JP2000059141A - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JP2000059141A
JP2000059141A JP10223979A JP22397998A JP2000059141A JP 2000059141 A JP2000059141 A JP 2000059141A JP 10223979 A JP10223979 A JP 10223979A JP 22397998 A JP22397998 A JP 22397998A JP 2000059141 A JP2000059141 A JP 2000059141A
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beams
terminals
adjacent
radar
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kakizaki
健一 柿崎
Tetsuo Haruyama
鉄男 春山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extend the radar detection distance and to reduce the appearance frequency of a false target on the radar by combining the directivities of at least two adjacent beams almost in the same phase, setting the beam cross point between the combined antenna beams within a specific range dB, and constituting one or plural antenna beams. SOLUTION: An antenna 2 covers the radar coverage area with beams 3a to 3c emitted by primary radiators 12a to 12c. Then by a directivity combining circuit 13 and a beam control part 14, beams 3d and 3e are obtd. by combining the directivities of the adjacent beams 3a and 3b, and 3b and 3c almost in the same phase. Consequently, the level as the beam cross point of the combined beams 3d and 3e becomes about 1.6 db and is made lower than the level 3 db at the beam cross point of the original beams 3a to 3c and the antenna gain increases, so that the radar detection distance can be extended; and further the side lobe level drops and false radar targets are reducible.

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】この発明はシーケンシャルロ
ービング方式を用いたレーダ装置の基地局用アンテナ装
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 antenna device for a base station of a radar device using a sequential roving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シーケンシャルロービング方式を
用いたレーダ装置の基地局用アンテナ装置においては、
アンテナビームをスキャンするためにシングルビームア
ンテナを機械駆動する方式とマルチビームアンテナのア
ンテナビームを電子的に切り替えてビームをスキャンす
る方式とがあった。このレーダ用アンテナ装置について
は、例えば、電子情報通信学会編「アンテナ工学ハンド
ブック」p184に詳述されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a base station antenna device of a radar device using a sequential lobing method,
There are a method of mechanically driving a single beam antenna to scan an antenna beam and a method of scanning a beam by electronically switching an antenna beam of a multi-beam antenna. This radar antenna device is described in detail in, for example, “Antenna Engineering Handbook” p184, edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.

【0003】シーケンシャルロービング方式のレーダと
して、マルチビームアンテナのアンテナビームを電子的
に切り替えてビームをスキャンする方式は、機械的な駆
動部がないこと、高速にビームが切り替えられること等
の利点があり、ここでは説明の便宜上、3ビームを電子
的に切り替えてシーケンシャルロービングを行うレーダ
用アンテナ装置を例にとって説明する。図9(a)はこ
のシステムを表しており、図において1はレーダ装置、
2はアンテナ、3a〜3cはアンテナ2から放射される
アンテナビーム、4は自動車、5は自動車からの落下物
等の道路上の障害物、6はレーダ装置1を取り付けるた
めの支柱であり、路側上などにレーダ装置を設置し道路
上の障害物等を検出してドライバーに前方の障害物を情
報表示板等により注意又は警告するシステムの一例を示
したものである。また、図9(b)は上記レーダ装置1
の構成を示す模式図であり、7は送受信機、8はスイッ
チ等の切替回路、9は信号処理部を示す。
As a sequential roving type radar, a method of scanning a beam by electronically switching an antenna beam of a multi-beam antenna has advantages such as no mechanical drive unit and high-speed beam switching. Here, for convenience of explanation, a radar antenna device that performs sequential roving by electronically switching three beams will be described as an example. FIG. 9A shows this system, in which 1 is a radar device,
2 is an antenna, 3a to 3c are antenna beams radiated from the antenna 2, 4 is an automobile, 5 is an obstacle on the road such as a falling object from the automobile, 6 is a column for mounting the radar device 1, and a roadside. 1 shows an example of a system in which a radar device is installed on the upper side to detect an obstacle or the like on a road and warns or warns the driver of an obstacle ahead of the driver using an information display board or the like. FIG. 9B shows the radar device 1.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the first embodiment, wherein 7 is a transceiver, 8 is a switching circuit such as a switch, and 9 is a signal processing unit.

【0004】次に動作について説明する。図9(b)に
おいて、電波は送受信機7から発生され切替回路8を経
由してアンテナ2へ導かれる。次にアンテナ2から送信
されたアンテナビーム3aは障害物5で反射して再びア
ンテナ2で受信され、切替回路8を経由して送受信機7
で受信され、反射波の振幅、ビート周波数等の情報を信
号処理部9ヘ導く。上記切替回路7を順次切替えること
により、アンテナビーム3a〜3cを切替えることがで
き、隣接する2つのビームの出力信号を演算(加算・減
算)することにより、和信号Σ及び差信号Δを発生し、
Δ/Σなるいわゆるディスクリートカーブを信号処理部
において演算することにより、障害物5の位置、相対速
度等を計測する。
Next, the operation will be described. In FIG. 9B, a radio wave is generated from the transceiver 7 and guided to the antenna 2 via the switching circuit 8. Next, the antenna beam 3 a transmitted from the antenna 2 is reflected by the obstacle 5 and received again by the antenna 2, and is transmitted through the switching circuit 8 to the transceiver 7.
, And guides information such as the amplitude and beat frequency of the reflected wave to the signal processing unit 9. By sequentially switching the switching circuit 7, the antenna beams 3a to 3c can be switched, and by calculating (addition / subtraction) output signals of two adjacent beams, a sum signal Σ and a difference signal Δ are generated. ,
The position, relative speed, and the like of the obstacle 5 are measured by calculating a so-called discrete curve of Δ / Σ in the signal processing unit.

【0005】また、上記の電子的にビームを切り替える
マルチビームアンテナの構成としては、1枚又は複数枚
の反射鏡と複数個の一次放射器とを有した構成として複
数個の一次放射器を切り替えて複数個のビームを発生さ
せる方式のほか、アレーアンテナの各放射素子に移相回
路を接続して各放射素子の励振位相を電子的に制御して
複数個のビームを発生させるいわゆるパッシブフェイズ
ドアレー方式、アレーアンテナの各放射素子に移相回
路、送受信モジュールを接続して各放射素子の励振振幅
・位相を電子的に制御して複数個のビームを発生させる
いわゆるアクティブフェイズドアレー方式等がある。以
上のうち反射鏡と複数個の一次放射器とを使用するアン
テナ方式は、構成が比較的簡単であり、移相器等を必要
としないため安価に構成できるため、従来からよく使わ
れている。また、この方式における切替回路8の構成と
しては、オルガンパイプスキャナ等を用いて一次放射器
を順次切替える構成、あるいは電力合成・分配回路によ
りビーム形成回路(BFN)を構成してBFNの各端子
と一次放射器との間にスイッチを設け、上記スイッチを
順次切替えて一次放射器を切替える構成などがある。
[0005] Further, as a configuration of the multi-beam antenna for electronically switching beams, a configuration having one or more reflecting mirrors and a plurality of primary radiators is used to switch a plurality of primary radiators. A so-called passive phased array that generates multiple beams by connecting a phase shift circuit to each radiating element of the array antenna and electronically controlling the excitation phase of each radiating element. There is a so-called active phased array system in which a phase shift circuit and a transmission / reception module are connected to each radiating element of an array antenna to electronically control the excitation amplitude and phase of each radiating element to generate a plurality of beams. Of the above, the antenna system using a reflector and a plurality of primary radiators has been conventionally used because it has a relatively simple configuration and can be configured at a low cost because it does not require a phase shifter or the like. . The configuration of the switching circuit 8 in this system is such that the primary radiators are sequentially switched using an organ pipe scanner or the like, or a beam forming circuit (BFN) is configured by a power combining / distributing circuit to connect each terminal of the BFN to each other. There is a configuration in which a switch is provided between the primary radiator and the primary radiator, and the switches are sequentially switched to switch the primary radiator.

