JP2004207945A

JP2004207945A - Antenna system and beam control method for array antenna

Info

Publication number: JP2004207945A
Application number: JP2002373752A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nishi; 圭介西; Masato Sato; 正人佐藤; Isamu Chiba; 勇千葉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP3985675B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna system capable of setting radiation strength of a plurality of sub beams to have an optional level with respect to a main beam through phase control only, thereby reducing level reduction in the main beam and individually controlling the scanning direction of the main beam and a plurality of the sub beams. <P>SOLUTION: The antenna system calculates a complex composite weight by adding a complex weight corresponding to directional vectors of the sub beams, positional vectors of a plurality M of antenna elements, and the sub beams obtained by a weight coefficient to a complex weight corresponding to the main beam obtained by the directional vector of the main beam and the positional vectors of a plurality M of the antenna elements and sets only a phase component of the complex composite weight to each antenna element as an exciting phase. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビームを形成し且つビーム走査可能なアレーアンテナを用いたアンテナ装置、及びアレーアンテナのビーム制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアレーアンテナを用いたアンテナ装置では、マルチビームを形成する際には、励振振幅、励振位相の両方を制御することにより、アレーアンテナのビーム制御を実現している（例えば，非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
ＴＨＯＭＡＳＡ．ＭＩＬＬＩＧＡＮ著「ＭＯＤＥＲＮＡＮＴＥＮＮＡＤＥＳＩＧＮ」ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬＢＯＯＫＣＯＭＰＡＮＹ出版，１９８５年、ｐ６３−６５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のアンテナ装置におけるアレーアンテナのビーム制御方法では、励振振幅と励振位相の両方の制御が必要であり、アンテナ構成と制御方法が複雑になるといった問題があった。また、各ビームの放射強度を所望の分布に制御できず、各ビームのレベルが等しいマルチビームが形成されるため、全体としてアンテナの利得が低下するという問題があった。
