しかしながら、
上述の如く配慮されていても、従来の制御手段の鶴射パ
ターンすなわち制御パターンは、（ｉ｝十分には無指向
性でなく、側質問信号の主ロープ方向の高レベルのサイ
ドローブが十分には抑圧されておらず、更には（ｉｉｉ
）質問信号のサイドローブ側に片寄った主ローブを吸収
してしまうこともあるので、十分にその機能すなわち質
問信号のサイドローブを抑圧し正常な応答信号を受信で
きるようにする機能を達成していなかった。

加えて、制御手段の韓射パターンすなわち制御パターン
は、レーダドーム等の付属部材によって影響されていた
。換言すれば、従釆の共用アンテナにおいては、韓射部
村、レーダドーム等の付属部材によって反射器の表面に
作り出される影によって一次レーダ装置の機能が低下せ
しめられるマスキング現象すなわち一次レーダ用の信号
源に対するマスキング現象が引き起こされていた。

従って、本発明の目的は、上述の欠点を除去し一次レー
ダ機能を妨げることなく二次レーダ機能のための制御チ
ャンネルの鶴射パターンを最適化する手段を提供するに
ある。

本発明においては、一次レーダアンテナの反射器の二次
レーダアンテナに組み込まれており、指向性鰻射パター
ンを有した質問信号を送出するための質問機構が減算型
の輔射パターンを有する制御手段を包有している。

本発明においては、二次レーダの送受信手段すなわち送
受信信号源が一次レーダアンテナの反射器の表面上に少
なくともレーダ開口の一部にわたって線型に配列された
スロット輯射器群によって構成されており、且つ制御手
段が二次レーダアンテナの位相中心について対称に配置
された前記スロット額射器群中の幾つかのスロット韓射
器によって構成されている。

本発明においては、水平面内での頚射パターンの指向特
性を最適化するために、スロット頚射器群のスロット陣
射器が一次レーダアンテナの反射器の表面に水平方向に
配列されている。

一次レーダアンテナの反射器の断面形状は、円形・楕円
形・長方形等の適宜の形状とすればよかろう以下、本発
明の共用アンテナを図面について説明する。先ず、本発
明の共用アンテナを十分に理解できるように、背景技術
を若干詳細に説明する。

空間の監視特に空港に近接した空域の監視において一次
レーダ装置と二次レーダ装置とを組み合わせることの利
点は上述より明らかであって説明を要しないであろう。
一般に一次レーダ装置と二次レーダ装置とは地上例えば
空港に並置されてィンタロゲータとして使用されている
。すなわち、先ず一次レーダ装置よって飛行機の存在方
向および飛行機までの距離が探知され、次いで二次レー
ダ装置によって前記飛行機に対し質問信号が送信される
。飛行機には前記質問信号に応答するトランスポンダが
搭載されており、飛行機の存在高度・識別標織・飛行速
度等に関するデータを応答信号として前記ィンタロゲー
夕に向けて送信される。ィンタロゲータにおいては二次
レーダ装置によって前記応答信号を受信し適宜の処理を
する。上述より明らかな如く、二次レーダ装置の質問信
号は、一次レーダ装置によって探知された飛行機の存在
方向に対して送信されるので、一次レーダ装置のアンテ
ナすなわち一次レーダアンテナと二次レーダ装置のアン
テナすなわち二次レーダアンテナとを互いに結合するこ
とないいま一次レーダアンテナ機能および二次レーダア
ンテナ機能を実行できる単一のアンテナを利用すること
が緊要となる。しかしながら、上述の如く、一次レーダ
装置と二次レーダ装置とが単に合体されたレーダ装置（
以下共用レーダ装置と称す）には、操作特性ないし効率
上の難点がある。

特に、二次レーダ機能のための輯射パターンには、質問
信号を伝達し飛行機から応答信号を受けとるための主ロ
ーブに加え、前記質問信号が向けられた飛行機もしくは
他の飛行機のトランスポンダを動作せしめるに十分のレ
ベルを有するサイドローブが通常あらわれている。この
場合、事故が誘起されることもあって危険である。従っ
て、二次レーダ機能としての車富射パターンすなわち質
問信号の車富射パターンのサイドローフを除去すること
によって上述の欠点を解決しようと試みられている。

従来の解決策は、‘ｉ瓶Ｕ御素子具体的には制御アンテ
ナと称されている独立したアンテナから送出される無指
向性の輯射パターンによってサィドロ−ブーを抑圧する
か、もしくは｛ｉｉ）適宜に与えられた質問チャンネル
から創出された減算型の頚射パターンによってサイドロ
ーブを抑制するかによっている。しかしながら、従来の
解決策が十分でない場合もある。

