(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直偏波素子アンテナおよび水平偏波素子アンテナを各々含む複数個の素子アンテナを所定の素子間隔ごとにアレー状に実装したアレーアンテナ面を各々有するとともに、当該アレーアンテナ面の周縁部に沿って設けられた複数個のサブアレイと、
所定形状のアンテナ開口面に対応した外形の枠体内に複数個の隔室を区画形成し、各隔室内に上記各サブアレイをそれぞれ収容保持するストラクチャと、上記サブアレイに設けられ、上記収容状態において隣接するサブアレイの取付部材と交互に噛み合わされるように段付状になっている枠状の取付部材とを含むことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１において、上記アレーアンテナ面の周縁部に最も近い位置に配置された素子アンテナである境界素子アンテナの垂直偏波素子アンテナおよび／または水平偏波素子アンテナを、交差相手の素子アンテナの中央位置からアレーアンテナ面の周縁部側にオフセットさせたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記複数個のサブアレイは、１個の中央サブアレイと複数個の周辺サブアレイとを有するものであり、
上記中央サブアレイは、相対的に大きな面積のアレーアンテナ面を有するものであり、
上記周辺サブアレイは、相対的に小さな面積のアレーアンテナ面を有するものであり、
上記複数個の隔室は、上記中央サブアレイを収容するためのもので、中央に配置された相対的に大きな面積の開口を有する１つの中央隔室と、この中央隔室の周囲に配置され、上記周辺サブアレイを収容するためのもので、相対的に小さな面積の開口を有する複数の周辺隔室とを有するものであることを特徴とするアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば飛行機などの目標物を探知するために適用されるアレーアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数個の素子アンテナをアレー状に配列してビームを形成することにより、飛行機などの目標物を探知するアレーアンテナ装置が知られている。アレーアンテナ装置は、たとえば、探知方向を見通せる位置に建造されている建物に設置されたり、探知方向を見通せる位置に設けられている専用のアンテナ設置台上に設置されたりする。
【０００３】
一方、探知方向は不変ではなくユーザの要求などにより変化するものであり、また実運用前にアンテナ性能を試験するために試験場を変えたりする必要がある。そのため、従来のアレーアンテナ装置は、搬送トラックなどにより持ち運びやすいように構成されていた。
【０００４】
図１９は、従来のアレーアンテナ装置の構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置９０は、運搬時において分解できるように、複数個のサブアレイ９１を連結金具９２を介して連結することにより構成されている。サブアレイ９１は、単一の偏波（たとえば垂直偏波）のビームを形成する複数の素子アンテナ（たとえば垂直偏波素子アンテナ）９３を所定の素子間隔ずつ隔ててアレー状に実装したアレーアンテナ面９４を有している。複数のサブアレイ９１は、アレーアンテナ面９４をすべて同一方向に向けた状態で連結され、全体としてアンテナ開口面９５を構成する。なお、参照符号９６は、アレーアンテナ面９４を保護するためのレドームである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記アレーアンテナ装置９０では、サブアレイ９１の側面部９１ａでしかアレーアンテナ装置としての強度を確保することができない。したがって、サブアレイ９１を垂直方向に組み上げていくことができない。一方、アンテナ利得を向上するためには、サブアレイ９１を垂直および水平方向に連結し、アンテナ開口面９５を垂直および水平方向に広げる必要がある。
【０００６】
他方、上記アレーアンテナ装置９０では、アレーアンテナ装置としての強度を考慮すると、サブアレイ９１を水平方向にしか連結することができず、垂直および水平の両方向に連結していくことができない。すなわち、アンテナ開口面９５を垂直および水平方向に広げることができない。ゆえに、アンテナ利得の向上が困難となる。よって、目標物の探知距離の拡大および小型の目標物を良好に探知することが困難であるとの問題があった。
【０００７】
また、上記アレーアンテナ装置９０では、複数個のサブアレイ９１を連結しただけの構成であるために、目標物の探知能力の向上が困難であるとの問題もあった。
【０００８】
より詳述すれば、アレーアンテナ装置９０の強度は、サブアレイ９１そのもので確保する必要がある。したがって、サブアレイ９１の隔壁はどうしても厚くなる。一方、所期の探知能力を確保するためには、素子アンテナ９３の数をむやみに減少させることができず、素子間隔をサブアレイ９１の隔壁の厚さに応じて簡単に広げることはできない。
【０００９】
そのため、アレーアンテナ装置９０全体として、素子アンテナ９３間の間隔が一様でなくなる。より具体的には、たとえば図２０に示すように、２つのサブアレイ９１の間の隔壁９１ｂを挟んで対向する素子アンテナ９３間の素子間隔ｋ１（たとえばｋ１＝２００（ｍｍ））が同一のサブアレイ９１内の素子アンテナ９３間の間隔ｋ２（たとえばｋ２＝１１０（ｍｍ））よりも広くなる。
