JP2001024423A - Phased array antenna device - Google Patents

Phased array antenna device

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JP2001024423A
JP2001024423A JP11194490A JP19449099A JP2001024423A JP 2001024423 A JP2001024423 A JP 2001024423A JP 11194490 A JP11194490 A JP 11194490A JP 19449099 A JP19449099 A JP 19449099A JP 2001024423 A JP2001024423 A JP 2001024423A
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JP
Japan
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variable digital
transmission
phase shift
digital phase
reception
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Japanese (ja)
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Tomohide Soejima
知英 副島
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a whole device inexpensive and compact and lightweight by simplifying a phase shift control circuit. SOLUTION: The three control edges of each variable digital phase shifter 121-124 are connected with every other output edge of 25 output edges #1 to #25 of a shift register 51. Relating to the shift register 51, 24 bit parallel digital code signals are serially arrayed, and serial phase shift control information signals indicating phase shift control information corresponding to mutually different operation modes are fetched through an input terminal 511 for a signal by each bit, and the parallel digital code signals are outputted through output terminals #1 to #24 by each bit. Then, the serial phase shift control information signals are shifted by every bit as a whole according to a transmission mode and a reception mode, and the output terminal #1 to #24 are changed. Thus, the phase shift amounts of the variable digital phase shifters 121-124 can be set, and beam control can be operated.

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、レーダ、通信等
に使用されるフェイズドアレイアンテナ装置の改良に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved phased array antenna device used for radar, communication, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーダ、通信等に使用されるフェ
イズドアレイアンテナ装置は、図4に示すように、電波
を送受信可能で、アレイ状に配置された例えば4個のア
ンテナ素子111〜114と、これらアンテナ素子11
1〜114各々の給電経路中に介在され、設定可能な移
相量を表すビット数分の制御端(図4では3個の制御端
を図示)を有する4個の可変デジタル移相器121〜1
24と、これら可変デジタル移相器121〜124各々
の移相量を任意に設定する移相制御部13とにより構成
される。4個の可変デジタル移相器121〜124は、
それぞれ給電経路の双方向を通過する信号に対し、選択
的に位相変化を与える。
2. Description of the Related Art Conventionally, a phased array antenna device used for radar, communication, etc., as shown in FIG. 4, is capable of transmitting and receiving radio waves and has, for example, four antenna elements 111 to 114 arranged in an array. , These antenna elements 11
Four variable digital phase shifters 121 to 121 interposed in each of the power supply paths 1 to 114 and having control ends (three control ends are shown in FIG. 4) for the number of bits representing a settable phase shift amount. 1
24, and a phase shift controller 13 that arbitrarily sets the phase shift amount of each of the variable digital phase shifters 121 to 124. The four variable digital phase shifters 121 to 124 are:
A phase change is selectively applied to a signal passing in both directions of the feed path.

【0003】移相制御部13は、3個の入力端と24個
の出力端(#1〜#24)とを有するシフトレジスタ1
31と、このシフトレジスタ131の出力端に接続され
る4個のマルチプレクサ1321〜1324とを備えて
いる。4個のマルチプレクサ1321〜1324は、そ
れぞれシフトレジスタ131の6個の出力端と可変デジ
タル移相器121〜124各々の3個の制御端を接続
し、2以上の動作モードに応じてシフトレジスタ131
からの出力を切り替えて各可変デジタル移相器121〜
124に与えている。また、シフトレジスタ131の3
個の入力端には、信号入力用の入力端子133と、クロ
ック信号入力用の入力端子134と、ストローブ信号入
力用の入力端子135とが接続されている。
The phase shift controller 13 has a shift register 1 having three input terminals and 24 output terminals (# 1 to # 24).
31 and four multiplexers 1321 to 1324 connected to the output terminal of the shift register 131. The four multiplexers 1321 to 1324 connect the six output terminals of the shift register 131 and the three control terminals of the variable digital phase shifters 121 to 124, respectively, and shift register 131 according to two or more operation modes.
Output from each of the variable digital phase shifters 121 to 121
124. In addition, 3 of the shift register 131
The input terminals are connected to an input terminal 133 for inputting a signal, an input terminal 134 for inputting a clock signal, and an input terminal 135 for inputting a strobe signal.

【0004】次に、上記構成における動作について説明
する。送信時において、図示しない送信機から各可変デ
ジタル移相器121〜124を通過した送信信号は、各
アンテナ素子111〜114より送信される。各アンテ
ナ素子111〜114より送信された送信信号は、空間
で合成され送信ビームとなる。この場合、ビーム方向
は、各可変デジタル移相器121〜124の移相量をそ
れぞれ制御することにより任意の方向に向けることがで
きる。なお、受信時には、各アンテナ素子111〜11
4にて受信された受信ビームは、送信時と逆の経路をた
どって、図示しない受信機に供給される。
Next, the operation of the above configuration will be described. At the time of transmission, transmission signals transmitted from the transmitter (not shown) through the variable digital phase shifters 121 to 124 are transmitted from the antenna elements 111 to 114. Transmission signals transmitted from the antenna elements 111 to 114 are combined in space to form a transmission beam. In this case, the beam direction can be directed to an arbitrary direction by controlling the amount of phase shift of each of the variable digital phase shifters 121 to 124. At the time of reception, each of the antenna elements 111 to 11
The receiving beam received at 4 is supplied to a receiver (not shown) along a path reverse to that at the time of transmission.

【0005】シフトレジスタ131の入力端子133に
は、出力端(#1〜#24)と同数の24ビットのパラ
レルデジタル符号信号、つまり論理「0」または「1」
の符号信号をシリアルに配列したシリアル移相制御情報
信号が入力される。シフトレジスタ131は、入力され
たシリアル移相制御情報信号をクロック信号及びストロ
ーブ信号に基づいて24ビットのパラレルデジタル符号
信号に変換して、各ビット毎にパラレルデジタル符号信
号を出力端を通じてマルチプレクサ1321〜1324
に並列に加える。
The input terminal 133 of the shift register 131 has the same number of 24-bit parallel digital code signals as the output terminals (# 1 to # 24), that is, logic "0" or "1".
Are input in serial. The shift register 131 converts the input serial phase shift control information signal into a 24-bit parallel digital code signal based on the clock signal and the strobe signal, and converts the parallel digital code signal for each bit through the multiplexer 1321 through the output terminal. 1324
In parallel.

【0006】マルチプレクサ1321〜1324は、そ
れぞれ動作モードに応じて入力された6ビットのパラレ
ルデジタル符号信号から3ビットのパラレルデジタル符
号信号を選択導出して各可変デジタル移相器121〜1
24に与えて移相量を任意に設定し、各アンテナ素子1
11〜114により形成されるビームを制御する。
Each of the multiplexers 1321 to 1324 selectively derives a 3-bit parallel digital code signal from a 6-bit parallel digital code signal input in accordance with the operation mode, and each of the variable digital phase shifters 121 to 1124.
24, the phase shift amount is arbitrarily set, and each antenna element 1
Control the beam formed by 11-114.

【0007】ところで、上記構成による従来のフェイズ
ドアレイアンテナ装置では、動作モード数が増加する
と、各マルチプレクサ1321〜1324の構成の設計
変更が余儀なくされ、これにより移相制御部13の回路
規模が大型化し、コストも大幅に増大してしまうことに
なる。
By the way, in the conventional phased array antenna apparatus having the above configuration, when the number of operation modes is increased, the design of the configuration of each of the multiplexers 1321 to 1324 must be changed, thereby increasing the circuit scale of the phase shift control unit 13. In addition, the cost will increase significantly.

