JP2009038631A - Antenna control apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an antenna control apparatus compatible with a change, caused by an external factor, in an operating state of an antenna. <P>SOLUTION: An antenna control apparatus includes a gain calculation section 204, a phase difference calculation section 205, an equivalent element position calculation section 207, and a beam/null orientation direction change amount calculation section 208. The gain calculation section 204 calculates a gain after an operating state change, based on an initial value of a gain and information after the operating state change, for each of an in-phase power feeding area 101A and an inverse-phase power feeding area 101B of an array opening. The phase difference calculation section 205 calculates a phase difference between gains in the two areas. The equivalent element position calculation section 207 calculates an equivalent element position after the operating state change based on an initial value of the equivalent element position and information after the operating state change. The beam/null orientation direction change amount calculation section 208 calculates a change amount Δθ of a beam/null orientation direction based on phase difference calculation results and equivalent element position calculation results and feeds it back to an antenna system control section 201. The antenna system control section 201 controls an antenna system 100 so as to correct the change amount of the beam/null orientation direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、アンテナ素子の位相制御によりフェーズドアレーアンテナから放射される電磁波のビーム/ナル指向方向を走査するアンテナシステムを制御対象とするアンテナ制御装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna control apparatus that controls an antenna system that scans the beam / null directivity direction of an electromagnetic wave radiated from a phased array antenna by phase control of an antenna element.

従来装置は、レドームの影響によるボアサイトエラー補正をビーム/ナル指向方向に応じて行なうことにより、レドームの特性に関わらず高精度の誘導信号を計算するものである(例えば、特許文献1参照)。   The conventional apparatus calculates a highly accurate induction signal regardless of the characteristics of the radome by performing boresight error correction due to the influence of the radome in accordance with the beam / null directing direction (see, for example, Patent Document 1). .

特開平6−138199号公報JP-A-6-138199

レドームの影響によるビーム/ナル指向方向の変化量は、実運用上のアンテナシステムの運用状態に依存する。しかしながら、上述したような従来装置では、アンテナの運用パラメータの変更やアンテナ素子の故障等、実運用上のアンテナシステムの運用状態の変化に対する対策は何も施されていないという問題点があった。   The amount of change in the beam / null pointing direction due to the influence of the radome depends on the operational state of the antenna system in actual operation. However, the conventional apparatus as described above has a problem that no countermeasure is taken against changes in the operational state of the antenna system in actual operation, such as a change in the operational parameters of the antenna or a failure of the antenna element.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、アンテナシステムの運用パラメータの変更や故障によるアンテナ素子の停止といった外的要因によるアンテナシステムの運用状態の変化に対応することができるアンテナ制御装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to change the operating state of the antenna system due to external factors such as a change in operating parameters of the antenna system or a stop of the antenna element due to a failure. An antenna control apparatus that can cope with the problem is obtained.

この発明に係るアンテナ制御装置は、運用状態変更後の情報をアンテナシステムへ指示するアンテナシステム制御部と、入手した利得の初期値及び前記運用状態変更後の情報に基づき、アレー開口を2分割した第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の利得を計算する利得計算部と、前記利得計算部により計算された第1及び第2の領域の利得の位相差を計算する位相差計算部と、入手した等価素子位置の初期値及び前記運用状態変更後の情報に基づき、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の等価素子位置を計算する等価素子位置計算部と、前記位相差計算部による位相差計算結果、及び前記等価素子位置計算部による等価素子位置計算結果に基づいて、ビーム/ナル指向方向の変化量を計算して前記アンテナシステム制御部へフィードバックするビーム/ナル指向方向変化量計算部とを設け、前記アンテナシステム制御部は、フィードバックされたビーム/ナル指向方向の変化量に基づいて、所望のビーム/ナル指向方向へ補正するように、前記アンテナシステムを制御するものである。   The antenna control device according to the present invention divides the array opening into two based on the antenna system control unit that instructs the antenna system after the operation state change, the obtained initial value of the gain, and the information after the operation state change. For each of the first and second regions, a gain calculation unit that calculates the gain after the operation state change, and a phase difference that calculates the phase difference between the gains of the first and second regions calculated by the gain calculation unit. Based on the obtained initial value of the equivalent element position and the information after changing the operating state, the equivalent element position calculation for calculating the equivalent element position after changing the operating state for each of the first and second regions. And the phase difference calculation result by the phase difference calculation unit and the equivalent element position calculation result by the equivalent element position calculation unit, A beam / null directivity direction change amount calculation unit that feeds back to the antenna system control unit, and the antenna system control unit determines a desired beam / null directivity direction based on the fed back change amount of the beam / null directivity direction. The antenna system is controlled so as to correct it.

