JP2000174537A - フェーズドアレーアンテナ - Google Patents
フェーズドアレーアンテナInfo
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- JP2000174537A JP2000174537A JP10344095A JP34409598A JP2000174537A JP 2000174537 A JP2000174537 A JP 2000174537A JP 10344095 A JP10344095 A JP 10344095A JP 34409598 A JP34409598 A JP 34409598A JP 2000174537 A JP2000174537 A JP 2000174537A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通信用のフェーズドアレーアンテナとして、
任意の方向にビーム走査範囲が規定された場合に、実時
間遅延の補正の効果を損なうことなくビットが最小とな
るような可変移相器の設定を実現する。 【解決手段】 フェーズドアレーアンテナはｍ個のサブ
アレーから構成され、サブアレーはｎ個の放射器からな
り、放射器には増幅器、第１の可変移相器が接続され
る。サブアレーには第２の可変移相器及び第２の固定移
相器が接続される。第２の可変移相器及び第２の固定移
相器は実時間遅延を補正可能な移相器とし、通信性能の
向上と帯域差内の放射パターンのビームシフトの防止を
可能とする。第２の固定移相器は任意のビーム走査範囲
に対し、ビーム走査範囲の中心へ波面を形成するよう設
定される。これより、可変移相器は少ないビット数で構
成でき、移相器の小型化及び制御線の本数低減が可能と
なる。ビーム数が単数または複数でも本方式が適用でき
ることは明かである。
任意の方向にビーム走査範囲が規定された場合に、実時
間遅延の補正の効果を損なうことなくビットが最小とな
るような可変移相器の設定を実現する。 【解決手段】 フェーズドアレーアンテナはｍ個のサブ
アレーから構成され、サブアレーはｎ個の放射器からな
り、放射器には増幅器、第１の可変移相器が接続され
る。サブアレーには第２の可変移相器及び第２の固定移
相器が接続される。第２の可変移相器及び第２の固定移
相器は実時間遅延を補正可能な移相器とし、通信性能の
向上と帯域差内の放射パターンのビームシフトの防止を
可能とする。第２の固定移相器は任意のビーム走査範囲
に対し、ビーム走査範囲の中心へ波面を形成するよう設
定される。これより、可変移相器は少ないビット数で構
成でき、移相器の小型化及び制御線の本数低減が可能と
なる。ビーム数が単数または複数でも本方式が適用でき
ることは明かである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は広帯域通信用のシ
ングルビームまたはマルチビームのフェーズドアレーア
ンテナに関するものである。
ングルビームまたはマルチビームのフェーズドアレーア
ンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来例として例えばＪ．Ｆｒａｎ
ｋ，“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ
Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ”，Ｐ
ｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １９７０ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒ
ｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９７
０，ｐ２４７ Ｆｉｇ．７に示すように、複数個のアン
テナ素子から構成されるサブアレーアンテナを複数個配
列して構成されるフェーズドアレーアンテナにおいて各
々のアンテナ素子に移相器を設け、また各々のサブアレ
ーアンテナには遅延線路を設けたフェーズドアレーアン
テナのビーム走査概念図であり、Ａｎはアンテナ素子、
ＡＭＰｎは増幅器、ＳＡｍはサブアレー、ＶＰＳ１−ｎ
は第１の移相器、ＶＰＳ２−ｍは第２の移相器、１ａは
第１の電力合成器または電力分配器、１ｂは第２の電力
合成器または電力分配器、２ｂは出力端子または入力端
子を示す。
ｋ，“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ
Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ”，Ｐ
ｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １９７０ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒ
ｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９７
０，ｐ２４７ Ｆｉｇ．７に示すように、複数個のアン
テナ素子から構成されるサブアレーアンテナを複数個配
列して構成されるフェーズドアレーアンテナにおいて各
々のアンテナ素子に移相器を設け、また各々のサブアレ
ーアンテナには遅延線路を設けたフェーズドアレーアン
テナのビーム走査概念図であり、Ａｎはアンテナ素子、
ＡＭＰｎは増幅器、ＳＡｍはサブアレー、ＶＰＳ１−ｎ
は第１の移相器、ＶＰＳ２−ｍは第２の移相器、１ａは
第１の電力合成器または電力分配器、１ｂは第２の電力
合成器または電力分配器、２ｂは出力端子または入力端
子を示す。
【０００３】次に動作について説明する。ビームを走査
は、各素子に設けられた第１の移相器の位相を制御する
ことで波面を図８に示すように所望の方向に傾けること
で実現できる。ここで、ビーム走査角をθ０、素子間隔
をｄ、波長をλ、ビームをθ０傾けるのに必要な移相量
をΔφとすると、 Δφ＝（２π／λ）ｄ・ｓｉｎθ０ となる。これより、一般に移相器に３６０°移相器を用
いた場合、ビーム走査時の波面は図８の点線に示すごと
くサブアレーごとに一様の傾きをもって直線上に構成さ
れる。ここで、各々のサブアレーに接続された第２の移
相器に実時間遅延成分をもつ移相器を用いることで図８
の実線で示すごとくアンテナ開口面内で実時間遅延を考
慮した波面を構成することが可能となり、特に広帯域な
通信を行うようなフェーズドアレーアンテナとして動作
する。
は、各素子に設けられた第１の移相器の位相を制御する
ことで波面を図８に示すように所望の方向に傾けること
で実現できる。ここで、ビーム走査角をθ０、素子間隔
をｄ、波長をλ、ビームをθ０傾けるのに必要な移相量
をΔφとすると、 Δφ＝（２π／λ）ｄ・ｓｉｎθ０ となる。これより、一般に移相器に３６０°移相器を用
いた場合、ビーム走査時の波面は図８の点線に示すごと
くサブアレーごとに一様の傾きをもって直線上に構成さ
れる。ここで、各々のサブアレーに接続された第２の移
相器に実時間遅延成分をもつ移相器を用いることで図８
の実線で示すごとくアンテナ開口面内で実時間遅延を考
慮した波面を構成することが可能となり、特に広帯域な
通信を行うようなフェーズドアレーアンテナとして動作
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のフ
ェーズドアレーアンテナは可変移相器でビーム走査を行
い、サブアレーに設けられた移相器を制御することで実
