JPH05291814A - Array antenna system - Google Patents
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- JPH05291814A JPH05291814A JP11822392A JP11822392A JPH05291814A JP H05291814 A JPH05291814 A JP H05291814A JP 11822392 A JP11822392 A JP 11822392A JP 11822392 A JP11822392 A JP 11822392A JP H05291814 A JPH05291814 A JP H05291814A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、複数の素子アンテナ
を配列した複数のサブアレーから成るアレーアンテナ装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna device comprising a plurality of subarrays in which a plurality of element antennas are arranged.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１２は、例えば、ＩＥＥＥのＡＮＴＥ
ＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ ＳＯＣＩ
ＥＴＹ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ Ｖｏ１．
１ １９９１ ｐ．１４５，“Ｓｉｇｎａｌ Ｄｉｓｔ
ｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｃｔｉ
ｖｅ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙｓ”に示された従来の
アレーアンテナ装置の構成図である。図１２において、
１はアレーアンテナ装置、２はアレーアンテナ装置を構
成しているサブアレーモジュール、３はＧａＡｓのチッ
プ（ｃｈｉｐ）、４は素子アンテナである。2. Description of the Related Art FIG. 12 shows, for example, IEEE ANTE.
NNAS AND PROPAGATION SOCI
ETY SYMPOSIUM DIGEST Vo1.
1 1991 p. 145, "Signal Dist
rotation Methods for Acti
13 is a configuration diagram of a conventional array antenna device shown in “ve Phased Arrays”.
Reference numeral 1 is an array antenna device, 2 is a sub-array module forming the array antenna device, 3 is a GaAs chip, and 4 is an element antenna.
【０００３】このアレーアンテナ装置１は例えばミリ波
のＭＭＩＣアクティブフェーズドアレーアンテナで、図
１２からわかるように、一つのサブアレーモジュール２
には１６素子の素子アンテナ４があり、さらにその１６
素子の素子アンテナを４素子ずつの素子アンテナに分け
て、位相器とハイパワーアンプ（ＨＰＡ）から成るＧａ
Ａｓのチップ（ｃｈｉｐ）３が設置されている。従来の
アレーアンテナ装置１は、重量、大きさ、コスト、設計
の困難さなどの制約から、図１２のようにサブアレー化
している。特に、衛星や航空機搭載用のアレーアンテナ
装置は重量、大きさの制約が大きい。また本従来例にあ
るようなミリ波のＭＭＩＣアクティブフェーズドアレー
アンテナでは、一つの素子アンテナごとにＧａＡｓのｃ
ｈｉｐを配置するのは設計上困難である。This array antenna device 1 is, for example, a millimeter wave MMIC active phased array antenna, and as shown in FIG. 12, one sub array module 2 is used.
Has a 16 element antenna 4 and its 16
The element antenna of the element is divided into element antennas of four elements each, and is composed of a phase shifter and a high power amplifier (HPA).
An As chip 3 is installed. The conventional array antenna device 1 is formed into a sub-array as shown in FIG. 12 due to restrictions such as weight, size, cost, and design difficulty. In particular, the array antenna device for mounting on a satellite or an aircraft is greatly limited in weight and size. In addition, in the millimeter wave MMIC active phased array antenna as in this conventional example, GaAs c for each element antenna is used.
It is difficult to arrange the hips by design.
【０００４】一方、このアレーアンテナ装置において
も、一般のフェーズドアレーアンテナのようにその電波
環境によって、サイドローブレベルを低減する必要があ
る。このためには、各サブアレーにつながれた位相器や
ＨＰＡの設定値を各サブアレーごとに変える必要があ
る。しかし、これに対しても重量、大きさ、コスト、設
計の困難さなどの制約から、できるだけ可変の部分を少
なくする必要がある。On the other hand, also in this array antenna apparatus, it is necessary to reduce the side lobe level depending on the radio wave environment like a general phased array antenna. For this purpose, it is necessary to change the setting values of the phase shifter and HPA connected to each sub array for each sub array. However, due to constraints such as weight, size, cost, and design difficulty, it is necessary to reduce the number of variable parts as much as possible.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のアレーアンテナ
装置では、サブアレー内の素子アンテナ数が一定である
のでサイドローブレベルを低減する場合、各サブアレー
につながれた位相器やＨＰＡの設定値を各サブアレーご
とに変える必要があり、ＨＰＡの種類が増えたり、それ
に伴う給電回路が複雑になるという問題があった。ま
た、アレーアンテナ装置を用いて限られた視野内に電波
を放射又は限られた視野内からの電波を受信する場合に
おいて、上記アレーアンテナ装置が発生する上記視野内
にある限られたサイドローブを低減するため、各サブア
レーにつながれた位相器やＨＰＡの設定値を各サブアレ
ーごとに変えると、主ビームの利得が著しく劣化すると
いう問題があった。In the conventional array antenna apparatus, since the number of element antennas in the sub-array is constant, when the side lobe level is reduced, the phase shifter connected to each sub-array or the set value of the HPA is set to each sub-array. There is a problem that the number of types of HPA increases and the power supply circuit becomes complicated accordingly. Further, when the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited visual field or receive a radio wave from a limited visual field, a limited side lobe in the visual field generated by the array antenna device is detected. If the set values of the phase shifter and HPA connected to each sub-array are changed for each sub-array for the purpose of reduction, there is a problem that the gain of the main beam is significantly deteriorated.
【０００６】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、ＨＰＡの種類を少なくし、それ
に伴う給電回路を簡易なものにし、アレーアンテナ装置
の重量、大きさ、コスト、設計の困難さを低減し、ま
た、アレーアンテナ装置を用いて限られた視野内に電波
を放射又は限られた視野内からの電波を受信する場合に
おいて、主ビームの利得が著しく劣化しないように上記
視野内にある限られたサイドローブを低減できるアレー
アンテナ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems and reduces the number of types of HPA and simplifies the power supply circuit, thereby reducing the weight, size and cost of the array antenna device. To reduce the difficulty of designing and to prevent the gain of the main beam from significantly deteriorating when the array antenna device is used to radiate radio waves in a limited field of view or receive radio waves from a limited field of view. An object of the present invention is to provide an array antenna device capable of reducing the limited side lobe in the field of view.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この第１の発明に係るア
レーアンテナ装置では、図１で示すように、配列された
複数の素子アンテナから成るサブアレー（素子アンテナ
Ａ１〜Ａ３等）と、このサブアレーに接続された可変位
相器（位相器Ｐ１〜Ｐ７）及び可変増幅器（ハイパワー
アンプＨ１〜Ｈ７）とを有する回路を単位として、複数
の回路から構成されるアレーアンテナ装置において、上
記素子アンテナの数が上記サブアレーごとに異なるよう
に構成した。この第２の発明に係るアレーアンテナ装置
では、図３で示すように、上記素子アンテナの数がアレ
ーアンテナの所定の開口分布に従って、上記サブアレー
ごとに異なる構成とした。この第３の発明に係るアレー
アンテナ装置では、図４で示すように、上記可変増幅器
の出力又は入力の電力を一定とした。この第４の発明に
係るアレーアンテナ装置では、図５で示すように、上記
アレーアンテナ装置を用いて、限られた視野内に電波を
放射又は限られた視野内から電波を受信する場合に、上
記アレーアンテナ装置が発生する上記視野内にあるサイ
ドローブを上記視野外に発生させるために、上記可変位
相器及び上記可変増幅器の設定値を上記アレーアンテナ
装置の放射パターンのナルをシフトさせるような値とし
た。In the array antenna apparatus according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a sub-array (element antennas A1 to A3, etc.) consisting of a plurality of element antennas arranged, and this sub-array. The number of the element antennas in the array antenna device including a plurality of circuits in units of a circuit having a variable phase shifter (phase shifters P1 to P7) and a variable amplifier (high power amplifiers H1 to H7) connected to each other. Are configured to be different for each of the above sub-arrays. In the array antenna device according to the second aspect of the present invention, as shown in FIG. 3, the number of element antennas is different for each sub-array according to a predetermined aperture distribution of the array antenna. In the array antenna apparatus according to the third aspect of the present invention, as shown in FIG. 4, the output or input power of the variable amplifier is constant. In the array antenna device according to the fourth aspect of the invention, as shown in FIG. 5, when the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited visual field or receive a radio wave from a limited visual field, In order to generate a side lobe in the field of view generated by the array antenna device outside the field of view, the setting values of the variable phase shifter and the variable amplifier are set to shift the null of the radiation pattern of the array antenna device. Value.
