JP2000031736A - Phase mono-pulse antenna system - Google Patents

Phase mono-pulse antenna system

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JP2000031736A
JP2000031736A JP10192184A JP19218498A JP2000031736A JP 2000031736 A JP2000031736 A JP 2000031736A JP 10192184 A JP10192184 A JP 10192184A JP 19218498 A JP19218498 A JP 19218498A JP 2000031736 A JP2000031736 A JP 2000031736A
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JP
Japan
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phase
antenna
array antennas
comb
array
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Pending
Application number
JP10192184A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Watanabe
俊明 渡辺
Kunitoshi Nishikawa
訓利 西川
Kunio Sakakibara
久二男 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To execute optionally extension of an azimuth detection range in the phase mono-pulse antenna system, optimization of antenna directivity and revision of a characteristic. SOLUTION: The antenna system has two antennas 21, 22 where a plurality of antenna elements are configured with arrangement of a comb-line (or in one column), and the antennas 21, 22 are placed opposite to each other in a way that the lengthwise directions of comb teeth (or columnar directions) are inparallel with each other and the phase centers are deviated by a prescribed amount in the lengthwise directions of comb teeth. Then the lengthwise directions of comb teeth (or columnar directions) of the comb lines of the array antennas 21, 22 are placed in parallel with an azimuth angle detection plane of the antenna system. Thus the phase center interval L0 is set without being affected by the interval of the antenna elements 13, the size and number of the elements 13 or the like by shifting optionally the array antennas 21, 22 in the lengthwise directions of comb teeth to detect an azimuth angle. Furthermore, only a phase difference within an azimuth angle detection plane can be detected by eliminating a deviation of the phase center in other directions than the azimuth angle detection plane of the array antennas 21, 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のアンテナ
素子から構成される2つのアレーアンテナを用い、2つ
のアレーアンテナの受信波の位相差から電波の到来方向
を検出する位相モノパルス方式のアンテナ装置の構成に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase monopulse type antenna device which uses two array antennas composed of a plurality of antenna elements and detects a direction of arrival of a radio wave from a phase difference between received waves of the two array antennas. Related to the configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】位相モノパルス方式のアンテナ装置で
は、図7に示すように2つのアンテナを横に並べて配置
し、受信波の位相差Δφを検出し、この位相差Δφに基
づいて電波の到来方向(方位角θ)を検出する。
2. Description of the Related Art In a phase monopulse type antenna apparatus, as shown in FIG. 7, two antennas are arranged side by side, a phase difference Δφ of a received wave is detected, and an arrival direction of a radio wave is determined based on the phase difference Δφ. (Azimuth angle θ).

【0003】図8はこのような位相モノパルス方式の従
来のアンテナ装置の構成を示している。図8に示すよう
に、位相モノパルスアンテナ装置では、複数のアンテナ
素子3が列状に並べられて構成された2つのアレーアン
テナ1及び2が、それぞれ同一平面内において図中のy
軸方向に並べて配置されている。同一の方向から到来し
た平面波がこのアレーアンテナ1及び2においてそれぞ
れ受信された場合に、ポートP1及びP2に現れる受信
波の位相差Δφは、次式(1)で示される。
FIG. 8 shows a configuration of a conventional antenna device of such a phase monopulse system. As shown in FIG. 8, in the phase monopulse antenna device, two array antennas 1 and 2 configured by arranging a plurality of antenna elements 3 in a row are arranged on the same plane in each of y in FIG.
They are arranged side by side in the axial direction. When plane waves arriving from the same direction are received by the array antennas 1 and 2, respectively, the phase difference Δφ of the received waves appearing at the ports P1 and P2 is expressed by the following equation (1).

【0004】[0004]

【数1】 Δφ=(2π/λ)・L・sinθ ・・・(1) ここで、λは電波の使用周波数における波長、Lは2つ
のアレーアンテナの位相中心1PCと2PCの間隔、θ
は電波の到来する方位角を表す。通常、位相モノパルス
方式における検出位相差の範囲は、−π<Δφ<πであ
るので、位相中心間隔Lがλ/2であれば、−π/2<
θ<π/2となり、アンテナ装置の前面の全方位角が検
出可能となる(図9参照)。
Δφ = (2π / λ) · L · sin θ (1) where λ is the wavelength at the operating frequency of the radio wave, L is the interval between the phase centers 1PC and 2PC of the two array antennas, θ
Represents the azimuth at which the radio wave arrives. Normally, the range of the detected phase difference in the phase monopulse method is -π <Δφ <π. Therefore, if the phase center interval L is λ / 2, −π / 2 <
θ <π / 2, and all azimuth angles on the front surface of the antenna device can be detected (see FIG. 9).