例えば、無指向性の額射パターンによって質問信号の韓
射パターンのサイドローブを抑圧するとき、レーダドー
ム等の外的要件によって前記抑圧が完全ではなくなるこ
とがある。従って、和型すなわち加算型の質問応答額射
パターンと差型すなわち減算型の制御チャンネルの鍵射
パターンとが作成されている。

減算型の頭射パタ−ンの主な利点は、韓射パタ−ンの谷
部分の軸を確実に保持でき延し、ては質問信号の頚射パ
ターンの主ロ−ブーの位置決めを容易化でき且つ一般に
高度方向の覆域において前記主ローブの安定度を増大で
きることにある。鰭射パターンの中央領域以外では、一
次レーダ機能としての輯射パターンのサイドローブの抑
圧が韓射素子の振幅と位相とを適宜に調整することによ
ってなされる。本発明においては、一次レーダアンテナ
の反射器中に前記一次レーダアンテナの位相中心を通過
する長藤に沿ってスパンを確保するようにスロット頚射
器群すなわちアンテナ群を線型に配列することによって
鯛射パターン中のサイドローブの抑圧を行なっている。
一次レーダアンテナの反射器の長軸は、韓射のための方
位面に応じて決定される。一次レーダアンテナの反射器
の中央長軸上にスロット韓射器群すなわちアンテナ群を
線型に配列することによって、スロット鏡射器すなわち
アンテナの配列数を増大せしめることができ延し、ては
分解能を良好とできる。

スロット頚射器群のスロット銭射器には、ピストン型な
いしクロスバ型の励振素子によって励振され且つ周知の
輯射現象と所定モ−ドの共鳴現象とが発生せしめられる
頚射空腕が夫々形成されている。

ガウスの法則等の偶数位相則およびガウス法則等の振幅
の減衰則に従って質問応答チャンネルすなわち二次レー
ダ機能用のスロット額射器群を十分に励振すると加算型
の鍵射パターンが得られ、位相中心に関して対称に配置
された複数のスロット頚射器を奇数位相則に従って励振
すると制御チャンネル用の減算型の韓射パターンが得ら
れる。一次レーダアンテナの反射器中に二次レーダアン
テナを組み込み一次レーダおよび二次レーダに共用の共
用アンテナとすれば、一次レーダアンテナの大型化を回
避でき延し、ては重量化を回避でき且つ風圧の影響を削
減できる利点がある。

本発明の共用アンテナの駆動機構は比較的に簡潔で小型
とでき、特に武器に適用する場合に好適である。第１図
には、複数のスロット頚射器２ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を線型
に配列してなるスロット頚射器２を包有してなる一次レ
ーダ機能および二次レーダ機能を有する複合レーダ装置
の共用アンテナ用の反射器１が部分断面斜視図として示
されている。スロット鏡射器２ｉは、反射器１のレーダ
開□全体にわたって長事由に沿って配置されていること
が分解能を向上させるためには好ましい。スロット頚射
器２ｉの中心間距離すなわち格子間隔ｈは、約０．６入
ないし約０．８入程度であれば好適である。反射器１は
、グラスフアィバ織物４によって被覆され且つェポキシ
樹脂の含浸されたグラスマット等の譲蚤体材料３によっ
て形成されている。グラスフアィバ織物４は、ある程度
の径の銅線により通常形成された互いに交叉する被覆金
属線４０，４１を包有している。スロット鏡射器２ｉの
スロットの背後には、反射器１と同一の誘電体材料３で
形成され且つ被覆金属線４０，４１を有するグラスフア
ィバ織物４によって反射器１と同様に被覆された平行六
面体状の輯射空胴５ｉが夫々配設されている。

本発明の共用アンテナの一次レーダアンテナとしての送
受信源の分極方向と二次レーダアンテナとしての送受信
源の分極方向とは互いに直交しているので、反射器１の
表面全体および頚射空胴５ｉの内表面全体において複数
の被覆金属線４０，４１が互いに直交配置されており、
加えてスロット鼠射器２ｉのスロット閉口部において複
数の被覆金属線４０のみが一次レーダアンテナの分極方
向例えば第１図実施例では水平方向に向けて互いに平行
に配設されている。送信周波数が１ぴＭＨ２９の場合に
は、被覆金属線４０，４ １の直径が１２／１０仇帆で
且つ被覆金属線４０，４１間の距離が約１．５肌程度で
あればよい。