【0006】このとき、隣接するアンテナビーム同士が
交差するいわゆるビームクロスポイントでの電力レベル
が高いと受信感度が向上するため、レーダ探知距離を延
ばすことができる。また、それぞれのアンテナビームの
ビーム幅を広げることができれば、その分だけ測角範囲
を広げることができる。
At this time, if the power level at a so-called beam crossing point where adjacent antenna beams cross each other is high, the receiving sensitivity is improved, and the radar detection distance can be extended. In addition, if the beam width of each antenna beam can be increased, the angle measurement range can be increased accordingly.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
マルチビームアンテナ装置の例では、反射鏡アンテナを
用いて、複数のビームを簡単な構成で発生させるため
に、複数のビームをそれぞれ異なる一次放射器により励
振している構成が多く採用されている。また、一次放射
器にはホーンアンテナ、ヘリカルアンテナ、マイクロス
トリップアンテナ等が適用できるが、相互結合が小さい
こと、ビーム形状の設定が容易であること、低損失であ
ること等の理由により、ホーンアンテナを一次放射器と
した例が多い。このため、以下この方式のマルチビーム
アンテナを例にとって詳細に説明するが、その概要は例
えば、電子情報通信学会編「アンテナ工学ハンドブッ
ク」p178〜180にも詳述されている。
As described above, in the conventional multi-beam antenna apparatus, in order to generate a plurality of beams with a simple configuration using a reflector antenna, the plurality of beams are different from each other. A configuration in which excitation is performed by a primary radiator is often used. A horn antenna, a helical antenna, a microstrip antenna, or the like can be applied to the primary radiator. However, the horn antenna has a low mutual coupling, easy beam shape setting, and low loss. In many cases, is used as the primary radiator. For this reason, the multibeam antenna of this system will be described in detail below as an example, but the outline is also described in detail in, for example, “Antenna Engineering Handbook” edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 178-180.

【0008】レーダ性能の向上を目的としてビームのク
ロスポイントの電力レベルを高めるためには、隣接する
ビームの相対間隔を狭くするか、アンテナビーム幅を広
くすればよい。隣接するビームの相対間隔を狭くするた
めの第一の手法は、反射鏡の焦点距離を変えずに隣接す
る一次放射器の間隔を狭くすることである。一次放射器
の間隔を狭くすることはホーンアンテナの開口径が小さ
くなることにつながるが、ホーン開口径が小さくなると
ホーンアンテナから反射鏡面に吹き付ける一次ビームが
太くなり、このため反射鏡面の開口エッジ付近の電力レ
ベル(エッジレベル)が高くなってしまう。一般に反射
鏡アンテナでは、高効率化と低サイドローブ化のために
エッジレベルを−10dB程度に設定する例が多いが、
上述のようにホーン開口径が小さくなるとエッジレベル
が−数dB程度に上昇するため、効率が低下し、サイド
ローブ特性が劣化する。このため、ビーム間隔を狭くで
きるが、利得が低下するためレーダ探知距離が短くなっ
てしまう問題点があり、さらにサイドローブ特性の劣化
のためにレーダに擬目標が現れる問題点があった。
In order to improve the radar performance, the power level at the beam cross point can be increased by reducing the relative distance between adjacent beams or increasing the antenna beam width. A first approach to reducing the relative spacing between adjacent beams is to reduce the spacing between adjacent primary radiators without changing the focal length of the reflector. Reducing the spacing between the primary radiators leads to a decrease in the aperture diameter of the horn antenna.However, when the aperture diameter of the horn decreases, the primary beam blown from the horn antenna to the reflecting mirror surface becomes thicker. Power level (edge level) becomes high. Generally, in a reflector antenna, the edge level is often set to about −10 dB for higher efficiency and lower side lobe.
As described above, when the horn opening diameter decreases, the edge level increases to about −several dB, so that the efficiency decreases and the side lobe characteristics deteriorate. For this reason, although the beam interval can be narrowed, there is a problem that the radar detection distance is shortened due to a decrease in gain, and there is a problem that a pseudo target appears on the radar due to deterioration of side lobe characteristics.

【0009】一方、反射鏡の焦点距離を長くすることに
よりホーン間隔を広げることができ、ホーン開口径を大
きくして一次ビームを絞ることができるが、ホーンアン
テナから反射鏡エッジを見込む角度が小さくなるので、
ビームを絞った効果が相殺されてしまう結果、エッジレ
ベルは下げられない問題点があった。また、焦点距離を
長くすることはアンテナの大型化につながり、レーダシ
ステムの小型化が図れない問題点もあった。
On the other hand, the horn interval can be widened by increasing the focal length of the reflector, and the primary beam can be narrowed by increasing the horn aperture, but the angle at which the horn antenna looks at the reflector edge is small. Because
As a result of the beam focusing effect being canceled out, there is a problem that the edge level cannot be lowered. Further, increasing the focal length leads to an increase in the size of the antenna, and there is also a problem that the radar system cannot be downsized.

【0010】また、アンテナビーム幅を広げるために
は、反射鏡の開口径を小さくすればよいが、利得の低下
を伴うため、レーダ探知距離が短くなってしまう問題点
があった。また、高利得かつビーム幅の広いアンテナを
得るために鏡面修整技術を用いることも考えられるが、
通常、修整鏡面を用いたアンテナは焦点に配置した一次
放射器からのビームの性能を最適化するため、マルチビ
ームを得るために離焦点した一次放射器からのビーム
は、鏡面収差が大きくみえるので性能劣化してしまう問
題点があり、また、鏡面修整の効果を得るためには、一
般に反射鏡の大きさを波長の10倍以上にとる必要があ
り、アンテナの大型化につながる問題点もあった。
Further, in order to widen the antenna beam width, the aperture diameter of the reflecting mirror may be reduced, but there is a problem that the radar detection distance is shortened due to a decrease in gain. In addition, it is conceivable to use mirror surface modification technology to obtain an antenna with high gain and a wide beam width,
In general, an antenna using a modified mirror surface optimizes the performance of the beam from the primary radiator placed at the focal point, and the beam from the primary radiator defocused to obtain a multi-beam has large specular aberration. There is a problem that the performance is deteriorated. In addition, in order to obtain the effect of the mirror surface modification, it is generally necessary to make the size of the reflecting mirror 10 times or more the wavelength, and there is also a problem that the antenna becomes large. Was.

【0011】また、前述のようにホーン間隔の制約から
ホーン開口径を大きくできないために反射鏡のエッジレ
ベルが高くならざるを得ないため、サイドローブ性能が
劣化し、レーダに擬目標が現れる問題点があった。ま
た、エッジレベルが高いことはすなわち一次放射器から
放射された電波のうち反射鏡に吹き付けられずに無駄と
なるいわゆるスピルオーバとなる電力が大きいことを意
味しており、このため、アンテナ利得が低下して探知距
離が短くなる問題点があった。このスピルオーバを低減
するためには反射鏡の開口径を大きくすれば良いが、こ
の場合はアンテナビームが細くなってしまい、ビームク
ロスポイントの電力レベルが低下して、結局はレーダ探
知距離が延ばせない問題点があった。
Further, as described above, since the horn opening diameter cannot be increased due to the limitation of the horn interval, the edge level of the reflecting mirror must be increased, so that the side lobe performance deteriorates and a pseudo target appears on the radar. There was a point. In addition, a high edge level means that, among radio waves radiated from the primary radiator, a large amount of power that is wasted without being blown to the reflecting mirror and is a so-called spillover power is large, and therefore, the antenna gain is reduced. There is a problem that the detection distance is shortened. In order to reduce this spillover, the aperture diameter of the reflector should be increased, but in this case, the antenna beam becomes narrower, the power level at the beam cross point decreases, and eventually the radar detection distance cannot be extended There was a problem.

