JP2002171115A - フェーズドアレイアンテナ装置及びフェーズドアレイアンテナのビーム指向方向校正方法 - Google Patents
フェーズドアレイアンテナ装置及びフェーズドアレイアンテナのビーム指向方向校正方法Info
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- JP2002171115A JP2002171115A JP2000369191A JP2000369191A JP2002171115A JP 2002171115 A JP2002171115 A JP 2002171115A JP 2000369191 A JP2000369191 A JP 2000369191A JP 2000369191 A JP2000369191 A JP 2000369191A JP 2002171115 A JP2002171115 A JP 2002171115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変動や経時変化による機械的歪みによる
位相誤差を補正することができ、常にビーム指向精度の
高い電波ビームの成形を可能とする。 【解決手段】 アンテナ装置部分は、アンテナ素子１１
が放射面に所定間隔で配設された平面アンテナパネル１
と、基準板の基準面３と、アンテナパネル１の基板と前
記基準面３の間の歪み量を測定する複数のセンサー２と
からなる。送信機５は、送受信信号をアンテナ素子１１
毎に設けた各送受信モジュール４を介して入出力する。
制御器６は、前記複数のセンサー２からのアンテナパネ
ル１の機械的歪みによるアンテナ素子１１の基準面から
の変動量の情報により、外部からのコマンドに基づく電
波ビームの走査角の情報を補正して、送受信モジュール
４での各アンテナ素子１１に対する移相量を制御し、常
に正確な走査角の電波ビームを形成する。
位相誤差を補正することができ、常にビーム指向精度の
高い電波ビームの成形を可能とする。 【解決手段】 アンテナ装置部分は、アンテナ素子１１
が放射面に所定間隔で配設された平面アンテナパネル１
と、基準板の基準面３と、アンテナパネル１の基板と前
記基準面３の間の歪み量を測定する複数のセンサー２と
からなる。送信機５は、送受信信号をアンテナ素子１１
毎に設けた各送受信モジュール４を介して入出力する。
制御器６は、前記複数のセンサー２からのアンテナパネ
ル１の機械的歪みによるアンテナ素子１１の基準面から
の変動量の情報により、外部からのコマンドに基づく電
波ビームの走査角の情報を補正して、送受信モジュール
４での各アンテナ素子１１に対する移相量を制御し、常
に正確な走査角の電波ビームを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星搭載用レーダ
に適用して好適なフェーズドアレイアンテナ装置及びビ
ーム指向方向の校正方法に関する。
に適用して好適なフェーズドアレイアンテナ装置及びビ
ーム指向方向の校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の衛生搭載用レーダに適用
されるフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図
である。同図に示す従来のフェーズドアレイアンテナ装
置は、電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子１０
１が所定間隔で配設された平面アンテナパネル１０と、
各アンテナ素子１０１の送信信号及び受信信号に対する
移相量を電波ビームの走査角に応じて制御するための制
御信号を出力する制御器６０と、各アンテナ素子１０１
に対して設けられ、前記制御器６０から出力される前記
制御信号に基づき、アンテナ素子１０１の送信信号又は
受信信号を移相する複数の送受信モジュール４０と、送
信信号又は受信信号を各送受信モジュール４０を介して
出力又は入力する送信機５０と、を備える。
されるフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図
である。同図に示す従来のフェーズドアレイアンテナ装
置は、電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子１０
１が所定間隔で配設された平面アンテナパネル１０と、
各アンテナ素子１０１の送信信号及び受信信号に対する
移相量を電波ビームの走査角に応じて制御するための制
御信号を出力する制御器６０と、各アンテナ素子１０１
に対して設けられ、前記制御器６０から出力される前記
制御信号に基づき、アンテナ素子１０１の送信信号又は
受信信号を移相する複数の送受信モジュール４０と、送
信信号又は受信信号を各送受信モジュール４０を介して
出力又は入力する送信機５０と、を備える。
【０００３】前記制御器６０は、外部コマンドを入力し
て電波ビームの走査角に応じて各アンテナ素子１０１の
送信信号及び受信信号に対する移相量の情報を演算する
演算回路６０１と、前記演算回路６０１で得られた移相
量の情報に基づき制御信号を送受信モジュール４０に出
力する制御信号生成回路６０２とから構成されている。
て電波ビームの走査角に応じて各アンテナ素子１０１の
送信信号及び受信信号に対する移相量の情報を演算する
演算回路６０１と、前記演算回路６０１で得られた移相
量の情報に基づき制御信号を送受信モジュール４０に出
力する制御信号生成回路６０２とから構成されている。
【０００４】また、前記送受信モジュール４０は、送信
信号又は受信信号を移相する移相器４０１と、前記制御
信号を入力して移相器４０１の移相量を制御する移相器
ドライバ回路４０２と、送信信号用の増幅器４０３と、
受信信号用の増幅器４０４と、送受信切替スイッチ４０
５、４０６とから構成されている。
信号又は受信信号を移相する移相器４０１と、前記制御
信号を入力して移相器４０１の移相量を制御する移相器
ドライバ回路４０２と、送信信号用の増幅器４０３と、