【0008】一方、従来のフェイズドアレイアンテナ装
置としては、図5に示すように、空間給電型のものもあ
る。図5において、上記フェーズドアレイアンテナ装置
は、大別すると、1次放射部20及び2次放射部30に
より構成される。このうち、1次放射部20は、給電ホ
ーン21,サーキュレータ22,送信機23及び受信機
24により構成される。また、2次放射部30は、アレ
イ状に配列された4個のアンテナ素子311〜314、
及び同じくアレイ状でアンテナ素子311〜314とは
逆向きに配列された4個のアンテナ素子321〜324
を備え、さらに、4個のアンテナ素子311〜314と
4個のアンテナ素子321〜324とのそれぞれの給電
経路中に介在される4個の可変デジタル移相器331〜
334を備えている。これら可変デジタル移相器331
〜334は、それぞれ設定可能な移相量を表すビット数
分の制御端(図5では3個の制御端を図示)を有し、そ
れぞれ給電経路の双方向を通過する信号に対し、選択的
に位相変化を与える。
On the other hand, as a conventional phased array antenna device, there is a space-feed type antenna device as shown in FIG. In FIG. 5, the phased array antenna device is roughly composed of a primary radiating section 20 and a secondary radiating section 30. The primary radiating unit 20 includes a power feeding horn 21, a circulator 22, a transmitter 23, and a receiver 24. The secondary radiating unit 30 includes four antenna elements 311 to 314 arranged in an array,
And four antenna elements 321 to 324 similarly arranged in the opposite direction to the antenna elements 311 to 314.
And four antenna elements 311 to 314
Four variable digital phase shifters 331 to 331 interposed in respective feeding paths with the four antenna elements 321 to 324
334 are provided. These variable digital phase shifters 331
To 334 each have control ends (three control ends are shown in FIG. 5) corresponding to the number of bits representing the settable phase shift amounts, and each of the control ends is selectively provided for a signal passing in both directions of the power supply path. To the phase change.

【0009】可変デジタル移相器331〜334のそれ
ぞれの制御端は、3個の入力端と12個の出力端(#1
〜#12)とを有するシフトレジスタ40の出力端に接
続される。シフトレジスタ40の3個の入力端には、信
号入力用の入力端子41と、クロック信号入力用の入力
端子42と、ストローブ信号入力用の入力端子43とが
接続されている。シフトレジスタ40は、入力端子41
に入力されるシリアル移相制御情報信号をクロック信号
及びストローブ信号に基づいて12ビットのパラレルデ
ジタル符号信号に変換し、各ビット毎にパラレル符号信
号を出力端を通じて各可変デジタル移相器331〜33
4の制御端に並列に加えることにより、各可変デジタル
移相器331〜334の移相量を任意に設定する。
The control terminals of the variable digital phase shifters 331 to 334 have three input terminals and twelve output terminals (# 1).
To # 12). The three input terminals of the shift register 40 are connected to an input terminal 41 for inputting a signal, an input terminal 42 for inputting a clock signal, and an input terminal 43 for inputting a strobe signal. The shift register 40 has an input terminal 41
Is converted into a 12-bit parallel digital code signal based on the clock signal and the strobe signal, and the parallel code signal is output to each variable digital phase shifter 331-33 for each bit through an output terminal.
4, the phase shift amounts of the variable digital phase shifters 331 to 334 are set arbitrarily.

【0010】次に、上記構成における動作について説明
する。送信機23で発生された1次放射電波は、サーキ
ュレータ22を介して給電ホーン21にて2次放射部3
0へ放射される。この放射された1次放射電波は、アン
テナ素子311〜314に受電され、可変デジタル移相
器331〜334を通過して、アンテナ素子331〜3
34より2次放射電波として放射される。各可変デジタ
ル移相器331〜334のそれぞれの移相量を適当に制
御すれば各アンテナ素子321〜324より放射された
2次放射電波は、空間で合成され送信ビームとなる。
Next, the operation of the above configuration will be described. The primary radiated radio wave generated by the transmitter 23 is transmitted to the secondary radiator 3 by the feed horn 21 via the circulator 22.
Emitted to zero. The radiated primary radiated radio waves are received by the antenna elements 311 to 314, pass through the variable digital phase shifters 331 to 334, and are transmitted to the antenna elements 331 to 334.
It is radiated from 34 as a secondary radiation wave. If the amount of phase shift of each of the variable digital phase shifters 331 to 334 is appropriately controlled, the secondary radiated radio waves radiated from each of the antenna elements 321 to 324 are combined in space to become a transmission beam.

【0011】また、受信時において、受信ビームは、上
記送信時の逆の経路を辿って、受信機24に供給され
る。
At the time of reception, the reception beam is supplied to the receiver 24 following the reverse path of the transmission.

【0012】なお、ビーム方向は、各可変デジタル移相
器331〜334の移相量をシフトレジスタ40にてそ
れぞれ制御することにより任意の方向に向けることがで
きる。
The beam direction can be directed to an arbitrary direction by controlling the amount of phase shift of each of the variable digital phase shifters 331 to 334 by the shift register 40, respectively.

【0013】しかし、上記構成による空間給電型のフェ
ーズドアレイアンテナ装置では、1次放射部20におけ
るサーキュレータ22により送信信号と受信信号とを分
離するため、サーキュレータ22の挿入損失により、送
信電力が減衰し、受信NFが劣化することになる。
However, in the spatially-fed phased array antenna apparatus having the above configuration, the transmission signal and the reception signal are separated by the circulator 22 in the primary radiating section 20, so that the transmission power is attenuated by the insertion loss of the circulator 22. , The reception NF is degraded.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
フェーズドアレイアンテナ装置では、動作モード数が増
加すると、各マルチプレクサの構成の設計変更が余儀な
くされ、これにより移相制御部の回路規模が大型化し、
コストも大幅に増大してしまうという問題を有してい
る。また、空間給電型のフェーズドアレイアンテナ装置
では、サーキュレータにより送信信号と受信信号とを分
離するため、サーキュレータの挿入損失により、送信電
力が減衰し、受信NFが劣化するという問題を有してい
る。
As described above, in the conventional phased array antenna apparatus, when the number of operation modes increases, the design of the configuration of each multiplexer must be changed, thereby increasing the circuit scale of the phase shift controller. Upsizing,
There is a problem that the cost is greatly increased. Further, the space-fed phased array antenna device has a problem in that the transmission signal is attenuated by the insertion loss of the circulator because the circulator separates the transmission signal and the reception signal, and the reception NF is degraded.

【0015】そこで、この発明の目的は、移相制御回路
を簡略化して装置全体の低コスト化及び小型軽量化を図
り、また、空間給電型においても送受信感度の悪化を抑
制してアンテナ性能を向上し得るフェーズドアレイアン
テナ装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the cost and size and weight of the entire device by simplifying the phase shift control circuit, and to suppress the deterioration of the transmission / reception sensitivity even in a space-feed type, thereby improving the antenna performance. An object of the present invention is to provide a phased array antenna device that can be improved.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明に係るフェイズ
ドアレイアンテナ装置は、電波を送受信可能で、アレイ
状に配置された複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ
素子各々の給電経路中に介在され、設定可能な移相量を
表すビット数分の制御端を有する可変デジタル移相器の
双方向を通過する信号に対し選択的に位相変化を与える
移相手段と、少なくとも1以上の入力端と、複数の可変
デジタル移相器全体の制御端総数の少なくとも2以上の
整数倍の出力端とを有し、複数の可変デジタル移相器全
体の制御端総数の少なくとも2以上の整数倍のパラレル
デジタル符号信号を直列に配列し、1ビット毎に互いに
異なる動作モードに応じた移相制御情報を表すシリアル
移相制御情報信号を入力端を通じて入力し、複数の出力
端から各ビット毎のパラレルデジタル符号信号を出力す
るものであって、複数の出力端に複数の可変デジタル移
相器各々の複数の制御端を2以上の動作モード数から1
を差し引いた数おきに離して接続し、2以上の動作モー
ドに応じて、シリアル移相制御情報信号を全体で1ビッ
トづつシフトして各ビット毎にパラレルデジタル符号信
号を出力する出力端を変更することで、複数の可変デジ
タル移相器各々の移相量を設定して複数のアンテナ素子
により形成されるビームを制御するビーム制御手段とを
備えるようにしたものである。
A phased array antenna device according to the present invention is capable of transmitting and receiving radio waves, is provided with a plurality of antenna elements arranged in an array, and is interposed in a feed path of each of the plurality of antenna elements. Phase shift means for selectively changing the phase of a signal passing in both directions of a variable digital phase shifter having a control end for the number of bits representing a settable phase shift amount; at least one or more input ends; A parallel digital code having an output terminal that is at least an integral multiple of the total number of control terminals of the plurality of variable digital phase shifters and an integer multiple of at least two of the total control terminals of the plurality of variable digital phase shifters; Signals are arranged in series, and a serial phase shift control information signal representing phase shift control information corresponding to an operation mode different for each bit is input through an input terminal. A and outputs the parallel digital code signals, the plurality of control terminals of the plurality of variable digital phase shifter, each of two or more operating modes number to a plurality of output terminals 1
The serial phase shift control information signal is shifted one bit at a time in accordance with two or more operation modes, and the output terminal that outputs the parallel digital code signal for each bit is changed. By doing so, there is provided a beam control means for setting a phase shift amount of each of the plurality of variable digital phase shifters and controlling a beam formed by the plurality of antenna elements.