【０００８】[0008]
【作用】この第１の発明によるアレーアンテナ装置で
は、上記サブアレー内の素子アンテナの数をサブアレー
ごとに変えることにより、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）
等の可変増幅器の振幅可変機構を低減する。この第２の
発明によるアレーアンテナ装置では、上記サブアレー内
の素子アンテナの数を所定の開口分布に従って、サブア
レーごとに変化させたため、ハイパワーアンプ等の可変
増幅器の振幅可変機構を低減する。更に、上記アレーア
ンテナ装置を用いて限られた視野内に電波を放射又は限
られた視野内からの電波を受信する場合において、主ビ
ームの利得が著しく劣化しないように、ある限られたサ
イドローブを低減する。この第３の発明によるアレーア
ンテナ装置では、上記可変増幅器の出力又は入力の電力
を一定とし、上記サブアレー内の素子アンテナの数を所
定の開口分布に従って、サブアレーごとに変化させた。
このため、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等の可変増幅器
の振幅可変機構を低減する。この第４の発明によるアレ
ーアンテナ装置では、このアレーアンテナ装置が発生す
る視野内にあるサイドローブを視野外に発生させるため
に、上記位相器及びハイパワーアンプ（ＨＰＡ）の設定
値を、上記アレーアンテナ装置の放射パターンのナルを
シフトさせるような値としたため、利得を劣化させずに
サイドローブを除去できる。以上のように、この発明に
よれば、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）の種類を少なく
し、このハイパワーアンプ（ＨＰＡ）に伴う給電回路を
簡単なものとして、アレーアンテナ装置の重量、大き
さ、コスト、設計の困難さを低減する。In the array antenna apparatus according to the first aspect of the present invention, the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array, so that a high power amplifier (HPA) is provided.
Etc. to reduce the variable amplitude mechanism of the variable amplifier. In the array antenna apparatus according to the second aspect of the present invention, the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array according to a predetermined aperture distribution, so that the amplitude varying mechanism of the variable amplifier such as a high power amplifier is reduced. Further, when the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited field of view or receive a radio wave from a limited field of view, the gain of the main beam is not significantly deteriorated, and a certain side lobe is provided. To reduce. In the array antenna device according to the third aspect of the present invention, the output or input power of the variable amplifier is kept constant, and the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array according to a predetermined aperture distribution.
Therefore, the amplitude varying mechanism of a variable amplifier such as a high power amplifier (HPA) is reduced. In the array antenna apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the set values of the phase shifter and the high power amplifier (HPA) are set to the array values in order to generate the side lobes in the field of view generated by the array antenna apparatus out of the field of view. Since the value is set to shift the null of the radiation pattern of the antenna device, the side lobe can be removed without degrading the gain. As described above, according to the present invention, the number of types of high power amplifiers (HPA) is reduced, and the power feeding circuit associated with the high power amplifiers (HPA) is simplified. , Reduce the difficulty of design.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。図１はこの第１の発明の一実施例（実施例１）に
係るアレーアンテナ装置の構成図である。図１におい
て、Ａ１〜Ａ１８は素子アンテナ、Ｄ１〜Ｄ７は電力分
配器、Ｈ１〜Ｈ７はハイパワーアンプ（ＨＰＡ）、Ｐ１
〜Ｐ７は位相器である。素子アンテナＡ１〜Ａ３は、電
力分配器Ｐ１と接続され、更にハイパワーアンプＨ１と
位相器Ｐ１が接続されている。同様に、素子アンテナＡ
４〜Ａ６は電力分配器Ｄ２、ハイパワーアンプＨ２、位
相器Ｐ２と接続され、素子アンテナＡ７，Ａ８は電力分
配器Ｄ３、ハイパワーアンプＨ３、位相器Ｐ３と接続さ
れ、素子アンテナＡ９，Ａ１０は電力分配器Ｄ４、ハイ
パワーアンプＨ４、位相器Ｐ４と接続され、素子アンテ
ナＡ１１，Ａ１２は電力分配器Ｄ５、ハイパワーアンプ
Ｈ５、位相器Ｐ５と接続され、素子アンテナＡ１３〜Ａ
１５は電力分配器Ｄ６、ハイパワーアンプＨ６、位相器
Ｐ６と接続され、素子アンテナＡ１６〜Ａ１８は電力分
配器Ｄ７、ハイパワーアンプＨ７、位相器Ｐ７と接続さ
れている。このように、中心付近では２つの素子アンテ
ナから成るサブアレーで構成され、各サブアレーに１Ｗ
の出力電力を持つハイパワーアンプが接続され、外側付
近では３つの素子アンテナから成るサブアレーで構成さ
れ、各サブアレーに０．８Ｗの出力電力を持つハイパワ
ーアンプが接続され、これにより、このアレーアンテナ
の装置の開口分布は図２のようにサイドローブを低減で
きるものとなり（図２では、中心付近が振幅０．５Ｗ、
外側付近は０．２７Ｗ）、また、素子アンテナの数を、
例えば１８のすべて同じ数の素子アンテナから成るサブ
アレーで構成したものと比べ、サブアレー内の素子数に
自由度がある分、ハイパワーアンプ等の振幅可変機構の
低減や各ハイパワーアンプの振幅比も小さくできるので
ハイパワーアンプの設計が容易となる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 1) of the first invention. In FIG. 1, A1 to A18 are element antennas, D1 to D7 are power distributors, H1 to H7 are high power amplifiers (HPA), and P1.
~ P7 is a phase shifter. The element antennas A1 to A3 are connected to the power distributor P1, and further connected to the high power amplifier H1 and the phase shifter P1. Similarly, element antenna A
4 to A6 are connected to the power distributor D2, the high power amplifier H2 and the phase shifter P2, the element antennas A7 and A8 are connected to the power distributor D3, the high power amplifier H3 and the phase shifter P3, and the element antennas A9 and A10 are connected to each other. The power distributor D4, the high power amplifier H4, and the phase shifter P4 are connected, and the element antennas A11 and A12 are connected to the power distributor D5, the high power amplifier H5, and the phase shifter P5, and the element antennas A13 to A13.