この発明に係るアンテナ制御装置は、アンテナシステムの運用パラメータ変更や故障によるアンテナ素子の停止といった外的要因によるアンテナシステムの運用状態の変化に対応することができるという効果を奏する。   The antenna control device according to the present invention has an effect of being able to cope with a change in the operating state of the antenna system due to an external factor such as an operation parameter change of the antenna system or a stop of the antenna element due to a failure.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置について図1から図3までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の制御対象であるアンテナシステムの概観を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
An antenna control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an overview of an antenna system that is a control target of an antenna control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1において、艦船などに搭載されるアンテナシステム100は、フェーズドアレーアンテナ101と、レドームなどのアンテナの放射パターンに影響を与える外部構造物102とが設けられている。   In FIG. 1, an antenna system 100 mounted on a ship or the like is provided with a phased array antenna 101 and an external structure 102 that affects the radiation pattern of the antenna such as a radome.

また、図1は、ある方向にビーム/ナルを指向する場合の概要を示し、フェーズドアレーアンテナ101のアレー開口は、2分割した同相で給電される領域101Aと、逆相で給電される領域101Bとから構成される。運用例は、次の通りである。まず、図1のようにXYZ座標系を定義し、AZ方向をY軸方向、EL方向をX軸方向とする。アレー開口が完全に原点を中心として点対称構造であり、かつAZ方向にビーム/ナルを指向させる場合、アレー開口はX軸を境界に分割され、それぞれ同相給電領域101A、逆相給電領域101Bと規定する。同相給電領域101A、逆相給電領域101B間の関係は、両者の相対位相差が180度であり、逆相給電領域101Bは同相給電領域101Aに対して180度の位相差を持って給電される領域を表すものとする。   FIG. 1 shows an outline in the case of directing a beam / null in a certain direction. The array aperture of the phased array antenna 101 is divided into two regions 101A that are fed in the same phase and regions 101B that are fed in the opposite phase. It consists of. An example of operation is as follows. First, an XYZ coordinate system is defined as shown in FIG. 1, and the AZ direction is defined as the Y-axis direction and the EL direction is defined as the X-axis direction. When the array opening is completely point-symmetrical about the origin and the beam / null is directed in the AZ direction, the array opening is divided with the X axis as a boundary, and the in-phase power supply region 101A and the anti-phase power supply region 101B respectively. Stipulate. The relative phase difference between the in-phase power supply region 101A and the reverse-phase power supply region 101B is 180 degrees, and the negative-phase power supply region 101B is fed with a phase difference of 180 degrees with respect to the in-phase power supply region 101A. It shall represent an area.

図2は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the antenna control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図2において、この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置は、アンテナシステム制御部201と、利得初期値テーブル計算部202と、外部利得初期値/等価素子位置初期値テーブル評価装置203と、利得計算部204と、位相差計算部205と、等価素子位置初期値テーブル計算部206と、等価素子位置計算部207と、ビーム/ナル指向方向変化量計算部208とが設けられている。   2, the antenna control device according to Embodiment 1 of the present invention includes an antenna system control unit 201, a gain initial value table calculation unit 202, an external gain initial value / equivalent element position initial value table evaluation device 203, A gain calculation unit 204, a phase difference calculation unit 205, an equivalent element position initial value table calculation unit 206, an equivalent element position calculation unit 207, and a beam / null pointing direction change amount calculation unit 208 are provided.

つぎに、この実施の形態1に係るアンテナ制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の制御対象であるアンテナシステムの等価素子位置の概念を示す図である。   Next, the operation of the antenna control apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a concept of an equivalent element position of the antenna system that is a control target of the antenna control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

レドーム等の外部構造物102が設置されたアンテナシステム100では、外部構造物102の影響により、ビーム/ナルが所望の指向方向と実際の指向方向の間に、ある変化量が生じる。その変化量を補正するために、実際のアンテナシステム100の運用状態に即した補正量を規定することが必要となる。   In the antenna system 100 in which the external structure 102 such as a radome is installed, due to the influence of the external structure 102, a certain amount of change of the beam / null occurs between the desired directivity direction and the actual directivity direction. In order to correct the amount of change, it is necessary to define a correction amount according to the actual operating state of the antenna system 100.