【0017】なお、ビーム制御手段は、1以上の入力端
と、少なくとも可変デジタル移相器の制御端の数、可変
デジタル移相器の個数及び2以上の動作モード数を乗算
した数の出力端とを有するシフトレジスタ回路を備え、
複数の可変デジタル移相器各々の複数の制御端を動作モ
ード数から1を差し引いた数おきに離してシフトレジス
タ回路の複数の出力端に接続し、複数ビットのシリアル
移相制御情報信号をシフトレジスタ回路に入力して、各
ビット毎にパラレルデジタル符号信号を出力端を通じて
出力し、動作モードに応じてシフトレジスタ回路により
シリアル移相制御情報信号を全体で1ビットづつシフト
して複数の可変デジタル移相器各々の移相量を設定する
ことを特徴とする。
The beam control means has at least one input terminal and at least as many output terminals as the number obtained by multiplying at least the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and at least two operation modes. And a shift register circuit having
A plurality of control terminals of each of the plurality of variable digital phase shifters are connected to a plurality of output terminals of the shift register circuit at intervals of a number obtained by subtracting 1 from the number of operation modes, and a plurality of bits of the serial phase shift control information signal are shifted. The parallel digital code signal is output to the register circuit through the output terminal for each bit, and the serial phase shift control information signal is shifted one bit at a time by the shift register circuit in accordance with the operation mode to obtain a plurality of variable digital codes. The phase shift amount of each phase shifter is set.

【0018】この構成によれば、複数のアンテナ素子各
々の給電経路中に介在される可変デジタル移相器の複数
の制御端は、シフトレジスタ回路の可変デジタル移相器
の制御端の数、可変デジタル移相器の個数及び複数のア
ンテナ素子の2以上の動作モード数を乗算した数の出力
端にそれぞれ動作モード数−1おきに離して接続され、
シフトレジスタ回路は、出力端と同数ビットのパラレル
デジタル符号信号を直列に配列し、1ビット毎に互いに
異なる動作モードに応じた移相制御情報を表すシリアル
移相制御情報信号を前記入力端を通じて入力し、そのシ
リアル移相制御情報信号を複数ビットのパラレルデジタ
ル符号信号、つまり複数ビットの論理「0」または
「1」の符号信号を各可変デジタル移相器に並列に加え
る形式に変換した後、各ビット毎に論理「0」または
「1」の符号信号を出力端を通じて出力し各可変デジタ
ル移相器の制御端に与えて可変デジタル移相器の移相量
を設定し、動作モードに応じてシフトレジスタ回路によ
りシリアル移相制御情報信号を全体で1ビットづつシフ
トして論理「0」または「1」の符号信号を出力する出
力端を変更して可変デジタル移相器の移相量を変えるよ
うにしている。
According to this configuration, the plurality of control terminals of the variable digital phase shifter interposed in the feed path of each of the plurality of antenna elements are controlled by the number of variable digital phase shifters of the shift register circuit, The number of digital phase shifters and the output terminals of the number obtained by multiplying two or more operation modes of the plurality of antenna elements are connected to each other at intervals of the number of operation modes minus one,
The shift register circuit serially arranges parallel digital code signals of the same number of bits as the output terminal, and inputs a serial phase shift control information signal representing phase shift control information corresponding to an operation mode different for each bit through the input terminal. Then, after converting the serial phase shift control information signal into a format in which a parallel digital code signal of a plurality of bits, that is, a code signal of a logic "0" or "1" of a plurality of bits is added in parallel to each variable digital phase shifter, A code signal of logic "0" or "1" is output for each bit through the output terminal, and is applied to the control terminal of each variable digital phase shifter to set the amount of phase shift of the variable digital phase shifter, according to the operation mode. The shift register circuit shifts the serial phase shift control information signal by one bit as a whole and changes the output end for outputting a logic "0" or "1" sign signal, thereby changing the variable digital signal. So that changing the amount of phase shift of Le phase shifter.

【0019】このため、シフトレジスタ回路にて複数ビ
ットのシリアル移相制御情報信号を全体で1ビットづつ
シフトするのみで、動作モードに応じた各可変デジタル
移相器の移相量の設定を行なうことができるので、移相
制御回路を簡略化でき、これにより装置全体の低コスト
化及び小型軽量化に寄与できる。
For this reason, the phase shift amount of each variable digital phase shifter in accordance with the operation mode is set only by shifting the plurality of bits of the serial phase shift control information signal one bit at a time by the shift register circuit. Therefore, the phase shift control circuit can be simplified, thereby contributing to a reduction in cost, size, and weight of the entire device.

【0020】また、上記構成において、シフトレジスタ
回路は、可変デジタル移相器の制御端の数と、可変デジ
タル移相器の個数と、2以上の動作モード数とを乗算し
た値に動作モード数から1を差し引いた値を加えた数の
出力端と、1以上の入力端とを有する双方向シフトレジ
スタ回路であり、入力された複数ビットのシリアル移相
制御情報信号を双方向シフトレジスタ回路により適宜双
方向にシフトして、動作モードに応じたビームを繰り返
し設定することを特徴とする。
Further, in the above configuration, the shift register circuit is configured to multiply a value obtained by multiplying the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and two or more operation modes by the number of operation modes. A bi-directional shift register circuit having an output end equal to a value obtained by subtracting 1 from the above and one or more input ends, wherein the input multi-bit serial phase shift control information signal is converted by the bi-directional shift register circuit. It is characterized in that the beam is shifted bidirectionally as needed and the beam corresponding to the operation mode is repeatedly set.

【0021】この構成によれば、例えばレーダのように
動作モードに応じて繰り返し位相を設定するのみでよい
場合に、複数ビットのシリアル移相制御情報信号を双方
向シフトレジスタ回路に入力して出力保持し、動作モー
ドに応じて複数ビットのシリアル移相制御情報信号を双
方向にシフトしてビームを繰り返し設定するため、動作
モードに応じて複数ビットのシリアル移相制御情報信号
を更新しなくて済む。
According to this configuration, when it is only necessary to set the repetition phase according to the operation mode like a radar, for example, a plurality of bits of the serial phase shift control information signal are input to the bidirectional shift register circuit and output. It holds and shifts the multi-bit serial phase shift control information signal bidirectionally according to the operation mode to repeatedly set the beam, so that the multi-bit serial phase shift control information signal does not need to be updated according to the operation mode. I'm done.

【0022】また、この発明に係るフェイズドアレイア
ンテナ装置は、送信電波を送信する送信用1次放射部
と、この送信用1次放射部の開口に対向して設けられ、
送信用1次放射部からの送信電波をアレイ状に配置され
た複数の第1のアンテナ素子で受信し、この送信電波を
複数の第1のアンテナ素子とは別にアレイ状に配置され
た複数の第2のアンテナ素子より空間に送信し、外部か
ら複数の第2のアンテナ素子により受信された受信電波
を複数の第1のアンテナ素子より空間に送信する2次放
射部と、送信用1次放射部とは空間的に独立した位置
で、2次放射部の複数の第1のアンテナ素子に対向して
設けられ、複数の第1のアンテナ素子から送出される受
信電波を受信する受信用1次放射部と、2次放射部の複
数の第1のアンテナ素子と複数の第2のアンテナ素子と
のそれぞれの給電経路中に介在され、設定可能な移相量
を表すビット数分の制御端を有する可変デジタル移相器
の双方向を通過する信号に対し選択的に位相変化を与え
る移相手段と、送信モードと受信モードとに応じて、移
相手段の複数の可変デジタル移相器の移相量を設定し
て、複数の第2のアンテナ素子により形成される送信ビ
ーム及び受信ビームを制御するビーム制御手段とを備え
るようにしたものである。
Also, a phased array antenna device according to the present invention is provided so as to face a primary radiating portion for transmission for transmitting a transmission radio wave and an opening of the primary radiating portion for transmission.
A plurality of first antenna elements arranged in an array receive transmission radio waves from the primary radiating portion for transmission, and the plurality of first antenna elements arrange the transmission radio waves separately from the plurality of first antenna elements. A secondary radiating unit that transmits to the space from the second antenna element and transmits received radio waves received from the outside by the plurality of second antenna elements to the space from the plurality of first antenna elements; The receiving primary unit is provided at a position spatially independent of the antenna unit and opposed to the plurality of first antenna elements of the secondary radiating unit, and receives received radio waves transmitted from the plurality of first antenna elements. The radiating section and the control ends of the number of bits representing the settable phase shift amount are interposed in the feed paths of the plurality of first antenna elements and the plurality of second antenna elements of the secondary radiating section. Through the variable digital phase shifter A phase shifter for selectively changing the phase of the signal, and a phase shift amount of a plurality of variable digital phase shifters of the phase shifter are set in accordance with a transmission mode and a reception mode, and a plurality of second And a beam control means for controlling a transmission beam and a reception beam formed by the antenna element.