【００１０】
全体として素子間隔が一様でなくなれば、アレーアンテナ装置９０のサイドローブレベルが増加する。より具体的には、素子間隔が一様な場合、メインローブレベルとサイドローブレベルとの差は図２１（ａ）に示すようにＲ１（たとえばＲ１＝３０ｄＢ）となるのに対し、素子間隔が異なる場合、メインローブレベルとサイドローブレベルとの差は図２１（ｂ）に示すようにＲ１よりも小さなＲ２（たとえばＲ２＝２０ｄＢ）となる。
【００１１】
このように、素子間隔が一様でなければ、サイドローブレベルが増加するので、目標探知能力の向上を図ることが困難であるとの問題がある。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、アンテナ開口面を二次元的に広げることができ、かつ、サイドローブレベルを抑圧できるアレーアンテナ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明に係るアレーアンテナ装置は、垂直偏波素子アンテナおよび水平偏波素子アンテナを各々含む複数個の素子アンテナを所定の素子間隔ごとにアレー状に実装したアレーアンテナ面を各々有するとともに、当該アレーアンテナ面の周縁部に沿って設けられた複数個のサブアレイと、所定形状のアンテナ開口面に対応した外形の枠体内に複数個の隔室を区画形成し、各隔室内に上記各サブアレイをそれぞれ収容保持するストラクチャと、上記サブアレイに設けられ、上記収容状態において隣接するサブアレイの取付部材と交互に噛み合わされるように段付状になっている枠状の取付部材とを含むものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
実施形態１
図１は、この発明の実施形態１に係るアレーアンテナ装置の外観構成を示す斜視図である。このアレーアンテナ装置１は、飛行機などの目標物を探知するためのもので、複数個（この実施形態１では９個）のサブアレイ２を１つのストラクチャ３に収容し取り付けることにより構成される。より具体的には、このアレーアンテナ装置１は、直方体状のものである。アレーアンテナ装置１の一面は、アンテナ開口面４となっている。アンテナ開口面４は、複数個のサブアレイ１のアレーアンテナ面（図示せず）を二次元的に配列することにより構成されており、正面方向ｚから見た場合に水平方向ｈおよび垂直方向ｖに沿った正方形状をなしている。すなわち、アレーアンテナ装置１は、正方形状のアンテナ開口面４を有し、このアンテナ開口面４から所望形状のペンシルビームを所定方向に向かって形成することにより、目標物の探知を行う。
【００１６】
図２は、ストラクチャ３の構成を示す斜視図である。ストラクチャ３は、図１に示されたアレーアンテナ装置１の外観を構成し、正面方向ｚから見た場合に水平方向ｈおよび垂直方向ｖに沿った正方形状をなしている直方体である。ストラクチャ３は、アルミニウム合金などの材料から構成され、地震、雨、雪などに対して十分な強度を得ることができるように構成されている。
【００１７】
ストラクチャ３は、複数個のサブアレイ２を所定の二次元パターンに収容保持するものであって、複数個のサブアレイ２に対して共通に用いられるものである。より詳述すれば、ストラクチャ３は、枠体１０を備えている。枠体１０は、アンテナ開口面４に対応する形状の外形を有している。より具体的には、枠体１０は、正面視において垂直方向ｖおよび水平方向ｈに沿った正方形状の外形を有している。
【００１８】
枠体１０内には、複数個（この実施形態１では９個）の隔室１１が区画形成されている。隔室１１は、サブアレイ２を収容するためのものである。複数個の隔室１０は、同一サイズの直方体状の空間であり、正面方向ｚから見た場合に正方形状をなしている。複数個の隔室１１は、隔壁１２を介して垂直方向ｖおよび水平方向ｈに沿って正方形状（マトリクス状）に区画形成されている。隔壁１２の端面１３は、隔室１１に収容されたサブアレイ２の取付面となっており、複数個のボルト穴（図示せず）が形成されている。
【００１９】
図３は、サブアレイ２の構成を示す斜視図である。サブアレイ２は、直方体状のもので、その一面はアレーアンテナ面２０となっている。より具体的には、サブアレイ２は、枠体２１と、この枠体２１に設けられたアンテナ部２２と、サブアレイ２をストラクチャ３に取り付けるための取付部材２３と、アンテナ部２２を保護するためのレドーム２４とを含む。
【００２０】
枠体２１は、内部に空間を有する直方体状のもので、たとえばアルミニウム合金から構成される。枠体２１は、正面視において正方形状をなしている。アンテナ部２２は、複数個の素子アンテナ２５がアレー状に配列されたアレーアンテナ面２０を備えている。アレーアンテナ面２０は、正面方向ｚから見た場合に水平方向ｈおよび垂直方向ｖに沿った正方形状をなしており、枠体２１の開口面に沿って形成されている。素子アンテナ２５は、垂直偏波素子アンテナ２５ａおよび水平偏波素子アンテナ２５ｂからなる。より具体的には、垂直偏波素子アンテナ２５ａは垂直方向ｖに沿って配置されており、水平偏波素子アンテナ２５ｂは水平方向ｈに沿って配置されている。垂直偏波素子アンテナ２５ａと水平偏波素子アンテナ２５ｂとは、互いの中央において直交するように配置されている。したがって、正面方向ｚから見ると、素子アンテナ２５は十字状になっている。
【００２１】