時間遅延を補正していた。このため、ビーム走査角が大
きい場合にはサブアレーに接続される移相器には補正長
が長く、また、ビット数の多い可変移相器が必要であっ
た。
ェーズドアレーアンテナは可変移相器でビーム走査を行
い、サブアレーに設けられた移相器を制御することで実
時間遅延を補正していた。このため、ビーム走査角が大
きい場合にはサブアレーに接続される移相器には補正長
が長く、また、ビット数の多い可変移相器が必要であっ
た。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、主に通信に用いるシングル
ビームまたはマルチビームのフェーズドアレーアンテナ
として、既知のビーム走査範囲に対してフェーズドアレ
ーアンテナのビーム走査範囲の中心方向にサブアレーア
ンテナに接続された固定移相器で予めビームを向けるこ
とで、サブアレーアンテナに接続される可変移相器のビ
ット数の低減を実時間遅延特性を損なうことなく実現可
能となる広帯域な通信用フェーズドアレーアンテナを提
供することを目的とするものである。
ためになされたものであり、主に通信に用いるシングル
ビームまたはマルチビームのフェーズドアレーアンテナ
として、既知のビーム走査範囲に対してフェーズドアレ
ーアンテナのビーム走査範囲の中心方向にサブアレーア
ンテナに接続された固定移相器で予めビームを向けるこ
とで、サブアレーアンテナに接続される可変移相器のビ
ット数の低減を実時間遅延特性を損なうことなく実現可
能となる広帯域な通信用フェーズドアレーアンテナを提
供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明によるフェー
ズドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又
は平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成
された放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅
器と、上記増幅器に対応して設けられた第１の移相器と
で構成されたアクティブモジュール複数個と、上記アク
ティブモジュールに設けられた第１の電力合成器または
電力分配器とでサブアレーが構成され、平面状に配置さ
れた上記サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに
対応して設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器
に設けられた第２の電力合成器または電力分配器とで構
成されたフェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移
相器は時間遅延特性を有する可変移相器で構成され、第
２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量
が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合
わせで構成されたことを特徴とするフェーズドアレーア
ンテナである。
ズドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又
は平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成
された放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅
器と、上記増幅器に対応して設けられた第１の移相器と
で構成されたアクティブモジュール複数個と、上記アク
ティブモジュールに設けられた第１の電力合成器または
電力分配器とでサブアレーが構成され、平面状に配置さ
れた上記サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに
対応して設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器
に設けられた第２の電力合成器または電力分配器とで構
成されたフェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移
相器は時間遅延特性を有する可変移相器で構成され、第
２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量
が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合
わせで構成されたことを特徴とするフェーズドアレーア
ンテナである。
【０００７】また、第２の発明によるフェーズドアレー
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第１の移相器とで構成され
たアクティブモジュール複数個と、上記アクティブモジ
ュールに設けられた第１の電力合成器または電力分配器
とでサブアレーが構成され、平面状に配置された上記サ
ブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設
けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられ
た第２の電力合成器または電力分配器とで構成されたフ
ェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間
遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅
延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成され、
第２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相
量が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み
合わせで構成されたことを特徴とするフェーズドアレー
アンテナである。
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第１の移相器とで構成され
たアクティブモジュール複数個と、上記アクティブモジ
ュールに設けられた第１の電力合成器または電力分配器
とでサブアレーが構成され、平面状に配置された上記サ
ブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設
けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられ
た第２の電力合成器または電力分配器とで構成されたフ
ェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間
遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅
延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成され、
第２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相
量が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み
合わせで構成されたことを特徴とするフェーズドアレー
アンテナである。
【０００８】また、第３の発明によるフェーズドアレー