そこで、本実施の形態1に係るアンテナ制御装置は、外部構造物102により生じるビーム/ナル指向方向の変化量をアンテナシステム100の運用状況に応じて計算し、かつ高速に補正するものである。   Therefore, the antenna control apparatus according to the first embodiment calculates the amount of change in the beam / null directivity direction caused by the external structure 102 according to the operation status of the antenna system 100 and corrects it at high speed.

アンテナ制御装置におけるビーム/ナル指向方向の変化量の計算は、フェーズドアレーアンテナ101のアレー開口を2分割し、それぞれの領域の利得の位相差と、それぞれの領域の等価素子位置の位置ベクトルから高速に実行する。また、アンテナシステム100の運用パラメータの変更や故障によるアンテナ素子の停止といった外的要因によるアンテナシステム100の運用状態の変化が生じた際は、アンテナシステム100の初期状態における利得を初期値として、実運用時のアンテナシステム100の運用状況を入力パラメータとし、初期値と運用状況の変化が生じたアンテナ素子の寄与分との差分のみを評価して、ビーム/ナル指向方向の変化量をアンテナシステム100の運用状況に応じて可変的に、かつ高速に計算する。   The amount of change in the beam / null directing direction in the antenna control apparatus is calculated by dividing the array aperture of the phased array antenna 101 into two, and calculating the gain phase difference of each region and the position vector of the equivalent element position of each region. To run. Further, when a change in the operation state of the antenna system 100 due to an external factor such as a change in the operation parameter of the antenna system 100 or a stop of the antenna element due to a failure occurs, the gain in the initial state of the antenna system 100 is set as an initial value. Using the operation status of the antenna system 100 during operation as an input parameter, only the difference between the initial value and the contribution of the antenna element in which the change in the operation status has occurred is evaluated, and the amount of change in the beam / null pointing direction is determined. Variable and high-speed calculation according to the operational status of

まず、アンテナシステム制御部201は、アンテナシステム100のアンテナ素子の励振振幅などの運用パラメータ(アンテナコンフィギュレーション情報)を指示すると共に、アンテナシステム100から状態通知を受けアンテナシステム100の状態を把握する。状態通知の例としては、アンテナ素子の故障等の情報がある。   First, the antenna system control unit 201 instructs an operation parameter (antenna configuration information) such as an excitation amplitude of an antenna element of the antenna system 100 and receives a state notification from the antenna system 100 to grasp the state of the antenna system 100. As an example of the status notification, there is information such as failure of the antenna element.

利得初期値テーブル計算部202は、アンテナシステム制御部201からアンテナシステム100のアンテナ素子の励振振幅などのアンテナコンフィギュレーション情報を取得して、アンテナシステム100の初期状態における「利得初期値テーブル」を作成する。なお、この「利得初期値テーブル」については、外部利得初期値/等価素子位置初期値テーブル評価装置203により外部装置から入力することも可能である。   The gain initial value table calculation unit 202 acquires antenna configuration information such as the excitation amplitude of the antenna elements of the antenna system 100 from the antenna system control unit 201 and creates a “gain initial value table” in the initial state of the antenna system 100. To do. The “initial gain value table” can be input from an external device by the external gain initial value / equivalent element position initial value table evaluation device 203.

利得計算部204は、「利得初期値テーブル」とアンテナコンフィギュレーション情報を元に、利得初期値から、パラメータが変更されたアンテナ素子の寄与分のみを再計算することで、運用状態変更後の利得を計算する。この運用状態変更後の利得の計算は、後で説明する式(1)に示すように、同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bそれぞれ別々に実行される。   The gain calculation unit 204 recalculates only the contribution of the antenna element whose parameter has been changed from the initial gain value based on the “initial gain table” and the antenna configuration information, so that the gain after the operation state change is performed. Calculate The calculation of the gain after the operation state change is performed separately for each of the in-phase power supply region 101A and the negative-phase power supply region 101B as shown in Equation (1) described later.