【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、アンテナの制御をより簡潔に行うことができ、また、各ビームの放射強度を所望の分布に制御可能なアンテナ装置及びアレーアンテナのビーム制御方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によるアンテナ装置は、複数Ｍ個のアンテナ素子と、主ビームの方向ベクトルと上記夫々のアンテナ素子の位置ベクトルとの積に基づいて、複数Ｍ個の主ビーム複素ウエイトを演算する主ビーム複素ウエイト演算部と、複数Ｎ個の副ビームの方向ベクトルと上記夫々のアンテナ素子の位置ベクトルと重み付け係数α_ｎとの積に基づいて複数Ｎ個の副ビームに夫々対応するＮ個の複素ウエイトを演算し、当該夫々のアンテナ素子毎に演算された複数Ｎ個の副ビームについて、当該複数Ｎ個の副ビームに夫々対応するＮ個の複素ウエイトの総和をとることにより、複数Ｍ個の副ビーム複素ウエイトを演算する副ビーム複素ウエイト演算部と、上記主ビーム複素ウエイト演算部にて演算した複数Ｍ個の主ビーム複素ウエイトと上記副ビーム複素ウエイト演算部にて演算した複数Ｍ個の副ビーム複素ウエイトとの和に基づいて、複数Ｍ個の複素合成ウエイトの位相成分を演算する励振位相演算部と、当該励振位相演算部で算出された各位相成分に基づいて各アンテナ素子の励振位相を設定する移相器とを備えたものである。
【０００７】
これによって、励振位相制御のみで複数個の副ビームの放射強度を主ビームに対し任意のレベルに設定可能で、それゆえ、主ビームのレベル低下を少なくすることが可能となる。
【０００８】
また、主ビームと複数個の副ビームのビーム走査方向を個々に制御可能で、且つ副ビームの放射強度も任意に可変することが可能となる
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を説明するためのアンテナ装置の構成図、図２はアンテナ装置に搭載されるアレーアンテナの素子配列の一例を示す斜視図、図３はアンテナ装置に搭載されるビーム制御器の構成を示すブロック図、図４はアンテナ装置の形成するマルチビームの一例を示す放射パターン図である。
【００１０】
図１において、アレーアンテナ１は所定の配置形状で配置された複数Ｍ個のアンテナ素子２を有して構成される。複数Ｍ個のアンテナ素子２は、複数Ｍ個の移相器３の一端とそれぞれ接続され、複数Ｍ個の移相器３の他端は、等Ｍ分配の合成分配器４の分配ポートとそれぞれ接続されている。また、アレーアンテナ１内の複数Ｍ個の移相器３はそれぞれビーム制御器６と接続されている。アレーアンテナ１、移相器３、合成分配器４、ビーム制御器６は、この実施の形態のアンテナ装置を構成する。
【００１１】
次に動作について説明する。ここでは送受信可逆であることから、送信の場合について説明する。
合成分配器４の結合ポートに入力されたＲＦ信号５は、等Ｍ分配され、移相器３に入力される。位相器３では、ビーム制御器６により設定された位相制御を行なって、ＲＦ信号をアンテナ素子２に出力する。アンテナ素子２は入力されたＲＦ信号を空間に放射する。
【００１２】
ここで、ビーム制御器６は入力されたビーム走査指示角により、主ビームと複数Ｎ個の副ビームをそれぞれ所望の方向に向け、且つ複数個の副ビームの放射強度を主ビームに対し任意のレベルに設定することができる励振位相φ_１からφ_Ｍをそれぞれ移相器３に設定する。
【００１３】
次に移相器３に設定される励振位相について説明する。図２は、アンテナ素子２をＸ−Ｙ平面上に配置したアレーアンテナの一例を示す斜視図であり、Ｘ−Ｙ平面上に素子間隔ｄで４×４のマトリックス形状で配置されている場合である。主ビームの方向を所定の原点から見たときの方向ベクトルをｄ_０とし、複数Ｎ個の副ビームの方向を所定の原点から見たときの方向ベクトルをｄ_１、ｄ_２からｄ_Ｎ（以下、代表して符号をｄ_ｎとする）で表す。また、アレーアンテナの各アンテナ素子２の位置ベクトルｒ_１、ｒ_２からｒ_Ｍ（以下、代表して符号をｒ_ｍとする）が、上記所定の原点Ｏから見たときの方向ベクトルとして予め決められる。
【００１４】
図３において、ビーム制御器６にはビーム走査指示角として主ビーム指示角と副ビーム指示角が入力され、主ビーム指示角は主ビーム複素ウエイト演算部７に入力され、副ビーム指示角は副ビーム複素ウエイト演算部８に入力される。励振位相演算部９の入力端子は主ビーム複素ウエイト演算部７と副ビーム複素ウエイト演算部８と接続されており、出力端子は複数Ｍ個の移相器３と接続されている。
【００１５】
次に、この実施の形態によるアレーアンテナのビーム制御方法を用いたビーム制御動作について説明する。主ビーム複素ウエイト演算部７は、入力された主ビーム指示角は図２の方向ベクトルｄ_０を規定する角度であり、数１を用いて、主ビームを形成するための各アンテナ素子２の励振振幅、励振位相を複素数表現した複素ウエイトＷ_MAIN, _ｍを演算する（第１のステップ）。
【００１６】
【数１】