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器または電
力分配器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応
して設けられた複数の第１の移相器とで構成されたアク
ティブモジュール複数個と、上記アクティブモジュール
に設けられた第１の電力合成器または電力分配器とでサ
ブアレーが構成され、平面状に配置された上記サブアレ
ー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられ
た第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２
の電力合成器または電力分配器とで構成されたフェーズ
ドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特
性を有する可変移相器で構成され、第２の移相器は時間
遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅
延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成された
ことを特徴とするフェーズドアレーアンテナである。
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器または電
力分配器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応
して設けられた複数の第１の移相器とで構成されたアク
ティブモジュール複数個と、上記アクティブモジュール
に設けられた第１の電力合成器または電力分配器とでサ
ブアレーが構成され、平面状に配置された上記サブアレ
ー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられ
た第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２
の電力合成器または電力分配器とで構成されたフェーズ
ドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特
性を有する可変移相器で構成され、第２の移相器は時間
遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅
延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成された
ことを特徴とするフェーズドアレーアンテナである。
【０００９】また、第４の発明によるフェーズドアレー
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器または電
力分配器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応
して設けられた複数の第１の移相器とで構成されたアク
ティブモジュール複数個と、上記アクティブモジュール
に設けられた第１の電力合成器または電力分配器とでサ
ブアレーが構成され、平面状に配置された上記サブアレ
ー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられ
た第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２
の電力合成器または電力分配器とで構成されたフェーズ
ドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特
性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性
を有する固定移相器との組み合わせで構成され、第２の
移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一
定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせ
で構成されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテ
ナである。
アンテナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に
配置された複数のアンテナ素子によって構成された放射
器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記
増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器または電
力分配器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応
して設けられた複数の第１の移相器とで構成されたアク
ティブモジュール複数個と、上記アクティブモジュール
に設けられた第１の電力合成器または電力分配器とでサ
ブアレーが構成され、平面状に配置された上記サブアレ
ー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられ
た第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２
の電力合成器または電力分配器とで構成されたフェーズ
ドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特
性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性
を有する固定移相器との組み合わせで構成され、第２の
移相器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一
定且つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせ
で構成されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテ
ナである。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図２および図３は
この発明の実施の形態１を示すフェーズドアレーアンテ
ナの構成図であり、図２のサブアレーの詳細を図３に示
す。図３においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成
器（または電力分配器）、２ａは出力端子（または入力
端子）、ＡＭＰｎは増幅器、ＶＰＳ１−ｎは第１の可変
移相器、ＳＡｍはサブアレーを示し、図２において１ｂ
は第２の電力合成器（または電力分配器）、２ｂは出力
端子（または入力端子）、３ａはビーム走査中心におけ
るビーム、３ｂはビーム走査中心に対してビーム走査正
方向最大時のビーム、３ｃはビーム走査中心に対してビ
ーム走査負方向最大時のビーム、４はアンテナ面の法線
軸、５は全体アレーの等位相波面、ＦＰＳ２−ｍは第２
の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍは第２の可変移相器を示
す。第１の発明によるフェーズドアレーアンテナは、単
一のアンテナ素子によって又は平面状に配置された複数
のアンテナ素子によって構成された放射器と、上記放射
器に対応して設けられた増幅器と、上記増幅器に対応し
て設けられた第１の移相器とで構成されたアクティブモ
ジュール複数個と、上記アクティブモジュールに設けら
れた第１の電力合成器または電力分配器とでサブアレー