Reference numeral 15 is connected to the power distributor D6, high power amplifier H6, and phase shifter P6. Element antennas A16 to A18 are connected to the power distributor D7, high power amplifier H7, and phase shifter P7. Thus, in the vicinity of the center, it is composed of a sub-array consisting of two element antennas, and each sub-array has 1 W.
High-power amplifier with output power is connected, and it is composed of a sub-array consisting of three element antennas near the outside, and each sub-array is connected with a high-power amplifier with output power of 0.8 W. As for the aperture distribution of the device, the side lobe can be reduced as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, the amplitude near the center is 0.5 W,
0.27 W near the outside), and the number of element antennas,
For example, compared to a sub-array composed of 18 all-element antennas with the same number, the degree of freedom in the number of elements in the sub-array reduces the amplitude variable mechanism such as the high-power amplifier and the amplitude ratio of each high-power amplifier. Since it can be made small, it becomes easy to design a high power amplifier.
【００１０】図３は、この第２の発明の一実施例（実施
例２）に係るアレーアンテナ装置である。図３において
は、素子アンテナの数が４つ多いだけ（素子アンテナＡ
１９〜Ａ２１）であり、他の構成は実施例１と同じであ
る。所望のアレーアンテナの開口分布に従って、中心の
アンテナ素子から素子アンテナＡ１〜Ａ２０のサブアレ
ー化を行う。また、ハイパワーアンプの出力は、ハイパ
ワーアンプＨ１，Ｈ４，Ｈ７が１Ｗ、他は１．２Ｗであ
る。このように、サブアレー内の素子アンテナの数を所
望のアレーアンテナの開口分布に従ってサブアレーによ
って変えることにより、ハイパワーアンプ等の振幅可変
機構の低減や各ハイパワーアンプの振幅比も小さくでき
るのでハイパワーアンプの設計が容易となり、さらに、
所望のアレーアンテナの開口分布に従っているので、利
得とサイドローブレベルの関係を最適にできる。FIG. 3 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 2) of the second invention. In FIG. 3, the number of element antennas is increased by four (element antenna A
19 to A21), and other configurations are the same as those in the first embodiment. According to the desired aperture distribution of the array antenna, the element antennas A1 to A20 are sub-arrayed from the central antenna element. The output of the high power amplifier is 1 W for the high power amplifiers H1, H4 and H7, and 1.2 W for the others. In this way, by changing the number of element antennas in the sub-array according to the aperture distribution of the desired array antenna depending on the sub-array, it is possible to reduce the amplitude variable mechanism such as high-power amplifiers and the amplitude ratio of each high-power amplifier. Amplifier design becomes easier,
Since the desired aperture distribution of the array antenna is followed, the relationship between gain and sidelobe level can be optimized.
【００１１】図４はこの第３の発明の一実施例（実施例
３）に係るアレーアンテナ装置である。図４において
は、素子アンテナ数が２つ多いだけ（素子アンテナＡ２
２，Ａ２３）であり、他の構成は実施例２と同じであ
る。ハイパワーアンプの出力の電力を一定（１Ｗ）と
し、上記サブアレー内の素子アンテナの数を所望のアレ
ーアンテナの開口分布に従ってサブアレーによって変え
ることにより、中心のアンテナ素子から素子アンテナＡ
１〜Ａ２３のサブアレー化を行う。ＨＰＡなどの振幅可
変を一つ、または無くすことができる。FIG. 4 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 3) of the third invention. In FIG. 4, the number of element antennas is increased by two (element antenna A2
2, A23), and other configurations are the same as those in the second embodiment. The output power of the high power amplifier is kept constant (1 W), and the number of element antennas in the sub-array is changed by the sub-array according to the aperture distribution of the desired array antenna.
A sub-array of 1 to A23 is performed. One amplitude variable such as HPA can be eliminated or eliminated.
【００１２】図５はこの第４の発明の一実施例（実施例
４）に係るアレーアンテナ装置である。図５において、
構成は実施例１〜３と同じであるため、説明を省略す
る。このアレーアンテナ装置を用いて、限られた視野内
に電波を放射する場合において、主ビームの利得が著し
く劣化しないように上記視野内にある限られたサイドロ
ーブを低減するため、上記アレーアンテナ装置が発生す
る上記視野内にあるサイドローブを視野外に発生させる
ために、上記位相器とハイパワーアンプの設定値を上記
アレーアンテナ装置の放射パターンのナルをシフトさせ
るような値とする。FIG. 5 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (fourth embodiment) of the fourth invention. In FIG.
Since the configuration is the same as in the first to third embodiments, the description will be omitted. In order to reduce the limited side lobes in the field of view so that the gain of the main beam is not significantly deteriorated when radio waves are radiated in the field of view using the array antenna device, the array antenna device is used. In order to generate a side lobe in the field of view which is generated outside the field of view, the set values of the phase shifter and the high power amplifier are set to values that shift the null of the radiation pattern of the array antenna apparatus.
【００１３】例えば、図６の円形は静止衛星から見た地
球６０を示したもので、この静止衛星に実施例３に従っ
て構成された図７のサブアレー化したアレーアンテナを
搭載するものとする。図７の中心付近は１つの素子アン
テナから成るサブアレー（３５〜４２）で構成され、外
側付近は４つの素子アンテナから成るサブアレー（１〜
１４）で構成され、その間は破線でむすばれている２つ
の素子アンテナから成るサブアレー（１５〜３４）で構
成されている。For example, the circle in FIG. 6 shows the earth 60 as seen from a geostationary satellite, and the geostationary satellite is equipped with the sub-arrayed array antenna of FIG. 7 constructed according to the third embodiment. In the vicinity of the center of FIG. 7, a sub-array (35 to 42) consisting of one element antenna is formed, and in the vicinity of the outside, a sub-array (1 to 1 consisting of four element antennas is formed.
14), and between them is composed of a sub-array (15 to 34) composed of two element antennas which are separated by a broken line.
【００１４】図８は図７のアレーアンテナを用いて、各
サブアレーにつながれたハイパワーアンプの出力を一定
とし、励振位相を各サブアレーに適当に与えて得た放射
パターンである。このときの各サブアレーの励振分布
（振幅，位相，サブアレー番号）を図９に示す。図８か
らわかるように地球視野内に１３ｄＢのサイドローブが
現れている。FIG. 8 shows a radiation pattern obtained by using the array antenna of FIG. 7 while keeping the output of the high power amplifier connected to each sub array constant and appropriately giving the excitation phase to each sub array. FIG. 9 shows the excitation distribution (amplitude, phase, subarray number) of each subarray at this time. As can be seen from FIG. 8, a side lobe of 13 dB appears in the earth's field of view.