位相差計算部205は、利得計算部204からの利得計算結果を用いて、後で説明する式(2)に示すように、同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bの利得の位相差を計算する。   The phase difference calculation unit 205 uses the gain calculation result from the gain calculation unit 204 to calculate the phase difference between the gains of the in-phase power supply region 101A and the anti-phase power supply region 101B as shown in Equation (2) described later. To do.

一方、等価素子位置初期値テーブル計算部206は、アンテナコンフィギュレーション情報を元に、アンテナシステム100の初期状態における「等価素子位置初期値テーブル」を作成する。   On the other hand, the equivalent element position initial value table calculation unit 206 creates an “equivalent element position initial value table” in the initial state of the antenna system 100 based on the antenna configuration information.

等価素子位置計算部207は、「等価素子位置初期値テーブル」とアンテナコンフィギュレーション情報を元に、パラメータが変更されたアンテナ素子の寄与分のみを再計算することで、後で説明する式(3)に示すように、等価素子位置を計算する。なお、「等価素子位置初期値テーブル」については、「利得初期値テーブル」と同様に、外部利得初期値/等価素子位置初期値テーブル評価装置203より外部装置から入手することも可能である。   The equivalent element position calculation unit 207 recalculates only the contribution of the antenna element whose parameter has been changed based on the “equivalent element position initial value table” and the antenna configuration information. The equivalent element position is calculated as shown in FIG. The “equivalent element position initial value table” can also be obtained from an external device from the external gain initial value / equivalent element position initial value table evaluation apparatus 203 in the same manner as the “gain initial value table”.

ビーム/ナル指向方向変化量計算部208は、位相差計算部205からの位相差計算結果と、等価素子位置計算部207からの等価素子位置計算結果を用いて、後で説明する式(4)及び(5)に示すように、ビーム/ナル指向方向の変化量を計算する。また、ビーム/ナル指向方向変化量計算部208は、求めたビーム/ナル指向方向の変化量をアンテナシステム制御部201にフィードバックする。   The beam / null pointing direction change amount calculation unit 208 uses the phase difference calculation result from the phase difference calculation unit 205 and the equivalent element position calculation result from the equivalent element position calculation unit 207 to obtain an equation (4) described later. And, as shown in (5), the amount of change in the beam / null pointing direction is calculated. Further, the beam / null directivity direction change amount calculation unit 208 feeds back the obtained change amount of the beam / null directivity direction to the antenna system control unit 201.

そして、アンテナシステム制御部201は、フィードバックされたビーム/ナル指向方向の変化量を相殺するように、図3に示すように、シフトしたビーム/ナル指向方向(実線)から所望のビーム/ナル指向方向(点線)へ補正するように、各アンテナ素子の励振位相を計算し、それを運用パラメータ(アンテナコンフィギュレーション情報)としてアンテナシステム100へ指示する。   Then, as shown in FIG. 3, the antenna system control unit 201 cancels the amount of change in the fed back beam / null directing direction from the shifted beam / null directing direction (solid line) to a desired beam / null directing direction. The excitation phase of each antenna element is calculated so as to correct in the direction (dotted line), and this is instructed to the antenna system 100 as an operation parameter (antenna configuration information).

本実施の形態1では、アンテナ運用状態を変更する場合のビーム/ナル指向方向変化量の計算について説明する。例として、N個のアンテナ素子をOFFする場合を扱う。アンテナ素子のOFF以外にも、アンテナ素子の励振振幅の変更等のアンテナの考え得る運用状態の変更時は同様の形態とする。   In the first embodiment, calculation of the beam / null pointing direction change amount when the antenna operation state is changed will be described. As an example, a case where N antenna elements are turned off is handled. In addition to turning off the antenna element, the same configuration is used when changing the possible operating state of the antenna, such as changing the excitation amplitude of the antenna element.

アンテナシステム制御部201は、OFFするアンテナ素子の情報のような、アンテナ運用状態変更後の情報をアンテナシステム100へ指示する。また、同様の情報を利得計算部204及び等価素子位置計算部207へ通知する。   The antenna system control unit 201 instructs the antenna system 100 on information after changing the antenna operation state, such as information on antenna elements to be turned off. Further, similar information is notified to the gain calculation unit 204 and the equivalent element position calculation unit 207.