【0023】この構成によれば、送信用1次放射部と受
信用1次放射部とを、互いに空間的に独立した位置で、
2次放射部の複数の第1のアンテナ素子によって形成さ
れる送信ビームと受信ビームとが焦点を結ぶ箇所に配置
するようにして、送受信の信号を分離するようにしてい
る。
According to this configuration, the primary radiating portion for transmission and the primary radiating portion for reception are arranged at positions spatially independent of each other.
The transmitting and receiving signals formed by the plurality of first antenna elements of the secondary radiating section are arranged at the positions where the beams are focused, so that the transmitted and received signals are separated.

【0024】このため、従来のように送受信の分離に用
いていたサーキュレータによる損失を無くすことがで
き、アンテナ性能を向上できる。
For this reason, the loss due to the circulator used for separating transmission and reception as in the related art can be eliminated, and the antenna performance can be improved.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 (第1の実施形態)図1は、この発明に係るフェーズド
アレイアンテナ装置の一実施形態を示すブロック構成図
である。なお、図1において、上記図4と同一部分には
同一符号を付して詳細な説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a phased array antenna device according to the present invention. In FIG. 1, the same portions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0026】図1において、図中符号50は移相制御部
で、4個の入力端(IN,CLK,STB,R/L)
と、25個の出力端(#1〜#25)と出力端(OU
T)を有する双方向シフト型のシフトレジスタ51を備
えている。この出力端(#1〜#25)の数は、可変デ
ジタル移相器121〜124全体の制御端総数(12
個)と動作モード数(送信と受信)とを乗算した数に動
作モード数−1を加えた数である。4個の入力端(I
N,CLK,STB,R/L)にはそれぞれ信号入力用
の入力端子511、クロック信号入力用の入力端子51
2、ストローブ信号入力用の入力端子513及びシフト
方向切替用の入力端子514が接続され、出力端(OU
T)には出力端子515が接続される。シフトレジスタ
51の出力端(#1〜#25)には、可変デジタル移相
器121〜124各々の制御端が送信、受信の2モード
に対応して互いに1つおきに離して接続されている。
In FIG. 1, reference numeral 50 denotes a phase shift controller, which has four input terminals (IN, CLK, STB, R / L).
And 25 output terminals (# 1 to # 25) and output terminals (OU
T), and a bidirectional shift type shift register 51 having T). The number of output terminals (# 1 to # 25) is equal to the total number of control terminals (12
) And the number of operation modes (transmission and reception) and the number of operation modes minus one. Four input terminals (I
N, CLK, STB, R / L) have input terminals 511 for signal input and input terminals 51 for clock signal input, respectively.
2. An input terminal 513 for inputting a strobe signal and an input terminal 514 for switching a shift direction are connected, and an output terminal (OU
The output terminal 515 is connected to T). The control terminals of the variable digital phase shifters 121 to 124 are connected to the output terminals (# 1 to # 25) of the shift register 51 at intervals of every other one corresponding to the two modes of transmission and reception. .

【0027】次に、上記シフトレジスタ51において、
以下、図2の信号タイミング図を参照してその動作を説
明する。まず、入力端子511には、図2(a)に示す
ようなビーム制御用のシリアル移相制御情報信号が入力
される。入力端子512には、図2(b)に示すような
H(ハイ)レベルとL(ロー)レベルとをもつクロック
信号が入力される。入力端子513には、図2(d)に
示すようなストローブ信号が入力される。入力端子51
4には、図2(c)に示すようなシフト方向切替信号が
入力される。なお、図2(e)に示す信号は、シフトレ
ジスタ51に予め設定された2つのモードを示す信号で
ある。
Next, in the shift register 51,
Hereinafter, the operation will be described with reference to the signal timing chart of FIG. First, a serial phase shift control information signal for beam control as shown in FIG. 2A is input to the input terminal 511. The input terminal 512 receives a clock signal having an H (high) level and an L (low) level as shown in FIG. A strobe signal as shown in FIG. 2D is input to the input terminal 513. Input terminal 51
A shift direction switching signal as shown in FIG. Note that the signal shown in FIG. 2E is a signal indicating two modes preset in the shift register 51.

【0028】入力端子511に入力されるシリアル移相
制御情報信号のシリアルシグナル群B1には、ビームB
1の送信(T)、受信(R)の2モードに、可変デジタ
ル移相器の3個の制御端、可変デジタル移相器4個分を
乗じた24ビットのパラレルデジタル符号信号、つまり
論理「0」または「1」の符号信号がシリアルに配列さ
れている。このシリアルシグナル群B1は、1ビット毎
に送信モードと受信モードとに応じた移相制御情報を表
している。
The serial signal group B1 of the serial phase shift control information signal input to the input terminal 511 includes the beam B
1 transmission (T) and 2 reception (R) modes multiplied by three control terminals of a variable digital phase shifter and four variable digital phase shifters, a 24-bit parallel digital code signal, that is, logic " Code signals of "0" or "1" are serially arranged. The serial signal group B1 represents phase shift control information corresponding to the transmission mode and the reception mode for each bit.

【0029】そして、シフトレジスタ51は、入力端子
512を通じて入力された24個のクロック、つまりL
レベルからHレベルへ変化するタイミングで、入力端子
511に入力されたシリアル移相制御情報信号のシリア
ルシグナル群B1を取り込んだ後、25個目のクロック
のタイミングでストローブをかけると、出力端#24に
接続された可変デジタル移相器124のπビットの制御
端にPS1・π・Tの情報、つまり論理「1」または
「0」の符号信号を与える。同じく可変デジタル移相器
124のπ/2ビットの制御端にPS1・π/2・Tの
情報を与え、可変デジタル移相器124のπ/4ビット
の制御端にPS1・π/4・Tの情報を与えている。他
の可変デジタル移相器121〜123にも同様に対応す
る”T”の情報が与えられており、この状態でアンテナ
素子111〜114はB1のTモードのビームを形成し
ている。
The shift register 51 receives the 24 clocks input through the input terminal 512, that is, the L clock.
After the serial signal group B1 of the serial phase shift control information signal input to the input terminal 511 is fetched at the timing when the level changes from the H level to the H level, the strobe signal is applied at the timing of the 25th clock. To the control terminal of the π-bit of the variable digital phase shifter 124 connected to the terminal, the information of PS1 · π · T, that is, a code signal of logic “1” or “0” is given. Similarly, information of PS1 / π / 2 · T is given to the π / 2 bit control terminal of the variable digital phase shifter 124, and PS1 / π / 4 · T is supplied to the π / 4 bit control terminal of the variable digital phase shifter 124. The information is given. Corresponding "T" information is similarly provided to the other variable digital phase shifters 121 to 123, and in this state, the antenna elements 111 to 114 form a B1 T-mode beam.

【0030】次に、シフト方向を反転して26個目のク
ロックを与えてストローブをかけると、出力端#24に
接続された可変デジタル移相器124のπビットの制御
端にはシリアルシグナル群B1のPS1・π・Rの情報
が与えられる。同じく可変デジタル移相器124のπ/
2ビットの制御端にはPS1・π/2・Rの情報が与え
られ、可変デジタル移相器124のπ/4ビットの制御
端にはPS1・π/4・Rの情報が与えられる。他の可
変デジタル移相器121〜123にも同様に対応する”
R”の情報が与えられており、この状態でアンテナ素子
111〜114はB1のRモードのビームを形成してい
る。
Next, when the shift direction is reversed and the 26th clock is applied to apply a strobe, the control signal of the π bit of the variable digital phase shifter 124 connected to the output terminal # 24 is connected to the serial signal group. Information of PS1 · π · R of B1 is given. Similarly, π / of the variable digital phase shifter 124
The 2-bit control terminal is provided with information of PS1 / π / 2R, and the π / 4-bit control terminal of the variable digital phase shifter 124 is provided with information of PS1 / π / 4R. The same applies to the other variable digital phase shifters 121 to 123. "
R ″ is given, and in this state, the antenna elements 111 to 114 form a B-mode R-mode beam.