素子アンテナ２５に給電するモジュール２６は、素子アンテナ２５を取り外した状態のサブアレイ２の構成を示す斜視図である図４に示すように、素子アンテナ２５よりもサブアレイ内部側に設けられている。モジュール２６は、送信信号を増幅し素子アンテナ２５に給電する。その結果、素子アンテナ２５は、上記送信信号を垂直偏波および水平偏波の２偏波に形成し、空間に放射する。
【００２２】
図３に戻って、取付部材２３は、正方形の枠状のもので、正方形状のアレーアンテナ面２０を取り囲むように枠体２１に取り付けられている。より具体的には、取付部材２３の各辺に相当する部分は、直線状をなしている。取付部材２３には、所定間隔ごとにボルト穴２３ａが形成されている。
【００２３】
レドーム２４は、アレーアンテナ面２０を外界から遮断するように枠体２１の正面からはめ込んだ状態で枠体２１に取り付けられるものであり、アレーアンテナ面２０から放射された垂直偏波および水平偏波を透過する。
【００２４】
このアレーアンテナ装置１は、次のようにして組み立てられる。まず最初に、サブアレイ２を組み立てる。サブアレイ２は、モジュール２６および素子アンテナ２５からなるアンテナ部２２を取付部材２３が取り付けられた枠体２１に収容した後、正面からレドーム２４を装着することにより組み立てられる。
【００２５】
次いで、このサブアレイ２をストラクチャ３に取り付ける。より具体的には、サブアレイ２を隔室１１に収容し、取付部材２３のボルト穴２３ａと取付面１３のボルト穴とを合わせた状態で取付部材２３を取付面１３に当接させる。次いで、ボルトを取付部材２３のボルト穴２３ａおよび取付面１３のボルト穴に螺合する。こうすることにより、サブアレイ２をストラクチャ３に取り付けることができ、アレーアンテナ装置１が組み立てられる。
【００２６】
なお、アレーアンテナ装置１の分解は、上記組立手順を逆にすることにより達成される。すなわち、ボルトを外してサブアレイ２をストラクチャ３から抜き出すことにより達成される。
【００２７】
図５は、アレーアンテナ装置１を組み立てた後におけるサブアレイ２の境界付近の構成を示す正面図である。ただし、図５は、便宜上、レドーム２４を外した状態を示している。
【００２８】
隣接するサブアレイ２は、各取付部材２３の外周縁を当接した状態でストラクチャ３に取り付けられている。一方、素子アンテナ２５は、所定の素子間隔ｄ１ごとに水平方向ｈおよび垂直方向ｖに沿って格子状に配列されている。この場合、素子間隔ｄ１とは、ある素子アンテナ２５の垂直偏波素子アンテナ２５ａと水平偏波素子アンテナ２５ｂとの交差点３０Ａと、当該素子アンテナ２５に隣接する素子アンテナ２５の垂直偏波素子アンテナ２５ａと水平偏波素子アンテナ２５ｂとの交差点３０Ｂとの間の長さのことである。この実施形態１では、素子間隔ｄ１は、たとえば１１０（ｍｍ）である。
【００２９】
一方、この実施形態１では、アンテナ開口面４を構成する複数個のサブアレイ２をストラクチャ３に収容し、アレーアンテナ装置１としての強度をストラクチャ３に持たせている。したがって、この実施形態１では、サブアレイ２の厚みを薄く設定している。たとえば、サブアレイ２の厚さは、１０（ｍｍ）である。また、この実施形態１では、隔壁１２の厚さを薄く設定している。たとえば、隔壁１２の厚さは、４０（ｍｍ）である。そのため、隔壁１２を挟んで対向配置された２つの素子アンテナ（以下「境界素子アンテナ」という）２５の間の間隔ｄ２、すなわち交差点３０Ｂ、３０Ｃの間隔ｄ２は、従来よりも小さな値となっており、たとえば１５０（ｍｍ）である。
【００３０】
以上のようにこの実施形態１によれば、垂直偏波素子アンテナ２５ａおよび水平偏波素子アンテナ２５ｂを１つの素子アンテナ２５として構成しているから、複数個のサブアレイ２を垂直方向ｖおよび水平方向ｈに沿って組み立てることができる。したがって、複数個のサブアレイ２を正方形状に組み立てることができ、結果として正方形状のアンテナ開口面４を形成できる。すなわち、アンテナ開口面４を垂直方向ｖおよび水平方向ｈに広げることができる。
【００３１】
そのため、アンテナ開口面４を任意の大きさに広げることができる。よって、アンテナ利得を向上できる。たとえば、アンテナ開口面４の面積をＳ１からＳ２に広げるとすると、アンテナ利得は、１０ｌｏｇ（Ｓ１／Ｓ２）ｄＢ増加する。すなわち、アンテナ開口面４の面積を２倍にすると、アンテナ利得は３ｄＢ増加する。この場合、モジュール２６の数も２倍にするならば、送信電力を３ｄＢ増加できるから、結果としてアレーアンテナ装置１としての利得は６ｄＢ増加することになる。そのため、高速移動する目標物などの比較的小さな目標物を良好に探知することができる。そのうえ、目標物の探知距離を長くすることができ、遠くの目標物をも良好に探知することができる。
【００３２】
また、アンテナ開口面４を構成する複数個のサブアレイ２をストラクチャ３に収容し、アレーアンテナ装置１としての強度をストラクチャ３に持たせているので、境界素子アンテナ２５間の間隔ｄ２を従来よりも小さくすることができる。したがって、アンテナ開口面４全体として素子アンテナ２５の素子間隔を一様なものに近づけることができる。そのため、サイドローブレベルを抑圧できる。ゆえに、目標探知能力の向上を図ることができる。
【００３３】
より具体的には、図６に示すように、従来の場合においてメインローブレベルとサイドローブレベルとの差がＲ３（たとえばＲ３＝２０ｄＢ）とする場合、この実施形態１のような構成を採用すれば、上記差をＲ３よりも大きなＲ４（たとえばＲ４＝２５ｄＢ）まで高めることができる。この場合、二点鎖線で示したレベルで目標物を探知できると仮定したとき、従来ではサイドローブレベルが二点鎖線のレベル以上なので目標物を良好に探知することができないのに対して、この実施形態１では、サイドローブレベルは二点鎖線のレベル未満なので目標物を良好に探知することができる。