【0005】各アレーアンテナ1、2を構成する複数の
アンテナ素子3の間隔dは、通常λ/2〜λの範囲に設
定される。利得を向上させるためには、アレーアンテナ
の列数、即ち櫛形アンテナの櫛歯の数を増加させればよ
いが、図8のように2つのアレーアンテナをy軸方向に
単に並列配置する構成では、位相中心間隔Lが数λ以上
になってしまう。すると、方位角θの検出範囲が狭くな
って広角での検出が不可能となる。
The interval d between the plurality of antenna elements 3 constituting each of the array antennas 1 and 2 is usually set in the range of λ / 2 to λ. In order to improve the gain, the number of rows of array antennas, that is, the number of comb teeth of a comb antenna may be increased. However, as shown in FIG. 8, in a configuration in which two array antennas are simply arranged in parallel in the y-axis direction, , The phase center interval L becomes several λ or more. Then, the detection range of the azimuth angle θ becomes narrow, and detection at a wide angle becomes impossible.

【0006】これに対し、例えば特開平9−16262
6号公報に開示されたモノパルスレーダ装置を構成する
平面アレーアンテナでは、2つのアレーアンテナの位相
中心間隔Lをλ以下とすることができる。図10は、こ
の平面アレーアンテナの構成を示している。図示するよ
うに、2つのアレーアンテナ5及び6は、複数のアンテ
ナ素子(マイクロストリップアンテナ素子)3が櫛形の
櫛歯を構成するように並べられて構成され、互いの櫛歯
がかみ合うようにこの2つのアレーアンテナ5と6とが
対向配置されている。2つのアレーアンテナ5及び6に
おいて、櫛歯の長手方向に直交するy軸方向における位
相中心間隔Lは、各アレーアンテナ5、6の櫛歯間の距
離dyに応じて決まり、櫛歯の数を増やしてもLをλ以
下とすることが可能となっている。
On the other hand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-16262
In the planar array antenna included in the monopulse radar device disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-2006, the phase center interval L between the two array antennas can be set to λ or less. FIG. 10 shows the configuration of this planar array antenna. As shown in the drawing, the two array antennas 5 and 6 are configured such that a plurality of antenna elements (microstrip antenna elements) 3 are arranged so as to form a comb-shaped comb tooth, and the two comb-teeth are engaged with each other. Two array antennas 5 and 6 are arranged to face each other. In the two array antennas 5 and 6, the phase center interval L in the y-axis direction perpendicular to the longitudinal direction of the comb teeth is determined according to the distance d y between the comb teeth of each array antenna 5 and 6, and the number of comb teeth It is possible to make L equal to or smaller than λ even if is increased.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
の平面アレーアンテナでは、アレーアンテナ5及び6の
各アンテナ素子3の間隔dyは、通常λ/2程度の長さ
を持つアンテナ素子の接近による、アンテナ素子間の結
合量を小さくするため、λ以上に設定しなければならな
い。そして、このアンテナ素子3の間隔dyは2つのア
レーアンテナ5及び6の位相中心間隔Lに影響を与える
ため、図10のアンテナ装置では、位相中心間隔Lを原
理的にλ/2以下にすることが不可能となる。
However, FIG.
In the planar array antenna, spacing d y of the antenna elements 3 of the array antenna 5 and 6, by the approaching of the antenna element having a normal lambda / 2 about a length, in order to reduce the amount of coupling between the antenna elements, lambda Must be set above. Since the distance d y between the antenna elements 3 affects the phase center distance L between the two array antennas 5 and 6, the phase center distance L is set to λ / 2 or less in the antenna device of FIG. It becomes impossible.