【0031】すなわち、シフトレジスタ51は、シリア
ル移相制御情報信号を入力端子511に入力し、24個
の出力端(#1〜#24)から各ビット毎のパラレルデ
ジタル符号信号を出力して各可変デジタル移相器121
〜124の移相量を設定し、送信モードと受信モードと
に応じて、シリアル移相制御情報信号を全体で1ビット
づつ双方向にシフトしてパラレルデジタル符号信号を出
力する出力端を変更することで、各可変デジタル移相器
121〜124の移相量を変更し、アンテナ素子111
〜114により形成されるビームを制御している。ま
た、不要となったシリアル移相制御情報信号もしくは数
ビットのパラレルデジタル符号信号を出力端子514を
通じて出力する。
That is, the shift register 51 inputs the serial phase shift control information signal to the input terminal 511, outputs parallel digital code signals for each bit from 24 output terminals (# 1 to # 24), and outputs Variable digital phase shifter 121
To 124, and the output terminal for outputting the parallel digital code signal by shifting the serial phase shift control information signal bidirectionally by one bit as a whole according to the transmission mode and the reception mode. Thus, the phase shift amounts of the variable digital phase shifters 121 to 124 are changed, and the antenna elements 111
To 114 are controlled. In addition, an unnecessary serial phase shift control information signal or a parallel digital code signal of several bits is output through an output terminal 514.

【0032】以上のように上記実施形態によれば、可変
デジタル移相器121〜124各々の3個の制御端は、
シフトレジスタ51の25個の出力端(#1〜#25)
にそれぞれ1個おきに離して接続され、シフトレジスタ
51は、24ビットのパラレルデジタル符号信号をシリ
アルに配列し、1ビット毎に互いに異なる動作モードに
応じた移相制御情報を表すシリアル移相制御情報信号を
入力端子511を通じて取込み、そのシリアル移相制御
情報信号を24ビットのパラレルデジタル符号信号、つ
まり複数ビットの論理「0,1」の符号信号を各可変デ
ジタル移相器121〜124に並列に加える形式に変換
した後、各ビット毎に論理「0,1」の符号信号を出力
端(#1〜#24)を通じて出力して各可変デジタル移
相器のの移相量を設定し、送信モードと受信モードとに
応じてシリアル移相制御情報信号を全体で1ビットづつ
シフトして論理「0,1」の符号信号を出力する出力端
を変更して可変デジタル移相器121〜124の移相量
を変えるようにしている。
As described above, according to the above embodiment, the three control terminals of each of the variable digital phase shifters 121 to 124 are:
25 output terminals of shift register 51 (# 1 to # 25)
The shift register 51 serially arranges a 24-bit parallel digital code signal, and represents a phase shift control information corresponding to a different operation mode for each bit. An information signal is fetched through an input terminal 511, and the serial phase shift control information signal is converted into a 24-bit parallel digital code signal, that is, a plurality of bits of logic "0, 1" code signals in parallel to the variable digital phase shifters 121 to 124. After that, a code signal of logic “0, 1” is output for each bit through the output terminals (# 1 to # 24) to set the amount of phase shift of each variable digital phase shifter. The serial phase shift control information signal is shifted one bit at a time in accordance with the transmission mode and the reception mode, and the output terminal for outputting the logic "0, 1" code signal is changed to change the variable data. So that changing the phase shift amount of Tal phase shifter 121-124.

【0033】このため、シフトレジスタ51にてシリア
ル移相制御情報信号を全体で1ビットづつシフトするの
みで、送信モードと受信モードとに応じた各可変デジタ
ル移相器121〜124の移相量の設定を行なうことが
できるので、移相制御部50を簡略化でき、これにより
装置全体の低コスト化及び小型軽量化に寄与できる。
Therefore, the shift register 51 only shifts the serial phase shift control information signal by one bit as a whole, and the phase shift amount of each of the variable digital phase shifters 121 to 124 according to the transmission mode and the reception mode. Can be set, so that the phase shift controller 50 can be simplified, thereby contributing to a reduction in cost and size and weight of the entire apparatus.

【0034】また、上記実施形態であれば、例えばレー
ダのように送信モードと受信モードとに応じて繰り返し
位相を設定するのみでよい場合に、シリアル移相制御情
報信号をシフトレジスタ51に入力して出力保持し、送
信モードと受信モードとに応じてシリアル移相制御情報
信号を双方向にシフトしてビームを繰り返し設定するた
め、モードに応じてシリアル移相制御情報信号を更新し
なくて済む。
In the above embodiment, when it is only necessary to set the phase repeatedly according to the transmission mode and the reception mode like a radar, the serial phase shift control information signal is input to the shift register 51. And the output is held, and the beam is repeatedly set by bidirectionally shifting the serial phase shift control information signal according to the transmission mode and the reception mode, so that the serial phase shift control information signal does not need to be updated according to the mode. .

【0035】なお、上記実施形態では、送信と受信との
2モードを想定したが、2モードに限らずシリアルにつ
なげるパラレルデジタル符号信号を増加すればモードを
増やすことができる。この場合、シフトレジスタ51の
出力端を増加し、可変デジタル移相器121〜124各
々の制御端を互いに動作モード数−1おきに離して出力
端に接続し、シフト方向とクロック数を適宜与えてから
ストローブをかければ各モードに合わせたビーム設定が
繰り返し可能である。
In the above embodiment, two modes of transmission and reception are assumed. However, the number of modes is not limited to two, but the number of modes can be increased by increasing the number of parallel digital code signals connected serially. In this case, the output terminals of the shift register 51 are increased, and the control terminals of the variable digital phase shifters 121 to 124 are connected to the output terminals separated from each other by the operation mode number −1, and the shift direction and the clock number are appropriately given. If the strobe is applied afterwards, the beam setting according to each mode can be repeated.

【0036】また、上記実施形態では、双方向シフト型
のシフトレジスタ51を使用しているが、多方向へのビ
ーム制御を行なう場合には双方向型以外のシフトレジス
タを用いるようにしてもよい。この場合、シフトレジス
タの出力端の数は、可変デジタル移相器の制御端の数、
可変デジタル移相器の個数及び2以上の動作モード数を
乗算した数でよい。
In the above embodiment, the shift register 51 of the bidirectional shift type is used. However, when beam control in multiple directions is performed, a shift register other than the bidirectional shift register may be used. . In this case, the number of output terminals of the shift register is equal to the number of control terminals of the variable digital phase shifter,
It may be a number obtained by multiplying the number of variable digital phase shifters and the number of operation modes of two or more.

【0037】さらに、上記実施形態では、各アンテナ素
子111〜114の給電経路中に可変デジタル移相器1
21〜124を介在する例について説明したが、送受信
信号を切り替える送受切替器、この送受切替器により切
り替えられる送信信号を増幅する送信増幅器、送受切替
器で切り替えられる受信信号を増幅する受信増幅器を備
え、これら送受切替器、送信増幅器、受信増幅器及び可
変デジタル移相器を組み合わせた1つの送受信モジュー
ルを、アンテナ素子111〜114各々の給電経路中に
介在するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the variable digital phase shifter 1 is provided in the feed path of each of the antenna elements 111 to 114.
Although the description has been given of the example in which the transmission / reception switch is interposed, the transmission / reception switch for switching the transmission / reception signal, the transmission amplifier for amplifying the transmission signal switched by the transmission / reception switch, and the reception amplifier for amplifying the reception signal switched by the transmission / reception switch are provided. One transmission / reception module combining the transmission / reception switch, the transmission amplifier, the reception amplifier, and the variable digital phase shifter may be interposed in the feed paths of the antenna elements 111 to 114.