受信信号用の増幅器４０４と、送受信切替スイッチ４０
５、４０６とから構成されている。
【０００５】従来のフェーズドアレイアンテナ装置の動
作の概要は以下のとおりである。つまり、制御器６０が
電波ビームの走査角の指示を受けると、その走査角に応
じて各送受信モジュール４０に与えるべき移相量を演算
し、その結果に従い送受信モジュール４０に対して位相
制御を実施するように制御信号を出力する。送受信モジ
ュール４０は、制御器６０からの制御信号に基づき、移
相器ドライバ回路４０２が移相器４０１を制御し、移相
器４０１は送信信号又は受信信号に対して所定の位相を
与える。
作の概要は以下のとおりである。つまり、制御器６０が
電波ビームの走査角の指示を受けると、その走査角に応
じて各送受信モジュール４０に与えるべき移相量を演算
し、その結果に従い送受信モジュール４０に対して位相
制御を実施するように制御信号を出力する。送受信モジ
ュール４０は、制御器６０からの制御信号に基づき、移
相器ドライバ回路４０２が移相器４０１を制御し、移相
器４０１は送信信号又は受信信号に対して所定の位相を
与える。
【０００６】また従来、アンテナパネルを使用した宇宙
航行体搭載用のフェーズドアレイアンテナ装置として、
アンテナパネルが温度により熱歪みを生じたり、宇宙航
行体の姿勢制御によるアンテナパネルの歪みが生じた場
合、その歪み量に応じてビーム指向方向が変動するの
で、このビーム指向方向の変動を補正するように構成し
たアレイアンテナ装置も提案されている。
航行体搭載用のフェーズドアレイアンテナ装置として、
アンテナパネルが温度により熱歪みを生じたり、宇宙航
行体の姿勢制御によるアンテナパネルの歪みが生じた場
合、その歪み量に応じてビーム指向方向が変動するの
で、このビーム指向方向の変動を補正するように構成し
たアレイアンテナ装置も提案されている。
【０００７】この種のビーム指向方向の変動の補正方法
としては、予め温度変動等に対する補正データを記憶し
ておき、温度に応じて給電信号の位相、振幅を補正する
もの（特開平１１−１６３６１８号公報）、アンテナパ
ネルの温度を検出して補正するもの（特開平３−２４５
６０５号公報）及びアンテナ素子の近傍にゲージを貼
り、アンテナ素子位置データによりアンテナ素子の予め
定めた位置に対する変位量を計算し、素子位置補正デー
タを補正量演算器により補正し、常に所望の送受信ビー
ムを形成するもの（実開平５−４０７１号公報）等が知
られている。
としては、予め温度変動等に対する補正データを記憶し
ておき、温度に応じて給電信号の位相、振幅を補正する
もの（特開平１１−１６３６１８号公報）、アンテナパ
ネルの温度を検出して補正するもの（特開平３−２４５
６０５号公報）及びアンテナ素子の近傍にゲージを貼
り、アンテナ素子位置データによりアンテナ素子の予め
定めた位置に対する変位量を計算し、素子位置補正デー
タを補正量演算器により補正し、常に所望の送受信ビー
ムを形成するもの（実開平５−４０７１号公報）等が知
られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のビーム指向方向
の校正手段を装備していない、図４に示すフェーズドア
レイアンテナ装置においては、宇宙空間の厳しい温度環
境や長年にわたる運用に起因するアンテナパネルの機械
的な歪の発生により、アンテナ装置における計算上の正
しい移相量の制御を行っても、アンテナパネルの歪によ
る位相誤差によって電波のビーム指向方向に誤差を生じ
ることになるから、何らかの補正手段を講じることが重
要である。
の校正手段を装備していない、図４に示すフェーズドア
レイアンテナ装置においては、宇宙空間の厳しい温度環
境や長年にわたる運用に起因するアンテナパネルの機械
的な歪の発生により、アンテナ装置における計算上の正
しい移相量の制御を行っても、アンテナパネルの歪によ
る位相誤差によって電波のビーム指向方向に誤差を生じ
ることになるから、何らかの補正手段を講じることが重
要である。
【０００９】しかし、予め温度変動等に対する補正デー
タを記憶する方式や、アンテナパネルの温度を検出する
方式を採用する従来のフェーズドアレイアンテナ装置に
おいては、宇宙空間での部分的な温度変動等に対するア
ンテナの複雑な歪みに対して高精度な補正を施すことは
困難である。一方アンテナの歪みを直接検出する方式は
合理的な方法であるが、アンテナ素子の近傍にゲージを
貼ってその歪みを検出する方式ではアンテナ素子の近傍
の伸張、圧縮等を検出することはできるものの、アンテ
ナ素子の電波放射方向の位置変動等について、精度良く
検出することは本質的に不可能である。
タを記憶する方式や、アンテナパネルの温度を検出する
方式を採用する従来のフェーズドアレイアンテナ装置に
おいては、宇宙空間での部分的な温度変動等に対するア
ンテナの複雑な歪みに対して高精度な補正を施すことは
困難である。一方アンテナの歪みを直接検出する方式は
合理的な方法であるが、アンテナ素子の近傍にゲージを
貼ってその歪みを検出する方式ではアンテナ素子の近傍
の伸張、圧縮等を検出することはできるものの、アンテ
ナ素子の電波放射方向の位置変動等について、精度良く
検出することは本質的に不可能である。
【００１０】特に、近年の多層の積層構造でなり高精度
な位相調整を必要とするアレイアンテナ基板を用いるフ
ェーズドアレイアンテナ装置においては、宇宙空間での
太陽光線の照射、非照射状態の各部位の複雑な温度分
布、及び積層構造の各基板層の異なる膨張率により、ア
ンテナ基板の複雑な歪みがビーム指向方向に誤差をもた
らすことが大きな問題となってきている。
な位相調整を必要とするアレイアンテナ基板を用いるフ
ェーズドアレイアンテナ装置においては、宇宙空間での
太陽光線の照射、非照射状態の各部位の複雑な温度分
布、及び積層構造の各基板層の異なる膨張率により、ア
ンテナ基板の複雑な歪みがビーム指向方向に誤差をもた
らすことが大きな問題となってきている。
【００１１】（目 的）本発明は、上述したような従来