【0012】前述のようにマルチビームアンテナではシ
ングルビームアンテナよりも制約事項が増えるために、
利得とサイドローブの両方の電気性能をやや犠牲にせざ
るを得ず、その結果として、ビームクロスポイントの電
力レベルを上げることは困難であった。この発明はこの
ような課題を解決するためのものであり、以下に詳述す
る。
As described above, the multi-beam antenna has more restrictions than the single-beam antenna.
The electrical performance of both gain and side lobes had to be sacrificed somewhat, and as a result, it was difficult to increase the power level at the beam cross point. The present invention has been made to solve such a problem, and will be described in detail below.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、第1の発明によるアンテナ装置は、複数個のア
ンテナビーム端子を設けて、隣接するアンテナビーム間
のビームクロスポイントが約3dBとなるように複数個
のアンテナビーム間隔及びビーム幅を設定したアンテナ
装置において、隣接する少なくとも2つのビームをほぼ
同位相で指向性合成して、上記指向性合成されたアンテ
ナビーム間のビームクロスポイントが約1〜2dBにな
るように設定して、1つ又は複数のアンテナビームが得
られるように構成したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an antenna device according to the first invention is provided with a plurality of antenna beam terminals, and a beam cross point between adjacent antenna beams is about 3 dB. In an antenna device in which a plurality of antenna beam intervals and beam widths are set such that the following formulas, at least two adjacent beams are directionally synthesized in substantially the same phase, and a beam cross point between the directionally synthesized antenna beams is obtained. Is set to be about 1 to 2 dB so that one or a plurality of antenna beams can be obtained.

【0014】また、第2の発明によるアンテナ装置は、
少なくとも3つ以上のアンテナビーム端子のそれぞれが
スイッチに接続され、少なくとも2つ以上の隣接したア
ンテナビーム端子に接続したスイッチを同時にON状態
にでき、その他のアンテナビーム端子に接続されたスイ
ッチをOFF状態できるように構成したことでアンテナ
ビームの指向性合成を行い、さらに、順次アンテナビー
ム端子の組み合わせを変化させて、上記指向性合成され
たアンテナビームを切替えられるように構成したもので
ある。
An antenna device according to a second aspect of the present invention includes:
Each of at least three or more antenna beam terminals is connected to a switch, switches connected to at least two or more adjacent antenna beam terminals can be turned on at the same time, and switches connected to other antenna beam terminals are turned off. With this configuration, the directivity synthesis of the antenna beam is performed, and the combination of the antenna beam terminals is sequentially changed to switch the antenna beam that has been subjected to the directivity synthesis.

【0015】また、第3の発明によるアンテナ装置は、
全てのアンテナビーム端子に接続されたスイッチを同時
にON状態にできるように構成したものである。
The antenna device according to a third aspect of the present invention includes:
The configuration is such that the switches connected to all the antenna beam terminals can be simultaneously turned on.

【0016】また、第4の発明によるアンテナ装置は、
全てのアンテナビーム端子を電力分配・合成回路に接続
して構成したものである。
Further, an antenna device according to a fourth aspect of the present invention includes:
All antenna beam terminals are connected to a power distribution / combination circuit.

【0017】また、第5の発明によるアンテナ装置は、
少なくとも3つ以上の受信アンテナビーム端子のそれぞ
れにLNAを接続し、少なくとも2つ以上の隣接した受
信ビーム端子に接続したLNAを同時にON状態にで
き、その他の受信アンテナビーム端子に接続されたLN
AをOFF状態できるように構成したことでアンテナビ
ームの指向性合成を行い、さらに、順次アンテナビーム
端子の組み合わせを変化させて、上記指向性合成された
アンテナビームを切替えられるように構成したものであ
る。
An antenna device according to a fifth aspect of the present invention includes:
An LNA is connected to each of at least three or more receiving antenna beam terminals, and LNAs connected to at least two or more adjacent receiving beam terminals can be simultaneously turned on, and LNs connected to other receiving antenna beam terminals can be simultaneously turned on.
A is configured to be in an OFF state, so that the directivity of the antenna beam is synthesized, and further, the combination of the antenna beam terminals is sequentially changed so that the antenna beam having the directivity synthesized can be switched. is there.

【0018】また、第6の発明によるアンテナ装置は、
少なくとも3つ以上の受信アンテナビーム端子のそれぞ
れにピンダイオードを接続し、少なくとも2つ以上の隣
接した受信ビーム端子に接続したピンダイオードを同時
にON状態にでき、その他の受信アンテナビーム端子に
接続されたピンダイオードをOFF状態できるように構
成したことでアンテナビームの指向性合成を行い、さら
に、順次アンテナビーム端子の組み合わせを変化させ
て、上記指向性合成されたアンテナビームを切替えられ
るように構成したものである。
An antenna device according to a sixth aspect of the present invention includes:
A pin diode is connected to each of at least three or more receiving antenna beam terminals, and pin diodes connected to at least two or more adjacent receiving beam terminals can be simultaneously turned on, and connected to other receiving antenna beam terminals. A configuration in which the pin diode can be turned off to perform directivity synthesis of an antenna beam, and further, the combination of the antenna beam terminals is sequentially changed to switch the antenna beam subjected to the directivity synthesis. It is.

【0019】また、第7の発明によるアンテナ装置は、
ほぼ直交する任意の2軸方向となる向きに配列されたア
ンテナビームを放射するようなアンテナビーム端子を設
けて、隣接するアンテナビーム間のビームクロスポイン
トが約3dBになるように複数個のアンテナビーム間隔
及びビーム幅を設定したアンテナ装置において、上記2
軸のどちらか一方あるいは両方に配列された隣接する少
なくとも2つのビームをほぼ同位相で指向性合成して、
上記指向性合成されたアンテナビーム間のビームクロス
ポイントが約1〜2dBになるように設定して、1つ又
は複数のアンテナビームが上記任意の2軸のどちらか一
方あるいは両方に得られるように構成したものである。
An antenna device according to a seventh aspect of the present invention includes:
An antenna beam terminal for radiating antenna beams arranged in two directions that are substantially orthogonal to each other is provided, and a plurality of antenna beams are arranged so that a beam cross point between adjacent antenna beams is about 3 dB. In the antenna device in which the interval and the beam width are set,
At least two adjacent beams arranged on one or both of the axes are directionally combined in substantially the same phase,
A beam cross point between the directionally synthesized antenna beams is set to be about 1 to 2 dB so that one or a plurality of antenna beams can be obtained on one or both of the arbitrary two axes. It is composed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1(a)はこの
発明の実施の形態1を示す概略構成図であり、図におい
て1〜6は前記従来例と全く同一のものであり、路側上
などにレーダ装置を設置し道路上の障害物等を検出して
ドライバーに前方の障害物を情報表示板等により注意又
は警告するシステムの一例を示したものであり、アンテ
ナビームは水平面方向に配列された例を示している。ま
た、図1(b)はレーダ装置1及びアンテナ2の概略構
成を示した図であり、10は主反射鏡、11は副反射
鏡、12a〜cは一次放射器、13は指向性合成回路、
9は信号処理部、14はビーム制御部を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numerals 1 to 6 are exactly the same as those of the above-mentioned conventional example. This shows an example of a system that detects an obstacle or the like and warns or warns the driver of an obstacle in front by using an information display board or the like, and shows an example in which antenna beams are arranged in a horizontal plane direction. FIG. 1B is a diagram showing a schematic configuration of the radar apparatus 1 and the antenna 2, wherein 10 is a main reflector, 11 is a sub-reflector, 12a to c are primary radiators, and 13 is a directivity combining circuit. ,
Reference numeral 9 denotes a signal processing unit, and 14 denotes a beam control unit.

【0021】次に動作について説明する。図2(a)、
(b)にアンテナ2の水平面の放射パターンを示す。図
に示すようにアンテナの水平面方向は図1(b)に示し
た3つの一次放射器12a〜cから放射される3つのビ
ーム3a〜cによりレーダ覆域をカバーできるように構
成されており、隣接するアンテナのビームクロスポイン
トは約3dBになるように設定されている。上記指向性
合成回路13とビーム制御部14とにより、例えば、図
2(a)に示すように隣接するビーム3aと3bとをほ
ぼ同位相で指向性合成して、合成ビーム3dを得る。上
記指向性合成回路を構成する指向性合成手段としては、
アンテナビームをほぼ同位相で合成することができれば
よいから、カップラ、ハイブリッド等を用いた電力分配
・合成回路を用い、かつ給電線路長を所定の値に設定す
るか、移相器等を挿入することにより、各一次放射器と
送受信機との間の電気長をほぼ一致させる構成としてR
F系で行ってもよいし、また、信号処理部あるいはビー
ム制御部においてデジタル系で行ってもよい。
Next, the operation will be described. FIG. 2 (a),
(B) shows the radiation pattern of the antenna 2 on the horizontal plane. As shown in the figure, the horizontal direction of the antenna is configured such that the radar coverage can be covered by three beams 3a to 3c radiated from the three primary radiators 12a to 12c shown in FIG. The beam cross point of the adjacent antenna is set to be about 3 dB. For example, as shown in FIG. 2A, the directivity combining circuit 13 and the beam control unit 14 perform directivity combining of the adjacent beams 3a and 3b in substantially the same phase to obtain a combined beam 3d. As the directivity synthesis means constituting the directivity synthesis circuit,
Since it is only necessary to be able to combine antenna beams in almost the same phase, use a power distribution / combination circuit using a coupler, hybrid, etc., and set the feed line length to a predetermined value or insert a phase shifter, etc. As a result, the electric length between each primary radiator and the transmitter / receiver can be made substantially equal to each other.
It may be performed in the F system, or may be performed in the digital system in the signal processing unit or the beam control unit.