【００１５】図８のサイドローブを地球視野内から除去
するために白ぬきの三角印で示した放射パターンのナル
を黒の三角印の位置にシフトさせるように各サブアレー
の励振位相を図１１に示すような値とする。この操作に
より、図１０に示すような地球視野内にサイドローブの
ない放射パターンが得られる。また、このときの利得は
図８と同等である。In order to remove the side lobe of FIG. 8 from the earth's field of view, the excitation phase of each sub-array is shown in FIG. 11 so that the null of the radiation pattern shown by the open triangle is shifted to the position of the black triangle. The value is as shown. By this operation, a radiation pattern without side lobes in the earth's field of view as shown in FIG. 10 is obtained. Further, the gain at this time is equivalent to that in FIG.
【００１６】以上説明したように、実施例１〜４では、
リニアアレーを例にとって説明したが、２次元，３次元
的なアレーアンテナについても同様である。また、上記
実施例ではサブアレー内の素子アンテナの数を一定の数
で説明したが、素子アンテナの数については限定される
ものではない。As described above, in Examples 1 to 4,
Although the linear array has been described as an example, the same applies to two-dimensional and three-dimensional array antennas. Further, in the above embodiment, the number of element antennas in the sub-array has been described as a fixed number, but the number of element antennas is not limited.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上のように、この第１の発明によれ
ば、サブアレー内の素子アンテナの数をサブアレーごと
に変化させる構成としたため、ハイパワーアンプ（ＨＰ
Ａ）等の可変増幅器の振幅可変機構の低減や、その振幅
比も小さくできるため、可変増幅器の設計が容易になる
効果がある。この第２の発明によれば、サブアレー内の
素子アンテナの数を、アレーアンテナの所定の開口分布
に従って変化させる構成としたため、第１の発明の効果
に加えて、利得とサイドローブレベルの関係を最適にで
きる効果がある。この第３の発明によれば、この第２の
発明の可変増幅器の出力又は入力の電力を一定にする構
成としたため、第１，第２の発明の効果に加えて、複数
の可変増幅器の内で、可変して設定しなければならない
可変増幅器を少なくとも１つだけにするか又は無くすこ
とができる効果がある。この第４の発明によれば、可変
位相器及び可変増幅器の設定値をアレーアンテナ装置の
放射パターンのナルをシフトさせるような値とする構成
としたため、利得を劣化させずにサイドローブを除去で
きる効果がある。As described above, according to the first invention, since the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array, a high power amplifier (HP) is used.
Since the amplitude variable mechanism of the variable amplifier such as A) can be reduced and the amplitude ratio thereof can be reduced, there is an effect that the design of the variable amplifier is facilitated. According to the second invention, since the number of element antennas in the sub-array is changed according to the predetermined aperture distribution of the array antenna, in addition to the effect of the first invention, the relationship between the gain and the side lobe level is There is an effect that can be optimized. According to the third invention, since the output or input power of the variable amplifier of the second invention is made constant, in addition to the effects of the first and second inventions, among the plurality of variable amplifiers, Thus, there is an effect that at least one variable amplifier that must be variably set can be eliminated or eliminated. According to the fourth aspect of the invention, since the setting values of the variable phase shifter and the variable amplifier are set to values that shift the null of the radiation pattern of the array antenna apparatus, side lobes can be removed without degrading gain. effective.
【図１】この第１の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the first invention.
【図２】図１のアレーアンテナ装置の開口分布を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing an aperture distribution of the array antenna apparatus of FIG.
【図３】この第２の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an array antenna device according to an embodiment of the second invention.
【図４】この第３の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the third invention.
【図５】この第４の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the fourth invention.
【図６】静止衛星から見た地球を示した円形の図であ
る。FIG. 6 is a circular diagram showing the earth as seen from a geostationary satellite.
【図７】図４のアレーアンテナ装置に従って構成したサ
ブアレー化したアレーアンテナ装置を示す図である。7 is a diagram showing a sub-arrayed array antenna device configured according to the array antenna device of FIG. 4;
【図８】図７のアレーアンテナ装置を用いて、各サブア
レーに接続されたハイパワーアンプの出力を一定とし、
励振位相を各サブアレーに適当に与えて得た放射パター
ンの図である。FIG. 8: Using the array antenna device of FIG. 7, the output of a high power amplifier connected to each sub array is made constant,
It is a figure of the radiation pattern obtained by giving an excitation phase to each subarray suitably.
【図９】図８の放射パターンを得るための各サブアレの
励振分布の図である。9 is a diagram of an excitation distribution of each sub array for obtaining the radiation pattern of FIG.
【図１０】地球視野内におけるサイドローブのない放射
パターンを示す図である。FIG. 10 shows a sidelobe-free radiation pattern in the Earth's field of view.
【図１１】図１０の放射パターンを得るための各サブア
レーの励振分布を示す図である。11 is a diagram showing an excitation distribution of each sub-array for obtaining the radiation pattern of FIG.
【図１２】従来のアレーアンテナ装置の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional array antenna device.
１ アレーアンテナ装置 ２ サブアレーモジュール ３ チップ Ａ１〜Ａ２３ 素子アンテナ Ｄ１〜Ｄ７ 電力分配器 Ｈ１〜Ｈ７ ハイパワーアンプ Ｐ１〜Ｐ７ 位相器 1 array antenna device 2 sub array module 3 chip A1 to A23 element antenna D1 to D7 power distributor H1 to H7 high power amplifier P1 to P7 phaser
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年１０月７日[Submission date] October 7, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 アレーアンテナ装置Patent application title: Array antenna device
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、複数の素子アンテナ
を配列した複数のサブアレーから成るアレーアンテナ装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna device comprising a plurality of subarrays in which a plurality of element antennas are arranged.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１２は、例えば、ＩＥＥＥのＡＮＴＥ
ＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ ＳＯＣＩ
ＥＴＹ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ Ｖｏ１．
１ １９９１ ｐ．１４５，“Ｓｉｇｎａｌ Ｄｉｓｔ
ｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｃｔｉ
ｖｅ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙｓ”に示された従来の
アレーアンテナ装置の構成図である。図１２において、
１はアレーアンテナ装置、２はアレーアンテナ装置を構
成しているサブアレーモジュール、３はＧａＡｓのチッ
プ（ｃｈｉｐ）、４は素子アンテナである。2. Description of the Related Art FIG. 12 shows, for example, IEEE ANTE.
NNAS AND PROPAGATION SOCI
ETY SYMPOSIUM DIGEST Vo1.
1 1991 p. 145, "Signal Dist
rotation Methods for Acti
13 is a configuration diagram of a conventional array antenna device shown in “ve Phased Arrays”.
Reference numeral 1 is an array antenna device, 2 is a sub-array module forming the array antenna device, 3 is a GaAs chip, and 4 is an element antenna.
【０００３】このアレーアンテナ装置１は例えばミリ波
のＭＭＩＣアクティブフェーズドアレーアンテナで、図
１２からわかるように、一つのサブアレーモジュール２
には１６素子の素子アンテナ４があり、さらにその１６
素子の素子アンテナを４素子ずつの素子アンテナに分け
て、移相器とハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等の振幅可変
機構から成るＧａＡｓのチップ（ｃｈｉｐ）３が設置さ
れている。従来のアレーアンテナ装置１は、重量、大き
さ、コスト、設計の困難さなどの制約から、図１２のよ
うにサブアレー化している。特に、衛星や航空機搭載用
のアレーアンテナ装置は重量、大きさの制約が大きい。
また本従来例にあるようなミリ波のＭＭＩＣアクティブ
フェーズドアレーアンテナでは、一つの素子アンテナご
とにＧａＡｓのｃｈｉｐを配置するのは設計上困難であ
る。This array antenna device 1 is, for example, a millimeter wave MMIC active phased array antenna, and as shown in FIG. 12, one sub array module 2 is used.
