JP2006080772A - Antenna assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明は、サイドローブ・キャンセラ(Sidelobe Canceller;SLC)やサイドローブ・ブランキング(Sidelobe Blanker;SLB)等の補助チャンネル(以下、CH)を使用するアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna apparatus using an auxiliary channel (hereinafter referred to as CH) such as a sidelobe canceller (SLC) or a sidelobe blanker (SLB).
従来のSLC,SLBを実施するために補助CHを必要とするアンテナ装置では、主CHの利得やサイドローブが高い場合には、小型の補助アンテナでは不足し、SLC(例えば非特許文献2参照)性能による抑圧性能が劣化していた。また、SLB(例えば非特許文献3参照)については、主CHのサイドローブよりも補助CHのレベルが低い場合には、SLBが動作しない問題があった。 In an antenna device that requires an auxiliary CH to implement conventional SLC and SLB, when the gain and side lobe of the main CH are high, a small auxiliary antenna is insufficient, and SLC (see, for example, Non-Patent Document 2) Suppression performance due to performance was degraded. In addition, regarding SLB (for example, see Non-Patent Document 3), there is a problem that the SLB does not operate when the level of the auxiliary CH is lower than the side lobe of the main CH.
尚、本発明に関係する従来技術として、グラムシュミット方式については、特許文献1に記載されている。また、モノパルス測角、SLC方式、SLB方式については、非特許文献1に記載されている。また、MSN方式については、非特許文献2に記載されている。また、直接解方式(SMI方式等)については、非特許文献3に記載されている。
以上述べたように、従来のアンテナ装置では、主アンテナの利得やサイドローブが高い場合に、そのサイドローブを覆うための補助アンテナは大型になり、寸法・質量等に制約がある場合には、実現しにくい問題があった。 As described above, in the conventional antenna device, when the gain or side lobe of the main antenna is high, the auxiliary antenna for covering the side lobe becomes large, and there are restrictions on dimensions, mass, etc. There was a problem that was difficult to realize.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、主アンテナの利得やサイドローブが高い場合でも、そのサイドローブを覆うことのできる補助CHの出力を得て、SLC処理やSLB処理を実施することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when the gain and side lobe of the main antenna are high, the output of the auxiliary CH that can cover the side lobe is obtained, and the SLC process and the SLB process are performed. An object of the present invention is to provide an antenna device that can be used.
上記問題を解決するために、本発明に係るアンテナ装置は以下のように構成される。 In order to solve the above problem, an antenna device according to the present invention is configured as follows.
(1)N(Nは2以上の自然数)本のマルチビームを形成可能とする主アンテナと、前記主アンテナより利得の低いL(Lは2以上の自然数)個の補助アンテナとを備えるアンテナ装置であって、前記主アンテナで形成されるN本のマルチビームのうち、アンテナパターンを成形したM(MはM<Nを満たす自然数)本のビーム信号を用いて前記主アンテナのサイドローブが基準レベルより高い角度領域を覆い、前記主アンテナのサイドローブが基準レベルより低い角度領域は、前記L個の補助アンテナによる補助ビームで覆うことを特徴とする。 (1) An antenna device including a main antenna capable of forming N (N is a natural number of 2 or more) multi-beams and L (L is a natural number of 2 or more) auxiliary antennas having a gain lower than that of the main antenna. Of the N multi-beams formed by the main antenna, the side lobe of the main antenna is a reference using M (M is a natural number satisfying M <N) beam signals obtained by shaping an antenna pattern. An angle region higher than the level is covered, and an angle region where the side lobe of the main antenna is lower than a reference level is covered with an auxiliary beam by the L auxiliary antennas.
(1)の構成によるアンテナ装置では、主アンテナの高いサイドローブ領域は、主アンテナの開口全体を使ったビームを成形して、利得の高い補助ビームを形成し、主アンテナのサイドロ−ブの低い領域は小型の補助アンテナによる補助ビームで覆うことにより、効率よく主アンテナのサイドローブを覆う補助ビ−ム信号を形成できる。 In the antenna device having the configuration of (1), the high side lobe region of the main antenna forms a beam using the entire aperture of the main antenna to form an auxiliary beam having a high gain, and the side lobe of the main antenna is low. By covering the region with an auxiliary beam by a small auxiliary antenna, an auxiliary beam signal that efficiently covers the side lobe of the main antenna can be formed.