【００１７】
ここで、（ｒ_ｍ・ｄ_０）は方向ベクトルｄ_０と位置ベクトルｒ_ｍとの内積であり、ｋは数２で示される波数である。また，数２におけるλは自由空間における波長である。
【００１８】
【数２】

【００１９】
次に副ビーム複素ウエイト演算部８においては、入力された複数Ｎ個の副ビーム指示角は図２の方向ベクトルｄ_１からｄ_Ｎを規定する角度であり、数３を用いて、複数Ｎ個のｎ番目の副ビームを形成するための各アンテナ素子２の励振振幅，励振位相を複素数表現した複素ウエイトＷ_ｎ _, _ｍを演算し出力する。
【００２０】
【数３】

【００２１】
ここで、（ｒ_ｍ・ｄ_ｎ）は方向ベクトルｄ_ｎと位置ベクトルｒ_ｍとの内積であって、α_ｎは1以下の値であり，それぞれ副ビームの重み付けをするための項である。α_ｎの値を小さくするほど、主ビームの放射強度に対するそれぞれ副ビームの放射強度を小さく制御することが可能であるが、主ビームの放射パターンの位相関係により変動するため調整しながら設定を行なう。
【００２２】
次に数４を用いて、全ての副ビームに対する複素合成ウエイトＷ_SUB, _ｍを演算する（第２のステップ）。
【００２３】
【数４】

【００２４】
次いで、励振位相演算部９においては、入力される主ビーム複素ウエイト演算部７の出力Ｗ_MAIN, _ｍと副ビーム複素ウエイト演算部８の出力Ｗ_SUB, _ｍの和である複素合成ウエイトＷ_ｍを、数５を用いて演算する。
【００２５】
【数５】