【0008】また、図10のアンテナ装置では、通常、
y軸方向において隣接する他のアレーアンテナのアンテ
ナ素子3との間隔s(=dy/2)を一定とする必要が
ある。従って、Lを所望値に変えるためには、櫛形アレ
ーアンテナ5及び6において、それぞれy軸方向の全て
のアンテナ素子3の間隔sを同じとし、その上でsを大
きくしたり小さくして調整することになる。しかし、s
が変化すると、アンテナ装置全体の利得や指向性が変化
することになるため、sの値を変えてLを調整すること
は実用上不可能である。そのため、sは、アレーアンテ
ナの利得や、指向性が最適となる値に固定し、その上で
図10に示すように、アレーアンテナ5及び6の位相中
心5PC、6PCをずらすことで、位相中心間隔Lを変
える方法を採らざるを得ない。従って、位相中心間隔L
は、s、2s、3s、・・・等のように離散的な値しか
とることができず、アンテナ特性の変更の自由度が低
く、また、最適な特性を得ることが容易でないという問
題がある。
In the antenna device shown in FIG.
The distance s (= d y / 2) between the antenna element 3 of another array antenna adjacent in the y-axis direction needs to be constant. Therefore, in order to change L to a desired value, in the comb-shaped array antennas 5 and 6, the intervals s of all the antenna elements 3 in the y-axis direction are made the same, and then s is increased or decreased. Will be. But s
Changes, the gain and directivity of the entire antenna device change, and it is practically impossible to adjust L by changing the value of s. Therefore, s is fixed to a value at which the gain and the directivity of the array antenna are optimized, and then the phase centers 5PC and 6PC of the array antennas 5 and 6 are shifted as shown in FIG. A method of changing the interval L has to be adopted. Therefore, the phase center interval L
Can take only discrete values such as s, 2s, 3s,..., And has a problem that the degree of freedom in changing antenna characteristics is low and it is not easy to obtain optimum characteristics. is there.

【0009】上記課題を解決するために、この発明は、
広角の方位検出を可能とするとともにアンテナの利得や
指向性の最適化と調整が容易な位相モノパルスアンテナ
装置を提供することを目的とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides
It is an object of the present invention to provide a phase monopulse antenna device that enables wide-angle azimuth detection and that can easily optimize and adjust the antenna gain and directivity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、以下のような特徴を有する。
To achieve the above object, the present invention has the following features.

【0011】まず、この発明にかかる位相モノパルスア
ンテナ装置は、複数のアンテナ素子が一列又は櫛形に配
列されて構成されたアレーアンテナを2つ有し、該2つ
のアレーアンテナは、それぞれの列方向又は櫛形の櫛歯
長手方向が、互いに平行に配置され、かつアレーアンテ
ナの位相中心が、該列方向又は櫛歯長手方向で互いに所
定量ずれるように対向配置されている。更に、前記2つ
のアレーアンテナの列方向又は櫛歯長手方向が、アンテ
ナ装置における方位角検出面に対して平行に配置される
ことを特徴とする。
First, a phase monopulse antenna device according to the present invention has two array antennas each having a plurality of antenna elements arranged in a row or in a comb shape. The longitudinal directions of the comb teeth are arranged parallel to each other, and the phase centers of the array antennas are opposed to each other such that the phase centers of the array antennas are shifted from each other by a predetermined amount in the row direction or the comb tooth longitudinal direction. Further, a column direction or a comb tooth longitudinal direction of the two array antennas is arranged parallel to an azimuth angle detection surface of the antenna device.

【0012】このような構成とすることにより、方位角
検出のための2つのアレーアンテナの位相中心間隔が、
アレーアンテナを互いにその列方向又は櫛形の櫛歯長手
方向にずらすことで設定可能となる。この位相中心間隔
の値は、アンテナ素子の間隔や大きさに影響されること
ない。従って、要求に応じて、位相中心間隔と、アンテ
ナ素子の数や間隔とをそれぞれ独立に設定できる。
With such a configuration, the phase center interval between the two array antennas for azimuth angle detection is
It can be set by shifting the array antennas in the column direction or the comb-shaped longitudinal direction of the comb teeth. The value of the phase center interval is not affected by the interval and size of the antenna elements. Therefore, the phase center interval and the number and interval of the antenna elements can be set independently of each other as required.

【0013】また、本発明の他の特徴は、上記位相モノ
パルスアンテナ装置において、前記2つのアレーアンテ
ナは、その少なくとも一方の列数が2以上とされ、更に
前記列方向又は櫛形の櫛歯の長手方向に直交する方向に
おける各アレーアンテナの位相中心が、互いに一致する
よう配置されていることである。
Another feature of the present invention is that, in the phase monopulse antenna device, at least one of the two array antennas has two or more rows, and further, the length of the row direction or the comb-shaped comb teeth That is, the phase centers of the array antennas in the direction orthogonal to the direction are arranged so as to coincide with each other.