技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ア
ンテナ全体にわたって機械的歪量を測定することによ
り、温度変動や経時変化による機械的歪みによる位相誤
差を高精度に補正することができ、ビーム指向精度の高
い電波ビームの成形を可能とする、フェーズドアレイア
ンテナ装置及びビーム指向方向校正方法を提供すること
を目的とする。
技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ア
ンテナ全体にわたって機械的歪量を測定することによ
り、温度変動や経時変化による機械的歪みによる位相誤
差を高精度に補正することができ、ビーム指向精度の高
い電波ビームの成形を可能とする、フェーズドアレイア
ンテナ装置及びビーム指向方向校正方法を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるフェーズ
ドアレイアンテナ装置は、アンテナパネル上に所定間隔
で配設され電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子
と、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、電波
ビームの走査角に応じた前記各アンテナ素子間の相対位
相量から移相制御信号を生成し、前記移相制御信号に基
づいて当該アンテナ素子の送信信号又は受信信号を移相
する複数の送受信モジュールと、前記送信信号又は受信
信号を出力又は入力する送受信機と、を備えたフェーズ
ドアレイアンテナ装置において、前記アンテナパネルの
基板側の面に対向して設けられた基準板と、前記アンテ
ナパネルの基板側の面と前記基準板の基準面との間に設
けた歪み量を検出する複数のセンサーと、アンテナパネ
ルの機械的歪により生じた前記センサーからの前記各ア
ンテナ素子の前記歪み量に基づき、各アンテナ素子に生
じる位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、前記電波
ビームの走査角に応じた相対位相量を前記位相誤差算出
手段で算出した位相誤差により補正して、前記送受信モ
ジュールの前記送信信号又は受信信号の移相を制御する
制御信号生成回路とを有することを特徴とする。
ドアレイアンテナ装置は、アンテナパネル上に所定間隔
で配設され電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子
と、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、電波
ビームの走査角に応じた前記各アンテナ素子間の相対位
相量から移相制御信号を生成し、前記移相制御信号に基
づいて当該アンテナ素子の送信信号又は受信信号を移相
する複数の送受信モジュールと、前記送信信号又は受信
信号を出力又は入力する送受信機と、を備えたフェーズ
ドアレイアンテナ装置において、前記アンテナパネルの
基板側の面に対向して設けられた基準板と、前記アンテ
ナパネルの基板側の面と前記基準板の基準面との間に設
けた歪み量を検出する複数のセンサーと、アンテナパネ
ルの機械的歪により生じた前記センサーからの前記各ア
ンテナ素子の前記歪み量に基づき、各アンテナ素子に生
じる位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、前記電波
ビームの走査角に応じた相対位相量を前記位相誤差算出
手段で算出した位相誤差により補正して、前記送受信モ
ジュールの前記送信信号又は受信信号の移相を制御する
制御信号生成回路とを有することを特徴とする。
【００１３】前記アンテナパネルは、アンテナ素子の配
設された中央部の基板側において基準板の基準面と固定
部材により固定され、又はアンテナ素子の配設された端
部の基板側において基準板の基準面と固定部材により固
定されていることを特徴とする。また、前記センサー
は、アンテナ素子毎に設けられていることを特徴とす
る。
設された中央部の基板側において基準板の基準面と固定
部材により固定され、又はアンテナ素子の配設された端
部の基板側において基準板の基準面と固定部材により固
定されていることを特徴とする。また、前記センサー
は、アンテナ素子毎に設けられていることを特徴とす
る。
【００１４】本発明のフェーズドアレイアンテナ装置の
ビーム指向方向の校正方法は、アンテナパネル上に所定
間隔で配設され電波を送信又は受信する複数のアンテナ
素子と、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、
電波ビームの走査角に応じた前記各アンテナ素子間の相
対位相量から移相制御信号を生成し、前記移相制御信号
に基づいて当該アンテナ素子の送信信号又は受信信号を
移相する複数の送受信モジュールと、前記送信信号又は
受信信号を出力又は入力する送受信機と、を備えたフェ
ーズドアレイアンテナ装置のビーム指向方向の校正方法
において、前記アンテナパネルの基板側の面に対向して
基準板を設け、前記アンテナパネルの基板側の面と前記
基準板の基準面との間に歪み量を検出する複数のセンサ
ーを設け、アンテナパネルの機械的歪により生じた前記
センサーからの前記各アンテナ素子の前記歪み量をフェ
ーズドアレイアンテナ装置が使用する周波数に応じた位
相量に換算し、前記位相量を前記電波ビームの走査角に
応じた相対位相量に対する補正値として付加し、前記送
信信号又は受信信号の移相を制御することを特徴とす
る。
ビーム指向方向の校正方法は、アンテナパネル上に所定
間隔で配設され電波を送信又は受信する複数のアンテナ
素子と、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、
電波ビームの走査角に応じた前記各アンテナ素子間の相
対位相量から移相制御信号を生成し、前記移相制御信号
に基づいて当該アンテナ素子の送信信号又は受信信号を
移相する複数の送受信モジュールと、前記送信信号又は