【００２６】
ここで、複素合成ウエイトＷ_ｍは主ビームと複数Ｎ個の副ビームを形成するための各アンテナ素子２の励振振幅、励振位相を複素数表現したものであり、Ａ_ｍは振幅を示し、φ_ｍは位相を示している。この数５における複素合成ウエイトＷ_ｍを構成する位相成分φ_ｍのみを、前述の移相器３に励振位相φ_ｍとして設定する（第３のステップ）。
これにより、位相制御のみで、主ビームの放射強度に対してそれぞれ副ビームのレベルを任意に制御できるマルチビームを形成することが可能になる。ここで、振幅成分Ａ_ｍは使用していない
【００２７】
ただし、振幅成分Ａ_ｍを使用していないことや主ビームと副ビームの位相関係に起因する主ビーム、副ビームのビームシフトが発生する。しかし、この実施の形態では、ビームの放射強度を所望の分布とすることが重要であり、ビーム指向の精度が重要とされない場合においては、励振位相φ_ｍの制御のみで有効である。
【００２８】
図４に、ビーム制御器６による放射パターンの一例を示す。この図では、主ビームの方向を−３０度、副ビームの方向を０度、重み付けα₁を０．３１６に設定し、この場合の励振位相φ_ｍを、移相器３に与えた場合の放射パターンを実線で示している。また、図４に参考例として、主ビームのみ形成した場合の初期パターンを点線で示す。この参考例は、放射角度０度においてはサイドローブパターンによりナルが形成されていることを示している。これに対し、この実施の形態を適用した場合の副ビームを重畳させた放射パターンでは、図４中に示すように、放射角度０度に副ビームが形成されている。
【００２９】
以上説明したように、この実施の形態のアンテナ装置およびそのアレーアンテナのビーム制御方法では、位相制御のみで、アレーアンテナの主ビーム及び複数個の副ビームをそれぞれ所望の方向に指向し、且つ主ビームに対する各副ビームの放射強度が異なるように、所望のレベルに設定することが可能になる。
【００３０】
実施の形態２．
図５は、実施の形態１で説明したアンテナ装置を、ミサイルイルミネータとして使用した場合の、この実施の形態２によるシステム運用図である。
このアンテナ装置１１は、実施の形態１の図１に示したアレーアンテナ１、およびビーム制御器６で構成される。送信信号１０が、アンテナ装置１１内のアレーアンテナ１に入力され、アンテナ装置１１内のビーム制御器６はアレーアンテナ１と接続されている。
【００３１】
ビーム制御器６は、実施の形態１に示したアレーアンテナ１のビーム制御方法を用いて、主ビームを目標体である目標１２に向け、且つ副ビームを飛行体である自ミサイル１３の方向に対して、必要な放射強度に制御するようにマルチビームを形成するための設定位相を計算し、アレーアンテナ１の設定及び制御を行なう。自ミサイル１３は、後述するように、目標１２からの反射信号と副ビームとの信号比較に基づいて目標１２に向かって飛しょうする。
【００３２】
これにより、ミサイルイルミネータにおいては、自ミサイル１３への放射強度が主ビームに対して小さくて済む。このため、自ミサイル１３の移動に応じた副ビームの走査と、主ビームに対して必要な放射強度にレベルを制御したマルチビームを形成することによって、主ビームの利得低下を少なくすることが可能になる。
【００３３】
次に、自ミサイル１３は、主ビームによって目標１２に照射された送信信号１０の反射信号を前部アンテナで受信し、後部アンテナでは副ビームによる送信信号１０を受信し，両者を位相検波して、目標１２と自ミサイル１３との相体運動によるドップラー周波数を検出する。
【００３４】
このドップラー周波数を常に追尾することにより、自ミサイル１３は目標１２の方位を検出し、目標１２の方位と自ミサイル１３の現在の飛行方向とを比較する。この比較結果に基づいて、自ミサイル１３が目標１２に向うように、自ミサイル１３の方位蛇（操舵翼）を制御する。この制御によって、自ミサイル１３は目標１２の方向に飛翔し、目標１２の近距離に近づくと爆発して目標１２を破壊する。
【００３５】
なお、ここでは自ミサイル１３が1つの場合について説明したが、副ビームを複数形成することによって、複数の自ミサイル１３に対しても同様に動作することができる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、位相制御のみでアレーアンテナの主ビーム及び複数個の副ビームをそれぞれ所望の方向に指向し、且つ主ビームに対する各副ビームの放射強度を異なるレベルに設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の構成図である。
【図２】アレーアンテナの素子配列の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるビーム制御器の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるマルチビームの一例を示す放射パターン図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置を、ミサイルイルミネータとして使用したシステム運用図である。
【符号の説明】
１アレーアンテナ、２アンテナ素子、３移相器、４合成分配器、５ＲＦ信号、６ビーム制御器、７主ビーム複素ウエイト演算部、８副ビーム複素ウエイト演算部、９励振位相演算部、１０送信信号、１１アンテナ装置、１２目標、１３自ミサイル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device using an array antenna capable of forming multiple beams and scanning a beam, and a beam control method for the array antenna.
[0002]
[Prior art]
In a conventional antenna device using an array antenna, when forming a multi-beam, beam control of an array antenna is realized by controlling both the excitation amplitude and the excitation phase (for example, Non-Patent Document 1). reference).
[0003]
[Non-patent document 1]
THOMAS A. "MODERN ANTENNA DESIGN" by MILLIGAN, McGraw-Hill Book Company Publishing, 1985, pp. 63-65.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional antenna device beam control method for an array antenna, it is necessary to control both the excitation amplitude and the excitation phase, and there is a problem that the antenna configuration and the control method are complicated. In addition, the radiation intensity of each beam cannot be controlled to a desired distribution, and a multi-beam having the same level of each beam is formed, so that there is a problem that the gain of the antenna is reduced as a whole.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can control an antenna more simply, and can control the radiation intensity of each beam to a desired distribution. And a beam control method for an array antenna.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An antenna apparatus according to the present invention includes a main beam complex element for calculating a plurality M of main beam complex weights based on a product of a plurality of M antenna elements and a direction vector of the main beam and a position vector of each of the antenna elements. A weight calculating unit that calculates N complex weights respectively corresponding to the plurality of N sub-beams based on a product of the direction vector of the plurality of N sub-beams, the position vector of each of the antenna elements, and the weighting coefficient α _n For each of the plurality of N sub-beams calculated for each of the antenna elements, the sum of N complex weights respectively corresponding to the plurality of N sub-beams is calculated. A sub-beam complex weight calculator for calculating a complex weight; a plurality of M main beam complex weights calculated by the main beam complex weight calculator; An excitation phase calculator for calculating a phase component of the plurality of M complex composite weights based on the sum of the plurality of M sub-beam complex weights calculated by the elementary weight calculator; And a phase shifter for setting an excitation phase of each antenna element based on each phase component.