が構成され、平面状に配置された上記サブアレー複数個
と、上記各々のサブアレーに対応して設けられた第２の
移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２の電力合
成器または電力分配器とで構成されたフェーズドアレー
アンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特性を有す
る可変移相器で構成され、第２の移相器は時間遅延特性
を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を
有する固定移相器との組み合わせで構成されたことを特
徴とするフェーズドアレーアンテナである。この形態１
を実施するために、フェーズドアレーアンテナはｎ個の
放射器から構成されるアレーをサブアレーとし、各放射
器には増幅器と第１の可変移相器が接続される。さら
に、サブアレーには第２の可変移相器および第２の固定
移相器を設け、ｍ個のサブアレーを配列してアレーアン
テナを構成する。ここで、第２の可変移相器および第２
の固定移相器は実時間遅延を補正する機能を有する移相
器を用いる。第２の移相器の設定移相量はビーム走査角
度や開口径に依存するが、３６０度から数万度の移相量
を実現できる移相器で構成される。また、広帯域通信に
用いる場合も帯域の上端、下端におけるアンテナパター
ンのビームシフトを防ぐことを可能としている。ここ
で、第２の固定移相器はビーム走査範囲の中心がアンテ
ナ面の法線上にない場合に、ビーム走査範囲の中心へ波
面を形成するよう設定される。
この発明の実施の形態１を示すフェーズドアレーアンテ
ナの構成図であり、図２のサブアレーの詳細を図３に示
す。図３においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成
器（または電力分配器）、２ａは出力端子（または入力
端子）、ＡＭＰｎは増幅器、ＶＰＳ１−ｎは第１の可変
移相器、ＳＡｍはサブアレーを示し、図２において１ｂ
は第２の電力合成器（または電力分配器）、２ｂは出力
端子（または入力端子）、３ａはビーム走査中心におけ
るビーム、３ｂはビーム走査中心に対してビーム走査正
方向最大時のビーム、３ｃはビーム走査中心に対してビ
ーム走査負方向最大時のビーム、４はアンテナ面の法線
軸、５は全体アレーの等位相波面、ＦＰＳ２−ｍは第２
の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍは第２の可変移相器を示
す。第１の発明によるフェーズドアレーアンテナは、単
一のアンテナ素子によって又は平面状に配置された複数
のアンテナ素子によって構成された放射器と、上記放射
器に対応して設けられた増幅器と、上記増幅器に対応し
て設けられた第１の移相器とで構成されたアクティブモ
ジュール複数個と、上記アクティブモジュールに設けら
れた第１の電力合成器または電力分配器とでサブアレー
が構成され、平面状に配置された上記サブアレー複数個
と、上記各々のサブアレーに対応して設けられた第２の
移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２の電力合
成器または電力分配器とで構成されたフェーズドアレー
アンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特性を有す
る可変移相器で構成され、第２の移相器は時間遅延特性
を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を
有する固定移相器との組み合わせで構成されたことを特
徴とするフェーズドアレーアンテナである。この形態１
を実施するために、フェーズドアレーアンテナはｎ個の
放射器から構成されるアレーをサブアレーとし、各放射
器には増幅器と第１の可変移相器が接続される。さら
に、サブアレーには第２の可変移相器および第２の固定
移相器を設け、ｍ個のサブアレーを配列してアレーアン
テナを構成する。ここで、第２の可変移相器および第２
の固定移相器は実時間遅延を補正する機能を有する移相
器を用いる。第２の移相器の設定移相量はビーム走査角
度や開口径に依存するが、３６０度から数万度の移相量
を実現できる移相器で構成される。また、広帯域通信に
用いる場合も帯域の上端、下端におけるアンテナパター
ンのビームシフトを防ぐことを可能としている。ここ
で、第２の固定移相器はビーム走査範囲の中心がアンテ
ナ面の法線上にない場合に、ビーム走査範囲の中心へ波
面を形成するよう設定される。
【００１１】実施の形態２．図２および図４はこの発明
の実施の形態２を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図２のサブアレーの詳細を図４に示す。図４
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、２ａは出力端子（または入力端子）、
ＡＭＰｎは増幅器、ＦＰＳ１−ｎは第１の固定移相器、
ＶＰＳ１−ｎは第１の可変移相器、ＳＡｍはサブアレー
を示し、図２において１ｂは第２の電力合成器（または
電力分配器）、２ｂは出力端子（または入力端子）、３
ａはビーム走査中心におけるビーム、３ｂはビーム走査
中心に対してビーム走査正方向最大時のビーム、３ｃは
ビーム走査中心に対してビーム走査負方向最大時のビー
ム、４はアンテナ面の法線軸、５は全体アレーの等位相
波面、ＦＰＳ２−ｍは第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ
は第２の可変移相器を示す。第２の発明によるフェーズ
ドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又は
平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成さ
れた放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器
と、上記増幅器に対応して設けられた第１の移相器とで
構成されたアクティブモジュール複数個と、上記アクテ
ィブモジュールに設けられた第１の電力合成器または電
力分配器とでサブアレーが構成され、平面状に配置され
た上記サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対
応して設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に
設けられた第２の電力合成器または電力分配器とで構成
されたフェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相
器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且
つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構
成され、第２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相
器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器
との組み合わせで構成されたことを特徴とするフェーズ
ドアレーアンテナである。この形態２を実施するため
に、実施の形態１に示すフェーズドアレーアンテナの第
１の移相器に、第１の可変移相器と第１の固定移相器を
用いることで、サブアレーにおいてもビーム走査範囲の