被覆金属線４０，４１はグラスフアィバによって被覆さ
れているのでグラスフアィバ織物の弾性が一様となって
いる。鰻射空月同５ｉの容積を削減し且つ反射器１を作
製容易な一体構成とするために、前記鰭射空胴５ｉには
誘電体材料３が充填されている。車富射空月同５ｉに充
填された誘電体材料３中に挿入されたピストン型すなわ
ちクロスバ型の励振素子６は、前記韓射空胴５ｉの外部
へ突出する同軸ベース７を有しておに、前記同軸ベース
７に接続された同軸線８を介して反射器ｌａ背部に配置
された電力分割器９に連結されている。電力分割器９は
配電器で形成すればよかろう。電力分割器９は、超高周
波接続線を介して周知の質問応答装置（図示せず）に接
続されている。反射器１の背部は、誘電体材料３によっ
て作成されたシールキャップ１０により保護されている
。前方に向けて鶴射するスロット韓射器２ｉによって与
えられる制御チャンネルの輯射パターンが質問チャンネ
ルの指向性額射パターンの後方部分を十分に抑圧できな
いことが判明したときは、後方へ向けて鶏射する少なく
とも１つの補助鯛射素子を前記制御チャンネルに対し追
加配設すればよし、。

補助頚射素子は、シールキャップ１０中に形成された少
なくとも１つのスロット館射器１１によって構成するこ
とができる。スロット鰻射器１１のスロットの背後には
、反射器１の鏡射空日同５ｉと同様に形成され且つ反射
器１の後方へ向けて頚射する頚射空胴１２が配設されて
いる。スロット頚射器１１はあまり多くなく前方へ向け
て縞射するスロット鰭射器２ｉを包有する反射器１の対
称面中で且つ前記シールキャップ１０中に配設されてい
る。上述より明らかな如く、質問応答チャンネルのため
に加算型の指向性車富射パターンを提供し且つ制御チャ
ンネルのために減算型の頚射パタ−ンを提供するようス
ロット韓射器２ｉ，１１の韓射空且同５ｉ，１２が電力
分割器９によって励振される。

反射器１の前方へ向けて頚射しても後方へ向けて鏡射し
てもかまわないが、制御チャンネルのスロット頚射器は
電力分割器９中に配置された中移相器によって互いに反
対位相に励起される２つの同等のグループに分割されて
いる。ｏ−ｍハイブリッド移相器１５を示している第２
図から明らかな如く、互いに反対位相の出力を有する移
相器１５の２つの出力端１３，１４が夫々電力分割器９
のチャンネル１６，１７に接続されている。

チャンネル１６，１７は、夫々制御チャンネルのスロッ
ト弱射器２ｉの２つのグループに連結されている。移相
器１５の端子１３０，１４０は夫々入力端子である。第
３図には、方位角ａの機軸と利得Ｇ（船）の縦軸とによ
って示された方位面における二次レーダ用の質問チャン
ネルの加算型車富射パターンが示されている。

第３図の頚射パターンには、最大値より３旧の位置で幅
がＬであり且つ最大輯射方向の利得が所望の大きさであ
る主ローブ１８と前記主ローブ１８に隣接し且つ比較的
に低レベルのサイドローブ１９となるべく低レベルとさ
れた発散レベルのサイドローブ２０とが包有されている
。第３図に示した車富射パターンは、最大重富射方向を
含む平面ばかりでなく探知空間のあらゆる平面で達成さ
れていなければならない。