(2)N(Nは2以上の自然数)本のマルチビームを形成可能とする主アンテナと、前記主アンテナより利得の低いL(Lは2以上の自然数)個の補助アンテナとを備えるアンテナ装置であって、妨害が無い環境で使用しているN本のマルチビームのうち、妨害環境下では、Σビームのみを用いている場合に、Σビームに対応する位相モノパルスのΔビームを用いてΣビームのサイドローブの基準レベルより高い領域を覆い、サイドローブが基準レベルより低い角度領域は、前記L個の補助アンテナによる補助ビームで覆うことを特徴とする。 (2) An antenna device including a main antenna capable of forming N (N is a natural number of 2 or more) multi-beams and L (L is a natural number of 2 or more) auxiliary antennas having a gain lower than that of the main antenna. Of the N multi-beams used in an environment without interference, when only the Σ beam is used in the interference environment, the phase monopulse Δ beam corresponding to the Σ beam is used to An area higher than the reference level of the side lobe of the beam is covered, and an angle area where the side lobe is lower than the reference level is covered with an auxiliary beam by the L auxiliary antennas.
(2)の構成によるアンテナ装置では、複数ビームのうちΣビームを全て使用する場合には、主アンテナのサイドローブの高い領域は、Σビームとペアに形成されているΔビ−ムを用いて覆い、主アンテナのサイドロ−ブの低い領域は小型の補助アンテナによる補助ビームで覆うことにより、効率よく主アンテナのサイドローブを覆う補助ビ−ム信号を形成できる。 In the antenna apparatus having the configuration of (2), when all the Σ beams are used among the plurality of beams, a region having a high side lobe of the main antenna is obtained by using a Δ beam formed in a pair with the Σ beam. An area of the main antenna having a low side lobe is covered with an auxiliary beam of a small auxiliary antenna, so that an auxiliary beam signal that efficiently covers the side lobe of the main antenna can be formed.
本発明によれば、主アンテナのサイドローブが高い場合でも、大型の補助アンテナを備えずに、SLCやSLBの処理を実施できるアンテナ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the side lobe of a main antenna is high, it can provide the antenna apparatus which can implement the process of SLC and SLB, without providing a large sized auxiliary antenna.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図1において、1はフェーズドアレイ方式の主アンテナであり、この主アンテナ1の受信信号は送受信モジュール11を経由して、給電回路12により合成され、受信器3によりデジタル信号に変換される。ここで、上記送受信モジュール11は、具体的には図2に示すように、アンテナ素子111に対してサーキュレータ112が接続され、送信側、受信側(N系統)にそれぞれ増幅器113、移相器114を接続した構成になっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
一方、制御器7では、妨害情報(妨害の有無)に応じて、SLC又はSLB処理を選択的に実行する。処理を実行する場合には、ビーム切替器4で補助ビームに用いる信号(ba1〜baM)を選択し、主ビーム信号(bm1〜bm(N-M))をSLC又はSLB処理器5に補助アンテナ2の受信信号(a1 〜aL )とともに入力する。SLC処理器の基本構成を図3に、その処理例を図4に示し、SLB処理器の基本構成を図5に、その処理例を図6に示す。
On the other hand, the
図3に示すSLC処理器は、遅延回路A1、増幅器A2,A3、加算器A4による狭帯域フィルタと、乗算器A5,A6及び減算器A7による重み付け回路で構成され、図4に示すように、それぞれ入力信号帯域において、主アンテナ1のサイドローブ方向から入力される妨害信号を補助アンテナ2に入力される妨害信号で打ち消し、これによって妨害信号を角度方向のフィルタで抑圧することができる。
The SLC processor shown in FIG. 3 includes a delay circuit A1, amplifiers A2 and A3, a narrowband filter including an adder A4, and a weighting circuit including multipliers A5 and A6 and a subtractor A7. As illustrated in FIG. In each of the input signal bands, the interference signal input from the side lobe direction of the
図5に示すSLB処理器は、補助CH信号と主CH信号とを比較する比較器B1と、その比較結果に基づいて主CH信号を選択的に導出するスイッチ(SW)B2とで構成され、図6に示すように、主CH≧補助CHのときON、主CH<補助CHのときOFFとして、短パルス妨害発生時の主CH出力を遮断することができる。 The SLB processor shown in FIG. 5 includes a comparator B1 that compares the auxiliary CH signal and the main CH signal, and a switch (SW) B2 that selectively derives the main CH signal based on the comparison result. As shown in FIG. 6, the main CH output at the time of occurrence of short pulse interference can be cut off by setting ON when main CH ≧ auxiliary CH and OFF when main CH <auxiliary CH.