中心へ波面を形成するよう固定移相器の設定を行う。
の実施の形態２を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図２のサブアレーの詳細を図４に示す。図４
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、２ａは出力端子（または入力端子）、
ＡＭＰｎは増幅器、ＦＰＳ１−ｎは第１の固定移相器、
ＶＰＳ１−ｎは第１の可変移相器、ＳＡｍはサブアレー
を示し、図２において１ｂは第２の電力合成器（または
電力分配器）、２ｂは出力端子（または入力端子）、３
ａはビーム走査中心におけるビーム、３ｂはビーム走査
中心に対してビーム走査正方向最大時のビーム、３ｃは
ビーム走査中心に対してビーム走査負方向最大時のビー
ム、４はアンテナ面の法線軸、５は全体アレーの等位相
波面、ＦＰＳ２−ｍは第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ
は第２の可変移相器を示す。第２の発明によるフェーズ
ドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又は
平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成さ
れた放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器
と、上記増幅器に対応して設けられた第１の移相器とで
構成されたアクティブモジュール複数個と、上記アクテ
ィブモジュールに設けられた第１の電力合成器または電
力分配器とでサブアレーが構成され、平面状に配置され
た上記サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対
応して設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に
設けられた第２の電力合成器または電力分配器とで構成
されたフェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相
器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且
つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構
成され、第２の移相器は時間遅延特性を有する可変移相
器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有する固定移相器
との組み合わせで構成されたことを特徴とするフェーズ
ドアレーアンテナである。この形態２を実施するため
に、実施の形態１に示すフェーズドアレーアンテナの第
１の移相器に、第１の可変移相器と第１の固定移相器を
用いることで、サブアレーにおいてもビーム走査範囲の
中心へ波面を形成するよう固定移相器の設定を行う。
【００１２】実施の形態３．図５および図６はこの発明
の実施の形態３を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図５のサブアレーの詳細を図６に示す。図６
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、１ｃは第３の電力分配器（または電力
合成器）、２ａ−ｎは出力端子（または入力端子）、Ａ
ＭＰｎは増幅器、ＶＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の可変移相
器、ＳＡｍはサブアレーを示し、図５において１ｂは第
２の電力合成器（または電力分配器）、２ｂ−Ｎは出力
端子（または入力端子）、３−Ｎはビーム走査範囲内に
おける任意方向のビーム、４はアンテナ面の法線軸、Ｆ
ＰＳ２−ｍ−Ｎは第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ−Ｎ
は第２の可変移相器を示す。第３の発明によるフェーズ
ドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又は
平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成さ
れた放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器
と、上記増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器
または電力分配器と、第３の電力合成器または電力分配
器に対応して設けられた複数の第１の移相器とで構成さ
れたアクティブモジュール複数個と、上記アクティブモ
ジュールに設けられた第１の電力合成器または電力分配
器とでサブアレーが構成され、平面状に配置された上記
サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して
設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けら
れた第２の電力合成器または電力分配器とで構成された
フェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時
間遅延特性を有する可変移相器で構成され、第２の移相
器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且
つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構
成されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテナで
ある。この形態３を実施するために、フェーズドアレー
アンテナは実施の形態１の機能に加えて複数ビームの合
成（または分配）回路を有することで、各ビームに対応
する第２の固定移相器で、異なるビーム走査範囲に対し
て各々波面を形成する。
の実施の形態３を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図５のサブアレーの詳細を図６に示す。図６
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、１ｃは第３の電力分配器（または電力
合成器）、２ａ−ｎは出力端子（または入力端子）、Ａ
ＭＰｎは増幅器、ＶＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の可変移相
器、ＳＡｍはサブアレーを示し、図５において１ｂは第
２の電力合成器（または電力分配器）、２ｂ−Ｎは出力
端子（または入力端子）、３−Ｎはビーム走査範囲内に
おける任意方向のビーム、４はアンテナ面の法線軸、Ｆ
ＰＳ２−ｍ−Ｎは第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ−Ｎ
は第２の可変移相器を示す。第３の発明によるフェーズ
ドアレーアンテナは、単一のアンテナ素子によって又は
平面状に配置された複数のアンテナ素子によって構成さ
れた放射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器
と、上記増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器
または電力分配器と、第３の電力合成器または電力分配
器に対応して設けられた複数の第１の移相器とで構成さ
れたアクティブモジュール複数個と、上記アクティブモ