利得計算部204は、アンテナシステム制御部201からのアンテナ運用状態変更後の情報を元に、同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bそれぞれについて、次の式(1)のように、運用状態変更後の利得G’aを計算する。 Based on the information after the antenna operation state change from the antenna system control unit 201, the gain calculation unit 204 changes the operation state for each of the in-phase power supply region 101A and the negative-phase power supply region 101B as shown in the following equation (1). calculating a gain G 'a post.

Figure 2009038631
Figure 2009038631

ここで、Gは利得初期値テーブル計算部202や、外部利得初期値/等価素子位置初期値テーブル評価装置203から入手する利得の初期値であり、gは各アンテナ素子からの利得の寄与を表す。nはOFFされたアンテナ素子を示し、N’aは同相給電領域101A及び逆相給電領域101BそれぞれでOFFされたアンテナ素子数を示す。添え字のi、qはそれぞれ同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bを意味する。 Here, G a is and gain initial value table calculating unit 202, the initial value of the gain obtained from the outside gain initial value / equivalent element position initial value table evaluating apparatus 203, g n is the contribution of the gain from the antenna elements Represents. n denotes an antenna element which is OFF, N 'a represents a number of antenna elements OFF, respectively phase feeding region 101A and the negative phase power supply region 101B. The subscripts i and q mean the in-phase power supply region 101A and the reverse-phase power supply region 101B, respectively.

次に、位相差計算部205は、次の式(2)のように、同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bの利得の位相差Δαを計算する。   Next, the phase difference calculation unit 205 calculates the gain phase difference Δα between the in-phase power supply region 101A and the negative phase power supply region 101B as shown in the following equation (2).

Figure 2009038631
Figure 2009038631

一方、等価素子位置計算部207は、アンテナシステム制御部201からのアンテナコンフィギュレーション情報を元に、同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bそれぞれについて、次の式(3)のように、運用状態変更後の等価素子位置p’a を計算する。 On the other hand, the equivalent element position calculation unit 207 operates based on the antenna configuration information from the antenna system control unit 201 for each of the in-phase power supply region 101A and the negative-phase power supply region 101B as in the following equation (3). calculating the equivalent element position p 'a e after the change.

Figure 2009038631
Figure 2009038631

ここで、p は等価素子位置初期値テーブル計算部206や、外部利得初期値/等価素子位置初期値テーブル評価装置203から入手する等価素子位置の初期値であり、pは各アンテナ素子の等価素子位置である。mはOFFされたアンテナ素子を示し、N’aは同相給電領域101A及び逆相給電領域101BそれぞれでOFFされたアンテナ素子数を示す。添え字のi、qはそれぞれ同相給電領域101A及び逆相給電領域101Bを意味する。 Here, p a e is an initial value of the equivalent element position obtained from the equivalent element position initial value table calculation unit 206 and the external gain initial value / equivalent element position initial value table evaluation apparatus 203, and pm is each antenna element. Equivalent element position. m is an antenna element which is OFF, N 'a represents a number of antenna elements OFF, respectively phase feeding region 101A and the negative phase power supply region 101B. The subscripts i and q mean the in-phase power supply region 101A and the reverse-phase power supply region 101B, respectively.

図3に等価素子位置の概念図を示す。等価素子位置101C、101Dは、フェーズドアレーアンテナ101の同相給電領域101A、逆相給電領域101Bにおいて全アンテナ素子の寄与を透過的に表現する素子位置を規定する。   FIG. 3 shows a conceptual diagram of equivalent element positions. The equivalent element positions 101C and 101D define element positions that transparently represent the contributions of all antenna elements in the in-phase power supply area 101A and the negative-phase power supply area 101B of the phased array antenna 101.

ビーム/ナル指向方向変化量計算部208は、位相差計算結果及び等価素子位置計算結果を用いて、次の式(4)及び(5)のように、ビーム/ナル指向方向の変化量を計算する。   The beam / null pointing direction change amount calculation unit 208 calculates the change amount of the beam / null pointing direction using the phase difference calculation result and the equivalent element position calculation result as in the following formulas (4) and (5). To do.