受信信号を出力又は入力する送受信機と、を備えたフェ
ーズドアレイアンテナ装置のビーム指向方向の校正方法
において、前記アンテナパネルの基板側の面に対向して
基準板を設け、前記アンテナパネルの基板側の面と前記
基準板の基準面との間に歪み量を検出する複数のセンサ
ーを設け、アンテナパネルの機械的歪により生じた前記
センサーからの前記各アンテナ素子の前記歪み量をフェ
ーズドアレイアンテナ装置が使用する周波数に応じた位
相量に換算し、前記位相量を前記電波ビームの走査角に
応じた相対位相量に対する補正値として付加し、前記送
信信号又は受信信号の移相を制御することを特徴とす
る。
【００１５】本発明のフェーズドアレイアンテナ装置及
びそのビーム指向方向の校正方法はは、衛星搭載用レー
ダに適用して好適であり、軌道上において、宇宙空間と
いう厳しい温度変動や経時変化により、アンテナパネル
の機械的歪により生じるビーム指向方向の誤差が生じて
も自動的にその誤差が補正できる。以上のようにして、
アンテナパネルの機械的歪量を動作中に測定し、誤差が
出ているアンテナ素子と接続する送受信モジュールに対
して位相の補正をおこなうので、常に最適な電波ビーム
の成形が実現できる。
びそのビーム指向方向の校正方法はは、衛星搭載用レー
ダに適用して好適であり、軌道上において、宇宙空間と
いう厳しい温度変動や経時変化により、アンテナパネル
の機械的歪により生じるビーム指向方向の誤差が生じて
も自動的にその誤差が補正できる。以上のようにして、
アンテナパネルの機械的歪量を動作中に測定し、誤差が
出ているアンテナ素子と接続する送受信モジュールに対
して位相の補正をおこなうので、常に最適な電波ビーム
の成形が実現できる。
【００１６】（作用）アンテナパネルの機械的歪により
生じた各アンテナ素子の基準面からの歪み量から各アン
テナ素子に生じる位相誤差を算出し、前記電波ビームの
走査角に応じた相対位相量に位相誤差分を補正して送受
信信号を移相する。アンテナ素子が配設されたアンテナ
パネル面の基準面からの歪み量を測定し、アンテナ装置
が使用する周波数に応じた位相量に換算し、各アンテナ
素子に接続する送受信モジュールに与えるべき移相量に
歪み量から換算した位相量を補正値として付加し、送受
信信号の位相制御を行う。
生じた各アンテナ素子の基準面からの歪み量から各アン
テナ素子に生じる位相誤差を算出し、前記電波ビームの
走査角に応じた相対位相量に位相誤差分を補正して送受
信信号を移相する。アンテナ素子が配設されたアンテナ
パネル面の基準面からの歪み量を測定し、アンテナ装置
が使用する周波数に応じた位相量に換算し、各アンテナ
素子に接続する送受信モジュールに与えるべき移相量に
歪み量から換算した位相量を補正値として付加し、送受
信信号の位相制御を行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るフェーズド
アレイアンテナ装置の一実施の形態を示すブロック図で
ある。以下、この図面に基づき説明する。
アレイアンテナ装置の一実施の形態を示すブロック図で
ある。以下、この図面に基づき説明する。
【００１８】本実施の形態のフェーズドアレイアンテナ
装置は、安定した基準面３上に取り付けられ、電波を送
信又は受信する複数のアンテナ素子１１が電磁波の放射
面に所定間隔で配設された平面アンテナパネル１と、ア
ンテナパネル１の機械的歪により生じるアンテナパネル
１１の基準面からの変動量を測定する複数のセンサー２
と、前記複数のセンサー２からのアンテナパネル１の機
械的歪みによるアンテナ素子１１の基準面からの変動量
の情報、及び外部からのコマンドに基づく電波ビームの
走査角の情報に基づいて、アンテナ素子１１に対する移
相量の制御信号を出力する制御器６と、各アンテナ素子
１１に対して設けられ、前記制御器６から出力される移
相制御信号に基づき、各アンテナ素子１１の送信信号又
は受信信号を移相する複数の送受信モジュール４と、送
信信号又は受信信号を各送受信モジュール４を介して出
力又は入力する送信機５と、を備える。
装置は、安定した基準面３上に取り付けられ、電波を送
信又は受信する複数のアンテナ素子１１が電磁波の放射
面に所定間隔で配設された平面アンテナパネル１と、ア
ンテナパネル１の機械的歪により生じるアンテナパネル
１１の基準面からの変動量を測定する複数のセンサー２
と、前記複数のセンサー２からのアンテナパネル１の機
械的歪みによるアンテナ素子１１の基準面からの変動量
の情報、及び外部からのコマンドに基づく電波ビームの
走査角の情報に基づいて、アンテナ素子１１に対する移
相量の制御信号を出力する制御器６と、各アンテナ素子
１１に対して設けられ、前記制御器６から出力される移
相制御信号に基づき、各アンテナ素子１１の送信信号又
は受信信号を移相する複数の送受信モジュール４と、送
信信号又は受信信号を各送受信モジュール４を介して出
力又は入力する送信機５と、を備える。
【００１９】前記送受信モジュール４は、送信信号に対
して電力を増幅する増幅器４３と、受信信号に対して電
力を増幅する増幅器４４と、送信信号と受信信号との伝
送線路の切替を行う送受信切替スイッチ４５、４６と、
前記送信信号及び受信信号を移相する移相器４１と、前
記移相制御信号を入力し、前記移相器４１が前記移相制
御信号に応じた移相量を送信信号及び受信信号に与える
ように制御、駆動する移相器ドライバ回路４２と、を備
える。
して電力を増幅する増幅器４３と、受信信号に対して電
力を増幅する増幅器４４と、送信信号と受信信号との伝
送線路の切替を行う送受信切替スイッチ４５、４６と、
前記送信信号及び受信信号を移相する移相器４１と、前
記移相制御信号を入力し、前記移相器４１が前記移相制
御信号に応じた移相量を送信信号及び受信信号に与える
ように制御、駆動する移相器ドライバ回路４２と、を備
える。
【００２０】更に、前記制御器６は、外部からのコマン
ドに基づき、各アンテナ素子１１間の相対位相量を演算
してアンテナパネル１の電波ビームの走査角を制御する
ための移相量の制御信号を生成する演算回路６１と、前