ジュールに設けられた第１の電力合成器または電力分配
器とでサブアレーが構成され、平面状に配置された上記
サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して
設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けら
れた第２の電力合成器または電力分配器とで構成された
フェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時
間遅延特性を有する可変移相器で構成され、第２の移相
器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且
つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構
成されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテナで
ある。この形態３を実施するために、フェーズドアレー
アンテナは実施の形態１の機能に加えて複数ビームの合
成（または分配）回路を有することで、各ビームに対応
する第２の固定移相器で、異なるビーム走査範囲に対し
て各々波面を形成する。
【００１３】実施の形態４．図５および図７はこの発明
の実施の形態４を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図５のサブアレーの詳細を図７に示す。図７
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、１ｃは第３の電力分配器（または電力
合成器）、２ａ−ｎは出力端子（または入力端子）、Ａ
ＭＰｎは増幅器、ＦＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の固定移相
器、ＶＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の可変移相器、ＳＡｍはサ
ブアレーを示し、図５において１ｂは第２の電力合成器
（または電力分配器）、２ｂ−Ｎは出力端子（または入
力端子）、３−Ｎはビーム走査範囲内における任意方向
のビーム、４はアンテナ面の法線軸、ＦＰＳ２−ｍ−Ｎ
は第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ−Ｎは第２の可変移
相器を示す。第４の発明によるフェーズドアレーアンテ
ナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に配置さ
れた複数のアンテナ素子によって構成された放射器と、
上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記増幅器
に対応して設けられた第３の電力合成器または電力分配
器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応して設
けられた複数の第１の移相器とで構成されたアクティブ
モジュール複数個と、上記アクティブモジュールに設け
られた第１の電力合成器または電力分配器とでサブアレ
ーが構成され、平面状に配置された上記サブアレー複数
個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられた第２
の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２の電力
合成器または電力分配器とで構成されたフェーズドアレ
ーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特性を有
する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有す
る固定移相器との組み合わせで構成され、第２の移相器
は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ
時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成
されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテナであ
る。この形態４を実施するために、実施の形態３に示す
フェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第１の可
変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サブアレ
ーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成するよ
う固定移相器の設定を行う。
の実施の形態４を示すフェーズドアレーアンテナの構成
図であり、図５のサブアレーの詳細を図７に示す。図７
においてＡｎは放射器、１ａは第１の電力合成器（また
は電力分配器）、１ｃは第３の電力分配器（または電力
合成器）、２ａ−ｎは出力端子（または入力端子）、Ａ
ＭＰｎは増幅器、ＦＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の固定移相
器、ＶＰＳ１−ｎ−Ｎは第１の可変移相器、ＳＡｍはサ
ブアレーを示し、図５において１ｂは第２の電力合成器
（または電力分配器）、２ｂ−Ｎは出力端子（または入
力端子）、３−Ｎはビーム走査範囲内における任意方向
のビーム、４はアンテナ面の法線軸、ＦＰＳ２−ｍ−Ｎ
は第２の固定移相器、ＶＰＳ２−ｍ−Ｎは第２の可変移
相器を示す。第４の発明によるフェーズドアレーアンテ
ナは、単一のアンテナ素子によって又は平面状に配置さ
れた複数のアンテナ素子によって構成された放射器と、
上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上記増幅器
に対応して設けられた第３の電力合成器または電力分配
器と、第３の電力合成器または電力分配器に対応して設
けられた複数の第１の移相器とで構成されたアクティブ
モジュール複数個と、上記アクティブモジュールに設け
られた第１の電力合成器または電力分配器とでサブアレ
ーが構成され、平面状に配置された上記サブアレー複数
個と、上記各々のサブアレーに対応して設けられた第２
の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第２の電力
合成器または電力分配器とで構成されたフェーズドアレ
ーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延特性を有
する可変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有す
る固定移相器との組み合わせで構成され、第２の移相器
は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ
時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成
されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテナであ
る。この形態４を実施するために、実施の形態３に示す
フェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第１の可
変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サブアレ
ーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成するよ
う固定移相器の設定を行う。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明によれば、フェーズドアレー
アンテナはｎ個の放射器から構成されるアレーをサブア
レーとし、各放射器には増幅器と第１の可変移相器が接
続される。さらに、サブアレーには第２の可変移相器お
よび第２の固定移相器を設け、ｍ個のサブアレーを配列
してアレーアンテナを構成する。ここで、第２の可変移
相器および第２の固定移相器は実時間遅れを補正する機
能を有する移相器を用いる。第２の移相器の設定移相量
はビーム走査角度や開口径に依存するが、３６０度から
数万度の移相量を実現できる移相器で構成される。ま
た、広帯域通信に用いる場合も帯域の上端、下端におけ
るアンテナパターンのビームシフトを防ぐことを可能と
している。ここで、第２の固定移相器はビーム走査範囲
の中心がアンテナ面の法線上にない場合に、ビーム走査
範囲の中心へ波面を形成するよう設定される。これによ
り、可変移相器で制御するビット数を最小とすることが
可能となり、可変移相器の小型化および制御線の本数低
減が可能となる。
アンテナはｎ個の放射器から構成されるアレーをサブア
レーとし、各放射器には増幅器と第１の可変移相器が接
続される。さらに、サブアレーには第２の可変移相器お
よび第２の固定移相器を設け、ｍ個のサブアレーを配列
してアレーアンテナを構成する。ここで、第２の可変移
相器および第２の固定移相器は実時間遅れを補正する機
能を有する移相器を用いる。第２の移相器の設定移相量
はビーム走査角度や開口径に依存するが、３６０度から
数万度の移相量を実現できる移相器で構成される。ま
た、広帯域通信に用いる場合も帯域の上端、下端におけ
るアンテナパターンのビームシフトを防ぐことを可能と
している。ここで、第２の固定移相器はビーム走査範囲
の中心がアンテナ面の法線上にない場合に、ビーム走査
範囲の中心へ波面を形成するよう設定される。これによ
り、可変移相器で制御するビット数を最小とすることが
可能となり、可変移相器の小型化および制御線の本数低
減が可能となる。
【００１５】また、第２の発明によれば、第１の発明に
示すフェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第１
の可変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サブ
アレーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成す
るよう固定移相器の設定を行うことで、第１の発明より
も実時間遅延の補正の精度が改善され通信性能の向上が
可能となる。
示すフェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第１
の可変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サブ
アレーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成す
るよう固定移相器の設定を行うことで、第１の発明より
も実時間遅延の補正の精度が改善され通信性能の向上が
可能となる。
【００１６】また、第３の発明によれば、フェーズドア
レーアンテナは第１の発明の機能に加えて複数ビームの
合成（または分配）回路を有することで、各ビームに対
応する第２の固定移相器で、異なるビーム走査範囲に対
して各々波面を形成し、各ビーム毎に可変移相器で制御
するビット数を最小とすることが可能となり、可変移相
器の小型化および制御線の本数低減が可能となる。
レーアンテナは第１の発明の機能に加えて複数ビームの
合成（または分配）回路を有することで、各ビームに対
応する第２の固定移相器で、異なるビーム走査範囲に対
して各々波面を形成し、各ビーム毎に可変移相器で制御
するビット数を最小とすることが可能となり、可変移相
器の小型化および制御線の本数低減が可能となる。
【００１７】また、第４の発明によれば、第３の発明に
おいてフェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第
１の可変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サ
ブアレーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成
するよう固定移相器の設定を行うことで、第３の発明よ
りも実時間遅延の補正の精度が改善され通信性能の向上
が可能となる。
おいてフェーズドアレーアンテナの第１の移相器に、第
１の可変移相器と第１の固定移相器を用いることで、サ
ブアレーにおいてもビーム走査範囲の中心へ波面を形成
するよう固定移相器の設定を行うことで、第３の発明よ
りも実時間遅延の補正の精度が改善され通信性能の向上
が可能となる。
【図１】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
概念構成を示す図である。
概念構成を示す図である。
【図２】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態１および２を示す図である。
実施の形態１および２を示す図である。
【図３】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態１を示す図である。
実施の形態１を示す図である。
【図４】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態２を示す図である。
実施の形態２を示す図である。
【図５】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態３および４を示す図である。
実施の形態３および４を示す図である。
【図６】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態３を示す図である。
実施の形態３を示す図である。
【図７】 この発明によるフェーズドアレーアンテナの
実施の形態４を示す図である。
実施の形態４を示す図である。
【図８】 従来のフェーズドアレーアンテナの構成図で
ある。
ある。
１ 電力合成器（または電力分配器）、２ 出力端子
（または入力端子）、３ビーム、４ アンテナ面の法線
軸、５ 全体アレーの等位相波面、６ サブアレーの等
位相波面、Ａｎ 放射器、ＳＡｍ サブアレー、ＡＭＰ
増幅器、ＶＰＳ 可変移相器、ＦＰＳ 固定移相器。
（または入力端子）、３ビーム、４ アンテナ面の法線
軸、５ 全体アレーの等位相波面、６ サブアレーの等
位相波面、Ａｎ 放射器、ＳＡｍ サブアレー、ＡＭＰ
増幅器、ＶＰＳ 可変移相器、ＦＰＳ 固定移相器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 ルミ子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA09 DB03 FA05 FA06 FA09 FA26 FA32 GA08 HA01 HA02 JA07 JA08 JA09
Claims (4)
- 【請求項１】 単一のアンテナ素子によって又は平面状
に配置された複数のアンテナ素子によって構成された放
射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上