【0014】このような構成とすれば、該検出方位角面
の平面方向以外の角度成分に対して受信波に位相差を発
生させないようにすることができ、電波の到来する方向
が、検出したい方向以外にも変動する場合でも、高精度
の方位検出が可能となる。
With such a configuration, it is possible to prevent a phase difference from occurring in the received wave with respect to an angle component other than the plane direction of the detected azimuth plane, and it is desired to detect the direction in which the radio wave arrives. Even in the case where the direction fluctuates other than the direction, it is possible to detect the direction with high accuracy.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態(以下実施形態という)について説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0016】[実施形態1]図1は、実施形態1にかか
る位相モノパルスアンテナ装置の構成を示している。2
つのアレーアンテナ11及び12は、それぞれ、方位角
検出面に平行なy軸方向において、間隔dyで一列に配
列された複数のアンテナ素子13が互いに接続されて構
成されている。2つのアレーアンテナ11及び12は、
そのy軸方向の位相中心11PC、12PCが互いにL
0だけずらされ、y軸方向と直交するx軸方向には互い
に平行に間隔sxだけ離間し、更に原点0を中心に点対
称となるように配置されている。
[First Embodiment] FIG. 1 shows a configuration of a phase monopulse antenna device according to a first embodiment. 2
One of the array antenna 11 and 12, respectively, in parallel y-axis direction in the azimuth angle detection surface, a plurality of antenna elements 13 arranged in a row at intervals d y is configured by connecting to each other. The two array antennas 11 and 12 are
The phase centers 11PC and 12PC in the y-axis direction are L
They are displaced by 0 , are spaced apart by an interval s x in the x-axis direction orthogonal to the y-axis direction, and are arranged point-symmetrically about the origin 0.

【0017】図2はdy=0.93λ間隔でアンテナ素
子が5素子配列された、図1に示す形態によるアレーア
ンテナ11及び12を、それぞれy軸の負方向及び正方
向に所定量ずらして配置したものである。ここで、図2
(a)、(b)、(c)に対し、そのずれによって生じ
る位相中心間隔L0はそれぞれ0.5dy(0.465
λ)、1.5dy(1.395λ)、2.5dy(2.3
25λ)としている。また、図3は、図2に示した位相
中心間隔L0をパラメータとした、方位角θとアレーア
ンテナ11、12で得られる受信波の位相差(位相モノ
パルス信号)Δφ0との関係を示している。
FIG. 2 shows the array antennas 11 and 12 according to the embodiment shown in FIG. 1 in which five antenna elements are arranged at an interval of d y = 0.93λ by shifting the array antennas 11 and 12 by a predetermined amount in the negative and positive directions of the y-axis, respectively. It is arranged. Here, FIG.
(A), (b), (c) relative to the phase center distance L 0 is respectively 0.5d y caused by the deviation (0.465
λ), 1.5 d y (1.395λ), 2.5 d y (2.3
25λ). FIG. 3 shows the relationship between the azimuth angle θ and the phase difference (phase monopulse signal) Δφ 0 of the received waves obtained by the array antennas 11 and 12 using the phase center interval L 0 shown in FIG. 2 as a parameter. ing.

【0018】本実施形態1の位相モノパルスアンテナ装
置において、方位角検出面は、y軸及びx軸の両方に直
交するz軸と、y軸とで形成するy−z面である。この
y−z面内における方位角θに対し、アレーアンテナ1
1のポートP1と、アレーアンテナ12のポートP2と
に現れる受信波の位相差Δφ0は、次式(2)のように
なる。
In the phase monopulse antenna device according to the first embodiment, the azimuth angle detection plane is a yz plane formed by the z axis orthogonal to both the y axis and the x axis and the y axis. With respect to the azimuth angle θ in the yz plane, the array antenna 1
The phase difference Δφ 0 of the received wave appearing at the port P 1 of the No. 1 and the port P 2 of the array antenna 12 is expressed by the following equation (2).

【0019】[0019]

【数2】 Δφ0=(2π/λ)・L0・sinθ ・・・(2) 上式(2)から明らかなように、y軸方向でのずれ量
(位相中心間隔)L0が零であるとすると、ポートP1
とポートP2とに発生する受信波(入射波)の位相差Δ
φ0は方位が変化しても常に零となり、位相中心間隔L0
を大きくするに従い受信波の方位角θに対する検出位相
差Δφ0の変化量が大きくなる。このことは、図3から
も明らかである。即ち、図2のようにL0を0.465
λ、1.395λとした場合に、Δφ0と方位角θの関
係は、位相中心間隔L0が大きくなるにつれ特性線の傾
きが急峻となっており、方位角θに対する検出位相差Δ
φ0の変化量が大きくなっている。また、その結果図3
から分かるように、通常、位相モノパルス方式における
検出位相差の範囲は、−π<Δφ<πであるので、L0
<λ/2とした場合検出方位角θは、|θ|>π/2で
あるのに対し、L0を大きくすると|θ|の値が小さく
なる。
Δφ 0 = (2π / λ) · L 0 · sin θ (2) As is apparent from the above equation (2), the shift amount (phase center interval) L 0 in the y-axis direction is zero. Then port P1
Difference Δ between the received wave (incident wave) generated at the port and the port P2
φ 0 is always zero even when the direction changes, and the phase center interval L 0
Increases, the amount of change in the detected phase difference Δφ 0 with respect to the azimuth angle θ of the received wave increases. This is clear from FIG. That is, the L 0 as shown in FIG. 2 0.465
When λ and 1.395λ, the relationship between Δφ 0 and the azimuth angle θ is such that the slope of the characteristic line becomes steeper as the phase center interval L 0 increases, and the detected phase difference Δ
The variation of φ 0 is large. As a result, FIG.
As can be seen from the above, normally, the range of the detected phase difference in the phase monopulse method is -π <Δφ <π, and therefore L 0
In the case of <λ / 2, the detected azimuth θ is | θ |> π / 2, whereas when L 0 is increased, the value of | θ | decreases.