第３図に示した如き韓射パターンが達成されると、制御
チャンネルの鰻射パターンによって容易に抑圧できる。
第４図には、制御チャンネルの減算型の弱射パターンＣ
によって質問応答チャンネルの指向性頚射パターンーを
抑圧することが示されている。減算型の額射パターンＣ
の谷部２１の軸は加算型の輯射パターンーの主ロープ１
８の髄と一致している。一次レ−ダの額射パターン１の
サイドローフ１９は、制御チャンネルＣの輯射パターン
Ｃによって抑圧されている。上述においては、一次レー
ダ装置および二次レーダ装置に共用であって一次レーダ
アンテナの反射器に二次レーダアンテナが組み込まれた
共用アンテナを開示した。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、全て
の設計変更および均等物置換を包有することは明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の共用アンテナの部分断面斜視図、第２
図は本発明の共用アンテナに利用されているｏ−ｍ移相
器と電力分割器との関係を説明するための説明図、第３
図は本発明の共用アンテナの質問応答チャンネルの頚射
パターンを示した動作説明図、第４図は本発明の共用ア
ンテナの質問応答チャンネルの鼠射パターンのサイドロ
ーブを制御チャンネルの韓射パターンで抑圧する動作を
説明する動作説明図である。 １・・・・・・反射器、２・・・・・・スロット韓射器
群、２ｉ・・・・・・スロット頚射器、３・・…・誘電
体材料、４・・・・・・グラスフアィバ織物、５ｉ・・
・・・・韓射空胴、６…・・・励振素子、７・・・・・
・同軸ベース、８・・・・・・同軸線、９・・・・・・
電力分割器、１０・・・・・・シールキャップ、１１・
…・・スロット頚射器、１２・・・・・・鰭射空耳同、
４０，４１・・・・・・被覆金属線。 Ｆ１６ーイ Ｆｌ６−戸 ＦＩＧ‐白 ＦＩＧ‐‘Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次レーダーの送受信源と二次レーダの質問チヤン
   ネルの信号源とに協働する単一の反射器を包有する一次
   レーダおよび二次レーダの共用アンテナにおいて、前記
   二次レーダの信号源が前記反射器中の長軸に沿つて線型
   に配列され且つ前記反射器に一体化された壁部を有し励
   振手段の配置された輻射空胴の付設された複数のスロツ
   トで構成されてなることを特徴とする共用アンテナ。 ２ 複数のスロツトが配列された長軸が共用アンテナの
   位相中心を通過してなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の共用アンテナ。 ３ 二次レーダの指向性質問応答チヤンネルが、共用ア
   ンテナの位相中心の両側で対称となるよう前記位相中心
   近傍に配置された複数のスロツトのうち幾つかのスロツ
   トからなる制御チヤンネルを包有してなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の共用アンテナ。 ４ 二次レーダの質問応答チヤンネルの輻射パターンが
   加算型であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の共用アンテナ。 ５ 二次レーダの制御チヤンネルの輻射パターンが減算
   型であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   共用アンテナ。 ６ 二次レーダの質問応答チヤンネルを構成する共用ア
   ンテナの位相中心について対称に配置された２つのグル
   ープのスロツトが振幅の減衰則および偶数位相則に従つ
   て励振されてなることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の共用アンテナ。 ７ 振幅の減衰則がガウス法則であることを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載の共用アンテナ。 ８ 二次レーダの制御チヤンネルを構成する共用アンテ
   ナの位相中心について対称に配置された２つのグループ
   のスロツトが互いに反対位相に励振されてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の共用アンテナ。 ９ 反射器とスロツトに付設された輻射空胴とが、前記
   反射器の全表面および前記輻射空胴の全内表面にわたつ
   て互いに交叉され且つ前記スロツトの前面部で一次レー
   ダの送受信源の分極方向のみに配置された被覆金属線を
   包有するグラスフアイバ織物によつて被覆された誘電体
   材料で形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の共用アンテナ。 １０ 誘電体材料がエポキシ樹脂の含浸されたグラスマ
   ツトでなることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
   の共用アンテナ。 １１ スロツトに付設された輻射空胴が、反射器と同一
   の誘電体材料によつて充填されてなることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項記載の共用アンテナ。 １２ スロツトに付設された輻射空胴が、前記輻射空胴
   に充填された誘電体材料中に挿入されているピストン型
   ないしクロスバ型の励振素子によつて励振されてなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の共用アン
   テナ。 １３ 輻射空胴に挿入されている励振素子が同軸ベース
   を包有してなることを特徴とする特許請求の範囲第１２
   項記載の共用アンテナ。 １４ 輻射空胴に挿入されている励振素子が、反射器の
   背部に配置された電力分割器に同軸線を介して接続され
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の
   共用アンテナ。 １５ 反射器の背部が、前記反射器と同一の誘電体材料
   によつて作成されたシールキヤツプによつて保護されて
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の共用
   アンテナ。 １６ 二次レーダの制御チヤンネルが、前方へ輻射する
   スロツトを含む対称面内に配置され且つ反射器の後方へ
   向けて輻射する少なくとも１つの輻射素子を包有してな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の共用ア
   ンテナ。 １７ 制御チヤンネルの対称に配置された輻射素子が、
   反射器中に形成された輻射空胴の付設されたスロツトと
   同様にシールキヤツプ中に形成された他の輻射空胴の付
   設された少なくとも１つのスロツトからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１６項記載の共用アンテナ。