【0022】ここでは、この発明の実施の形態1による
マルチビームアンテナを送信用アンテナとして使用し、
RF系でビーム合成を行う場合を例にとって説明し、説
明の便宜上、上記アンテナビーム3a、3b、3dにつ
いてのみを図2(a)に示す。例えば、指向性合成回路
がカップラにより構成されている場合、送信電力はカッ
プラによりそれぞれ約半分ずつの電力が一次放射器12
a及び12bに供給される。従来のマルチビームアンテ
ナの例では、上記カップラと上記一次放射器との間にス
イッチ等を挿入して上記スイッチの切替によりアンテナ
ビーム3a、3bを切替えて使用していたので、送信電
力はカップラを通過する毎に電力が半減していき、結果
としてアンテナビームの電力が減少してしまう問題点が
あった。上記一次放射器12a、12bから放射された
アンテナビーム3a、3bはほぼ同位相で指向性合成さ
れるから、それぞれの主ビームは同位相で指向性合成さ
れて、ビームクロスポイントでの出力は6dB上昇して
指向性合成されたアンテナビーム3dのピークとなる。
また一般に、アンテナビームのサイドローブは主ビーム
の位相に対して、第一サイドローブは逆位相、第二サイ
ドローブは同位相、というように順次位相が反転して変
化していくから、ビームクロスポイント以外の部分で
は、ビーム3aの主ビームとビーム3bの第一サイドロ
ーブとが逆位相で指向性合成され、同様にビーム3aの
第一サイドローブとビーム3bの主ビームとが逆位相で
指向性合成され、その結果として指向性合成された主ビ
ーム3dは台形ビームとならずに、元々のビーム3a、
3bよりもピーク利得が約3dB上昇したペンシルビー
ムとなる。また、図2に示したように、ビーム3aの第
一サイドローブとビーム3bの第二サイドローブとが逆
位相で指向性合成され、以下同様に、サイドローブ同士
はそれぞれ常に逆位相で指向性合成されるから、元々の
ビーム3a、3bよりもサイドローブレベルは低下する
ことになる。また、上記ビーム3bと3cとを同様に指
向性合成することにより、ビーム3eが得られる。図2
(b)に示すように、指向性合成されたビーム3d及び
3eのビームクロスポイントのレベルは約1.6dBと
なって、元々のビーム3a〜cのビームクロスポイント
のレベルの約3dBより上昇しており、また、アンテナ
利得も上昇しているため、レーダ探知距離を伸ばせる効
果がある。また、指向性合成されたビーム3d及び3e
のサイドローブレベルは、元々のビーム3a〜cのサイ
ドローブレベルよりも低下しているから、レーダ偽目標
を低減することもできる。
Here, the multi-beam antenna according to the first embodiment of the present invention is used as a transmitting antenna,
A case where beam combining is performed in an RF system will be described as an example, and for convenience of description, FIG. 2A shows only the antenna beams 3a, 3b, and 3d. For example, when the directivity synthesis circuit is configured by a coupler, the transmission power is reduced by about half by the coupler to the primary radiator 12.
a and 12b. In the example of the conventional multi-beam antenna, a switch or the like is inserted between the coupler and the primary radiator, and the antenna beams 3a and 3b are switched and used by switching the switch. There is a problem that the power is reduced by half every time the light passes, and as a result, the power of the antenna beam is reduced. Since the antenna beams 3a and 3b emitted from the primary radiators 12a and 12b are directionally combined in substantially the same phase, the respective main beams are directionally combined in the same phase, and the output at the beam cross point is 6 dB. It rises and becomes the peak of the antenna beam 3d that has undergone directivity synthesis.
In general, the side lobe of the antenna beam changes in phase with respect to the main beam phase, the first side lobe has an opposite phase, the second side lobe has the same phase, and so on. In portions other than the point, the directivity of the main beam of the beam 3a and the first side lobe of the beam 3b are combined in opposite phases, and similarly, the first side lobe of the beam 3a and the main beam of the beam 3b are directed in opposite phases. The main beam 3d that is directionally synthesized and consequently directionally synthesized is not a trapezoidal beam but the original beam 3a,
The resulting pencil beam has a peak gain about 3 dB higher than that of the pencil beam 3b. Also, as shown in FIG. 2, the first side lobe of the beam 3a and the second side lobe of the beam 3b are directionally synthesized in opposite phases, and similarly, the side lobes are always directional in opposite phases. Since the beams are synthesized, the side lobe level is lower than that of the original beams 3a and 3b. Further, the beam 3e is obtained by similarly performing directivity synthesis of the beams 3b and 3c. FIG.
As shown in (b), the level of the beam cross point of the beams 3d and 3e obtained by the directivity synthesis is about 1.6 dB, which is higher than the level of the beam cross point of the original beams 3a to 3c of about 3 dB. In addition, since the antenna gain is also increased, there is an effect that the radar detection distance can be extended. In addition, the beams 3d and 3e obtained by the directional synthesis are used.
Are lower than the original side lobe levels of the beams 3a to 3c, so that the radar false target can be reduced.

【0023】また、従来のマルチビームアンテナがオル
ガンパイプスキャナ等で構成されていた場合の例では、
送信電力はほぼそのまま1つの一次放射器に伝搬する
が、これを送信電力を2つの一次放射器に伝搬するよう
に変更すれば、上記一次放射器12a、12bから放射
されたアンテナビーム3a、3bのそれぞれの利得は約
3dB減少するが、上記アンテナビーム3a、3bはほ
ぼ同位相で指向性合成されるから、それぞれの主ビーム
は同位相で指向性合成されて、ビームクロスポイントで
の出力は6dB上昇して指向性合成されたアンテナビー
ムのピークとなる。すなわち、ビームクロスポイントの
レベルは元々のビーム3a、3bのピークレベルよりも
6dB減少しており、いま、この発明による指向整合性
により、指向性合成されたアンテナビームのピークは6
dB上昇するから、結局元々のビーム3a、3bとほぼ
同一の利得で、かつ、ビーム幅の広いペンシルビームが
得られる。また、アンテナビームのサイドローブは上記
と全く同様の原理により、サイドローブ同士はそれぞれ
常に逆位相で指向性合成されるから、元々のビーム3
a、3bよりもサイドローブレベルは低下することにな
る。このようなビームが得られることにより、レーダ探
知距離向上とレーダ偽目標低減の効果を得ることができ
る。
In a case where the conventional multi-beam antenna is constituted by an organ pipe scanner or the like,
Although the transmission power propagates to one primary radiator almost as it is, if the transmission power is changed to propagate the transmission power to two primary radiators, the antenna beams 3a and 3b radiated from the primary radiators 12a and 12b can be changed. However, since the antenna beams 3a and 3b are directionally combined in substantially the same phase, the respective main beams are directionally combined in the same phase, and the output at the beam cross point is It rises by 6 dB and becomes the peak of the antenna beam that has undergone directivity synthesis. That is, the level of the beam cross point is reduced by 6 dB from the peak level of the original beams 3a and 3b, and the peak of the directionally synthesized antenna beam is now 6 due to the directivity matching according to the present invention.
As a result, a pencil beam having substantially the same gain as the original beams 3a and 3b and a wide beam width is obtained. Further, the side lobes of the antenna beam are always directionally synthesized in the opposite phase with each other according to the same principle as described above.
The side lobe level is lower than a and 3b. By obtaining such a beam, the effects of improving the radar detection distance and reducing the radar false target can be obtained.