【００３４】
さらに、サブアレイ２を各々単独でストラクチャ３から取り外してアンテナ部２２をメンテナンスすることができる。したがって、アンテナ部２２の保守および点検を容易にできる。そのため、このアレーアンテナ装置１全体の整備性の向上を図ることができる。
【００３５】
実施形態２
図７は、この発明の実施形態２に係るサブアレイの構成を示す斜視図である。図７において、図３と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００３６】
上記実施形態１では、取付部材２３の各辺に相当する部分を直線状に構成している。これに対して、この実施形態２では、取付部材２３の各辺に相当する部分を段付状に構成している。より詳述すれば、この実施形態２に係る取付部材２３は、４つの頂点４０の各々の間において台形状の凹部４１ａと台形上の凸部４１ｂとを交互に配列した構成となっている。さらに詳述すれば、この実施形態２に係る取付部材２３は、サブアレイ２をストラクチャ３に収容した状態において、あるサブアレイ２の取付部材２３の凹部４１ａと当該サブアレイ２に隣接するサブアレイ２の取付部材２３の凸部４１ｂとが噛み合うように構成されている。
【００３７】
以上のようにこの実施形態２によれば、ストラクチャ３への収容状態において隣接する２つのサブアレイ２の取付部材２３同士を噛み合わせることができる。したがって、隔壁１２の厚さを実施形態１に比べて薄くすることができる。そのため、境界素子アンテナ２５の間隔ｄ２をたとえば１２５（ｍｍ）にまで短くすることができる。ゆえに、アンテナ開口面４全体としての素子間隔を一様に近づけることができる。よって、サイドローブレベルを良好に抑圧でき、目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、段付の形状としては、上記台形状以外に、半円状、四角状、三角形状、多角形状など任意の形状を採用することができる。要は、あるサブアレイ２の取付部材２３の凹部４１ａと隣接するサブアレイ２の取付部材２３の凸部４１ｂとを噛み合わせることができる形状であればよい。
【００３９】
実施形態３
図８は、この発明の実施形態３に係るサブアレイの構成を示す正面図である。図８において、図３と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００４０】
上記実施形態１および２では、素子アンテナ２５を正面視において十字状に構成ししている。これに対して、この実施形態３では、素子アンテナ２５を正面視において×字状に構成している。
【００４１】
より詳述すれば、この実施形態３に係る素子アンテナ２５は、上記実施形態１に係る十字状の素子アンテナ２５を交差点を中心に４５度回動させた状態となっている。言い換えれば、素子アンテナ２５は、アレーアンテナ面の周縁部２０ａに対して×字状に構成されている。
【００４２】
したがって、素子アンテナ２５の水平方向ｈに沿った幅および垂直方向ｖに沿った高さは、十字状の場合に比べて短くなる。より具体的には、たとえば図９に示すように、十字状の場合における水平方向ｈに沿った幅をＫ３（たとえばＫ３＝１００（ｍｍ））とした場合、ｘ字状の場合における水平方向ｈに沿った幅はＫ３よりも小さなＫ４（たとえばＫ４＝７１（ｍｍ））となる。
【００４３】
そのため、ｘ字状の素子アンテナ２５は、十字状の場合よりもアレーアンテナ面２０の周縁に近い位置に配置することができる。一方、素子間隔ｄ１は２つの素子アンテナ２５の交差点間の長さなので、境界素子アンテナ２５をアレーアンテナ面２０の周縁近くに配置することにより、境界素子アンテナ２５間の間隔を短くすることができる。ゆえに、アンテナ開口面４全体として素子間隔を一層一様に近づけることが可能となる。よって、サイドローブレベルを一層抑圧でき、目標物の探知能力の向上を一層図ることができる。
【００４４】
また、素子アンテナ２５をｘ字状に構成することにより、垂直偏波および水平偏波だけでなく円偏波をも送信可能となる。そのため、ユーザの要望に適切に応じることができるアレーアンテナ装置を提供することができる。
【００４５】
実施形態４
図１０は、この発明の実施形態４に係るサブアレイの構成を示す正面図である。図１０において、図３と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００４６】
上記実施形態１または２では、すべての素子アンテナ２５を十字状に構成している。これに対して、この実施形態４では、境界素子アンテナ２５の垂直偏波素子アンテナ２５ａおよび／または水平偏波素子アンテナ２５ｂをアレーアンテナ面２０の周縁側にオフセットさせることにより、境界素子アンテナ２５を十字状以外の形状に構成している。
【００４７】
より詳述すれば、この実施形態４に係るサブアレイ２では、４隅に配置されたものを除く境界素子アンテナ２５は、垂直偏波素子アンテナ２５ａを水平偏波素子アンテナ２５ｂの中央位置からアレーアンテナ面２０の周縁部２０ａ側に所定のオフセット値（たとえば３５（ｍｍ））だけずらして配置している。この実施形態４では、上記オフセット値を水平偏波素子アンテナ２５ｂの半分の長さに設定しており、したがって境界素子アンテナ２５はＴ字状になっている。