【0038】(第2の実施形態)この発明の第2の実施
形態は、空間給電型のフェーズドアレイアンテナ装置を
対象にしている。図3は、この発明に係るフェーズドア
レイアンテナ装置の第2の実施形態を示すブロック構成
図である。なお、図3において、上記図5と同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。図3におい
て、フェーズドアレイアンテナ装置は、2次放射部30
の4個のアンテナ素子311〜314に対向し、空間的
に互いに独立した位置で、アンテナ素子311〜314
により形成される送信ビームと受信ビームとが焦点を結
ぶ箇所に送信用1次放射部60及び受信用1次放射部6
1を配置している。送信用1次放射部60は、給電ホー
ン601と送信機602とを備え、送信機602から発
生される送信信号を給電ホーン601より送信電波とし
て2次放射部30に送出する。受信用1次放射部61
は、給電ホーン611と受信機612とを備え、2次放
射部30の各アンテナ素子311〜314から送出され
た受信電波を給電ホーン611を介して受信機612に
受信する。
(Second Embodiment) The second embodiment of the present invention is directed to a space-fed type phased array antenna device. FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the phased array antenna device according to the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted. In FIG. 3, the phased array antenna device includes a secondary radiating section 30.
The antenna elements 311 to 314 are opposed to the four antenna elements 311 to 314 at spatially independent positions.
The primary radiating section 60 for transmission and the primary radiating section 6 for reception are located at a position where the transmission beam and the reception beam formed by
1 is arranged. The primary radiating unit for transmission 60 includes a power feeding horn 601 and a transmitter 602, and transmits a transmission signal generated from the transmitter 602 to the secondary radiating unit 30 as a transmission radio wave from the power feeding horn 601. Primary radiator 61 for reception
Is provided with a power feeding horn 611 and a receiver 612, and receives a reception radio wave transmitted from each of the antenna elements 311 to 314 of the secondary radiating unit 30 to the receiver 612 via the power feeding horn 611.

【0039】2次放射部30の可変デジタル移相器33
1〜334のそれぞれの制御端は、移相制御部62にお
ける4個の入力端(IN,CLK,STB,R/L)と
25個の出力端(#1〜#25)と出力端(OUT)を
有するシフトレジスタ621の出力端に互いに1つおき
に離して接続される。シフトレジスタ621の3個の入
力端(IN,CLK,STB,R/L)には、信号入力
用の入力端子622と、クロック信号入力用の入力端子
623と、ストローブ信号入力用の入力端子624と、
シフト方向切替信号入力用の入力端子625が接続され
ている。また、出力端(OUT)には出力端子626が
接続されている。シフトレジスタ621は、入力端子6
22に入力されるシリアル位相制御情報信号をパラレル
デジタル符号信号に変換し、各ビット毎にパラレルデジ
タル符号信号を出力端(#1〜#24)を通じて各可変
デジタル移相器331〜334の制御端に並列に加える
ことにより、各可変デジタル移相器331〜334の移
相量を任意に設定する。
Variable digital phase shifter 33 of secondary radiating section 30
The control terminals 1 to 334 include four input terminals (IN, CLK, STB, R / L), 25 output terminals (# 1 to # 25), and an output terminal (OUT) in the phase shift control unit 62. ) Are connected to the output terminal of the shift register 621 having every other interval. The three input terminals (IN, CLK, STB, R / L) of the shift register 621 have an input terminal 622 for inputting a signal, an input terminal 623 for inputting a clock signal, and an input terminal 624 for inputting a strobe signal. When,
An input terminal 625 for inputting a shift direction switching signal is connected. An output terminal 626 is connected to the output terminal (OUT). The shift register 621 has an input terminal 6
22 is converted into a parallel digital code signal, and the parallel digital code signal is output to the control terminals of the variable digital phase shifters 331 to 334 through the output terminals (# 1 to # 24) for each bit. , The amount of phase shift of each of the variable digital phase shifters 331 to 334 is arbitrarily set.

【0040】シフトレジスタ621は、アンテナ素子3
21〜324により形成される送信ビームと受信ビーム
とが同一方向に形成されるように、送信モードと受信モ
ードとに応じて、各可変デジタル移相器331〜334
の移相量を切替設定する。この場合、先の実施形態の如
くシフトレジスタ621にて入力されたシリアル移相制
御情報信号を送信モードと受信モードとに応じて双方向
に1ビットづつシフトすることにより簡単に実現でき
る。
The shift register 621 includes the antenna element 3
Each of the variable digital phase shifters 331 to 334 according to the transmission mode and the reception mode so that the transmission beam and the reception beam formed by 21 to 324 are formed in the same direction.
Switch setting of the phase shift. In this case, it can be easily realized by shifting the serial phase shift control information signal input by the shift register 621 bidirectionally by one bit according to the transmission mode and the reception mode as in the previous embodiment.

【0041】以上のように上記第2の実施形態によれ
ば、送信用1次放射部60と受信用1次放射部61と
を、互いに空間的に独立した位置で、2次放射部30の
各アンテナ素子311〜314によって形成される送信
ビームと受信ビームとが焦点を結ぶ箇所に配置するよう
にして、送受信の信号を分離するようにしている。
As described above, according to the second embodiment, the primary radiating section for transmission 60 and the primary radiating section for reception 61 are positioned at spatially independent positions of the secondary radiating section 30. The transmission and reception signals formed by each of the antenna elements 311 to 314 are disposed at a position where the transmission beam and the reception beam are focused, thereby separating transmission and reception signals.

【0042】このため、従来のように送受信の分離に用
いていたサーキュレータによる損失を無くすことがで
き、アンテナ性能を向上できる。
For this reason, the loss due to the circulator used for separating transmission and reception as in the related art can be eliminated, and the antenna performance can be improved.

【0043】なお、上記第2の実施形態では、送信ビー
ムと受信ビームとを同一方向に形成するレーダに適用さ
れる例について説明したが、送信ビームと受信ビームと
を異なる方向に形成するような通信装置等に適用される
ものであってもよい。この場合も、送信用1次放射部6
0及び受信用1次放射部61は、互いに空間的に独立し
た位置で、2次放射部30の各アンテナ素子311〜3
14によって形成される送信ビームと受信ビームとが焦
点を結ぶ箇所に配置される。
In the second embodiment, an example is described in which the present invention is applied to a radar that forms a transmission beam and a reception beam in the same direction. However, it is possible to form the transmission beam and the reception beam in different directions. The present invention may be applied to a communication device or the like. Also in this case, the primary radiating section 6 for transmission is used.
0 and the primary radiating section 61 for reception are spatially independent from each other, and
The transmission beam and the reception beam formed by 14 are arranged at a place where the beam is focused.

【0044】また、上記第2の実施形態では、双方向シ
フト型のシフトレジスタ621を用いる例について説明
しているが、双方向型以外のシフトレジスタを用いるよ
うにしてもよい。この場合、出力端の数は、可変デジタ
ル移相器の制御端の数、可変デジタル移相器の個数及び
2以上の動作モード数を乗算した数でよい。さらに、送
信と受信との2モードに限らずシリアルにつなげるパラ
レルデジタル符号信号を増加すればモードを増やすこと
ができる。
In the second embodiment, an example is described in which the bidirectional shift type shift register 621 is used, but a shift register other than the bidirectional type shift register may be used. In this case, the number of output terminals may be a number obtained by multiplying the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and two or more operation modes. Furthermore, the number of modes can be increased by increasing the number of parallel digital code signals connected serially, not limited to the two modes of transmission and reception.

【0045】(その他の実施形態)この発明は上記各実
施形態に限定されるものではない。各実施形態では、3
個の制御端をもつ4個の可変デジタル移相器を使用する
例について説明しているが、これに限らず設定可能な移
相量を表すビット数分の制御端を有する複数個の可変デ
ジタル移相器を使用してもよい。この場合、1以上の入
力端と、少なくとも可変デジタル移相器の制御端の数、
可変デジタル移相器の個数及び2以上の動作モード数を
乗算した数の出力端とを有するシフトレジスタを用いる
ようにすればよい。また、双方向シフト型のシフトレジ
スタを用いる場合、1以上の入力端と、可変デジタル移
相器の制御端の数、可変デジタル移相器の個数及び2以
上の動作モード数を乗算した数に動作モード数−1を加
えた数の出力端と有するものであればよい。さらに、シ
フトレジスタ以外にも、このシフトレジスタの機能を実
行し、1以上の入力端、複数の可変デジタル移相器全体
の制御端総数の少なくとも2以上の整数倍に相当する数
の出力端を有するものであれば同様に実施できる。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above embodiments. In each embodiment, 3
An example using four variable digital phase shifters having three control ends is described. However, the present invention is not limited to this. A phase shifter may be used. In this case, one or more input terminals and at least the number of control terminals of the variable digital phase shifter,
A shift register having the number of variable digital phase shifters and the number of output terminals multiplied by two or more operation modes may be used. When a bidirectional shift type shift register is used, the number obtained by multiplying one or more input terminals, the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and the number of two or more operation modes is multiplied. What is necessary is just to have the output terminal of the number which added the number of operation modes -1. Further, in addition to the shift register, the function of this shift register is executed, and one or more input terminals and at least two or more output terminals corresponding to an integral multiple of the total number of control terminals of the plurality of variable digital phase shifters are provided. If it has, it can be implemented similarly.