【0020】以上のように、本実施形態1では、検出す
べき方位角検出面(y−z面)に平行な方向(y軸方
向)に沿って、2つのアレーアンテナのそれぞれを複数
のアンテナ素子を一列に並べて構成している。従って、
2つのアレーアンテナの位相中心11PC、12PCを
y軸方向に互いにずらすことで位相中心間隔L0を任意
に設定でき、L0<λ/2とすることも可能となり、ア
ンテナ装置の前面の全方位角が検出できる。また、アン
テナ素子13の間隔dyを位相中心間隔L0と関係なく最
適値に設定でき、指向性ビームの幅、利得などを最適値
とする目的を発生するためにアンテナ素子の間隔を自由
に設定でき、高性能の位相モノパルスアンテナ装置を実
現することが容易となる。
As described above, in the first embodiment, each of the two array antennas is connected to a plurality of antennas along the direction (y-axis direction) parallel to the azimuth angle detection plane (yz plane) to be detected. The elements are arranged in a line. Therefore,
By shifting the phase centers 11PC and 12PC of the two array antennas from each other in the y-axis direction, the phase center interval L 0 can be set arbitrarily, and L 0 <λ / 2 can be satisfied. The corner can be detected. Further, the distance d y between the antenna elements 13 can be set to an optimum value irrespective of the phase center distance L 0, and the distance between the antenna elements can be freely set in order to generate the objective of setting the width and the gain of the directional beam to the optimum values. It is easy to realize a phase monopulse antenna device that can be set and has high performance.

【0021】[実施形態2]図4は、実施形態2にかか
る位相モノパルスアンテナ装置の構成を示している。本
実施形態2では、2つのアレーアンテナ21及び22を
それぞれ同数の櫛歯がx軸方向に配列されてなる櫛形ア
レーアンテナによって構成している。実施形態1の列状
のアレーアンテナに代えて図4のような櫛形アレーアン
テナを用いることにより、本実施形態2のアンテナ装置
では、x−z面内におけるビーム幅を狭めてその指向性
を高めることを可能としている。
[Second Embodiment] FIG. 4 shows a configuration of a phase monopulse antenna device according to a second embodiment. In the second embodiment, the two array antennas 21 and 22 are each configured by a comb array antenna having the same number of comb teeth arranged in the x-axis direction. By using a comb-shaped array antenna as shown in FIG. 4 instead of the row-shaped array antenna of the first embodiment, in the antenna device of the second embodiment, the beam width in the xz plane is narrowed to increase the directivity. It is possible.

【0022】これらの櫛形のアレーアンテナ21及び2
2の櫛歯部分は、図4に示すように、それぞれy軸方向
に沿って複数のアンテナ素子13が一列に、かつ互いに
間隔dyで配置されて構成されている。そして、2つの
アレーアンテナ21及び22は、その櫛歯が互いにかみ
合うように対向して配置されている。
These comb-shaped array antennas 21 and 2
As shown in FIG. 4, the two comb-tooth portions are formed by arranging a plurality of antenna elements 13 in a line along the y-axis direction and at a distance d y from each other. The two array antennas 21 and 22 are arranged to face each other so that their comb teeth mesh with each other.

【0023】なお、本実施形態2において、y軸方向に
おける位相中心間隔L0に関しては、実施形態1と同
様、方位角θに対する検出位相差Δφ0の変化量、言い
換えると検出すべき方位角θの角度範囲や要求されるア
ンテナの感度特性等に応じて、各アレーアンテナ21、
22の位相中心21PC、22PCをy軸方向にずらす
ことで設定できる。よって、アンテナ素子13の間隔d
yとは関係なくL0を任意値に設定できる。
In the second embodiment, with respect to the phase center interval L 0 in the y-axis direction, as in the first embodiment, the amount of change of the detected phase difference Δφ 0 with respect to the azimuth θ, in other words, the azimuth θ Each array antenna 21,
22 can be set by shifting the phase centers 21PC and 22PC in the y-axis direction. Therefore, the distance d between the antenna elements 13
L 0 can be set to an arbitrary value regardless of y .