【００４８】
さらに、４隅に配置された境界素子アンテナ２５は、垂直偏波素子アンテナ２５ａに加えて水平偏波素子アンテナ２５ｂをもアレーアンテナ面２０の周縁部２０ａ側に所定のオフセット値（たとえば３５（ｍｍ））だけずらして配置しており、しかもこの実施形態４ではそのオフセット値は垂直偏波素子アンテナ２５ａの半分の長さに設定されている。したがって、４隅に配置された境界素子アンテナ２５は、Ｌ字状になっている。
【００４９】
以上のようにこの実施形態４によれば、境界素子アンテナ２５における垂直／水平偏波素子アンテナ２５ａ、２５ｂの交差点をアレーアンテナ面２０の周縁部２０ａ側にずらしている。したがって、境界素子アンテナ２５間の間隔を実施形態１などのように十字状に配置する場合に比べて短くすることができる。より具体的には、たとえば図１１（ａ）に示すように、十字状の境界素子アンテナ２５間の間隔がｄ２（たとえばｄ２＝２００（ｍｍ））である場合に、オフセット値をΔｄ（たとえばΔｄ＝３５（ｍｍ））とすると、オフセットさせた場合における境界素子アンテナ２５間の間隔ｄ４は、図１１（ｂ）に示すように、ｄ２−２Δｄ（たとえばｄ４＝１３０（ｍｍ））となる。
【００５０】
そのため、境界素子アンテナ２５の間隔を、同一のサブアレイ２に配置された２つの素子アンテナ２５間の素子間隔に近づけることができる。ゆえに、サイドローブレベルを一層抑圧でき、目標物の探知能力の向上を一層良好に図ることができる。
【００５１】
なお、境界素子アンテナ２５をオフセットさせることにより、境界素子アンテナ２５と隣接する素子アンテナ２５との間の素子間隔ｄ５が他の素子間隔ｄ１に比べて広がる場合がある。しかし、この場合であっても、隔壁を挟んだ場合と比較すればその広がりは十分に許容範囲であるので、アンテナ特性に与える影響については無視できる。
【００５２】
実施形態５
図１２は、この発明の実施形態５に係るサブアレイの構成を示す正面図である。図１２において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００５３】
上記実施形態１ないし４では、同一形状および同一サイズのサブアレイ２を適用する場合を例にとっている。これに対して、この実施形態５では、サブアレイ２として形状およびサイズの異なるサブアレイ５０、５１、５２を適用している。
【００５４】
より詳述すれば、この実施形態５に係るアレーアンテナ装置１は、アレーアンテナ面５０ａを有するサブアレイ５０と、アレーアンテナ面５０ａよりも面積の小さな面積のアレーアンテナ面５１ａを有するサブアレイ５１と、アレーアンテナ面５１ａよりも面積の小さな面積のアレーアンテナ面５２ａを有するサブアレイ５２とを備えている。
【００５５】
この実施形態５では、３つのサブアレイ５０、５１、５２のうち最も面積の大きなサブアレイ５０をストラクチャ３の中央に収容し、残余の２種類のサブアレイ５１、５２をサブアレイ５０の周囲に収容するようにしている。したがって、以下では、便宜上、サブアレイ５０を中央サブアレイ５０と呼び、サブアレイ５１を第１周辺サブアレイ５１と呼び、サブアレイ５２を第２周辺サブアレイ５２と呼ぶことにする。
【００５６】
さらに詳述すれば、中央サブアレイ５０は、正方形状のアレーアンテナ面５０ａを有している。アレーアンテナ面５０ａの各辺部５０ｂの長さは、実施形態１の場合に比べてＫ５（たとえばＫ５＝１（ｍ））だけ長くしている。中央サブアレイ５０の各辺部５０ｂの最大長は、道路交通法の輸送制限を満足する最大長に設定される。具体的には、道路交通法では、搬送荷物の地上からの高さを最大３．８（ｍ）と規定している。したがって、搬送トラックの荷台の高さを考慮し、当該高さと中央サブアレイ５０の各辺部５０ｂの長さとを加算した値が３．８（ｍ）となる長さを中央サブアレイ５０の各辺部５０ｂの最大長とする。もちろん、道路交通法の改正等により地上からの最大長が３．８（ｍ）未満あるいはそれよりも大きな値となった場合には、それを遵守するような値に中央サブアレイ５０の各辺部５０ｂの最大長を設定する。
【００５７】
第１周辺サブアレイ５１は、長方形状のアレーアンテナ面５１ａを有している。アレーアンテナ面５１ａは、中央サブアレイ５０の各辺部５０ｂの長さとほぼ同一の長さの長辺部５１ｂと、この長辺部５１ｂに直交し、かつ長辺部５１ｂよりも短い長さの短辺部５１ｃとを有する。第２周辺サブアレイ５２は、正方形状のアレーアンテナ面５２ａを有する。アレーアンテナ面５２ａの各辺部５２ｂの長さは、第１周辺サブアレイ５１における短辺部５１ｃとほぼ同じ長さに設定されている。
【００５８】
図１３は、この実施形態５に係るストラクチャ３の構成を示す正面図である。ストラクチャ３は、枠体１０内に、３種類の開口面積を有する隔室５３、５４、５５を隔壁１２を介して区画形成している。隔室５３は、中央サブアレイ５０を収容するためのもので、最も大きな面積の開口５３ａを有する。開口５３ａは正面視において正方形状である。隔室５４は、第１周辺サブアレイ５１を収容するためのもので、開口５３ａよりも小さな面積の開口５４ａを有する。開口５４ａは正面視において長方形状である。隔室５５は、第２周辺サブアレイ５２を収容するためのもので、開口５４ａよりも小さな面積の開口５５ａを有する。開口５５ａは正面視において正方形状である。
【００５９】