【0046】その他、アンテナ素子の種類やシフトレジ
スタの構成等についても、この発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施できる。
In addition, the type of the antenna element and the configuration of the shift register can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
移相制御回路を簡略化して装置全体の低コスト化及び小
型軽量化を図り、また、空間給電型においても送受信感
度の悪化を抑制してアンテナ性能を向上し得るフェーズ
ドアレイアンテナ装置を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Provided is a phased array antenna device that simplifies a phase shift control circuit to reduce the cost and size and weight of the entire device, and also suppresses deterioration of transmission / reception sensitivity and improves antenna performance even in a space feeding type. Can be.

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

【図1】この発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置
の一実施形態を示すブロック構成図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a phased array antenna device according to the present invention.

【図2】同実施形態におけるシフトレジスタによる可変
デジタル移相器の移相量の制御方法を説明するための信
号タイミング図。
FIG. 2 is a signal timing chart for explaining a method of controlling a phase shift amount of a variable digital phase shifter using a shift register in the embodiment.

【図3】この発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置
の第2の実施形態を示すブロック構成図。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the phased array antenna device according to the present invention.

【図4】従来のフェーズドアレイアンテナ装置を示すブ
ロック構成図。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional phased array antenna device.

【図5】他の従来のフェーズドアレイアンテナ装置を示
すブロック構成図。
FIG. 5 is a block diagram showing another conventional phased array antenna device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13,50,62…移相制御部、 20…1次放射部、 21,601,611…給電ホーン、 22…サーキュレータ、 23,602…送信機、 24,612…受信機、 30…2次放射部、 40,51,131,621…シフトレジスタ、 60…送信用1次放射部、 61…受信用1次放射部、 111〜114,311〜314,321〜324…ア
ンテナ素子、 121〜124,331〜334…可変デジタル移相
器、 511〜514,622〜625…入力端子、 515,626…出力端子。
13, 50, 62: phase shift control unit, 20: primary radiating unit, 21, 601, 611: feeding horn, 22: circulator, 23, 602: transmitter, 24, 612: receiver, 30: secondary radiation 40, 51, 131, 621: shift register, 60: primary radiating section for transmission, 61: primary radiating section for reception, 111 to 114, 311 to 314, 321 to 324: antenna elements, 121 to 124, 331 to 334: Variable digital phase shifter, 511 to 514, 622 to 625: Input terminals, 515, 626: Output terminals.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電波を送受信可能で、アレイ状に配置さ
れた複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子各々の給電経路中に介在され、
設定可能な移相量を表すビット数分の制御端を有する可
変デジタル移相器の双方向を通過する信号に対し選択的
に位相変化を与える移相手段と、 少なくとも1以上の入力端と、前記複数の可変デジタル
移相器全体の制御端総数の少なくとも2以上の整数倍の
出力端とを有し、前記複数の可変デジタル移相器全体の
制御端総数の少なくとも2以上の整数倍のパラレルデジ
タル符号信号を直列に配列し、1ビット毎に互いに異な
る動作モードに応じた移相制御情報を表すシリアル移相
制御情報信号を前記入力端を通じて入力し、前記複数の
出力端から各ビット毎のパラレルデジタル符号信号を出
力するものであって、前記複数の出力端に前記複数の可
変デジタル移相器各々の複数の制御端を互いに動作モー
ド数から1を差し引いた数おきに離して接続し、2以上
の動作モードに応じて、前記シリアル移相制御情報信号
を全体で1ビットづつシフトして各ビット毎にパラレル
デジタル符号信号を出力する出力端を変更することで、
前記複数の可変デジタル移相器各々の移相量を設定して
前記複数のアンテナ素子により形成されるビームを制御
するビーム制御手段とを具備してなることを特徴とする
フェイズドアレイアンテナ装置。
1. A plurality of antenna elements capable of transmitting and receiving radio waves and arranged in an array, interposed in a feed path of each of the plurality of antenna elements,
Phase shift means for selectively changing the phase of a signal passing through both sides of a variable digital phase shifter having a control end for the number of bits representing a settable phase shift amount; at least one or more input ends; An output terminal that is an integer multiple of at least two or more of the total number of control terminals of the plurality of variable digital phase shifters as a whole; Digital code signals are arranged in series, and a serial phase shift control information signal representing phase shift control information corresponding to an operation mode different for each bit is input through the input terminal. A parallel digital code signal is output, and a plurality of control terminals of each of the plurality of variable digital phase shifters are separated from each other by a number obtained by subtracting 1 from the number of operation modes. By connecting the serial phase shift control information signal one bit at a time and changing the output terminal for outputting a parallel digital code signal for each bit in accordance with two or more operation modes,
A phased array antenna apparatus, comprising: a beam control means for setting a phase shift amount of each of the plurality of variable digital phase shifters and controlling a beam formed by the plurality of antenna elements.
【請求項2】 前記ビーム制御手段は、1以上の入力端
と、少なくとも前記可変デジタル移相器の制御端の数、
前記可変デジタル移相器の個数及び前記2以上の動作モ
ード数を乗算した数の出力端とを有するシフトレジスタ
回路を備え、前記複数の可変デジタル移相器各々の複数
の制御端を互いに動作モード数から1を差し引いた数お
きに離して前記シフトレジスタ回路の複数の出力端に接
続し、前記複数ビットのシリアル移相制御情報信号を前
記シフトレジスタ回路に入力して、各ビット毎に前記パ
ラレルデジタル符号信号を前記出力端を通じて出力し、
前記動作モードに応じて前記シフトレジスタ回路により
前記シリアル移相制御情報信号を全体で1ビットづつシ
フトして前記複数の可変デジタル移相器各々の移相量を
設定することを特徴とする請求項1記載のフェイズドア
レイアンテナ装置。
2. The method according to claim 1, wherein the beam control means includes at least one input terminal and at least the number of control terminals of the variable digital phase shifter.
A shift register circuit having the number of the variable digital phase shifters and the number of output terminals multiplied by the number of the two or more operation modes, wherein a plurality of control terminals of each of the plurality of variable digital phase shifters are set to an operation mode. Connected to a plurality of output terminals of the shift register circuit at intervals of a number obtained by subtracting 1 from the number, input the serial bit shift control information signal of the plurality of bits to the shift register circuit, and set the parallel Outputting a digital code signal through the output end;
3. The phase shift amount of each of the plurality of variable digital phase shifters is set by shifting the serial phase shift control information signal one bit at a time by the shift register circuit in accordance with the operation mode. 2. The phased array antenna device according to 1.
【請求項3】 前記シフトレジスタ回路は、前記可変デ
ジタル移相器の制御端の数と、前記可変デジタル移相器
の個数と、前記2以上の動作モード数とを乗算した値に
動作モード数から1を差し引いた値を加えた数の出力端
と、1以上の入力端とを有する双方向シフトレジスタ回
路であり、入力された前記複数ビットのシリアル移相制
御情報信号を前記双方向シフトレジスタ回路により適宜
双方向にシフトして、前記動作モードに応じたビームを
繰り返し設定することを特徴とする請求項2記載のフェ
イズドアレイアンテナ装置。
3. The shift register circuit according to claim 1, wherein a value obtained by multiplying the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and the number of operation modes of two or more is multiplied by the number of operation modes. A bi-directional shift register circuit having a number of output terminals obtained by adding a value obtained by subtracting 1 from the above, and one or more input terminals. 3. The phased array antenna device according to claim 2, wherein a beam is repeatedly set in accordance with the operation mode by appropriately shifting bidirectionally by a circuit.
【請求項4】 さらに、前記複数のアンテナ素子各々の
給電経路中に介在され、送受信信号を切り替える送受切
替器、この送受切替器により切り替えられる送信信号を
増幅する送信増幅器、前記送受切替器で切り替えられる
受信信号を増幅する受信増幅器を備え、これら送受切替
器、送信増幅器、受信増幅器及び前記可変デジタル移相
器を組み合わせて1つの送受信モジュールを構成し、前
記動作モードは送信モードと受信モードであることを特
徴とする請求項1記載のフェイズドアレイアンテナ装
置。
4. A transmission / reception switch, which is interposed in a power supply path of each of the plurality of antenna elements and switches transmission / reception signals, a transmission amplifier for amplifying a transmission signal switched by the transmission / reception switch, and switching by the transmission / reception switch And a transmission / reception switch, a transmission amplifier, a reception amplifier and the variable digital phase shifter are combined to constitute one transmission / reception module, and the operation modes are a transmission mode and a reception mode. The phased array antenna device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 送信電波を送信する送信用1次放射部