【0024】なお、図2では水平面を3つのビームで構
成したマルチビームアンテナの例を示しているが、3つ
以上のビームで構成したマルチビームアンテナ装置を上
記と同様に隣接するビームを指向性合成できるように構
成しても良い。また、図では2枚鏡アンテナの例を示し
ているが、1枚鏡アンテナあるいは3枚以上の反射鏡を
用いても良い。また、一次放射器としてホーンアンテ
ナ、ヘリカルアンテナ、マイクロストリップアンテナ等
が適用でき、この発明は一次放射器の種類には依存せず
に有効である。また、この発明によるアンテナ形式は反
射鏡アンテナに限定されるものではなく、隣接するアン
テナビーム間のビームクロスポイントが約3dBに設定
されたアンテナであれば、同様の効果を得られるため、
平面アンテナ等に対してもこの発明は有効である。な
お、図では垂直面ビームについては触れていないが、ア
ンテナ構成が単純となるペンシルビームとする場合のほ
か、距離による減衰を補償できるコセカント2乗特性と
することにより、上記のレーダ覆域内をほぼ一様な電力
密度でビーム照射することができる。
FIG. 2 shows an example of a multi-beam antenna in which the horizontal plane is composed of three beams. However, a multi-beam antenna device composed of three or more beams is used to direct adjacent beams in the same manner as described above. You may comprise so that synthesis | combination is possible. Although the figure shows an example of a two-mirror antenna, a one-mirror antenna or three or more reflecting mirrors may be used. Further, a horn antenna, a helical antenna, a microstrip antenna or the like can be applied as the primary radiator, and the present invention is effective without depending on the type of the primary radiator. Further, the antenna type according to the present invention is not limited to the reflector antenna, and the same effect can be obtained if the beam cross point between the adjacent antenna beams is set to about 3 dB.
The present invention is also effective for a planar antenna or the like. The vertical plane beam is not shown in the figure, but in addition to the pencil beam, which simplifies the antenna configuration, the antenna has a cosecant square characteristic capable of compensating for attenuation due to distance, so that the radar coverage can be substantially reduced. Beam irradiation can be performed with a uniform power density.

【0025】実施の形態2.図3はこの発明の実施の形
態2を示す概略構成図であり、図においてそれぞれの一
次放射器12a〜cがそれぞれスイッチ15a〜cに接
続され、さらに上記スイッチと電力分配・合成回路16
とが接続され、上記電力分配・合成回路16が送受信機
7に接続されていることを特徴とする。さらに、上記一
次放射器から上記スイッチを経て上記送受信機に至る線
路の電気長はほぼ等しくなるように設定されている。上
記のように構成されたアンテナ装置においては、少なく
とも2つ以上の隣接したアンテナビーム端子に接続され
ている上記スイッチを同時にON状態にすることにより
電力合成を行うことが可能となるが、上述のように一次
放射器から送受信機に至る線路の電気長をほぼ等しくな
るように設定してあるため、それぞれの一次放射器から
放射された電波はほぼ同位相で指向性合成されるため、
この発明の実施の形態1と全く同様の原理により、利得
の向上ができ、ビーム幅を広げることができ、ビームク
ロスポイントのレベルを向上でき、サイドローブレベル
を低減することができる。
Embodiment 2 FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, primary radiators 12a to 12c are connected to switches 15a to 15c, respectively.
And the power distribution / combination circuit 16 is connected to the transceiver 7. Further, the electrical length of a line from the primary radiator to the transceiver via the switch is set to be substantially equal. In the antenna device configured as described above, power combining can be performed by simultaneously turning on the switches connected to at least two or more adjacent antenna beam terminals. Since the electrical length of the line from the primary radiator to the transceiver is set to be almost equal, the radio waves radiated from each primary radiator are synthesized in directivity with almost the same phase,
The gain can be improved, the beam width can be widened, the level of the beam cross point can be improved, and the side lobe level can be reduced by exactly the same principle as in the first embodiment of the present invention.

【0026】この発明の実施の形態2によるアンテナ装
置をシーケンシャルロービング方式を用いたレーダ装置
に適用する具体例を図2(b)を用いて説明する。この
アンテナのそれぞれの一次放射器12a〜cから放射さ
れるアンテナビームは、図2(b)に示すビーム3a〜
cと全く同一のものであり、あるタイミングにおいて、
上記スイッチ12aと12bとをON状態にし、12c
をOFF状態にすることで、指向性合成されたビーム3
dを得る。また、別のタイミングにおいて、上記スイッ
チ12bと12cとをON状態にし、12aをOFF状
態にすることで、指向性合成されたビーム3eを得る。
このように順次スイッチを切替えることにより、2つの
ビーム3d、3eとを形成し、この2つのビームの出力
を信号処理部9において、従来と全く同様の手続きで処
理することにより、レーダとして機能させることができ
る。このとき、上述のように2つのビーム3d、3e間
のビームクロスポイントのレベルは約1〜2dBに上昇
しているため探知距離性能が向上でき、また、サイドロ
ーブレベルが低下しているため、偽目標を低減すること
もできる。
A specific example in which the antenna device according to the second embodiment of the present invention is applied to a radar device using a sequential roving method will be described with reference to FIG. The antenna beams radiated from the primary radiators 12a to 12c of the antenna are the beams 3a to 3b shown in FIG.
It is exactly the same as c, and at a certain timing,
The switches 12a and 12b are turned on, and 12c
Is turned off, so that the beam 3 that is
Obtain d. At another timing, the switches 12b and 12c are turned on and the switch 12a is turned off, thereby obtaining a beam 3e with directional synthesis.
By sequentially switching the switches in this manner, two beams 3d and 3e are formed, and the outputs of these two beams are processed in the signal processing unit 9 in exactly the same procedure as in the past, thereby functioning as a radar. be able to. At this time, as described above, the level of the beam cross point between the two beams 3d and 3e has increased to about 1 to 2 dB, so that the detection distance performance can be improved, and since the side lobe level has decreased, False targets can also be reduced.

【0027】なお、図3では送受信アンテナを共用する
構成として示しているが、送受信アンテナを別々に構成
しても、この発明の効果は全く変わらない。また、電力
合成・分配回路16はカップラ、ハイブリッド等の従来
技術を用いて構成することが可能である。また、図3で
は2枚鏡アンテナを例にとって示しているが、この発明
はアンテナの反射鏡の枚数には依存せずに有効であり、
さらに、反射鏡アンテナの一次放射器としては図に示し
たホーンアンテナの他にヘリカルアンテナ、マイクロス
トリップアンテナ等を用いてもよい。また、上記スイッ
チは機械駆動の導波管スイッチ等、あるいはFET(電
界効果トランジスタ)等を用いた電子スイッチ等のRF
電力をON/OFFすることができるものであれば、そ
の切替形態に依存するものではない。また、この発明に
よるアンテナ形式は反射鏡アンテナに限定されるもので
はなく、隣接するアンテナビーム間のビームクロスポイ
ントが約3dBに設定されたアンテナであれば、同様の
効果を得られるため、平面アンテナ等に対してもこの発
明は有効である。また、アンテナビーム数が3つの場合
を例にとって説明したが、3つ以上であっても全く同様
にスイッチを順次切替えることにより、同様の効果が得
られる。
Although FIG. 3 shows a configuration in which the transmitting and receiving antennas are shared, the effect of the present invention does not change even if the transmitting and receiving antennas are separately configured. In addition, the power combining / distributing circuit 16 can be configured using a conventional technique such as a coupler or a hybrid. Although FIG. 3 shows a two-mirror antenna as an example, the present invention is effective without depending on the number of reflectors of the antenna.
Further, as the primary radiator of the reflector antenna, a helical antenna, a microstrip antenna, or the like may be used in addition to the horn antenna shown in the figure. In addition, the above-mentioned switch is an RF switch such as a mechanically driven waveguide switch or an electronic switch using an FET (field effect transistor) or the like.
As long as the power can be turned on / off, it does not depend on the switching mode. Further, the antenna type according to the present invention is not limited to the reflector antenna, and the same effect can be obtained if the beam cross point between adjacent antenna beams is set to about 3 dB. The present invention is also effective against the above. Further, the case where the number of antenna beams is three has been described as an example, but the same effect can be obtained by sequentially switching the switches even in the case of three or more.