この構成において、隔室５３は中央に１個配置され、隔室５４および５５は隔室５３の周囲に隔壁１２を介して各々４個ずつ配置されている。したがって、以下では、便宜上、隔室５３を中央隔室５３と呼び、隔室５４を第１周辺隔室５４と呼び、隔室５５を第２周辺隔室５５と呼ぶ。
【００６０】
より具体的には、４個の第１周辺隔室５４は、それぞれ、その長辺部５４ｂが中央隔室５３の各辺部５３ｂに沿うように配置されている。また、第２周辺隔室５５は、連続する２つの辺部５５ｂが２つの第１周辺隔室５４の各短辺部５４ｃに沿うように配置されている。そして、すべての開口５３ａ、５４ａ、５５ａからなる開口全体の形状は、正面方向ｚから見た場合に正方形状となっている。
【００６１】
以上のようにこの実施形態５によれば、中央サブアレイ５０と第１および第２周辺サブアレイ５１、５２との境界面に相当する隔壁１２を実施形態１の場合に比べてアンテナ開口面４の周縁側に位置することができる。したがって、メインローブレベルを高くできるとともに、サイドローブレベルを低下させることができる。したがって、アレーアンテナ装置１のアンテナ利得を向上することができる。たとえば、アレーアンテナ装置１のアンテナ利得を実施形態１の場合に比べて１ｄＢ以上向上できる。そのため、目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【００６２】
なお、図１３に二点鎖線で示すように、第２周辺隔室５４をさらに２個に分割し、第１周辺隔室５３と同一サイズのものとしてもよく、この場合、第２周辺サブアレイ５２は第１周辺サブアレイ５１と同一サイズのものとすればよい。
【００６３】
実施形態６
図１４は、この発明の実施形態６に係るサブアレイの構成を示す正面図である。図１４において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００６４】
上記実施形態５では、中央サブアレイ５０と第１および第２周辺サブアレイ５１、５２との隔壁１２をアンテナ開口面４の周縁側に近づけることにより、サイドローブレベルの抑圧を図っている。これに対して、この実施形態６では、中央サブアレイと周辺サブアレイとの境界面である取付面１３の面積を減少させることにより、サイドローブレベルの抑圧を図っている。
【００６５】
より詳述すれば、この実施形態６に係るアレーアンテナ装置１は、１個のサブアレイ６０と４個のサブアレイ６１とを有している。一方のサブアレイ６０は、正面視において正方形状のアレーアンテナ面６０ａを有するものである。他方のサブアレイ６１は、正面視において台形状のアレーアンテナ面６１ａを有するものである。この実施形態６では、サブアレイ６０をストラクチャ３の中央に配置し、４個のサブアレイ６１をサブアレイ６０の周囲に配置している。したがって、以下では、便宜上、サブアレイ６０を中央サブアレイ６０と呼び、サブアレイ６１を周辺サブアレイ６１と呼ぶ。
【００６６】
より詳述すれば、中央サブアレイ６０のアレーアンテナ面６０ａは、４つの辺部６０ｂを有している。周辺サブアレイ６１のアレーアンテナ面６１ａは、中央サブアレイ６０のアレーアンテナ面６０ａの辺部６０ｂと同じ長さの上辺部６１ｂと、上辺部６１ｂに対向する位置に設けられる下辺部６１ｃと、上辺部６１の各頂点と下辺部６１ｃの各頂点とをそれぞれ結ぶ斜辺部６１ｄとを有している。
【００６７】
図１５は、この実施形態６に係るストラクチャ３の構成を示す正面図である。ストラクチャ３は、枠体１０内に、１個の隔室６２と４個の隔室６３を各々隔壁１２を介して区画形成している。一方の隔室６２は、中央サブアレイ６０を収容するためのもので、正面視においてストラクチャ３の中央に配置され、正方形状の開口６２ａを有する。他方の隔室６３は、周辺サブアレイ６１を収容するためのもので、正面視において隔室６２の周囲に配置され、台形状の開口６３ａを有する。したがって、以下では、便宜上、隔室６２を中央隔室６２と呼び、隔室６３を周辺隔室６３と呼ぶ。
【００６８】
さらに詳述すれば、４個の周辺隔室６３は、それぞれ、上辺部６３ｂおよび下辺部６３ｃを有する。上辺部６３ｂは、中央隔室６２の各辺部６２ｂに沿って設けられている。下辺部６３ｃは、枠体１０の各辺部１０ａに沿って設けられている。これら各収容空間６２、６３の開口６２ａ、６３ａの間は、取付面１３となっている。そして、中央隔室６２の開口６２ａと周辺隔室６３の開口６３ａとからなる開口全体は、正面方向ｚから見た場合に正方形状となっている。
【００６９】
なお、周辺サブアレイ６１は、上辺部６１ｂおよび下辺部６１ｃをそれぞれ上辺部６３ｂおよび下辺部６３ｃに沿うようにして周辺隔室６３に収容され、取付面１３に取付部材２３を取り付けることにより、ストラクチャ３に取り付けられる。
【００７０】
以上のようにこの実施形態６によれば、アンテナ開口面４全体に対する取付面１３が占める割合を実施形態１の場合に比べて少なくすることができる。そのため、サイドローブレベルを抑圧できる。よって、目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【００７１】
なお、中央サブアレイ６０のサイズについては、実施形態１に係るサイズよりも大きくしてもよいことはもちろんである。この場合、取付面１３の位置がストラクチャ３の周縁側に近くなるから、サイドローブレベルの低下を一層図ることができる。ゆえに、目標物の探知能力の向上を一層図ることができる。
【００７２】
実施形態７