記増幅器に対応して設けられた第１の移相器とで構成さ
れたアクティブモジュール複数個と、上記アクティブモ
ジュールに設けられた第１の電力合成器または電力分配
器とでサブアレーが構成され、平面状に配置された上記
サブアレー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して
設けられた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けら
れた第２の電力合成器または電力分配器とで構成された
フェーズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時
間遅延特性を有する可変移相器で構成され、第２の移相
器は時間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且
つ時間遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構
成されたことを特徴とするフェーズドアレーアンテナ。 - 【請求項２】 第１の移相器は時間遅延特性を有する可
変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有する固定
移相器との組み合わせで構成されたことを特徴とする請
求項１記載のフェーズドアレーアンテナ。 - 【請求項３】 単一のアンテナ素子によって又は平面状
に配置された複数のアンテナ素子によって構成された放
射器と、上記放射器に対応して設けられた増幅器と、上
記増幅器に対応して設けられた第３の電力合成器または
電力分配器と、第３の電力合成器または電力分配器に対
応して設けられた複数の第１の移相器とで構成されたア
クティブモジュール複数個と、上記アクティブモジュー
ルに設けられた第１の電力合成器または電力分配器とで
サブアレーが構成され、平面状に配置された上記サブア
レー複数個と、上記各々のサブアレーに対応して設けら
れた第２の移相器と、上記第２の移相器に設けられた第
２の電力合成器または電力分配器とで構成されたフェー
ズドアレーアンテナにおいて、第１の移相器は時間遅延
特性を有する可変移相器で構成され、第２の移相器は時
間遅延特性を有する可変移相器と移相量が一定且つ時間
遅延特性を有する固定移相器との組み合わせで構成され
たことを特徴とするフェーズドアレーアンテナ。 - 【請求項４】 第１の移相器は時間遅延特性を有する可
変移相器と移相量が一定且つ時間遅延特性を有する固定
移相器との組み合わせで構成されたことを特徴とする請
求項３記載のフェーズドアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344095A JP2000174537A (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | フェーズドアレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344095A JP2000174537A (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | フェーズドアレーアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000174537A true JP2000174537A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18366616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10344095A Pending JP2000174537A (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | フェーズドアレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000174537A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2372378A (en) * | 2001-02-15 | 2002-08-21 | Roke Manor Research | Beam steering in sub-arrayed antennae |
| US6661375B2 (en) | 2001-02-15 | 2003-12-09 | Roke Manor Research Limited | Beam steering in sub-arrayed antennae |
| KR100433796B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-05-31 | 한국전자통신연구원 | 전자적 능동 위상제어 배열 안테나 및 그 안테나에서의지향 방향 차이 보상 방법과, 그 안테나를 사용한 위성추적 시스템 및 그 방법 |
| KR100517954B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2005-10-04 | 한국전자통신연구원 | 위상배열안테나의 정밀 위상제어 방법 |
| JP2006067428A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波分配回路 |
| JP2010193052A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | アレーアンテナ装置 |
| JP2011109181A (ja) * | 2009-11-12 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| WO2016119543A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Phase control for antenna array |
| KR20190087010A (ko) * | 2018-01-15 | 2019-07-24 | 국방과학연구소 | 위상 배열 안테나 |
-
1998
- 1998-12-03 JP JP10344095A patent/JP2000174537A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006067428A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波分配回路 |
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| EP3251168A4 (en) * | 2015-01-29 | 2018-02-28 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Phase control for antenna array |
| KR20190087010A (ko) * | 2018-01-15 | 2019-07-24 | 국방과학연구소 | 위상 배열 안테나 |
| KR102010303B1 (ko) | 2018-01-15 | 2019-08-13 | 국방과학연구소 | 위상 배열 안테나 |
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