【0028】実施の形態3.図4はこの発明の実施の形
態を示すためのアンテナビームの模式図であり、図にお
いて3a〜cはそれぞれの一次放射器が発生するアンテ
ナビームを示し、3dは合成後のアンテナビームを示
す。アンテナの構成は図2に示した前記実施の形態2と
全く同一のものであり、それぞれのアンテナビーム端子
に接続された全てのスイッチを同時にON状態にできる
ように構成したことを特徴とする。従来のシーケンシャ
ルロービング用アンテナ装置においては、ペンシルビー
ム3a〜cを順次切替えることによりレーダ覆域をカバ
ーしていたが、この発明の実施の形態3によるアンテナ
装置では、上記スイッチを全てONにしてアンテナビー
ムをほぼ同相で指向性合成することにより、1つのファ
ンビームを得ることができる。
Embodiment 3 FIG. 4 is a schematic view of an antenna beam for illustrating the embodiment of the present invention. In the figure, 3a to 3c denote antenna beams generated by respective primary radiators, and 3d denotes an antenna beam after synthesis. The configuration of the antenna is exactly the same as that of the second embodiment shown in FIG. 2, and is characterized in that all switches connected to the respective antenna beam terminals can be simultaneously turned on. In the conventional sequential roving antenna device, the radar coverage is covered by sequentially switching the pencil beams 3a to 3c. However, in the antenna device according to the third embodiment of the present invention, all of the switches are turned on and the antenna is turned on. One fan beam can be obtained by directionally combining the beams in substantially the same phase.

【0029】この発明の実施の形態3によるアンテナ装
置をシーケンシャルロービング方式のアンテナに適用し
た場合、例えば、上記アンテナ装置を送受信共用として
用い、送信のタイミングにおいては、上記全てのスイッ
チをON状態にすることにより、レーダ覆域の広い範囲
を1つのファンビームでカバーすることができ、受信の
タイミングにおいて、上記スイッチを適当に切り替えて
1つの細いビームを選択するか、あるいは2つ以上のビ
ームをこの発明の実施の形態2のように指向性合成して
高利得かつ低サイドローブなビームを選択して使用する
ことにより、受信アンテナビームを電子的に走査して、
レーダの目標を検知することができる。従来のアンテナ
では、上述のような利得及びビーム幅の極端に異なるア
ンテナを1つのアンテナで実現することは不可能である
から、送信用及び受信用として2つのアンテナが必要で
あったが、この発明によれば、1つのアンテナで送受信
を共用することができ、レーダ装置の小型化が図れる。
When the antenna device according to the third embodiment of the present invention is applied to a sequential roving type antenna, for example, the above-mentioned antenna device is used for both transmission and reception, and all the switches are turned on at the timing of transmission. This makes it possible to cover a wide range of the radar coverage area with one fan beam. At the timing of reception, the switch is appropriately switched to select one narrow beam, or two or more beams are selected. As in the second embodiment of the present invention, by directionally combining and selecting and using a beam having a high gain and a low side lobe, the receiving antenna beam is electronically scanned,
A radar target can be detected. In a conventional antenna, it is impossible to realize an antenna having extremely different gain and beam width as described above with one antenna. Therefore, two antennas are required for transmission and reception. According to the present invention, transmission and reception can be shared by one antenna, and the size of the radar device can be reduced.

【0030】実施の形態4.図5はこの発明の実施の形
態を示す概略構成図であり、図においてそれぞれの一次
放射器12a〜cが直接電力分配・合成回路に接続され
て構成したことを特徴とする。この発明の実施の形態4
によるアンテナ装置では、この発明の実施の形態3によ
るアンテナ装置とは異なって、全ての一次放射器から放
射されるアンテナビームを常にほぼ同相で指向性合成す
ることにより、より簡単な構成で1つのファンビームを
得ることができる。この発明の実施の形態2又は3と4
との差異はスイッチの有無のみでありアンテナの設計は
共用できるから、マルチビームアンテナとファンビーム
アンテナとを容易に作り分けることができる。また、こ
の発明の実施の形態4によるアンテナ装置自身を回転さ
せることができるような機械駆動部と組み合わせて使用
することにより、ファンビームを用いたレーダ装置とし
て利用することもできる。
Embodiment 4 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the primary radiators 12a to 12c are directly connected to a power distribution / combination circuit. Embodiment 4 of the present invention
Unlike the antenna device according to the third embodiment of the present invention, the antenna device according to the third embodiment always combines the directivity of the antenna beams radiated from all the primary radiators in substantially the same phase, thereby providing one simple configuration with a simpler configuration. You can get a fan beam. Embodiment 2 or 3 and 4 of the present invention
The difference from this is only the presence or absence of a switch, and the antenna design can be shared. Therefore, a multi-beam antenna and a fan-beam antenna can be easily formed and separated. Also, by using the antenna device according to the fourth embodiment of the present invention in combination with a mechanical drive unit capable of rotating the antenna device itself, the antenna device can be used as a radar device using a fan beam.

【0031】実施の形態5.図6はこの発明の実施の形
態5を示す概略構成図であり、それぞれの一次放射器1
2a〜cがそれぞれLNAI7a〜cに接続され、さら
に上記LNAと電力合成回路16とが接続され、上記電
力合成回路16が受信機18に接続されていることを特
徴とする。さらに、上記一次放射器から上記LNAを経
て上記受信機に至る線路の電気長はほぼ等しくなるよう
に設定されている。上記のように構成されたアンテナ装
置においては、少なくとも2つ以上の隣接したアンテナ
ビーム端子に接続されている上記LNAを同時にON状
態にすることにより、ON状態としたLNAに接続され
ている一次放射器のアンテナビームを電力合成を行うこ
とが可能となるが、上述のように一次放射器から受信機
に至る線路の電気長をほぼ等しくなるように設定してあ
るため、それぞれの一次放射器から放射された電波はほ
ぼ同位相で指向性合成されるため、ビーム幅を広げるこ
とができ、かつサイドローブレベルを低下することがで
きる。この発明の実施の形態4によるマルチビームアン
テナ装置では、上述のようにLNAを電力増幅と電力切
替の2つの用途に用いていることが特徴的であり、雑音
指数の改善と小型化、高信頼性化を図ることができる。
Embodiment 5 FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
2a to 2c are connected to LNAIs 7a to 7c, respectively, the LNA is connected to a power combining circuit 16, and the power combining circuit 16 is connected to a receiver 18. Furthermore, the electrical length of the line from the primary radiator to the receiver via the LNA is set to be substantially equal. In the antenna device configured as described above, by simultaneously turning on the LNAs connected to at least two or more adjacent antenna beam terminals, the primary radiation connected to the LNA that has been turned on is set. It is possible to combine the power of the antenna beam of the radiator, but since the electrical length of the line from the primary radiator to the receiver is set to be almost equal as described above, from each primary radiator The emitted radio waves are directionally combined in substantially the same phase, so that the beam width can be increased and the side lobe level can be reduced. The multi-beam antenna device according to the fourth embodiment of the present invention is characterized in that the LNA is used for two purposes, power amplification and power switching, as described above. Can be achieved.

【0032】実施の形態6.図7はこの発明の実施の形
態6を示す概略構成図であり、それぞれの一次放射器1
2a〜cがそれぞれピンダイオード等の検波器19a〜
cに接続されていることを特徴とする。さらに、上記一
次放射器から上記検波器に至る線路の電気長はほぼ等し
くなるように設定されており、ピンダイオードをON/
OFFすることによりアンテナビームの指向性合成を行
うものである。この発明の実施の形態5によるマルチビ
ームアンテナ装置では、上述のようにピンダイオード等
の検波器を検波と電力切替の2つの用途に用いているこ
とが特徴的であり、小型化、低価格化を図ることができ
る。
Embodiment 6 FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing Embodiment 6 of the present invention, in which each primary radiator 1
2a-c are detectors 19a-19 such as pin diodes, respectively.
c. Furthermore, the electrical length of the line from the primary radiator to the detector is set to be substantially equal, and the pin diode is turned ON / OFF.
By turning it off, the directivity of the antenna beam is synthesized. The multi-beam antenna device according to the fifth embodiment of the present invention is characterized in that a detector such as a pin diode is used for two purposes, that is, detection and power switching, as described above. Can be achieved.