記複数のセンサー２からのアンテナパネル１の機械的歪
みによるアンテナ素子１１の基準面からの変動量の情報
に基づき、各アンテナ素子１１に生じる位相誤差の情報
を換算、生成し、前記電波ビームの走査角に応じた前記
移相量の制御信号に対する補正信号を出力する位相誤差
算出回路６３と、前記移相量の制御信号と前記補正信号
とにより各アンテナ素子１１の移相制御信号を演算する
制御信号生成回路６２とを備える。
ドに基づき、各アンテナ素子１１間の相対位相量を演算
してアンテナパネル１の電波ビームの走査角を制御する
ための移相量の制御信号を生成する演算回路６１と、前
記複数のセンサー２からのアンテナパネル１の機械的歪
みによるアンテナ素子１１の基準面からの変動量の情報
に基づき、各アンテナ素子１１に生じる位相誤差の情報
を換算、生成し、前記電波ビームの走査角に応じた前記
移相量の制御信号に対する補正信号を出力する位相誤差
算出回路６３と、前記移相量の制御信号と前記補正信号
とにより各アンテナ素子１１の移相制御信号を演算する
制御信号生成回路６２とを備える。
【００２１】なお、図面では、便宜上、アンテナ素子１
１及び送受信モジュール４を一つのみ示し残りを省略し
ている。また、外部コマンドは省略されている送受信モ
ジュール４に対しても相対位相量に関する情報を有す
る。更に、送受信モジュール４及び送受信機５に対する
送受信の切替えは、例えば図示しない外部信号によって
行われる。更に、送受信機５には、送信信号を出力する
送信機と、受信信号を入力する受信機と、送信信号と受
信信号とを切替える図示しないサーキュレータ等を備え
る。
１及び送受信モジュール４を一つのみ示し残りを省略し
ている。また、外部コマンドは省略されている送受信モ
ジュール４に対しても相対位相量に関する情報を有す
る。更に、送受信モジュール４及び送受信機５に対する
送受信の切替えは、例えば図示しない外部信号によって
行われる。更に、送受信機５には、送信信号を出力する
送信機と、受信信号を入力する受信機と、送信信号と受
信信号とを切替える図示しないサーキュレータ等を備え
る。
【００２２】図２は、本実施の形態のフェーズドアレイ
アンテナ装置のより詳細な構造を示す図である。同図に
示すフェーズドアレイアンテナ装置は、衛生等の航行体
外部に固定され、カーボンファイバ等で構成された前記
基準面３を形成する基準板１２と、基準板１２の略中央
部に設けられた固定部材１４と、積層構造でなるアンテ
ナパネルの基板側の中央部において前記固定部材１４に
より強固に固定されたアンテナパネル１と、前記基準板
１２とアンテナパネル１の基板との間に設けられ、基準
面３からのアンテナパネル１の放射面に対し直角方向の
変位（歪み量）を検出することが可能なセンサー２とか
ら構成されている。ここでセンサーには圧電素子の使用
又はバネ等の弾性体を介して圧電素子に歪みを伝達する
ような構造又は各種の同様の歪み計を転用することがで
きる。
アンテナ装置のより詳細な構造を示す図である。同図に
示すフェーズドアレイアンテナ装置は、衛生等の航行体
外部に固定され、カーボンファイバ等で構成された前記
基準面３を形成する基準板１２と、基準板１２の略中央
部に設けられた固定部材１４と、積層構造でなるアンテ
ナパネルの基板側の中央部において前記固定部材１４に
より強固に固定されたアンテナパネル１と、前記基準板
１２とアンテナパネル１の基板との間に設けられ、基準
面３からのアンテナパネル１の放射面に対し直角方向の
変位（歪み量）を検出することが可能なセンサー２とか
ら構成されている。ここでセンサーには圧電素子の使用
又はバネ等の弾性体を介して圧電素子に歪みを伝達する
ような構造又は各種の同様の歪み計を転用することがで
きる。
【００２３】本例においては、多層構造のアンテナパネ
ル１が比較的その端部側において大きく歪むことから、
その中央部を固定し、周辺側をフリーの状態としてその
歪み量を前記センサー２により計測する構成を採用して
いる。なお、各アンテナ素子１１と各送受信モジュール
４との接続は、アンテナパネル１の基板に対する図示し
ないスルーホール等を介して行うように構成することが
可能である。
ル１が比較的その端部側において大きく歪むことから、
その中央部を固定し、周辺側をフリーの状態としてその
歪み量を前記センサー２により計測する構成を採用して
いる。なお、各アンテナ素子１１と各送受信モジュール
４との接続は、アンテナパネル１の基板に対する図示し
ないスルーホール等を介して行うように構成することが
可能である。
【００２４】図３は、フェーズドアレイアンテナ装置の
他の構造を示す図である。同図に示すフェーズドアレイ
アンテナ装置は、基準板１２の基準面３と、最下層のア
ンテナ基板基準板１２との固定方法が異なる例を示して
いる。本例では、基準面３と最下層のアンテナ基板１２
とがアンテナパネル１の四隅において固定部材１４によ
り固定された構造を備え、複数のセンサー２が各アンテ
ナ素子１１のそれぞれに配置された構造を示している。
センサーには圧電素子等の図２と同様のものを使用する
ことができる。
他の構造を示す図である。同図に示すフェーズドアレイ
アンテナ装置は、基準板１２の基準面３と、最下層のア
ンテナ基板基準板１２との固定方法が異なる例を示して
いる。本例では、基準面３と最下層のアンテナ基板１２
とがアンテナパネル１の四隅において固定部材１４によ
り固定された構造を備え、複数のセンサー２が各アンテ
ナ素子１１のそれぞれに配置された構造を示している。
センサーには圧電素子等の図２と同様のものを使用する
ことができる。
【００２５】（動作の説明）次に、本実施の形態のフェ
ーズドアレイアンテナ装置の動作について説明する。基
準板１５は歪みが極力発生しないようにカーボンファイ
バ等の単一基板により構成されているから、アンテナパ
ネル１が温度等により機械的歪が発生した場合、当該歪
み発生箇所のアンテナ素子１１と基準板１５の基準面と
の距離が変動する。
ーズドアレイアンテナ装置の動作について説明する。基
準板１５は歪みが極力発生しないようにカーボンファイ