[0007]
As a result, the radiation intensity of the plurality of sub-beams can be set to an arbitrary level with respect to the main beam only by the excitation phase control, and therefore, a decrease in the level of the main beam can be reduced.
[0008]
In addition, the beam scanning directions of the main beam and the plurality of sub-beams can be individually controlled, and the radiation intensity of the sub-beam can be arbitrarily varied.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna device for describing Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example of an array of elements of an array antenna mounted on the antenna device, and FIG. 3 is mounted on the antenna device. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a beam controller performed, and FIG. 4 is a radiation pattern diagram showing an example of a multi-beam formed by the antenna device.
[0010]
In FIG. 1, an array antenna 1 includes a plurality of M antenna elements 2 arranged in a predetermined arrangement shape. The plurality of M antenna elements 2 are respectively connected to one ends of the plurality of M phase shifters 3, and the other ends of the plurality of M phase shifters 3 are respectively connected to the distribution ports of the equal-M distribution combining distributor 4. It is connected. Further, a plurality M of phase shifters 3 in the array antenna 1 are connected to a beam controller 6, respectively. The array antenna 1, the phase shifter 3, the combining / distributing device 4, and the beam controller 6 constitute the antenna device of this embodiment.
[0011]
Next, the operation will be described. Here, since transmission and reception are reversible, the case of transmission will be described.
The RF signal 5 input to the coupling port of the combining / distributing device 4 is divided into equal M signals and input to the phase shifter 3. The phase shifter 3 performs the phase control set by the beam controller 6 and outputs an RF signal to the antenna element 2. The antenna element 2 radiates the input RF signal to space.
[0012]
Here, the beam controller 6 directs the main beam and the plurality of N sub beams in desired directions according to the input beam scanning instruction angle, and sets the radiation intensity of the plurality of sub beams to an arbitrary value with respect to the main beam. respectively set to the phase shifter 3 to phi _M from the excitation phase phi ₁ that can be set to a level.
[0013]
Next, the excitation phase set in the phase shifter 3 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing an example of an array antenna in which the antenna elements 2 are arranged on an XY plane. In the case where the antenna elements 2 are arranged in a 4 × 4 matrix at an element interval d on the XY plane. is there. The direction vector when the direction of the main beam is viewed from the predetermined origin is d _0, and the direction vector when the directions of the plurality of N sub beams are viewed from the predetermined origin is d ₁ , d ₂ to d _N (hereinafter, referred to as d _N ). , represented by the representative to the a d _n code). Further, the position vector r ₁ of the antenna elements 2 of the array _antenna, the r ₂ r _{M (hereinafter} referred to as r _m code on behalf) is predetermined as the direction vector when viewed from the predetermined origin O Can be
[0014]
In FIG. 3, the main beam pointing angle and the sub beam pointing angle are input to the beam controller 6 as the beam scanning angle, the main beam pointing angle is input to the main beam complex weight calculating unit 7, and the sub beam pointing angle is set to the sub beam pointing angle. It is input to the beam complex weight calculator 8. The input terminal of the excitation phase calculator 9 is connected to the main beam complex weight calculator 7 and the sub-beam complex weight calculator 8, and the output terminal is connected to a plurality M of phase shifters 3.
[0015]
Next, a beam control operation using the array antenna beam control method according to this embodiment will be described. The main beam complex weight calculation unit 7 determines that the input main beam pointing angle is an angle that defines the direction vector d ₀ in FIG. 2, and uses Equation 1 to excite each antenna element 2 for forming a main beam. A complex weight W _MAIN, _m expressing the amplitude and the excitation phase in a complex number is calculated (first step).
[0016]
(Equation 1)