【0033】実施の形態7.図8はこの発明の実施の形
態7を示す概略構成図であり、図において12a〜eは
一次放射器であり、図に示すように上記一次放射器12
a、12b、12cは水平面に配列されており、一方、
上記一次放射器12d、12c、12eは垂直面に配列
されている。また、それぞれの一次放射器はピンダイオ
ード19a〜19eに接続された例を示しており、その
他の構成は上記実施の形態5と全く同一である。このよ
うに構成されたマルチビームアンテナ装置では、水平面
に配列した上記一次放射器のうちの隣接した2つのビー
ムを上記ピンダイオードのON/OFFにより指向性合
成することで、高利得で、ビーム幅が広く、低サイドロ
ーブのアンテナビームを2つ形成することができる。ま
た、同様に垂直面に配列した一次放射器群により同様の
指向性合成を行うことで、アンテナの水平面及び垂直面
に高利得で、ビーム幅が広く、低サイドローブのアンテ
ナビームを2つ形成することができ、これら水平面及び
垂直面に形成された合成ビームにより、レーダの探知距
離を伸ばし、測角精度を向上し、偽目標を低減すること
ができる。
Embodiment 7 FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a seventh embodiment of the present invention. In the drawing, reference numerals 12a to 12e denote primary radiators, and as shown in FIG.
a, 12b, 12c are arranged in a horizontal plane, while
The primary radiators 12d, 12c, 12e are arranged in a vertical plane. Also, an example is shown in which each primary radiator is connected to pin diodes 19a to 19e, and the other configuration is exactly the same as that of the fifth embodiment. In the multi-beam antenna device configured as described above, two adjacent beams of the primary radiators arranged in a horizontal plane are directionally combined by ON / OFF of the pin diode, thereby achieving high gain and beam width. And two antenna beams having low side lobes can be formed. Similarly, by performing the same directivity synthesis using the primary radiators arranged in the vertical plane, two antenna beams having a high gain, a wide beam width, and a low side lobe are formed on the horizontal and vertical planes of the antenna. With the combined beams formed on the horizontal plane and the vertical plane, the radar detection distance can be extended, the angle measurement accuracy can be improved, and false targets can be reduced.

【0034】また、上記水平面に配列した一次放射器群
を全て同時にON状態にすることにより、この発明の実
施の形態3のように1つのビーム幅の広いファンビーム
を得ることができ、これはまた、垂直面についても全く
同様である。なお、図ではピンダイオードを用いた例を
示しているが、指向性合成手段として、この発明の実施
の形態2のようにスイッチを用いても良く、また、この
発明の実施の形態5のようにLNAを用いても良い。ま
た、図では5ビームのマルチビームアンテナの例を示し
ているが、この発明はアンテナビームの本数によらず有
効である。
By simultaneously turning on all the primary radiators arranged in the horizontal plane, one fan beam having a wide beam width can be obtained as in the third embodiment of the present invention. The same applies to the vertical plane. Although the figure shows an example using a pin diode, a switch may be used as the directivity combining means as in the second embodiment of the present invention, or as in the fifth embodiment of the present invention. LNA may be used. Although FIG. 1 shows an example of a 5-beam multi-beam antenna, the present invention is effective regardless of the number of antenna beams.

【0035】[0035]

【発明の効果】第1の発明によれば、任意の1軸方向に
配列された隣接する複数個のアンテナビームをほぼ同位
相で指向性合成することで、等価的なビーム幅を広げ、
利得を向上し、低サイドローブ特性が得られる効果があ
り、この発明によるアンテナをシーケンシャルロービン
グ方式のレーダに適用することで、レーダの測角精度の
向上、探知距離の向上、擬目標の低減の3つの効果が同
時に得られる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of adjacent antenna beams arranged in any one axis direction are directionally combined in substantially the same phase, thereby expanding an equivalent beam width.
It has the effect of improving the gain and obtaining low sidelobe characteristics.By applying the antenna according to the present invention to a sequential lobing type radar, it is possible to improve the angle measurement accuracy of the radar, improve the detection distance, and reduce the pseudo target. Three effects can be obtained simultaneously.

【0036】また、第2の発明によれば、それぞれのア
ンテナビーム端子にスイッチを接続し、これらのスイッ
チをビーム制御部によりON/OFF制御することによ
りビーム合成を行うことでアンテナの構成が簡単となる
効果がある。
According to the second aspect of the present invention, a switch is connected to each antenna beam terminal, and these switches are turned on / off by a beam control unit to perform beam synthesis, thereby simplifying the configuration of the antenna. The effect is as follows.

【0037】また、第3の発明によれば、全てのアンテ
ナビーム端子に接続されたスイッチを同時にON状態に
できるようにしたことで、ビーム幅の広いファンビーム
が得られる効果がある。また、一つのアンテナのビーム
幅を任意に可変することができるため、送受信で特性の
異なるビームを任意に形成でき、レーダ装置を小型化で
きる効果がある。
According to the third aspect of the present invention, since the switches connected to all the antenna beam terminals can be turned on at the same time, a fan beam having a wide beam width can be obtained. Further, since the beam width of one antenna can be arbitrarily changed, beams having different characteristics can be arbitrarily formed in transmission and reception, and the radar device can be downsized.

【0038】また、第4の発明によれば、全てのアンテ
ナビーム端子を電力分配・合成回路に接続したことで、
より簡単な構成でビーム幅の広いファンビームが得られ
る効果がある。
According to the fourth invention, all the antenna beam terminals are connected to the power distribution / combination circuit,
There is an effect that a fan beam with a wide beam width can be obtained with a simpler configuration.

【0039】また、第5の発明によれば、それぞれの受
信アンテナビーム端子にLNAを接続したことでアンテ
ナの雑音特性を改善でき、かつ、LNAのON/OFF
によりビーム合成を行うことで、アンテナの構成を簡略
化でき、高信頼性化が図れる効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, the LNA is connected to each of the receiving antenna beam terminals, so that the noise characteristics of the antenna can be improved, and ON / OFF of the LNA can be achieved.
By performing beam combining according to the above, there is an effect that the configuration of the antenna can be simplified and high reliability can be achieved.

【0040】また、第6の発明によれば、それぞれの受
信アンテナビーム端子に検波器を接続し、かつ、検波器
のON/OFFによりビーム合成を行うことで、アンテ
ナの構成を簡略化でき、低価格化できる効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, the detectors are connected to the respective receiving antenna beam terminals, and the beam composition is performed by turning on / off the detectors, thereby simplifying the configuration of the antenna. This has the effect of reducing costs.

【0041】また、第7の発明によれば、ほぼ直交する
任意の2軸方向に配列された複数個のアンテナビームを
ほぼ同位相で指向性合成したことにより、上記2軸方向
について等価的なビーム幅を広げ、利得を向上し、低サ
イドローブ特性が得られる効果がある。この発明による
アンテナをシーケンシャルロービング方式のレーダに適
用することで、レーダの任意の2軸方向について、測角
精度の向上、探知距離の向上、擬目標の低減の3つの効
果が同時に得られる。
According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of antenna beams arranged in any two directions substantially orthogonal to each other are directionally combined in substantially the same phase, thereby providing an equivalent beam in the two axes. There is an effect that the beam width is increased, the gain is improved, and low side lobe characteristics are obtained. By applying the antenna according to the present invention to a sequential lobing type radar, three effects of improving the angle measurement accuracy, improving the detection distance, and reducing the pseudo target can be simultaneously obtained in any two axial directions of the radar.

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

【図1】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態1
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a first embodiment of an antenna device according to the present invention;
FIG.

【図2】 元々のアンテナビームと指向性合成した後の
アンテナビームとを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an antenna beam after directivity synthesis with an original antenna beam.

【図3】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態2
を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a second embodiment of the antenna device according to the present invention;
FIG.

【図4】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態3
を示すためのアンテナビームを示す図である。
FIG. 4 is a third embodiment of the antenna device according to the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing an antenna beam for indicating the above.