図１６は、この発明の実施形態７に係るサブアレイの構成を示す正面図である。図１６において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００７３】
上記実施形態６では、ストラクチャ３への収容状態において中央サブアレイ６０を正方形状とし周辺サブアレイ６１を台形状とする場合を例にとっている。これに対して、この実施形態７では、ストラクチャ３への収容状態において中央サブアレイを菱形状とし、中央サブアレイの周囲を囲むように４個の周辺サブアレイを配置している。
【００７４】
より詳述すれば、この実施形態７に係るアレーアンテナ装置１は、１個のサブアレイ７０と４個のサブアレイ７１とを備えている。一方のサブアレイ７０は、正面視において正方形状のアレーアンテナ面７０ａを有するものである。他方のサブアレイ７１は、正面視において５角形状のアレーアンテナ面７１ａを有するものである。この実施形態７では、サブアレイ７０をストラクチャ３の中央に配置し、４個のサブアレイ７１をサブアレイ７０の周囲に配置する。したがって、以下では、便宜上、サブアレイ７０を中央サブアレイ７０と呼び、サブアレイ７１を周辺サブアレイ７１と呼ぶ。
【００７５】
より具体的には、中央サブアレイ７０のアレーアンテナ面７０ａは、４つの辺部７０ｂを有している。周辺サブアレイ７１のアレーアンテナ面７１ａは、中央サブアレイ７０のアレーアンテナ面７０ａの辺部７０ｂと同じ長さの斜辺部７１ｂと、斜辺部７１の各頂点から広がるように連続する２つの第１直線部７１ｃと、一端が第１直線部７１ｃの頂点から直角に延び、かつ他端が互いにつながっている２つの第２直線部７１ｄとを有する。
【００７６】
図１７は、この実施形態７に係るストラクチャ３の構成を示す正面図である。ストラクチャ３は、枠体１０内に、１個の隔室７２と４個の隔室７３を各々隔壁１２を介して区画形成している。一方の隔室７２は、中央サブアレイ７０を収容するためのもので、正面視においてストラクチャ３の中央に配置され、菱形状の開口７２ａを有する。他方の隔室７３は、周辺サブアレイ７１を収容するためのもので、正面視において隔室７２の周囲に配置され、５角形状の開口７３ａを有する。したがって、以下では、便宜上、隔室７２を中央隔室７２と呼び、隔室７３を周辺隔室７３と呼ぶ。
【００７７】
さらに詳述すれば、４個の周辺隔室７３は、それぞれ、斜辺部７３ｂと、斜辺部７３ｂの各頂点から広がるように連続する２つの第１直線部７３ｃと、一端が第１直線部７３ｃの頂点から直角に延び、かつ他端がつながっている２つの第２直線部７３ｄとを有する。斜辺部７３ｂは、中央隔室７２の各辺部７２ｂに沿って設けられている。第１直線部７３ｃは、中央隔室７２の各頂点から枠体１０の各辺部１０ａに向かって直交するように設けられている。第２直線部７３ｄは、枠体１０の各辺部１０ａに沿って設けられている。これら各収容空間６２、６３の開口６２ａ、６３ａの間は、取付面１３となっている。そして、中央隔室６２の開口６２ａと周辺隔室６３の開口６３ａとからなる開口全体は、正面方向ｚから見た場合に正方形状となっている。
【００７８】
なお、周辺サブアレイ７１は、斜辺部７１ｂ、第１直線部７１ｃおよび第２直線部７１ｄをそれぞれ斜辺部７３ｂ、第１直線部７３ｃおよび第２直線部７３ｄに沿うようにして周辺隔室６３に収容され、取付面１３に取付部材２３を取り付けることにより、ストラクチャ３に取り付けられる。
【００７９】
以上のようにこの実施形態７によれば、アンテナ開口面４全体に対する取付面１３が占める割合を実施形態１の場合に比べて少なくすることができる。したがって、サイドローブレベルを抑圧できる。よって、目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【００８０】
他の実施形態
この発明の実施の形態の説明は以上のとおりであるが、この発明が他の実施形態を取り得るのはもちろんである。たとえば上記実施形態では、素子アンテナ２５として１種類の周波数に対応するものを例にとっている。しかし、この発明は、複数種類の周波数に対応する場合であっても容易に適用可能である。
【００８１】
図１８は、複数種類の周波数に対応する場合におけるサブアレイ２の構成を示す正面図である。このサブアレイ２は、２つの周波数に対応する２種類の第１素子アンテナ８０および第２素子アンテナ８１を含む。第１素子アンテナ８０は、素子アンテナ自体のサイズが相対的に大きな十字状のもので、第１周波数のビームを形成するものである。第２素子アンテナ８１は、素子アンテナ自体のサイズが相対的に小さな十字状のもので、第１周波数とは異なる第２周波数のビームを形成するものである。第２素子アンテナ８１は、第１素子アンテナ８０を配置した後の空いている位置に、第１素子アンテナ８０の素子間隔よりも短い素子間隔で配置されている。
【００８２】
このように複数種類の周波数に対応するサブアレイ２によれば、１種類の周波数では探知しにくいような目標物であっても探知することができる。そのため、高性能なアレーアンテナ装置１を提供することができる。
【００８３】
しかも、サブアレイ２をストラクチャ３に収容して取り付けることにより、アンテナ開口面４全体としての素子間隔を一様に近づけることができ、その結果目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【００８４】