【0024】このような構成により、本実施形態2で
は、アンテナ素子13の間隔dy及びy軸方向のアンテ
ナ素子数を調整するだけでなく、更にx軸方向に配置さ
れるアンテナ素子数(櫛歯の本数)を調整することで、
x−z面及びy−z面におけるビーム幅を任意に設定で
きる。そして、一方で、上述のようにビーム幅等と関係
なく独立して2つのアレーアンテナ21及び22の位相
中心間隔L0を任意に設定することができる。
[0024] With such a configuration, in the second embodiment, not only by adjusting the distance d y and the number of antenna elements y-axis direction of the antenna element 13, the number of antenna elements is further arranged in the x-axis direction (the comb By adjusting the number of teeth)
The beam width in the xz plane and the yz plane can be set arbitrarily. On the other hand, as described above, the phase center interval L 0 between the two array antennas 21 and 22 can be arbitrarily set independently of the beam width or the like.

【0025】[実施形態3]本実施形態3の特徴は、上
記実施形態2において説明した2つの櫛形アレーアンテ
ナ31及び32のx軸方向における位相中心を互いに一
致させた事である。
[Third Embodiment] A feature of the third embodiment is that the phase centers in the x-axis direction of the two comb-shaped array antennas 31 and 32 described in the second embodiment are matched with each other.

【0026】実施形態1及び実施形態2の構成では、2
つのアレーアンテナはy軸方向に任意のL0だけずらさ
れていることでy−z面内における電波到来方向の方位
角θを検出している。しかし、該2つのアレーアンテナ
はx軸方向にもその位相中心がずれているため、実際に
は、ポートP1とポートP2においてx−y面内におけ
る方位角の変化に起因して受信波に位相差が発生し、検
出すべきy−z面内の位相差Δφ0に誤差を生ずること
となる。
In the configuration of the first and second embodiments,
The two array antennas detect the azimuth θ of the radio wave arrival direction in the yz plane by being shifted by an arbitrary L 0 in the y-axis direction. However, since the phase centers of the two array antennas are also shifted in the x-axis direction, the positions of the received waves are actually changed at the ports P1 and P2 due to the change in the azimuth angle in the xy plane. A phase difference occurs, and an error occurs in the phase difference Δφ 0 in the yz plane to be detected.

【0027】そこで、本実施形態3では、図5に示すよ
うに、x軸方向における位相中心を2つのアレーアンテ
ナ31及び32で一致させることで、x−z面内におけ
る方位角の変化が受信波に位相差として発生することを
防止している。
Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, the phase center in the x-axis direction is matched by the two array antennas 31 and 32 so that the change in the azimuth angle in the xz plane is received. It prevents the wave from being generated as a phase difference.

【0028】図5のアンテナ装置では、2つのアレーア
ンテナの一方(図5ではアンテナ31)の櫛歯数(列
数)を他方のアンテナのそれより一本増やしている。そ
して、x軸方向において、櫛歯数の少ない方のアレーア
ンテナ32の最も外側に位置する櫛歯の外側に、この増
分の櫛歯が配置されるようにし、アレーアンテナ31の
アンテナ素子13とアレーアンテナ32のアンテナ素子
13とのx方向の間隔がsx(=dx/2)となるように
設定し、2つのアレーアンテナのx軸方向での位相中心
を一致させている。
In the antenna device of FIG. 5, the number of comb teeth (the number of columns) of one of the two array antennas (the antenna 31 in FIG. 5) is increased by one from that of the other antenna. Then, in the x-axis direction, the incremental comb teeth are arranged outside the outermost comb teeth of the array antenna 32 having the smaller number of comb teeth, so that the antenna element 13 of the array antenna 31 and the antenna element 13 are arranged. The distance between the antenna 32 and the antenna element 13 in the x direction is set to be s x (= d x / 2), and the phase centers of the two array antennas in the x axis direction are matched.