[0017]
_{Here, (r} m · _{d 0)} is the inner product of the position vector _{r m} a direction vector _{d 0,} k is the wave number indicated by the number 2. Λ in Equation 2 is a wavelength in free space.
[0018]
(Equation 2)

[0019]
Then the sub-beam complex weight calculating section 8, a plurality of N sub-beams indication angle input is the angle that defines the d _N from the direction vector d ₁ of FIG. 2, with the number 3, a plurality of N The complex weight W _n _, _m expressing the excitation amplitude and the excitation phase of each antenna element 2 for forming the n-th sub-beam in a complex number is calculated and output.
[0020]
[Equation 3]

[0021]
Here, a dot product of the (r m _· d _n) is the direction vector d _n and the position vector r _m, alpha _n is 1 or less, is a term for each weighting sub-beams. The smaller the value of α _n, the smaller the radiation intensity of the sub beam with respect to the radiation intensity of the main beam can be controlled. However, since the value varies depending on the phase relation of the radiation pattern of the main beam, the setting is performed while adjusting. .
[0022]
Next, the complex composite weights W _SUB, _m for all the sub-beams are calculated using _{Equation 4} (second step).
[0023]
(Equation 4)

[0024]
Next, in the excitation phase calculator 9, the complex composite weight W _m which is the sum of the output W _MAIN, _m of the input main beam complex weight calculator 7 and the output W _SUB, _m of the sub beam complex weight calculator 8 is input. , Equation 5
[0025]
(Equation 5)

[0026]
Here, the complex combining weight W _m is the main beam and the plurality of N excitation amplitude of each antenna element 2 for forming a secondary beam, which the excitation phase and the complex representation, A _m represents the amplitude, phi _m Indicates a phase. Only the phase component φ _m constituting the complex composite weight W _m in Equation 5 is set as the excitation phase φ _{m in the} phase shifter 3 (third step).
This makes it possible to form a multi-beam in which the level of the sub-beam can be arbitrarily controlled with respect to the radiation intensity of the main beam only by the phase control. Here, the amplitude component _Am is not used.
However, the main beam due to and the main beam and the phase relationship between the sub-beams have not been used, the amplitude component A _m, beam shift of the sub-beam is generated. However, in this embodiment, it is important to the radiation intensity of the beam to a desired distribution, when the beam pointing accuracy is not as important, is effective only in the control of the excitation phase phi _m.
[0028]
FIG. 4 shows an example of a radiation pattern by the beam controller 6. In this figure, -30 degrees direction of the main beam, the direction of the sub-beam 0 °, set the weights alpha ₁ in 0.316, the excitation phase phi _m in this case, when given to the phase shifter 3 The radiation pattern is shown by a solid line. Also, in FIG. 4, as a reference example, an initial pattern when only the main beam is formed is indicated by a dotted line. This reference example shows that a null is formed by a side lobe pattern at a radiation angle of 0 degree. On the other hand, in the radiation pattern in which the sub-beams are superimposed when this embodiment is applied, the sub-beams are formed at a radiation angle of 0 degree as shown in FIG.
[0029]
As described above, in the antenna device and the beam control method of the array antenna according to this embodiment, the main beam and the plurality of sub-beams of the array antenna are respectively directed in desired directions by only the phase control, and A desired level can be set so that the radiation intensity of each sub-beam with respect to the beam is different.
[0030]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 5 is a system operation diagram according to the second embodiment when the antenna device described in the first embodiment is used as a missile illuminator.
The antenna device 11 includes the array antenna 1 and the beam controller 6 of the first embodiment shown in FIG. A transmission signal 10 is input to an array antenna 1 in an antenna device 11, and a beam controller 6 in the antenna device 11 is connected to the array antenna 1.
[0031]
The beam controller 6 uses the beam control method of the array antenna 1 described in the first embodiment to direct the main beam to the target 12 which is the target, and directs the sub beam to the own missile 13 which is the flying object. On the other hand, a set phase for forming a multi-beam is calculated so as to control to a required radiation intensity, and setting and control of the array antenna 1 are performed. The self-missile 13 flies toward the target 12 based on a signal comparison between a reflected signal from the target 12 and a sub beam, as described later.
[0032]
Thereby, in the missile illuminator, the radiation intensity to the own missile 13 can be smaller than that of the main beam. Therefore, it is possible to reduce the gain of the main beam by scanning the sub-beam according to the movement of the missile 13 and forming a multi-beam whose level is controlled to the required radiation intensity with respect to the main beam. become.
[0033]
Next, the self-missile 13 receives the reflected signal of the transmission signal 10 radiated to the target 12 by the main beam at the front antenna, receives the transmission signal 10 by the sub-beam at the rear antenna, and performs phase detection on both. , The Doppler frequency due to the phase movement between the target 12 and the missile 13 is detected.
[0034]
The self-missile 13 detects the direction of the target 12 by constantly tracking the Doppler frequency, and compares the direction of the target 12 with the current flight direction of the self-missile 13. On the basis of the comparison result, the azimuth snake (steering wing) of the own missile 13 is controlled so that the own missile 13 faces the target 12. Under this control, the self-missile 13 flies in the direction of the target 12 and explodes when approaching the short distance of the target 12 to destroy the target 12.
[0035]
Here, the case where there is one self-missile 13 has been described. However, by forming a plurality of sub-beams, the same operation can be performed for a plurality of self-missiles 13 as well.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the main beam and the plurality of sub-beams of the array antenna are directed in desired directions only by the phase control, and the radiation intensity of each sub-beam with respect to the main beam is set to a different level. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an array of elements of an array antenna.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a beam controller according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a radiation pattern diagram showing an example of a multi-beam according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a system operation diagram in which the antenna device according to the second embodiment of the present invention is used as a missile illuminator.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 array antenna, 2 antenna element, 3 phase shifter, 4 combiner / distributor, 5 RF signal, 6 beam controller, 7 main beam complex weight calculator, 8 sub beam complex weight calculator, 9 excitation phase calculator, 10 Transmission signal, 11 antenna device, 12 target, 13 self-missile.