Figure 2009038631
Figure 2009038631

ここで、rハット、rハットは、それぞれ所望のナルの方向、ナルシフト後の方向の単位ベクトルを示す。また、kは波数、vは図3に示すように同相給電領域101A、逆相給電領域101Bにおける等価素子位置ベクトル間の位置関係を示すベクトルを示す。まず、式(4)を満たすようにナルシフト後のナルの方向ベクトルrハットが計算される。次に、ビーム/ナル指向方向の変化量Δθは、式(5)に示すように、rハット、rハットの角度差より計算される。 Here, r 1 hat and r 2 hat indicate unit vectors in a desired null direction and a direction after null shift, respectively. Further, k represents the wave number, and v represents a vector indicating the positional relationship between the equivalent element position vectors in the in-phase power supply region 101A and the reverse-phase power supply region 101B as shown in FIG. First, the null direction vector r 2 hat after the null shift is calculated so as to satisfy Expression (4). Next, the amount of change Δθ in the beam / null directing direction is calculated from the angular difference between r 1 hat and r 2 hat as shown in equation (5).

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るアンテナ制御装置について説明する。
Embodiment 2. FIG.
An antenna control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.

本実施の形態2においても、ハードウェア、ソフトウェア構成は、図1及び図2に示す実施の形態1と同様である。   Also in the second embodiment, the hardware and software configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

本実施の形態2では、故障によるアンテナ素子の停止といった外的要因によるアンテナシステム100の運用状態の変化に対応する場合を扱う。例として、あるN個のアンテナ素子が故障した場合を考える。   In the second embodiment, a case corresponding to a change in the operation state of the antenna system 100 due to an external factor such as an antenna element being stopped due to a failure is handled. As an example, consider a case where some N antenna elements fail.

アンテナシステム制御部201は、故障したアンテナ素子情報をアンテナシステム100より受信し、その情報を利得計算部204及び等価素子位置計算部207へ通知する。   The antenna system control unit 201 receives the failed antenna element information from the antenna system 100 and notifies the gain calculation unit 204 and the equivalent element position calculation unit 207 of the information.

利得計算部204以下の処理は、上記の実施の形態1と全く同様である。但し、式(1)中のn、式(3)中のmがそれぞれ故障したアンテナ素子を表すものとする。   The processing after the gain calculation unit 204 is exactly the same as in the first embodiment. However, n in the formula (1) and m in the formula (3) each represent a failed antenna element.

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るアンテナ制御装置について説明する。
Embodiment 3 FIG.
An antenna control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described.

本実施の形態3においても、ハードウェア、ソフトウェア構成は、図1及び図2に示す実施の形態1と同様である。   Also in the third embodiment, the hardware and software configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

本実施の形態3では、外部構造物102に対するアンテナ位置の変化、外部構造物102の電気特性の変化、外部構造物102の位置の変化など、外的要因によりアンテナシステム100の運用状態に変化を生じ、かつその変化が全アンテナ素子に影響する運用状態が変化した場合、すなわち、アンテナシステム100の初期状態が変化した場合である。   In the third embodiment, the operating state of the antenna system 100 is changed due to external factors such as a change in the antenna position with respect to the external structure 102, a change in electrical characteristics of the external structure 102, and a change in the position of the external structure 102. This is a case where the operation state that occurs and the change affects all antenna elements changes, that is, the initial state of the antenna system 100 changes.

アンテナシステム制御部201は、運用状態の変化後の情報をアンテナシステム100より受信し、その情報を利得初期値テーブル計算部202、等価素子位置初期値テーブル計算部206へ通知する。利得初期値テーブル計算部202、等価素子位置初期値テーブル計算部206は、それぞれ「利得初期値テーブル」、「等価素子位置初期値テーブル」を再計算し、テーブルの初期化を実行する。   The antenna system control unit 201 receives the information after the change of the operation state from the antenna system 100 and notifies the gain initial value table calculation unit 202 and the equivalent element position initial value table calculation unit 206 of the information. The gain initial value table calculation unit 202 and the equivalent element position initial value table calculation unit 206 recalculate the “gain initial value table” and the “equivalent element position initial value table”, respectively, and execute initialization of the tables.

利得初期値テーブル計算部202は、「利得初期値テーブル」を利得計算部204へ、等価素子位置初期値テーブル計算部206は、「等価素子位置初期値テーブル」を等価素子位置計算部207へそれぞれ通知する。   The gain initial value table calculation unit 202 sends the “gain initial value table” to the gain calculation unit 204, and the equivalent element position initial value table calculation unit 206 sends the “equivalent element position initial value table” to the equivalent element position calculation unit 207, respectively. Notice.