と、 この送信用1次放射部の開口に対向して設けられ、前記
送信用1次放射部からの送信電波をアレイ状に配置され
た複数の第1のアンテナ素子で受信し、この送信電波を
前記複数の第1のアンテナ素子とは別にアレイ状に配置
された複数の第2のアンテナ素子より空間に送信し、外
部から前記複数の第2のアンテナ素子により受信された
受信電波を前記複数の第1のアンテナ素子より空間に送
信する2次放射部と、 前記送信用1次放射部とは空間的に独立した位置で、前
記2次放射部の複数の第1のアンテナ素子に対向して設
けられ、前記複数の第1のアンテナ素子から送出される
受信電波を受信する受信用1次放射部と、 前記2次放射部の前記複数の第1のアンテナ素子と前記
複数の第2のアンテナ素子とのそれぞれの給電経路中に
介在され、設定可能な移相量を表すビット数分の制御端
を有する可変デジタル移相器の双方向を通過する信号に
対し選択的に位相変化を与える移相手段と、 送信モードと受信モードとに応じて、前記移相手段の複
数の可変デジタル移相器の移相量を設定して、前記複数
の第2のアンテナ素子により形成される送信ビーム及び
受信ビームを制御するビーム制御手段とを具備してなる
ことを特徴とするフェイズドアレイアンテナ装置。
5. A transmitting primary radiating portion for transmitting a transmitting radio wave, provided opposite to an opening of the transmitting primary radiating portion, and transmitting radio waves from the transmitting primary radiating portion arranged in an array. Received by a plurality of first antenna elements, and the transmission radio wave is transmitted to a space from a plurality of second antenna elements arranged in an array separately from the plurality of first antenna elements, and the transmission radio wave is transmitted from outside. A secondary radiating unit that transmits the received radio waves received by the plurality of second antenna elements to the space from the plurality of first antenna elements, and the transmitting primary radiating unit is spatially independent at a position, A primary radiating section for reception provided opposite to the plurality of first antenna elements of the secondary radiating section and receiving a received radio wave transmitted from the plurality of first antenna elements; and the secondary radiating section The plurality of first antenna elements and the plurality of A phase selective to a signal passing through a variable digital phase shifter, which is interposed in each feed path with the second antenna element and has a control end for the number of bits representing a settable phase shift amount, in both directions. A phase shift unit for giving a change; and a phase shift amount of the plurality of variable digital phase shifters of the phase shift unit is set in accordance with the transmission mode and the reception mode, and the phase shift unit is formed by the plurality of second antenna elements. A beam control means for controlling a transmission beam and a reception beam.
【請求項6】 前記ビーム制御手段は、前記複数の第2
のアンテナ素子により形成される送信ビームと受信ビー
ムとが同一方向に形成されるように、送信モードと受信
モードとに応じて、前記複数の可変デジタル移相器の移
相量を切替設定することを特徴とする請求項5記載のフ
ェイズドアレイアンテナ装置。
6. The beam control unit according to claim 5, wherein
Switching the phase shift amounts of the plurality of variable digital phase shifters in accordance with the transmission mode and the reception mode so that the transmission beam and the reception beam formed by the antenna elements are formed in the same direction. The phased array antenna device according to claim 5, wherein:
【請求項7】 前記ビーム制御手段は、少なくとも1以
上の入力端と、前記複数の可変デジタル移相器全体の制
御端総数の少なくとも2以上の整数倍の出力端とを有
し、前記複数の可変デジタル移相器全体の制御端総数の
少なくとも2以上の整数倍のパラレルデジタル符号信号
を直列に配列し、1ビット毎に互いに異なる動作モード
に応じた移相制御情報を表すシリアル移相制御情報信号
を前記入力端を通じて入力し、前記複数の出力端から各
ビット毎のパラレルデジタル符号信号を出力するもので
あって、前記複数の出力端に前記複数の可変デジタル移
相器各々の制御端を2以上の動作モード数から1を差し
引いた数おきに離して接続し、送信モードと受信モード
とに応じて、前記シリアル移相制御情報信号を全体で1
ビットづつシフトして各ビット毎にパラレルデジタル符
号信号を出力する出力端を変更することで、各モードに
応じた前記複数の可変デジタル移相器各々の移相量を設
定する手段であることを特徴とする請求項5記載のフェ
イズドアレイアンテナ装置。
7. The beam control means has at least one or more input terminals and at least two or more integral multiples of the total number of control terminals of the plurality of variable digital phase shifters. Serial phase shift control information representing serial phase shift control information corresponding to operation modes different from each other by serially arranging parallel digital code signals of an integral multiple of at least two or more of the total number of control terminals of the entire variable digital phase shifter. A signal is input through the input terminal, and a parallel digital code signal for each bit is output from the plurality of output terminals, and a control terminal of each of the plurality of variable digital phase shifters is connected to the plurality of output terminals. Connections are made at intervals of two or more operation modes minus one, and the serial phase shift control information signal is totally 1 according to the transmission mode and the reception mode.
A means for setting the phase shift amount of each of the plurality of variable digital phase shifters according to each mode by changing an output end for outputting a parallel digital code signal for each bit by shifting bit by bit. The phased array antenna device according to claim 5, wherein:
【請求項8】 前記ビーム制御手段は、1以上の入力端
と、少なくとも前記可変デジタル移相器の制御端の数、
前記可変デジタル移相器の個数及び動作モード数を乗算
した数の出力端とを有するシフトレジスタ回路を備え、
前記複数の可変デジタル移相器各々の複数の制御端を動
作モード数から1を差し引いた数おきに離して前記シフ
トレジスタ回路の出力端に接続し、前記複数ビットのシ
リアル移相制御情報信号を前記シフトレジスタ回路に入
力して、各ビット毎に前記パラレルデジタル符号信号を
前記出力端を通じて出力し、送信モードと受信モードと
に応じて前記シフトレジスタ回路により前記シリアル移
相制御情報信号を全体で1ビットづつシフトして前記複
数の可変デジタル移相器各々の移相量を設定することを
特徴とする請求項5または7記載のフェイズドアレイア
ンテナ装置。
8. The beam control means includes at least one input terminal and at least the number of control terminals of the variable digital phase shifter,
A shift register circuit having an output terminal of a number obtained by multiplying the number of variable digital phase shifters and the number of operation modes,
A plurality of control terminals of each of the plurality of variable digital phase shifters are connected to an output terminal of the shift register circuit at intervals of a number obtained by subtracting 1 from the number of operation modes, and the plurality of bits are connected to the output terminal of the shift register circuit. The shift register circuit outputs the parallel digital code signal for each bit through the output terminal, and the shift register circuit totally converts the serial phase shift control information signal according to a transmission mode and a reception mode. 8. The phased array antenna device according to claim 5, wherein a phase shift amount of each of the plurality of variable digital phase shifters is set by shifting one bit at a time.
【請求項9】 前記シフトレジスタ回路は、前記可変デ
ジタル移相器の制御端の数と、前記可変デジタル移相器
の個数と、前記2以上の動作モード数とを乗算した値に
動作モード数から1を差し引いた値を加えた数の出力端
と、1以上の入力端とを有する双方向シフトレジスタ回
路であり、入力された前記複数ビットのシリアル移相制
御情報信号を前記双方向シフトレジスタ回路により適宜
双方向にシフトして、前記送信モードと受信モードとに
応じたビームを繰り返し設定することを特徴とする請求
項8記載のフェイズドアレイアンテナ装置。
9. The shift register circuit according to claim 1, wherein a value obtained by multiplying the number of control terminals of the variable digital phase shifter, the number of variable digital phase shifters, and the number of operation modes of two or more is multiplied by the number of operation modes. A bi-directional shift register circuit having a number of output terminals obtained by adding a value obtained by subtracting 1 from the above, and one or more input terminals. 9. The phased array antenna device according to claim 8, wherein a beam is appropriately set bidirectionally by a circuit to repeatedly set a beam according to the transmission mode and the reception mode.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008542768A (en) * 2005-06-09 2008-11-27 マクドナルド,デットワイラー アンド アソシエイツ リミテッド Lightweight space-fed active phased array antenna system
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