Has a 16 element antenna 4 and its 16
The element antenna of the element is divided into four element antennas, and a GaAs chip (chip) 3 including a phase shifter and an amplitude varying mechanism such as a high power amplifier (HPA) is installed. The conventional array antenna device 1 is formed into a sub-array as shown in FIG. 12 due to restrictions such as weight, size, cost, and design difficulty. In particular, the array antenna device for mounting on a satellite or an aircraft is greatly limited in weight and size.
Further, in the millimeter wave MMIC active phased array antenna as in the conventional example, it is difficult in design to dispose a GaAs chip for each element antenna.
【０００４】一方、このアレーアンテナ装置において
も、一般のフェーズドアレーアンテナのようにその電波
環境によって、サイドローブレベルを低減する必要があ
る。このためには、各サブアレーにつながれた移相器や
ＨＰＡの設定値を各サブアレーごとに変える必要があ
る。しかし、これに対しても重量、大きさ、コスト、設
計の困難さなどの制約から、できるだけ可変の部分を少
なくする必要がある。On the other hand, also in this array antenna apparatus, it is necessary to reduce the side lobe level depending on the radio wave environment like a general phased array antenna. For this purpose, it is necessary to change the set values of the phase shifter and HPA connected to each sub array for each sub array. However, due to constraints such as weight, size, cost, and design difficulty, it is necessary to reduce the number of variable parts as much as possible.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のアレーアンテナ
装置では、サブアレー内の素子アンテナ数が一定である
のでサイドローブレベルを低減する場合、各サブアレー
につながれた移相器やＨＰＡの設定値を各サブアレーご
とに変える必要があり、ＨＰＡの種類が増えたり、それ
に伴う給電回路が複雑になるという問題があった。ま
た、アレーアンテナ装置を用いて限られた視野内に電波
を放射又は限られた視野内からの電波を受信する場合に
おいて、上記アレーアンテナ装置が発生する上記視野内
にある限られたサイドローブを低減するため、各サブア
レーにつながれた移相器やＨＰＡの設定値を各サブアレ
ーごとに変えると、主ビームの利得が著しく劣化すると
いう問題があった。In the conventional array antenna apparatus, since the number of element antennas in the sub array is constant, when the side lobe level is reduced, the set values of the phase shifter and HPA connected to each sub array are changed. There is a problem in that it is necessary to change it for each sub-array, the number of types of HPA increases, and the power supply circuit associated therewith becomes complicated. Further, when the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited visual field or receive a radio wave from a limited visual field, a limited side lobe in the visual field generated by the array antenna device is detected. If the set values of the phase shifter and HPA connected to each sub-array are changed for each sub-array for the purpose of reduction, there is a problem that the gain of the main beam is significantly deteriorated.
【０００６】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、ＨＰＡの種類を少なくし、それ
に伴う給電回路を簡易なものにし、アレーアンテナ装置
の重量、大きさ、コスト、設計の困難さを低減し、ま
た、アレーアンテナ装置を用いて限られた視野内に電波
を放射又は限られた視野内からの電波を受信する場合に
おいて、主ビームの利得が著しく劣化しないように上記
視野内にある限られたサイドローブを低減できるアレー
アンテナ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems and reduces the number of types of HPA and simplifies the power supply circuit, thereby reducing the weight, size and cost of the array antenna device. To reduce the difficulty of designing and to prevent the gain of the main beam from significantly deteriorating when the array antenna device is used to radiate radio waves in a limited field of view or receive radio waves from a limited field of view. An object of the present invention is to provide an array antenna device capable of reducing the limited side lobe in the field of view.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この第１の発明に係るア
レーアンテナ装置では、図１で示すように、配列された
複数の素子アンテナから成るサブアレー（素子アンテナ
Ａ１〜Ａ３等）と、このサブアレーに接続された可変移
相器（移相器Ｐ１〜Ｐ７）及び可変増幅器（ハイパワー
アンプＨ１〜Ｈ７）とを有する回路を単位として、複数
の回路から構成されるアレーアンテナ装置において、上
記素子アンテナの数が上記サブアレーごとに異なるよう
に構成した。この第２の発明に係るアレーアンテナ装置
では、図３で示すように、上記素子アンテナの数がアレ
ーアンテナの所定の開口分布に従って、上記サブアレー
ごとに異なる構成とした。この第３の発明に係るアレー
アンテナ装置では、図４で示すように、上記可変増幅器
の出力又は入力の電力を一定とした。この第４の発明に
係るアレーアンテナ装置では、図５で示すように、上記
アレーアンテナ装置を用いて、限られた視野内に電波を
放射又は限られた視野内から電波を受信する場合に、上
記アレーアンテナ装置が発生する上記視野内にあるサイ
ドローブを上記視野外に発生させるために、上記可変移
相器及び上記可変増幅器の設定値を上記アレーアンテナ
装置の放射パターンのナルをシフトさせるような値とし
た。In the array antenna apparatus according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a sub-array (element antennas A1 to A3, etc.) consisting of a plurality of element antennas arranged, and this sub-array. In the array antenna device including a plurality of circuits, each including a variable phase shifter (phase shifters P1 to P7) and a variable amplifier (high power amplifiers H1 to H7) connected to The number of is different for each sub-array. In the array antenna device according to the second aspect of the present invention, as shown in FIG. 3, the number of element antennas is different for each sub-array according to a predetermined aperture distribution of the array antenna. In the array antenna apparatus according to the third aspect of the present invention, as shown in FIG. 4, the output or input power of the variable amplifier is constant. In the array antenna device according to the fourth aspect of the invention, as shown in FIG. 5, when the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited visual field or receive a radio wave from a limited visual field, In order to generate a side lobe in the field of view generated by the array antenna device outside the field of view, the set values of the variable phase shifter and the variable amplifier are set to shift the null of the radiation pattern of the array antenna device. It was set to a value.
【０００８】[0008]
【作用】この第１の発明によるアレーアンテナ装置で
は、上記サブアレー内の素子アンテナの数をサブアレー
ごとに変えることにより、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）
等の振幅可変機構等の可変増幅器の振幅可変機構を低減
する。この第２の発明によるアレーアンテナ装置では、
上記サブアレー内の素子アンテナの数を所定の開口分布
に従って、サブアレーごとに変化させたため、ハイパワ
ーアンプ等の可変増幅器の振幅可変機構を低減する。こ
の第３の発明によるアレーアンテナ装置では、上記可変
増幅器の出力又は入力の電力を一定とし、上記サブアレ
ー内の素子アンテナの数を所定の開口分布に従って、サ
ブアレーごとに変化させた。このため、ハイパワーアン
プ（ＨＰＡ）等の振幅可変機構等の可変増幅器の振幅可
変機構を低減する。この第４の発明によるアレーアンテ
ナ装置では、このアレーアンテナ装置が発生する視野内
にあるサイドローブを視野外に発生させるために、上記
移相器及びハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等の振幅可変機
構の設定値を、上記アレーアンテナ装置の放射パターン
のナルをシフトさせるような値としたため、利得を劣化
させずにサイドローブを除去できる。以上のように、こ
の発明によれば、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等の振幅
可変機構の種類を少なくし、このハイパワーアンプ（Ｈ
ＰＡ）等の振幅可変機構に伴う給電回路を簡単なものと
して、アレーアンテナ装置の重量、大きさ、コスト、設
計の困難さを低減する。In the array antenna apparatus according to the first aspect of the present invention, the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array, so that a high power amplifier (HPA) is provided.