利得計算部204以下の処理は、上記の実施の形態1と同様の処理である。但し、アンテナ素子の運用状態に変化が無い場合は、式(1)、(3)中でn=m=0である。   The processing after the gain calculation unit 204 is the same processing as in the first embodiment. However, when there is no change in the operating state of the antenna element, n = m = 0 in the equations (1) and (3).

この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の制御対象であるアンテナシステムの概観を示す図である。It is a figure which shows the general view of the antenna system which is a control object of the antenna control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the antenna control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るアンテナ制御装置の制御対象であるアンテナシステムの等価素子位置の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the equivalent element position of the antenna system which is a control object of the antenna control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 アンテナシステム、101 フェーズドアレーアンテナ、101A 同相給電領域、101B 逆相給電領域、102 外部構造物、201 アンテナシステム制御部、202 利得初期値テーブル計算部、203 等価素子位置初期値テーブル評価装置、204 利得計算部、205 位相差計算部、206 等価素子位置初期値テーブル計算部、207 等価素子位置計算部、208 ビーム/ナル指向方向変化量計算部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 antenna system, 101 phased array antenna, 101A in-phase feeding area, 101B reverse phase feeding area, 102 external structure, 201 antenna system control part, 202 gain initial value table calculation part, 203 equivalent element position initial value table evaluation apparatus, 204 Gain calculation unit, 205 phase difference calculation unit, 206 equivalent element position initial value table calculation unit, 207 equivalent element position calculation unit, 208 beam / null pointing direction change amount calculation unit.

Claims (5)