ここで、補助ビーム信号は、主アンテナ1に対する補助ビーム演算処理器6の演算処理により、主ビーム信号のサイドローブの高い角度領域を覆うように成形する。成形方法としては、例えば、以下に述べるように、逆フーリエ変換による方法がある。
Here, the auxiliary beam signal is shaped so as to cover an angle region where the side lobe of the main beam signal is high by the arithmetic processing of the auxiliary beam
まず、図7に示すように素子位置ベクトルと波数ベクトルを定義すると、次式で表される。
次に、主アンテナ1のサイドローブを低減させたい角度範囲の振幅及び位相の応答をbm とすると、その応答に近似する補助ビームの複素ウェイト(振幅及び位相ウェイト)はbm の逆フーリエ変換として、次式で表される。
この時の補助ビーム応答ba は次式で表される。
振幅及び位相は、図8に示すように、補助CHのアンテナパターンが主CHのサイドローブを覆うように、補助ビーム演算処理器6で決めればよい。演算した振幅及び位相は、図2に示す送受信モジュール11の増幅器113の利得及び移相器114に設定する。また、移相器114のみの制御の場合には、簡易な方法としては、Wa の位相のみを抽出して、送受信モジュ−ル11の移相器114に設定する。もし、位相のみによる制御で、主ビームのサイドローブを覆うことができなければ、逆フーリエ変換に用いる所望のビ−ムパターンに修正を加えて、同様の方法で位相ウェイトを算出して設定する。
The amplitude and phase may be determined by the auxiliary beam
この場合、AZ面及びEL面のそれぞれにおいて、1ビームで覆うことができなければ、複数ビーム(ba1〜baM)で覆うように設定してもよい。複数ビームのSLC処理を実現するSLC処理器の構成を図9に示す。この場合、補助CHの各SLC系統C11,C12,…,C1mの出力を加算器C2で加算し、減算器C3にて主CHの信号から減算することで、妨害数分のヌルを形成することができる。 In this case, if each of the AZ plane and the EL plane cannot be covered with one beam, it may be set so as to be covered with a plurality of beams (ba1 to baM). FIG. 9 shows the configuration of an SLC processor that realizes multiple beam SLC processing. In this case, the outputs of the SLC systems C11, C12,..., C1m of the auxiliary CH are added by the adder C2, and subtracted from the main CH signal by the subtractor C3, thereby forming nulls corresponding to the number of disturbances. Can do.
尚、図9では、複数ループのMSN方式(非特許文献2参照)の場合を示しているが、縦続接続するグラムシュミット方式(特許文献1参照)や直接解方式(非特許文献3参照)等、他の方式でよいのは言うまでもない。 Although FIG. 9 shows the case of a multi-loop MSN system (see Non-Patent Document 2), the Gram Schmitt system (see Patent Document 1), a direct solution system (see Non-Patent Document 3), etc. that are connected in cascade. Needless to say, other methods may be used.
但し、複数にした場合は、SLCやSLBの回路の入力が増えるため、回路規模が増えることになる。主ビームのサイドローブが低い領域は、補助アンテナ信号(a1 〜aL )を用いて覆えばよい。 However, in the case of using a plurality of circuits, the input of SLC and SLB circuits increases, which increases the circuit scale. The region where the side lobe of the main beam is low may be covered using auxiliary antenna signals (a1 to aL).
この補助CH信号を用いて、SLC処理又はSLB処理を実施する。SLC処理は、図4に示すように、主CHの信号(Σ、ΔAZ、ΔEL)に含まれる妨害信号を制御CHの信号を用いて、次式で示す演算を実施することによりウェイトWを制御して、主CHから制御CHを減算して、妨害信号を抑圧するものである。ウェイトWの漸化式(n;反復回数)は次の通りである。
以上は、MSN方式(非特許文献2)の場合を示しているが、グラムシュミット方式(特許文献1)や直接解方式(非特許文献3)等、他の方式でよいのは言うまでもない。 The above shows the case of the MSN method (Non-Patent Document 2), but it goes without saying that other methods such as the Gram Schmitt method (Patent Document 1) and the direct solution method (Non-Patent Document 3) may be used.
また、SLB処理は、図6に示すように、主CHと補助CHのレベルを比較して、次式により主CHの信号をON/OFFを決める回路である。
これは、パルス妨害に対して、妨害パルスの時間は受信器をOFFにして、誤検出を避けるために有効である。 This is effective for pulse jamming in order to avoid false detection by turning off the receiver during the jamming pulse time.