The amplitude variable mechanism of the variable amplifier such as the amplitude variable mechanism is reduced. In the array antenna device according to the second invention,
Since the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array according to a predetermined aperture distribution, the amplitude varying mechanism of a variable amplifier such as a high power amplifier is reduced. In the array antenna device according to the third aspect of the present invention, the output or input power of the variable amplifier is kept constant, and the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array according to a predetermined aperture distribution. Therefore, the amplitude varying mechanism of the variable amplifier such as the amplitude varying mechanism such as the high power amplifier (HPA) is reduced. In the array antenna device according to the fourth aspect of the present invention, in order to generate a side lobe in the visual field generated by the array antenna device outside the visual field, an amplitude varying mechanism such as the phase shifter and the high power amplifier (HPA) is used. Since the set value is a value that shifts the null of the radiation pattern of the array antenna apparatus, the side lobe can be removed without degrading the gain. As described above, according to the present invention, the number of types of the amplitude varying mechanism such as the high power amplifier (HPA) is reduced and the high power amplifier (HPA) is reduced.
The weight, size, cost and design difficulty of the array antenna apparatus are reduced by simplifying the power feeding circuit associated with the amplitude varying mechanism such as PA).
【０００９】[0009]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。図１はこの第１の発明の一実施例（実施例１）に
係るアレーアンテナ装置の構成図である。図１におい
て、Ａ１〜Ａ１８は素子アンテナ、Ｄ１〜Ｄ７は電力分
配器、Ｈ１〜Ｈ７はハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等の振
幅可変機構、Ｐ１〜Ｐ７は移相器である。素子アンテナ
Ａ１〜Ａ３は、電力分配器Ｐ１と接続され、更にハイパ
ワーアンプＨ１と移相器Ｐ１が接続されている。同様
に、素子アンテナＡ４〜Ａ６は電力分配器Ｄ２、ハイパ
ワーアンプＨ２、移相器Ｐ２と接続され、素子アンテナ
Ａ７，Ａ８は電力分配器Ｄ３、ハイパワーアンプＨ３、
移相器Ｐ３と接続され、素子アンテナＡ９，Ａ１０は電
力分配器Ｄ４、ハイパワーアンプＨ４、移相器Ｐ４と接
続され、素子アンテナＡ１１，Ａ１２は電力分配器Ｄ
５、ハイパワーアンプＨ５、移相器Ｐ５と接続され、素
子アンテナＡ１３〜Ａ１５は電力分配器Ｄ６、ハイパワ
ーアンプＨ６、移相器Ｐ６と接続され、素子アンテナＡ
１６〜Ａ１８は電力分配器Ｄ７、ハイパワーアンプＨ
７、移相器Ｐ７と接続されている。このように、中心付
近では２つの素子アンテナから成るサブアレーで構成さ
れ、各サブアレーに１Ｗの出力電力を持つハイパワーア
ンプが接続され、外側付近では３つの素子アンテナから
成るサブアレーで構成され、各サブアレーに０．８Ｗの
出力電力を持つハイパワーアンプが接続され、これによ
り、このアレーアンテナの装置の開口分布は図２のよう
にサイドローブを低減できるものとなり（図２では、中
心付近が振幅０．５Ｗ、外側付近は０．２７Ｗ）、ま
た、素子アンテナの数を、例えば１８のすべて同じ数の
素子アンテナから成るサブアレーで構成したものと比
べ、サブアレー内の素子数に自由度がある分、ハイパワ
ーアンプ等の振幅可変機構の低減や各ハイパワーアンプ
の振幅比も小さくできるのでハイパワーアンプの設計が
容易となる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 1) of the first invention. In FIG. 1, A1 to A18 are element antennas, D1 to D7 are power distributors, H1 to H7 are amplitude varying mechanisms such as a high power amplifier (HPA), and P1 to P7 are phase shifters. The element antennas A1 to A3 are connected to the power distributor P1, and further connected to the high power amplifier H1 and the phase shifter P1. Similarly, the element antennas A4 to A6 are connected to the power distributor D2, the high power amplifier H2, and the phase shifter P2, and the element antennas A7 and A8 are the power distributor D3, the high power amplifier H3, and
The element antennas A9, A10 are connected to the phase shifter P3, the power distributor D4, the high power amplifier H4, and the phase shifter P4 are connected, and the element antennas A11, A12 are connected to the power distributor D.
5, the high power amplifier H5 and the phase shifter P5 are connected, and the element antennas A13 to A15 are connected to the power distributor D6, the high power amplifier H6 and the phase shifter P6, and the element antenna A is connected.
16 to A18 are a power distributor D7 and a high power amplifier H
7 and the phase shifter P7. In this way, a sub-array consisting of two element antennas near the center, a high-power amplifier with an output power of 1 W is connected to each sub-array, and a sub-array consisting of three element antennas near the outside, each sub-array A high-power amplifier with an output power of 0.8 W is connected to this, and the aperture distribution of the device of this array antenna can reduce side lobes as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, the amplitude near the center is 0). 0.5 W, 0.27 W near the outside), and the number of element antennas is, for example, 18 as compared with a sub-array consisting of the same number of element antennas. The design of high power amplifiers is easy because the amplitude variable mechanism such as high power amplifiers can be reduced and the amplitude ratio of each high power amplifier can be reduced. To become.
【００１０】図３は、この第２の発明の一実施例（実施
例２）に係るアレーアンテナ装置である。図３において
は、素子アンテナの数が４つ多いだけ（素子アンテナＡ
１９〜Ａ２１）であり、他の構成は実施例１と同じであ
る。所望のアレーアンテナの開口分布に従って、中心の
アンテナ素子から素子アンテナＡ１〜Ａ２０のサブアレ
ー化を行う。また、ハイパワーアンプの出力は、ハイパ
ワーアンプＨ１，Ｈ４，Ｈ７が１Ｗ、他は１．２Ｗであ
る。このように、サブアレー内の素子アンテナの数を所
望のアレーアンテナの開口分布に従ってサブアレーによ
って変えることにより、ハイパワーアンプ等の振幅可変
機構の低減や各ハイパワーアンプの振幅比も小さくでき
るのでハイパワーアンプの設計が容易となり、さらに、
所望のアレーアンテナの開口分布に従っているので、利
得とサイドローブレベルの関係を最適にできる。FIG. 3 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 2) of the second invention. In FIG. 3, the number of element antennas is increased by four (element antenna A
19 to A21), and other configurations are the same as those in the first embodiment. According to the desired aperture distribution of the array antenna, the element antennas A1 to A20 are sub-arrayed from the central antenna element. The output of the high power amplifier is 1 W for the high power amplifiers H1, H4 and H7, and 1.2 W for the others. In this way, by changing the number of element antennas in the sub-array according to the aperture distribution of the desired array antenna depending on the sub-array, it is possible to reduce the amplitude variable mechanism such as high-power amplifiers and the amplitude ratio of each high-power amplifier. Amplifier design becomes easier,
Since the desired aperture distribution of the array antenna is followed, the relationship between gain and sidelobe level can be optimized.