バ等の単一基板により構成されているから、アンテナパ
ネル１が温度等により機械的歪が発生した場合、当該歪
み発生箇所のアンテナ素子１１と基準板１５の基準面と
の距離が変動する。
【００２６】センサー２はその歪み量に応じた前記距離
の変動情報を検出し、制御器６の位相誤差算出回路６３
に前記歪み量に応じた前記変動情報を出力する。位相誤
差算出回路６３はセンサー２から入力した前記変動情報
をアンテナ素子１１単位で送信信号又は受信信号に対す
る位相量の情報に使用する周波数に基づき換算し、制御
信号生成回路６２に出力する。
の変動情報を検出し、制御器６の位相誤差算出回路６３
に前記歪み量に応じた前記変動情報を出力する。位相誤
差算出回路６３はセンサー２から入力した前記変動情報
をアンテナ素子１１単位で送信信号又は受信信号に対す
る位相量の情報に使用する周波数に基づき換算し、制御
信号生成回路６２に出力する。
【００２７】演算回路６１に電波ビームの走査角を指定
するコマンドが外部から入力すると、演算回路６１は電
波ビームの走査角に応じた移相量の情報を出力し、制御
信号生成回路６２は、演算回路６１からの位相量の情報
を、位相誤差算出回路６３からの位相量の情報により補
正し、アンテナ素子１１毎に分散配置された送受信モジ
ュール４にいて、送信信号又は受信信号に与える移相量
を制御する移相制御信号を生成して出力する。
するコマンドが外部から入力すると、演算回路６１は電
波ビームの走査角に応じた移相量の情報を出力し、制御
信号生成回路６２は、演算回路６１からの位相量の情報
を、位相誤差算出回路６３からの位相量の情報により補
正し、アンテナ素子１１毎に分散配置された送受信モジ
ュール４にいて、送信信号又は受信信号に与える移相量
を制御する移相制御信号を生成して出力する。
【００２８】各送受信モジュール４の移相器ドライバ４
２は、前記移相制御信号の基づき移相器４１を制御し、
アンテナパネル１の歪みに拘わらずコマンドで指定され
た電波ビームの走査角を実現する移相量を送信信号又は
受信信号に与えるように移相器４１を制御する。
２は、前記移相制御信号の基づき移相器４１を制御し、
アンテナパネル１の歪みに拘わらずコマンドで指定され
た電波ビームの走査角を実現する移相量を送信信号又は
受信信号に与えるように移相器４１を制御する。
【００２９】以上の実施の形態では、送受信モジュール
４での位相制御による走査角の制御は送信信号及び受信
信号の両方に行う例により説明したが、送信系のみ又は
受信系のみに行うように構成することができ、送受信機
を送信系又は受信系のみの機器に置き換えた構成とする
ことが可能であることは言うまでもない。
４での位相制御による走査角の制御は送信信号及び受信
信号の両方に行う例により説明したが、送信系のみ又は
受信系のみに行うように構成することができ、送受信機
を送信系又は受信系のみの機器に置き換えた構成とする
ことが可能であることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ
装置及びそのビーム指向方向の校正方法によれば、例え
ば宇宙空間等における厳しい温度変動や経時変化によ
り、アンテナパネルの機械的歪が生じても、自動的にビ
ーム指向方向の誤差を補正することが可能である。つま
り、アンテナパネルの機械的歪量を装置の動作中にアン
テナパネルの放射面の基準面からの歪み量として測定
し、フェーズドアレイアンテナ装置が使用するレーダ等
の使用周波数に応じた位相量に換算し、誤差が出ている
アンテナ素子と接続する送受信モジュールの位相制御の
補正を行うことから、常に最適な走査角の電波ビームを
形成することが可能である。
装置及びそのビーム指向方向の校正方法によれば、例え
ば宇宙空間等における厳しい温度変動や経時変化によ
り、アンテナパネルの機械的歪が生じても、自動的にビ
ーム指向方向の誤差を補正することが可能である。つま
り、アンテナパネルの機械的歪量を装置の動作中にアン
テナパネルの放射面の基準面からの歪み量として測定
し、フェーズドアレイアンテナ装置が使用するレーダ等
の使用周波数に応じた位相量に換算し、誤差が出ている
アンテナ素子と接続する送受信モジュールの位相制御の
補正を行うことから、常に最適な走査角の電波ビームを
形成することが可能である。
【００３１】本発明によれば、アンテナパネルの機械的
歪みを該アンテナパネルとは別の基準板の基準面から計
測することにより、位相誤差を補正する情報を換算、取
得するため、位相補正の処理が容易になり、補正の精度
を飛躍的に高めることが可能であり、常に正確な電波ビ
ームの成形を実現することができる。
歪みを該アンテナパネルとは別の基準板の基準面から計
測することにより、位相誤差を補正する情報を換算、取
得するため、位相補正の処理が容易になり、補正の精度
を飛躍的に高めることが可能であり、常に正確な電波ビ
ームの成形を実現することができる。
【００３２】特に、基準板をカーボンファイバ等の単一
（層）基板等とし、その中央等でアンテナパネルを保持
し、各アンテナ素子毎に圧電素子等のセンサーを設けア
ンテナパネルの歪みによる基準板の基準面からの各アン
テナ素子の位置情報を取得する構成を採用することによ
り、アンテナ素子単位での高い精度の位相補正が可能と
なる。
（層）基板等とし、その中央等でアンテナパネルを保持
し、各アンテナ素子毎に圧電素子等のセンサーを設けア
ンテナパネルの歪みによる基準板の基準面からの各アン
テナ素子の位置情報を取得する構成を採用することによ
り、アンテナ素子単位での高い精度の位相補正が可能と
なる。
【図１】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の
一実施の形態を示すブロック図である。
一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態のフェーズドアレイアンテナ装置
のより詳細な構成を示す正面図及び断面図である。
のより詳細な構成を示す正面図及び断面図である。