運用状態変更後の情報をアンテナシステムへ指示するアンテナシステム制御部と、
入手した利得の初期値及び前記運用状態変更後の情報に基づき、アレー開口を2分割した第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の利得を計算する利得計算部と、
前記利得計算部により計算された第1及び第2の領域の利得の位相差を計算する位相差計算部と、
入手した等価素子位置の初期値及び前記運用状態変更後の情報に基づき、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の等価素子位置を計算する等価素子位置計算部と、
前記位相差計算部による位相差計算結果、及び前記等価素子位置計算部による等価素子位置計算結果に基づいて、ビーム/ナル指向方向の変化量を計算して前記アンテナシステム制御部へフィードバックするビーム/ナル指向方向変化量計算部とを備え、
前記アンテナシステム制御部は、フィードバックされたビーム/ナル指向方向の変化量に基づいて、所望のビーム/ナル指向方向へ補正するように、前記アンテナシステムを制御する
ことを特徴とするアンテナ制御装置。
An antenna system control unit for instructing the antenna system of information after the operation state change;
Based on the obtained initial value of the gain and the information after the operation state change, a gain calculation unit for calculating the gain after the operation state change for each of the first and second regions into which the array opening is divided into two;
A phase difference calculator for calculating a phase difference between the gains of the first and second regions calculated by the gain calculator;
Based on the obtained initial value of the equivalent element position and the information after the operation state change, for each of the first and second regions, an equivalent element position calculation unit that calculates the equivalent element position after the operation state change;
Based on the phase difference calculation result by the phase difference calculation unit and the equivalent element position calculation result by the equivalent element position calculation unit, the beam / null pointing direction change amount is calculated and fed back to the antenna system control unit. A null-oriented direction change amount calculation unit,
The antenna system control unit controls the antenna system so as to correct in a desired beam / null directivity direction based on a fed back beam / null directivity change amount.
前記第1及び第2の領域は、それぞれ同相で給電される同相給電領域及び逆相で給電される逆相給電領域であり、前記同相給電領域及び前記逆相給電領域の相対位相差が180度である
ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ制御装置。
The first and second regions are respectively an in-phase power feeding region fed in the same phase and a reverse phase feeding region fed in the opposite phase, and a relative phase difference between the in-phase feeding region and the opposite phase feeding region is 180 degrees. The antenna control device according to claim 1, wherein:
アンテナシステムの運用状態変更として所定数のアンテナ素子をOFFする場合、
前記アンテナシステム制御部は、運用状態変更後の情報を前記利得計算部及び前記等価素子位置計算部へ通知し、
前記利得計算部は、OFFする所定数のアンテナ素子の利得の合計値を利得の初期値から減算することにより、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の利得を計算し、
前記等価素子位置計算部は、OFFする所定数のアンテナ素子の素子位置の合計値を等価素子位置の初期値から減算することにより、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の等価素子位置を計算する
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ制御装置。
When turning off a predetermined number of antenna elements as an operational status change of the antenna system,
The antenna system control unit notifies the gain calculation unit and the equivalent element position calculation unit of the information after the operation state change,
The gain calculation unit calculates a gain after changing the operation state for each of the first and second regions by subtracting a total gain value of a predetermined number of antenna elements to be turned off from an initial gain value. ,
The equivalent element position calculation unit subtracts the total value of the element positions of a predetermined number of antenna elements to be turned off from the initial value of the equivalent element position, so that the first and second regions are respectively The antenna control device according to claim 2, wherein the equivalent element position after the operation state change is calculated for each of the second regions.
アンテナシステムの運用状態変更として所定数のアンテナ素子が故障した場合、
前記アンテナシステム制御部は、運用状態変更後の情報をアンテナシステムへ指示する代わりに、運用状態変更後の情報をアンテナシステムから受信して前記利得計算部及び前記等価素子位置計算部へ通知し、
前記利得計算部は、故障した所定数のアンテナ素子の利得の合計値を利得の初期値から減算することにより、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の利得を計算し、
前記等価素子位置計算部は、故障した所定数のアンテナ素子の素子位置の合計値を等価素子位置の初期値から減算することにより、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、前記第1及び第2の領域のそれぞれについて、運用状態変更後の等価素子位置を計算する
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ制御装置。
When a predetermined number of antenna elements break down as a change in the operating status of the antenna system,
The antenna system control unit, instead of instructing the antenna system information after the operation state change, receives the information after the operation state change from the antenna system and notifies the gain calculation unit and the equivalent element position calculation unit,
The gain calculation unit calculates a gain after changing the operation state for each of the first and second regions by subtracting a total gain value of a predetermined number of failed antenna elements from an initial gain value. ,
The equivalent element position calculation unit subtracts the total value of the element positions of the predetermined number of failed antenna elements from the initial value of the equivalent element position, so that the first and second regions are respectively The antenna control device according to claim 2, wherein the equivalent element position after the operation state change is calculated for each of the second regions.
アンテナコンフィギュレーション情報を取得してアンテナシステムの初期状態における利得初期値テーブルを作成する利得初期値テーブル計算部と、
アンテナコンフィギュレーション情報を取得してアンテナシステムの初期状態における等価素子位置初期値テーブルを作成する等価素子位置初期値テーブル計算部とをさらに備え、
外的要因によりアンテナシステムの運用状態に変化を生じ、かつその変化が全アンテナ素子に影響する運用状態が変化した場合、
前記アンテナシステム制御部は、前記運用状態の変化後の情報を前記アンテナシステムから受信して前記利得初期値テーブル計算部及び前記等価素子位置初期値テーブル計算部へ通知し、
前記利得初期値テーブル計算部は、前記運用状態の変化後の情報に基づき前記利得初期値テーブルを再計算してテーブルの初期化を実行し、運用状態の変化後の利得の初期値を前記利得計算部へ通知するとともに、
前記等価素子位置初期値テーブル計算部は、前記運用状態の変化後の情報に基づき前記等価素子位置初期値テーブルを再計算してテーブルの初期化を実行し、運用状態の変化後の等価素子位置の初期値を前記等価素子位置計算部へ通知する
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ制御装置。
A gain initial value table calculation unit that acquires antenna configuration information and creates a gain initial value table in an initial state of the antenna system;
An equivalent element position initial value table calculating unit that obtains antenna configuration information and creates an equivalent element position initial value table in an initial state of the antenna system; and
When the operational status of the antenna system changes due to external factors, and the operational status changes that affect all antenna elements,
The antenna system control unit receives the information after the change of the operation state from the antenna system, and notifies the initial gain value table calculation unit and the equivalent element position initial value table calculation unit,
The initial gain value table calculation unit recalculates the initial gain value table based on the information after the change of the operation state, performs initialization of the table, and sets the initial value of the gain after the change of the operation state as the gain Notify the calculation department,
The equivalent element position initial value table calculation unit recalculates the equivalent element position initial value table based on the information after the change in the operation state, executes initialization of the table, and the equivalent element position after the change in the operation state The antenna control apparatus according to claim 2, wherein the equivalent element position calculation unit is notified of the initial value of.
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