【0029】なお、上記例では、櫛歯数が2つのアレー
アンテナ31及び32で異なるため、x−z面における
ビーム幅に両者で多少の差が発生するが、これは、ポー
トP1及びP2に現れる位相差Δφ0やアンテナ装置の
特性に殆ど影響を及ぼすことはない。そして、アレーア
ンテナを図5に示すような構成とすることで、x−z面
における位相差の発生を防止し、位相モノパルスアンテ
ナ装置の特性向上を図ることが可能となっている。
In the above example, since the number of comb teeth is different between the two array antennas 31 and 32, there is a slight difference between the beam widths in the xz plane between the two antennas. It hardly affects the phase difference Δφ 0 that appears and the characteristics of the antenna device. By using the configuration shown in FIG. 5 for the array antenna, it is possible to prevent the occurrence of a phase difference on the xz plane and to improve the characteristics of the phase monopulse antenna device.

【0030】また本実施形態3において、図5のように
2つのアレーアンテナ31及び32の両方が複数の櫛歯
を備える構成に限られず、例えば実施形態1(図1参
照)の列状のアレーアンテナ11及び12の一方のアン
テナだけ列を一本増やして櫛形とし、2本の櫛歯が、他
方のアンテナ素子を構成する一列を挟むような構成とし
てもよい。
Further, in the third embodiment, both the two array antennas 31 and 32 are not limited to the configuration having a plurality of comb teeth as shown in FIG. 5, but, for example, the row-shaped array of the first embodiment (see FIG. 1). One of the antennas 11 and 12 may be arranged in a row by increasing the number of rows to form a comb shape, and two comb teeth may sandwich a row forming the other antenna element.

【0031】図6は、本実施形態3の他の構成例を示し
ている。図6に示す構成では、例えば各アレーアンテナ
41、42の櫛歯が2本の場合に、2つのアレーアンテ
ナの櫛歯を交互にかみ合わせるのではなく、一方のアレ
ーアンテナ(ここではアンテナ42)の2本の櫛歯の外
側に、他方のアレーアンテナ(ここではアンテナ41)
の櫛歯を1本ずつ配置させる構成としている。そして、
図6では、2つのアレーアンテナ41及び42のx軸方
向の両方の位相中心をアレーアンテナ42の櫛歯のx軸
方向における中央付近になるように設定することで、一
致させている。
FIG. 6 shows another configuration example of the third embodiment. In the configuration shown in FIG. 6, for example, when each of the array antennas 41 and 42 has two comb teeth, the comb teeth of the two array antennas are not engaged with each other alternately, but one of the array antennas (here, the antenna 42). Outside of the two comb teeth, the other array antenna (here, antenna 41)
Are arranged one by one. And
In FIG. 6, the phase centers of the two array antennas 41 and 42 in the x-axis direction are set so as to be near the center of the comb teeth of the array antenna 42 in the x-axis direction.

【0032】なお、図6の構成において、アレーアンテ
ナ41のアンテナ素子13の外側とアレーアンテナ42
のアンテナ素子13の内側とが隣接する間隔は、両側
(図中の上下方向)ともsxとし、等しくなるようにし
ている。
In the configuration shown in FIG. 6, the outside of the antenna element 13 of the array antenna 41 and the array antenna 42
Interval during which the inner adjacent antenna elements 13, and both s x (vertical direction in the figure) on both sides, is set to be equal.

【0033】また、本実施形態3において、y軸方向の
位相中心31PC及び32PC、又は41PC及び42
PCは、上記実施形態2と同様に、櫛歯をその長手方向
に互いにずらすことで互いに任意にL0だけずらすこと
ができ、また櫛歯の本数、アンテナ素子の間隔dy、sx
及びx軸方向に並ぶアンテナ素子数を最適値とすること
で、アンテナ装置の特性は所望のものに調整することが
可能となっている。
In the third embodiment, the phase centers 31PC and 32PC or 41PC and 42PC in the y-axis direction are used.
PC, as in Embodiment 2, the comb teeth to be able to shift only arbitrarily L 0 each other by shifting from each other in the longitudinal direction and the number of comb teeth, distance d y of the antenna elements, s x
By setting the number of antenna elements arranged in the x-axis direction and the optimum value, the characteristics of the antenna device can be adjusted to desired ones.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、方位角検出のための2つのアレーアンテナの位相中
心間隔をアンテナ素子の間隔や大きさに影響されること
なく、任意に設定でき、アンテナ特性の最適化とアンテ
ナ特性の変更が容易となる。
As described above, in the present invention, the phase center interval between two array antennas for azimuth angle detection can be arbitrarily set without being affected by the interval and size of antenna elements. It is easy to optimize the antenna characteristics and change the antenna characteristics.