【図３】フェーズドアレイアンテナ装置の他の詳細な構
成を示す正面図及び断面図である。
成を示す正面図及び断面図である。
【図４】従来のフェーズドアレイアンテナ装置を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１、１０ 平面アンテナパネル ２ センサー ３ アンテナパネル基準面 ４、４０ 送受信モジュール ５、５０ 送受信機 ６、６０ 制御器 ６１、６０１ 演算回路 ６２、６０２ 制御信号生成回路 １１、１０１ アンテナ素子 １２ 基準板 １３ アンテナ基板 １４、１５ 固定部材 ４１、４０１ 移相器 ４２、４０２ 移相器ドライバ回路 ６３ 位相差算出回路 ４３、４４、４０３、４０４ 増幅器 ４０５、４０６ 切替器
Claims (9)
- 【請求項１】 アンテナパネル上に所定間隔で配設され
電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子と、前記複
数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、電波ビームの走
査角に応じた前記各アンテナ素子間の相対位相量から移
相制御信号を生成し、前記移相制御信号に基づいて当該
アンテナ素子の送信信号又は受信信号を移相する複数の
送受信モジュールと、前記送信信号又は受信信号を出力
又は入力する送受信機と、を備えたフェーズドアレイア
ンテナ装置において、 前記アンテナパネルの基板側の面に対向して設けられた
基準板と、前記アンテナパネルの基板側の面と前記基準
板の基準面との間に設けた歪み量を検出する複数のセン
サーと、アンテナパネルの機械的歪により生じた前記セ
ンサーからの前記各アンテナ素子の前記歪み量に基づ
き、各アンテナ素子に生じる位相誤差を算出する位相誤
差算出手段と、前記電波ビームの走査角に応じた相対位
相量を前記位相誤差算出手段で算出した位相誤差により
補正して、前記送受信モジュールの前記送信信号又は受
信信号の移相を制御する制御信号生成回路とを有するこ
とを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。 - 【請求項２】 前記アンテナパネルは、アンテナ素子の
配設された中央部の基板側において基準板の基準面と固
定部材により固定されていることを特徴とする請求項１
記載のフェーズドアレイアンテナ装置。 - 【請求項３】 前記アンテナパネルは、アンテナ素子の
配設された端部の基板側において基準板の基準面と固定
部材により固定されていることを特徴とする請求項１記
載のフェーズドアレイアンテナ装置。 - 【請求項４】 前記センサーは、アンテナ素子毎に設け
られていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の
フェーズドアレイアンテナ装置。 - 【請求項５】 衛星搭載用レーダーに適用されることを
特徴とする請求項１、２、３又は４記載のフェーズドア
レイアンテナ装置。 - 【請求項６】 アンテナパネル上に所定間隔で配設され
電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子と、前記複
数のアンテナ素子にそれぞれ設けられ、電波ビームの走
査角に応じた前記各アンテナ素子間の相対位相量から移
相制御信号を生成し、前記移相制御信号に基づいて当該
アンテナ素子の送信信号又は受信信号を移相する複数の
送受信モジュールと、前記送信信号又は受信信号を出力
又は入力する送受信機と、を備えたフェーズドアレイア
ンテナ装置のビーム指向方向の校正方法において、 前記アンテナパネルの基板側の面に対向して基準板を設
け、前記アンテナパネルの基板側の面と前記基準板の基
準面との間に歪み量を検出する複数のセンサーを設け、
アンテナパネルの機械的歪により生じた前記センサーか
らの前記各アンテナ素子の前記歪み量をフェーズドアレ
イアンテナ装置が使用する周波数に応じた位相量に換算
し、前記位相量を前記電波ビームの走査角に応じた相対
位相量に対する補正値として付加し、前記送信信号又は
受信信号の移相を制御することを特徴とするフェーズド
アレイアンテナ装置のビーム指向方向の校正方法。 - 【請求項７】 前記アンテナパネルは、アンテナ素子の
配設された中央部又は端部の基板側において前記基準板
に固定されていることを特徴とする請求項６記載のフェ
ーズドアレイアンテナ装置のビーム指向方向の校正方
法。 - 【請求項８】 前記センサーは、各アンテナ素子毎に設
けることを特徴とする請求項６又は７記載のフェーズド
アレイアンテナ装置のビーム指向方向の校正方法。 - 【請求項９】 衛星搭載用レーダーに適用されることを
特徴とする請求項６、７又は８記載のフェーズドアレイ
アンテナ装置のビーム指向方向の校正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000369191A JP2002171115A (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | フェーズドアレイアンテナ装置及びフェーズドアレイアンテナのビーム指向方向校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000369191A JP2002171115A (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | フェーズドアレイアンテナ装置及びフェーズドアレイアンテナのビーム指向方向校正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002171115A true JP2002171115A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18839266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000369191A Pending JP2002171115A (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | フェーズドアレイアンテナ装置及びフェーズドアレイアンテナのビーム指向方向校正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002171115A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007274636A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kyocera Corp | 移相器ならびにこれを備える高周波送信器、高周波受信器、高周波送受信器、レーダ装置およびアンテナ装置 |