Claims

A plurality of M antenna elements for emitting a multi-beam,
A main beam complex weight calculating unit that calculates a plurality of M main beam complex weights based on a product of a direction vector of a main beam forming a multi-beam and a position vector of each of the antenna elements;
Calculating a plurality of N sub-beams N complex weights respectively corresponding to the plurality of N sub-beams on the basis of a product of the position vector of the direction vector and the respective antenna elements and the weighting factor alpha _n of forming a multi-beam Then, for the plurality of N sub-beams calculated for each of the antenna elements, the sum of N complex weights respectively corresponding to the plurality of N sub-beams is obtained, thereby obtaining a plurality of M sub-beam complex beams. A sub-beam complex weight calculator for calculating weights;
Based on the sum of a plurality M of main beam complex weights calculated by the main beam complex weight calculation unit and a plurality M of sub beam complex weights calculated by the sub beam complex weight calculation unit, a plurality of M An excitation phase calculator for calculating the phase component of the complex composite weight,
A phase shifter that sets an excitation phase of each antenna element based on each phase component calculated by the excitation phase calculation unit,
An antenna device comprising:

The antenna device is characterized in that a multi-beam is formed such that the radiation intensity of a main beam is smaller than the radiation intensity of a sub-beam.

The antenna device is characterized in that a main beam is emitted to a target and a sub-beam is emitted to a flying object flying toward the target.

A beam control method for an array antenna having a plurality of M antenna elements,
Based on the product of the main beam direction vector _{d 0} and m-th and (m = 1 to M) of the inner product of the position vector _{r m} of the antenna elements _(r m · _{d 0)} and the wave number k, in the main beam corresponding complex weight W _{_MAIN,} a first step of calculating a _{m = exp [-jk (r m} · d 0)],
N-th (n = 1 to N) of the inner product _(r m · _{d n)} and the wave number of the position vector _{r m} direction vectors _{d n} and m-th of the antenna elements in the sub-beam of the plurality of N sub-beams k and complex weight _{W n} corresponding to the n-th sub-beam computed based on the product of the weighting factor _{_{_{_{α n, m = α n exp}}}} [-jk (r m · d n)] of all sub-beams ( N) to calculate a complex weight corresponding to the N sub-beams by taking the sum of
A plurality of M complex weights W _MAIN, _m calculated in the first step and a plurality of M complex weights W _SUB, _m calculated in the second step are summed to obtain a plurality of complex weights W _SUB, _m. A third step of calculating only the phase components of the M complex composite weights W _m and setting them for each antenna element;
Array antenna beam control method controlled by