【0035】また、検出したい方位角面以外の角度成分
について受信波に位相差が発生しないようにでき、簡単
な構成で位相モノパルスアンテナ装置の性能向上を図る
ことが可能となる。
In addition, it is possible to prevent a phase difference from occurring in a received wave with respect to an angle component other than the azimuth plane to be detected, and to improve the performance of the phase monopulse antenna device with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の位相モノパルスアンテ
ナ装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a phase monopulse antenna device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施形態1の各アレーアンテナの位相中心間
隔L0をずらした場合の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration when a phase center interval L 0 of each array antenna of the first embodiment is shifted.

【図3】 図2に準じて実施形態1の2つのアレーアン
テナの位相中心間隔を変えたときに得られる位相差Δφ
0と方位角θとの関係を示す図である。
FIG. 3 shows a phase difference Δφ obtained when the interval between the phase centers of the two array antennas of the first embodiment is changed according to FIG. 2;
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between 0 and an azimuth angle θ.

【図4】 実施形態2の位相モノパルスアンテナ装置の
構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a phase monopulse antenna device according to a second embodiment.

【図5】 実施形態3の位相モノパルスアンテナ装置の
構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a phase monopulse antenna device according to a third embodiment.

【図6】 実施形態3の位相モノパルスアンテナ装置で
あって図5と異なる構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a phase monopulse antenna device according to a third embodiment different from that of FIG. 5;

【図7】 位相モノパルス方式の原理を説明する概念図
である。
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the principle of the phase monopulse method.

【図8】 従来の位相モノパルスアンテナ装置の構成を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional phase monopulse antenna device.

【図9】 従来の位相モノパルスアンテナ装置において
得られる位相モノパルス信号での位相差Δφと検出方位
角θとの関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a phase difference Δφ and a detected azimuth angle θ in a phase monopulse signal obtained in a conventional phase monopulse antenna device.

【図10】 図7と異なる従来の位相モノパルスアンテ
ナ装置の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional phase monopulse antenna device different from FIG. 7;

【図11】 図9の位相モノパルスアンテナ装置におけ
る位相中心間隔Lの変更の方法を示す図である。
11 is a diagram illustrating a method of changing a phase center interval L in the phase monopulse antenna device of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,21,22,31,32,41,42 ア
レーアンテナ、11PC,12PC,21PC,22P
C,31PC,32PC,41PC,42pcp 位相
中心、13 アンテナ素子、P1,P2 ポート。
11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42 Array antenna, 11PC, 12PC, 21PC, 22P
C, 31PC, 32PC, 41PC, 42pcp Phase center, 13 antenna elements, P1, P2 ports.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 久二男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 5J021 AA05 AA07 AA11 DA01 HA11 JA00 JA10 5J070 AA02 AC11 AD07 AD08 AK22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Kujio Sakakibara 41-1, Oku-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture F-term in Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. 5J021 AA05 AA07 AA11 DA01 HA11 JA00 JA10 JA10 5J070 AA02 AC11 AD07 AD08 AK22

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のアンテナ素子が一列又は櫛形に配
列されて構成されたアレーアンテナを2つ有し、 該2つのアレーアンテナは、それぞれの列方向又は櫛形
の櫛歯長手方向が、互いに平行に配置され、かつアレー
アンテナの位相中心が、該列方向又は前記櫛歯長手方向
で互いに所定量ずれるように対向配置され、 前記2つのアレーアンテナの前記列方向又は前記櫛歯長
手方向が、アンテナ装置における方位角検出面に対して
平行に配置されることを特徴とする位相モノパルスアン
テナ装置。
1. An array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged in a row or in a comb shape, wherein the two array antennas have their respective row directions or comb-shaped comb tooth longitudinal directions parallel to each other. And the phase centers of the array antennas are arranged to face each other such that the phase centers thereof are shifted from each other by a predetermined amount in the row direction or the comb tooth longitudinal direction, and the row direction or the comb tooth longitudinal direction of the two array antennas is an antenna. A phase monopulse antenna device, which is arranged parallel to an azimuth detection plane of the device.
【請求項2】 請求項1に記載の位相モノパルスアンテ
ナ装置において、 前記2つのアレーアンテナは、 その少なくとも一方の列数が2以上とされ、 更に、前記列方向又は前記櫛歯長手方向に直交する方向
における各アレーアンテナの位相中心が、互いに一致す
るよう配置されていることを特徴とする位相モノパルス
アンテナ装置。
2. The phase monopulse antenna device according to claim 1, wherein at least one of the two array antennas has two or more rows, and is orthogonal to the row direction or the comb tooth longitudinal direction. A phase monopulse antenna device, wherein the phase centers of the array antennas in directions are arranged so as to coincide with each other.
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