| KR101007395B1 (ko) * | 2009-10-09 | 2011-01-13 | 삼성탈레스 주식회사 | 위상 배열 안테나 보정 방법 및 장치 |
| US8013694B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-09-06 | Kyocera Corporation | Dielectric waveguide device, phase shifter, high frequency switch, and attenuator provided with dielectric waveguide device, high frequency transmitter, high frequency receiver, high frequency transceiver, radar device, array antenna, and method of manufacturing dielectric waveguide device |
| WO2012017927A1 (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | 日本電気株式会社 | アレーアンテナの較正装置及び較正方法 |
| CN116826381A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-29 | 成都天成电科科技有限公司 | 相控阵天线指向精度的修正方法、设备及系统 |
| CN116953681A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 成都智芯雷通微系统技术有限公司 | 一种球面相控阵雷达 |
-
2000
- 2000-12-04 JP JP2000369191A patent/JP2002171115A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007274636A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kyocera Corp | 移相器ならびにこれを備える高周波送信器、高周波受信器、高周波送受信器、レーダ装置およびアンテナ装置 |
| JP4537339B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2010-09-01 | 京セラ株式会社 | 移相器ならびにこれを備える高周波送信器、高周波受信器、高周波送受信器、レーダ装置およびアンテナ装置 |
| US8013694B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-09-06 | Kyocera Corporation | Dielectric waveguide device, phase shifter, high frequency switch, and attenuator provided with dielectric waveguide device, high frequency transmitter, high frequency receiver, high frequency transceiver, radar device, array antenna, and method of manufacturing dielectric waveguide device |
| KR101007395B1 (ko) * | 2009-10-09 | 2011-01-13 | 삼성탈레스 주식회사 | 위상 배열 안테나 보정 방법 및 장치 |
| WO2012017927A1 (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | 日本電気株式会社 | アレーアンテナの較正装置及び較正方法 |
| CN103052888A (zh) * | 2010-08-02 | 2013-04-17 | 日本电气株式会社 | 阵列天线的校正装置以及校正方法 |
| CN116826381A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-29 | 成都天成电科科技有限公司 | 相控阵天线指向精度的修正方法、设备及系统 |
| CN116826381B (zh) * | 2023-08-23 | 2023-11-14 | 成都天成电科科技有限公司 | 相控阵天线指向精度的修正方法、设备及系统 |
| CN116953681A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 成都智芯雷通微系统技术有限公司 | 一种球面相控阵雷达 |
| CN116953681B (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-12 | 成都智芯雷通微系统技术有限公司 | 一种球面相控阵雷达 |
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