【００１１】図４はこの第３の発明の一実施例（実施例
３）に係るアレーアンテナ装置である。図４において
は、素子アンテナ数が２つ多いだけ（素子アンテナＡ２
２，Ａ２３）であり、他の構成は実施例２と同じであ
る。ハイパワーアンプの出力の電力を一定（１Ｗ）と
し、上記サブアレー内の素子アンテナの数を所望のアレ
ーアンテナの開口分布に従ってサブアレーによって変え
ることにより、中心のアンテナ素子から素子アンテナＡ
１〜Ａ２３のサブアレー化を行う。ＨＰＡなどの振幅可
変を一つ、または無くすことができる。FIG. 4 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (embodiment 3) of the third invention. In FIG. 4, the number of element antennas is increased by two (element antenna A2
2, A23), and other configurations are the same as those in the second embodiment. The output power of the high power amplifier is kept constant (1 W), and the number of element antennas in the sub-array is changed by the sub-array according to the aperture distribution of the desired array antenna.
A sub-array of 1 to A23 is performed. One amplitude variable such as HPA can be eliminated or eliminated.
【００１２】図５はこの第４の発明の一実施例（実施例
４）に係るアレーアンテナ装置である。図５において、
構成は実施例１〜３と同じであるため、説明を省略す
る。このアレーアンテナ装置を用いて、限られた視野内
に電波を放射する場合において、主ビームの利得が著し
く劣化しないように上記視野内にある限られたサイドロ
ーブを低減するため、上記アレーアンテナ装置が発生す
る上記視野内にあるサイドローブを視野外に発生させる
ために、上記移相器とハイパワーアンプの設定値を上記
アレーアンテナ装置の放射パターンのナルをシフトさせ
るような値とする。FIG. 5 shows an array antenna apparatus according to an embodiment (fourth embodiment) of the fourth invention. In FIG.
Since the configuration is the same as in the first to third embodiments, the description will be omitted. In order to reduce the limited side lobes in the field of view so that the gain of the main beam is not significantly deteriorated when radio waves are radiated in the field of view using the array antenna device, the array antenna device is used. In order to generate a side lobe in the field of view which is generated outside the field of view, the setting values of the phase shifter and the high power amplifier are set to values that shift the null of the radiation pattern of the array antenna apparatus.
【００１３】例えば、図６の円形は静止衛星から見た地
球６０を示したもので、この静止衛星に実施例３に従っ
て構成された図７のサブアレー化したアレーアンテナを
搭載するものとする。図７の中心付近は１つの素子アン
テナから成るサブアレー（３５〜４２）で構成され、外
側付近は４つの素子アンテナから成るサブアレー（１〜
１４）で構成され、その間は破線でむすばれている２つ
の素子アンテナから成るサブアレー（１５〜３４）で構
成されている。For example, the circle in FIG. 6 shows the earth 60 as seen from a geostationary satellite, and the geostationary satellite is equipped with the sub-arrayed array antenna of FIG. 7 constructed according to the third embodiment. In the vicinity of the center of FIG. 7, a sub-array (35 to 42) consisting of one element antenna is formed, and in the vicinity of the outside, a sub-array (1 to 1 consisting of four element antennas is formed.
14), and between them is composed of a sub-array (15 to 34) composed of two element antennas which are separated by a broken line.
【００１４】図８は図７のアレーアンテナを用いて、各
サブアレーにつながれたハイパワーアンプの出力を一定
とし、励振位相を各サブアレーに適当に与えて得た放射
パターンである。このときの各サブアレーの励振分布
（振幅，位相，サブアレー番号）を図９に示す。図８か
らわかるように地球視野内に１３ｄＢのサイドローブが
現れている。FIG. 8 shows a radiation pattern obtained by using the array antenna of FIG. 7 while keeping the output of the high power amplifier connected to each sub array constant and appropriately giving the excitation phase to each sub array. FIG. 9 shows the excitation distribution (amplitude, phase, subarray number) of each subarray at this time. As can be seen from FIG. 8, a side lobe of 13 dB appears in the earth's field of view.
【００１５】図８のサイドローブを地球視野内から除去
するために白ぬきの三角印で示した放射パターンのナル
を黒の三角印の位置にシフトさせるように各サブアレー
の励振位相を図１１に示すような値とする。この操作に
より、図１０に示すような地球視野内にサイドローブの
ない放射パターンが得られる。また、このときの利得は
図８と同等である。In order to remove the side lobe of FIG. 8 from the earth's field of view, the excitation phase of each sub-array is shown in FIG. 11 so that the null of the radiation pattern shown by the open triangle is shifted to the position of the black triangle. The value is as shown. By this operation, a radiation pattern without side lobes in the earth's field of view as shown in FIG. 10 is obtained. Further, the gain at this time is equivalent to that in FIG.
【００１６】以上説明したように、実施例１〜４では、
リニアアレーを例にとって説明したが、２次元，３次元
的なアレーアンテナについても同様である。また、上記
実施例ではサブアレー内の素子アンテナの数を一定の数
で説明したが、素子アンテナの数については限定される
ものではない。As described above, in Examples 1 to 4,
Although the linear array has been described as an example, the same applies to two-dimensional and three-dimensional array antennas. Further, in the above embodiment, the number of element antennas in the sub-array has been described as a fixed number, but the number of element antennas is not limited.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上のように、この第１の発明によれ
ば、サブアレー内の素子アンテナの数をサブアレーごと
に変化させる構成としたため、ハイパワーアンプ（ＨＰ
Ａ）等の振幅可変機構等の可変増幅器の振幅可変機構の
低減や、その振幅比も小さくできるため、可変増幅器の
設計が容易になる効果がある。この第２の発明によれ
ば、サブアレー内の素子アンテナの数を、アレーアンテ
ナの所定の開口分布に従って変化させる構成としたた
め、第１の発明の効果に加えて、利得とサイドローブレ
ベルの関係を最適にできる効果がある。この第３の発明
によれば、この第２の発明の可変増幅器の出力又は入力
の電力を一定にする構成としたため、第１，第２の発明
の効果に加えて、複数の可変増幅器の内で、可変して設
定しなければならない可変増幅器を少なくとも１つだけ
にするか又は無くすことができる効果がある。この第４
の発明によれば、可変移相器及び可変増幅器の設定値を
アレーアンテナ装置の放射パターンのナルをシフトさせ
るような値とする構成としたため、利得を劣化させずに
サイドローブを除去できる効果がある。As described above, according to the first invention, since the number of element antennas in the sub-array is changed for each sub-array, a high power amplifier (HP) is used.