また、上記各実施形態では、アンテナ開口面４の形状を正方形状とする場合について説明している。しかし、アンテナ開口面４としては長方形状など他の方形状であってもよい。この場合、ストラクチャ３の開口の形状も当然ながら長方形状など他の方形状となる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、垂直偏波素子アンテナおよび水平偏波素子アンテナを各々含む複数個の素子アンテナを所定の素子間隔ごとにアレー状に実装したアレーアンテナ面を各々有するとともに、当該アレーアンテナ面の周縁部に沿って設けられた複数個のサブアレイと、所定形状のアンテナ開口面に対応した外形の枠体内に複数個の隔室を区画形成し、各隔室内に上記各サブアレイをそれぞれ収容保持するストラクチャと、上記サブアレイに設けられ、上記収容状態において隣接するサブアレイの取付部材と交互に噛み合わされるように段付状になっている枠状の取付部材とを含むため、隣接するサブアレイの取付部材同士を交互に組み合わすべく取付部材を段付状に構成する場合には、取付部材の外周縁同士を当接させる場合に比べて、隔室の間隔を狭くすることができる。したがって、境界の素子アンテナ間の間隔を狭くすることができる。そのため、アンテナ開口面全体として素子アンテナの素子間隔を一層一様なものに近づけることができる。ゆえに、サイドローブレベルを一層抑圧でき、目標探知能力の向上を一層図ることができる。
【００８６】
さらにまた、素子アンテナをオフセットさせる場合には、境界の素子アンテナ間の間隔をより一層狭くすることができる。したがって、アンテナ開口面全体として素子アンテナの素子間隔をより一層一様なものに近づけることができる。ゆえに、サイドローブレベルをより一層抑圧でき、目標探知能力の向上をより一層図ることができる。
【００８７】
さらに、相対的に大きな面積のアレーアンテナ面を有する１個の中央サブアレイと、相対的に小さな面積のアレーアンテナ面を有する複数個の周辺サブアレイとでサブアレイを構成する場合には、中央サブアレイと周辺サブアレイとの間の境界をアンテナ開口面の周縁側に位置させることができる。したがって、サイドローブレベルを抑圧できる。そのため、目標物の探知能力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１に係るアレーアンテナ装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】ストラクチャの構成を示す斜視図である。
【図３】サブアレイの構成を示す斜視図である。
【図４】アレーアンテナ面を取り外した状態のサブアレイの構成を示す斜視図である。
【図５】アレーアンテナ面の境界付近の構成を示す正面図である。
【図６】従来技術と実施形態１との間のメインローブ／サイドローブ間のレベル差を説明するための図である。
【図７】この発明の実施形態２に係るサブアレイの構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施形態３に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図９】十字状の素子アンテナと×字状の素子アンテナとの水平方向の幅の違いを説明するための図である。
【図１０】この発明の実施形態４に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図１１】オフセット無しの素子アンテナとオフセット有りの素子アンテナとの境界素子アンテナ間の間隔の違いを説明するための図である。
【図１２】この発明の実施形態５に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図１３】この発明の実施形態５に係るストラクチャの構成を示す正面図である。
【図１４】この発明の実施形態６に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図１５】この発明の実施形態６に係るストラクチャの構成を示す正面図である。
【図１６】この発明の実施形態７に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図１７】この発明の実施形態７に係るストラクチャの構成を示す正面図である。
【図１８】この発明の他の実施形態に係るサブアレイの構成を示す正面図である。
【図１９】従来のアレーアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２０】従来のアレーアンテナ装置における境界の素子アンテナ間の間隔を説明するための図である。
【図２１】従来のアレーアンテナ装置におけるメインローブ／サイドローブのレベル差を説明するための図である。
【符号の説明】
１  アレーアンテナ装置、２  サブアレイ、３  ストラクチャ、４  アンテナ開口面、１０  枠体、１１  隔室、１２  隔壁、２０、５０ａ、５１ａ、５１ａ、６０ａ、６１ａ、７０ａ、７１ａ  アレーアンテナ面、２３  取付部材、２５  素子アンテナ、２５ａ  垂直偏波素子アンテナ、２５ｂ  水平偏波素子アンテナ、４１ａ  凹部、４１ｂ  凸部、５０、６０、７０  中央サブアレイ、５１、５２、６１、７１  周辺サブアレイ、５３ａ、５４ａ、５５ａ、６２ａ、６３ａ、７２ａ、７３ａ  開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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