以上は、SLC処理とSLB処理を個別に説明したが、SLC処理とSLB処理の両者を適用してもよいのは言うまでもない。 In the above, the SLC process and the SLB process have been described separately, but it goes without saying that both the SLC process and the SLB process may be applied.
また、モノパルス出力(非特許文献1)として、Σ、ΔAZ及びΔELの場合について述べたが、Σ及びΔAZ(又はΔEL)のみの場合に適用できるのは言うまでもない。 Further, the case of Σ, ΔAZ, and ΔEL has been described as the monopulse output (Non-Patent Document 1), but it goes without saying that the present invention can be applied only to Σ and ΔAZ (or ΔEL).
また、補助ビームの成形方法として、所望パターンの逆フーリエ変換法を述べたが、主ビームのサイドロ−ブを覆うようなビーム形成手法であれば、他の方法でよいのは言うまでもない。 Although the inverse Fourier transform method of the desired pattern has been described as the auxiliary beam shaping method, it goes without saying that other methods may be used as long as the beam forming method covers the side lobe of the main beam.
(他の実施形態)
他の実施形態としては、妨害環境下において、主ビーム信号がΣビームの全てを使う必要がある場合には、Δビームを補助ビームとして選定する方法である。この様子を図10に示す。この場合も、主ビームのサイドローブの低い角度領域は、補助アンテナで覆うようにする。このΔビームと補助アンテナの信号をSLC又はSLB処理器に入力すれば、以降は第1の実施形態と同様の処理で実現できる。
(Other embodiments)
Another embodiment is a method of selecting a Δ beam as an auxiliary beam when the main beam signal needs to use all of the Σ beam in an interference environment. This is shown in FIG. Also in this case, the low angle region of the side lobe of the main beam is covered with the auxiliary antenna. If this Δ beam and the signal of the auxiliary antenna are input to the SLC or SLB processor, it can be realized by the same processing as in the first embodiment.
以上の実施形態は、平面アンテナの場合で説明したが、1次元のアンテナの場合でも有効なのは言うまでもない。 The above embodiment has been described in the case of a planar antenna, but it goes without saying that it is effective even in the case of a one-dimensional antenna.
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…主アンテナ、11…送受信モジュール、111…アンテナ素子、112…サーキュレータ、113…増幅器、114…移相器、12…給電回路、2…受信器、3…受信器、4…ビーム切替器、5…SLCまたはSLB処理器、6…補助ビーム演算処理器、7…制御器。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記主アンテナで形成されるN本のマルチビームのうち、アンテナパターンを成形したM(MはM<Nを満たす自然数)本のビーム信号を用いて前記主アンテナのサイドローブが基準レベルより高い角度領域を覆い、前記主アンテナのサイドローブが基準レベルより低い角度領域は、前記L個の補助アンテナによる補助ビームで覆うことを特徴とするアンテナ装置。 An antenna apparatus including a main antenna capable of forming N (N is a natural number of 2 or more) multi-beams and L (L is a natural number of 2 or more) auxiliary antennas having a gain lower than that of the main antenna. ,
Of the N multi-beams formed by the main antenna, an angle at which the side lobe of the main antenna is higher than a reference level using M beam signals (M is a natural number satisfying M <N) formed with an antenna pattern. An antenna device that covers a region and covers an angle region in which a side lobe of the main antenna is lower than a reference level with an auxiliary beam by the L auxiliary antennas.
妨害が無い環境で使用しているN本のマルチビームのうち、妨害環境下では、Σビームのみを用いている場合に、Σビームに対応する位相モノパルスのΔビームを用いてΣビームのサイドローブの基準レベルより高い領域を覆い、サイドローブが基準レベルより低い角度領域は、前記L個の補助アンテナによる補助ビームで覆うことを特徴とするアンテナ装置。 An antenna apparatus including a main antenna capable of forming N (N is a natural number of 2 or more) multi-beams and L (L is a natural number of 2 or more) auxiliary antennas having a gain lower than that of the main antenna. ,
Among the N multi-beams used in an environment without interference, when only the Σ beam is used in the interference environment, the side lobe of the Σ beam is obtained by using the phase monopulse Δ beam corresponding to the Σ beam. An antenna device characterized in that an area higher than the reference level is covered and an angle area whose side lobe is lower than the reference level is covered with an auxiliary beam by the L auxiliary antennas.
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