Since the amplitude variable mechanism of the variable amplifier such as the amplitude variable mechanism of A) or the like can be reduced and the amplitude ratio thereof can be reduced, there is an effect that the design of the variable amplifier is facilitated. According to the second invention, since the number of element antennas in the sub-array is changed according to the predetermined aperture distribution of the array antenna, in addition to the effect of the first invention, the relationship between the gain and the side lobe level is There is an effect that can be optimized. According to the third invention, since the output or input power of the variable amplifier of the second invention is made constant, in addition to the effects of the first and second inventions, among the plurality of variable amplifiers, Thus, there is an effect that at least one variable amplifier that must be variably set can be eliminated or eliminated. This 4th
According to the invention, since the setting values of the variable phase shifter and the variable amplifier are set to values that shift the null of the radiation pattern of the array antenna apparatus, side lobes can be removed without degrading the gain. is there.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】この第１の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the first invention.
【図２】図１のアレーアンテナ装置の開口分布を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing an aperture distribution of the array antenna apparatus of FIG.
【図３】この第２の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an array antenna device according to an embodiment of the second invention.
【図４】この第３の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the third invention.
【図５】この第４の発明の一実施例に係るアレーアンテ
ナ装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an array antenna apparatus according to an embodiment of the fourth invention.
【図６】静止衛星から見た地球を示した円形の図であ
る。FIG. 6 is a circular diagram showing the earth as seen from a geostationary satellite.
【図７】図４のアレーアンテナ装置に従って構成したサ
ブアレー化したアレーアンテナ装置を示す図である。7 is a diagram showing a sub-arrayed array antenna device configured according to the array antenna device of FIG. 4;
【図８】図７のアレーアンテナ装置を用いて、各サブア
レーに接続されたハイパワーアンプの出力を一定とし、
励振位相を各サブアレーに適当に与えて得た放射パター
ンの図である。FIG. 8: Using the array antenna device of FIG. 7, the output of a high power amplifier connected to each sub array is made constant,
It is a figure of the radiation pattern obtained by giving an excitation phase to each subarray suitably.
【図９】図８の放射パターンを得るための各サブアレの
励振分布の図である。9 is a diagram of an excitation distribution of each sub array for obtaining the radiation pattern of FIG.
【図１０】地球視野内におけるサイドローブのない放射
パターンを示す図である。FIG. 10 shows a sidelobe-free radiation pattern in the Earth's field of view.
【図１１】図１０の放射パターンを得るための各サブア
レーの励振分布を示す図である。11 is a diagram showing an excitation distribution of each sub-array for obtaining the radiation pattern of FIG.
【図１２】従来のアレーアンテナ装置の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional array antenna device.
【符号の説明】 １ アレーアンテナ装置 ２ サブアレーモジュール ３ チップ Ａ１〜Ａ２３ 素子アンテナ Ｄ１〜Ｄ７ 電力分配器 Ｈ１〜Ｈ７ ハイパワーアンプ Ｐ１〜Ｐ７ 移相器[Description of Reference Signs] 1 array antenna device 2 sub array module 3 chip A1 to A23 element antenna D1 to D7 power distributor H1 to H7 high power amplifier P1 to P7 phase shifter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 奈緒美 鎌倉市上町屋730番地 三菱電機エンジニ シリング株式会社鎌倉事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naomi Koyanagi 730 Kamimachiya, Kamakura City Mitsubishi Electric Engineering Co., Ltd. Kamakura Office
Claims (4)
サブアレーと、このサブアレーに接続された可変位相器
及び可変増幅器とを有する回路を単位として、複数の回
路から構成されるアレーアンテナ装置において、上記素
子アンテナの数が上記サブアレーごとに異なることを特
徴とするアレーアンテナ装置。1. An array antenna device comprising a plurality of circuits in which a circuit having a subarray consisting of a plurality of arrayed element antennas and a variable phase shifter and a variable amplifier connected to the subarray is used as a unit. An array antenna device, wherein the number of element antennas is different for each sub-array.
の所定の開口分布に従って、上記サブアレーごとに異な
ることを特徴とする請求項第１項記載のアレーアンテナ
装置。2. The array antenna apparatus according to claim 1, wherein the number of the element antennas is different for each sub array according to a predetermined aperture distribution of the array antenna.
一定とした請求項第１項記載のアレーアンテナ装置。3. The array antenna device according to claim 1, wherein the output or input power of the variable amplifier is constant.
野内に電波を放射又は限られた視野内から電波を受信す
る場合に、上記アレーアンテナ装置が発生する上記視野
内にあるサイドローブを上記視野外に発生させるため
に、上記可変位相器及び上記可変増幅器の設定値を上記
アレーアンテナ装置の放射パターンのナルをシフトさせ
るような値としたことを特徴とする請求項第１項記載の
アレーアンテナ装置。4. When the array antenna device is used to radiate a radio wave in a limited field of view or receive a radio wave from a limited field of view, a side lobe in the field of view generated by the array antenna device is detected. The set value of the variable phase shifter and the variable amplifier is set to a value that shifts a null of a radiation pattern of the array antenna device in order to generate it outside the field of view. Array antenna device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822392A JPH05291814A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Array antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822392A JPH05291814A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Array antenna system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291814A true JPH05291814A (en) | 1993-11-05 |
Family
ID=14731274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11822392A Pending JPH05291814A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Array antenna system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291814A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081806A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Radio device, spatial path control method, and spatial path control program |
| JP2010093399A (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | Antenna apparatus |
| US20120086601A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Microwave antenna system |
| WO2016063438A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 日本電気株式会社 | Planar antenna |
| US10062972B1 (en) * | 2013-04-23 | 2018-08-28 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Antenna array with low Rx and Tx sidelobe levels |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP11822392A patent/JPH05291814A/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8412115B2 (en) | 2002-03-22 | 2013-04-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| USRE49169E1 (en) | 2002-03-22 | 2022-08-09 | Hera Wireless S.A. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| US7962103B2 (en) | 2002-03-22 | 2011-06-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| US7539461B2 (en) | 2002-03-22 | 2009-05-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| USRE49182E1 (en) | 2002-03-22 | 2022-08-23 | Hera Wireless S.A. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| WO2003081806A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Radio device, spatial path control method, and spatial path control program |
| USRE49181E1 (en) | 2002-03-22 | 2022-08-23 | Hera Wireless S.A. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| USRE49147E1 (en) | 2002-03-22 | 2022-07-19 | Hera Wireless S.A. | Radio apparatus, and method and program for controlling spatial path |
| JP2010093399A (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | Antenna apparatus |
| US20120086601A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Microwave antenna system |
| JP2012100257A (en) * | 2010-10-08 | 2012-05-24 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | Microwave antenna system |
| US10062972B1 (en) * | 2013-04-23 | 2018-08-28 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Antenna array with low Rx and Tx sidelobe levels |
| EP3211717A4 (en) * | 2014-10-21 | 2018-02-28 | Nec Corporation | Planar antenna |
| US10411360B2 (en) | 2014-10-21 | 2019-09-10 | Nec Corporation | Planar antenna |
| WO2016063438A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 日本電気株式会社 | Planar antenna |
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