【図5】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態4
を示す概略構成図である。
FIG. 5 is a fourth embodiment of the antenna device according to the present invention;
FIG.

【図6】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態5
を示す概略構成図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the antenna device according to the present invention;
FIG.

【図7】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態6
を示す概略構成図である。
FIG. 7 shows an antenna device according to a sixth embodiment of the present invention;
FIG.

【図8】 この発明によるアンテナ装置の実施の形態7
を示す概略構成図である。
FIG. 8 is a seventh embodiment of the antenna device according to the present invention;
FIG.

【図9】 従来のマルチビームアンテナを有するレーダ
システムを示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a radar system having a conventional multi-beam antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーダ装置、2 アンテナ、3 アンテナビーム、
4 自動車、5 障害物、6 支柱、7 送受信機、8
切替回路、9 信号処理部、10 主反射鏡、11
副反射鏡、12 一次放射器、13 指向性合成回路、
14 ビーム制御部、15 スイッチ、16 電力分配
・合成回路、17 LNA、18 受信機、19 検波
器。
1 radar device, 2 antennas, 3 antenna beams,
4 car, 5 obstacles, 6 pillars, 7 transceiver, 8
Switching circuit, 9 signal processing unit, 10 main reflector, 11
Sub-reflector, 12 primary radiator, 13 directional synthesis circuit,
14 beam control unit, 15 switch, 16 power distribution / combination circuit, 17 LNA, 18 receiver, 19 detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 AB04 AB06 AB07 BA01 CA01 CA06 DB04 EA02 FA01 FA02 FA25 FA26 FA31 FA32 GA01 GA05 GA08 HA02 HA04 JA07 5J070 AD01 AD07 AD10 AE01 AF01 AG04 AG07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 5J021 AA05 AA06 AB04 AB06 AB07 BA01 CA01 CA06 DB04 EA02 FA01 FA02 FA25 FA26 FA31 FA32 GA01 GA05 GA08 HA02 HA04 JA07 5J070 AD01 AD07 AD10 AE01 AF01 AG04 AG07

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個のアンテナビーム端子を設けて、
隣接するアンテナビーム間のビームクロスポイントが約
3dBになるように複数個のアンテナビーム間隔及びビ
ーム幅を設定してなるアンテナ装置において、隣接する
少なくとも2つ以上のアンテナビームをほぼ同位相で指
向性合成して、上記指向性合成されたアンテナビーム間
のビームクロスポイントが約1〜2dBになるように等
価的なビーム幅に設定して1つ又は複数のアンテナビー
ムを得ることを特徴とするアンテナ装置。
A plurality of antenna beam terminals are provided,
In an antenna device in which a plurality of antenna beam intervals and beam widths are set so that a beam cross point between adjacent antenna beams is about 3 dB, directivity of at least two or more adjacent antenna beams is substantially the same. An antenna, wherein one or a plurality of antenna beams are obtained by combining and setting an equivalent beam width so that a beam cross point between the directionally synthesized antenna beams is about 1 to 2 dB. apparatus.
【請求項2】 上記のアンテナ装置において、少なくと
も3つ以上のアンテナビーム端子のそれぞれがスイッチ
に接続され、少なくとも2つ以上の隣接したアンテナビ
ーム端子に接続された上記スイッチを同時にON状態に
し、その他のアンテナビーム端子に接続された上記スイ
ッチをOFF状態にすることでビーム合成あるいはビー
ム分配を行うとともに、順次アンテナビーム端子の組み
合わせを変化させてアンテナビームを切替えることを特
徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
2. The antenna device according to claim 1, wherein each of at least three or more antenna beam terminals is connected to a switch, and said switches connected to at least two or more adjacent antenna beam terminals are simultaneously turned on. 2. A beam combining or beam distribution is performed by turning off the switch connected to the antenna beam terminal of (a), and the antenna beam is switched by sequentially changing a combination of the antenna beam terminals. Antenna device.
【請求項3】 上記のアンテナ装置において、全てのア
ンテナビーム端子に接続されたそれぞれの上記スイッチ
の全てを同時にON状態にし、シングルビームアンテナ
を得ることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
3. The antenna device according to claim 1, wherein all the switches connected to all antenna beam terminals are simultaneously turned on to obtain a single beam antenna.
【請求項4】 上記のアンテナ装置において、全てのア
ンテナビーム端子を電力分配・合成回路に接続して、シ
ングルビームアンテナを得ることを特徴とする請求項1
記載のアンテナ装置。
4. The antenna device according to claim 1, wherein all antenna beam terminals are connected to a power distribution / combination circuit to obtain a single beam antenna.
The antenna device as described in the above.
【請求項5】 上記のアンテナ装置において、少なくと
も3つ以上の受信アンテナビーム端子のそれぞれがLN
A(Low Noise Amplifier)に接続
され、少なくとも2つ以上の隣接した受信アンテナビー
ム端子に接続されたそれぞれの上記LNAを同時にON
状態にし、その他の受信アンテナビーム端子に接続され
た上記LNAをOFF状態にすることでビーム合成を行
うとともに、順次受信アンテナビーム端子の組み合わせ
を変化させて受信アンテナビームを切替えることを特徴
とする請求項1〜3に記載のアンテナ装置。
5. In the above antenna apparatus, each of at least three or more receiving antenna beam terminals is LN
A (Low Noise Amplifier), and simultaneously turn on the respective LNAs connected to at least two or more adjacent receiving antenna beam terminals.
And combining the receiving antenna beam terminals by changing the combination of the receiving antenna beam terminals while sequentially switching the receiving antenna beam terminals by turning off the LNAs connected to the other receiving antenna beam terminals. Item 4. The antenna device according to any one of Items 1 to 3.
【請求項6】 上記のアンテナ装置において、少なくと
も3つ以上の受信アンテナビーム端子のそれぞれがピン
ダイオード等の検波器に接続され、少なくとも2つ以上
の隣接した受信アンテナビーム端子に接続されたそれぞ
れの上記ピンダイオード等の検波器を同時にON状態に
し、その他の受信アンテナビーム端子に接続された上記
ピンダイオード等の検波器をOFF状態にすることでビ
ーム合成を行うとともに、順次受信アンテナビーム端子
の組み合わせを変化させて受信アンテナビームを切替え
ることを特徴とする請求項1〜3に記載のアンテナ装
置。
6. In the above antenna device, each of at least three or more receiving antenna beam terminals is connected to a detector such as a pin diode, and each of at least two or more receiving antenna beam terminals is connected to at least two adjacent receiving antenna beam terminals. The beam combining is performed by simultaneously turning on the detectors such as the pin diodes and turning off the detectors such as the pin diodes connected to the other receiving antenna beam terminals, and sequentially combining the receiving antenna beam terminals. The antenna device according to claim 1, wherein the receiving antenna beam is switched by changing the distance.
【請求項7】 ほぼ直交する任意の2軸方向となる向き
に配列されたアンテナビームを放射するような複数個の
アンテナビーム端子を設けて、それぞれの隣接するアン
テナビーム間のビームクロスポイントが約3dBになる
ように複数個のアンテナビーム間隔及びビーム幅を設定
してなるアンテナ装置において、上記2軸のどちらか一
方あるいは両方に配列された隣接する少なくとも2つ以
上のアンテナビームをほぼ同位相で指向性合成して、上
記指向性合成されたアンテナビーム間のビームクロスポ
イントが約1〜2dBになるように等価的なビーム幅に
設定して、1つ又は複数のアンテナビームを上記2軸の
どちらか一方あるいは両方に得ることを特徴とする請求
項1〜6に記載のアンテナ装置。
7. A plurality of antenna beam terminals for radiating antenna beams arranged in directions of arbitrary two axes substantially orthogonal to each other are provided, and a beam cross point between each adjacent antenna beam is approximately In an antenna device in which a plurality of antenna beam intervals and beam widths are set so as to be 3 dB, at least two adjacent antenna beams arranged in one or both of the two axes are substantially in phase. Directivity synthesis is performed, and an equivalent beam width is set so that a beam cross point between the directionally synthesized antenna beams is about 1 to 2 dB. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is obtained in one or both of them.
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