JP2010147525A - Array antenna apparatus and array antenna control method - Google Patents
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Abstract
【課題】環境変化によるアンテナ特性の劣化を防止するとともに、小型化が容易なアレイアンテナ装置を提供する。
【解決手段】複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nと、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nが設けられた場所における環境情報を検出する環境変化検出用センサ31と、検出された環境情報に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に対する補正値を選択して出力するデータベース41と、出力された補正値に基づいて複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出するアンテナ素子座標計算回路51と、算出された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力するアンテナ制御器61とを備える。
【選択図】図1Provided is an array antenna device that prevents deterioration of antenna characteristics due to environmental changes and is easy to downsize.
A plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n and a plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n are provided. , 22-n each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n based on the detected environment information. , A database 41 that selects and outputs correction values for the antenna, and an antenna that calculates the coordinates of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n based on the output correction values. Based on the coordinates of the element coordinate calculation circuit 51 and the calculated plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n, a plurality of antenna elements 22-1, 22-2. Positions for each of 22-3, ..., 22-n And an antenna controller 61 which calculates and outputs the phase code for controlling the amount.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、運用環境の変化に対応可能な搭載用のアレイアンテナ装置及びアレイアンテナ制御方法に関する。 The present invention relates to an on-board array antenna apparatus and an array antenna control method that can cope with changes in the operating environment.
従来の搭載用アレイアンテナ装置は、複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ部と、各アンテナ素子に入力される制御信号の位相を変化させてアンテナ波面の形成を制御するアンテナ制御器とを備える。具体的には、アンテナ制御器は、各アンテナ素子に入力される制御信号の位相を変化させるための位相コード情報を算出して出力する。また、アンテナ部は、アンテナ制御器により算出された位相コード情報に基づいて各アンテナ素子の位相量(角度)を読み取るとともに各アンテナ素子に対して制御信号の位相を変化させるアンテナ制御モジュールを有する。複数のアンテナ素子は、入力された制御信号の位相量に基づいて電波を放出し、空間合成された当該電波を所定の方向に照射する。 A conventional array antenna device for mounting includes an antenna unit composed of a plurality of antenna elements, and an antenna controller that controls the formation of an antenna wavefront by changing the phase of a control signal input to each antenna element. Specifically, the antenna controller calculates and outputs phase code information for changing the phase of the control signal input to each antenna element. The antenna unit also includes an antenna control module that reads the phase amount (angle) of each antenna element based on the phase code information calculated by the antenna controller and changes the phase of the control signal with respect to each antenna element. The plurality of antenna elements emit radio waves based on the phase amount of the input control signal and irradiate the spatially synthesized radio waves in a predetermined direction.
アンテナ制御器は、内部にアンテナ素子座標記憶回路を有しており、運用開始前において予めアンテナ素子座標情報を記憶している。これにより、アンテナ制御器は、運用時において、所望する電波照射方向の情報と予め記憶されているアンテナ素子座標情報とを用いて、アンテナ素子を制御するための位相コードを計算し、計算結果に基づく位相コード情報を出力することができる。 The antenna controller has an antenna element coordinate storage circuit inside, and stores antenna element coordinate information in advance before starting operation. As a result, the antenna controller calculates the phase code for controlling the antenna element using the information on the desired radio wave irradiation direction and the pre-stored antenna element coordinate information during operation, and displays the calculation result. Based on the phase code information can be output.
特許文献1には、アンテナ自身の変形によりアンテナ性能が劣化しないフェーズドアレイアンテナが記載されている。このフェーズドアレイアンテナは、複数の素子アンテナと、素子アンテナに接続された移相器と、複数の移相器に給電する給電回路と、移相器に所望のビームを形成するために設定する移相量を演算する位相演算器と、アンテナ表面に配置されてアンテナ表面の歪み量に応じて信号を出力する信号出力素子と、信号出力素子からの信号により歪み量を検出する歪み検出装置と、歪み量より素子アンテナ座標の偏移量を求める素子座標誤差検出器と、素子座標誤差検出器により得られた素子アンテナ座標偏移量を補正する素子座標補正回路とを備えている。
このフェーズドアレイアンテナにおいて、アンテナに変形が生じた場合に、アンテナに内蔵された圧電素子により変形量に応じた信号が歪み検出装置へ出力され、歪み検出装置は、アンテナの変形量を検出する。当該アンテナ変形量は、素子座標誤差検出装置により圧電素子と各素子アンテナの相対位置関係に基づいてデータ補間され個々の素子アンテナ座標における素子座標誤差として求められる。この素子座標誤差は、位相演算器に入力され、素子座標データと素子座標補正回路とにより加算され各移相器に設定する移相量演算回路に入力され、補正された素子座標データに基づいて各移相器へ設定すべき移相量を演算する。 In the phased array antenna, when the antenna is deformed, a signal corresponding to the deformation amount is output to the distortion detection device by the piezoelectric element built in the antenna, and the distortion detection device detects the deformation amount of the antenna. The antenna deformation amount is obtained by interpolating data based on the relative positional relationship between the piezoelectric element and each element antenna by the element coordinate error detection device and obtaining the element coordinate error at each element antenna coordinate. This element coordinate error is input to the phase calculator, added by the element coordinate data and the element coordinate correction circuit, input to the phase shift amount calculation circuit set in each phase shifter, and based on the corrected element coordinate data. Calculate the amount of phase shift to be set for each phase shifter.
したがって、このフェーズドアレイアンテナによれば、アンテナが変形した状態でも所望のアンテナ性能を得ることができる。
複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナは、周囲の環境の変化により変形し、各アンテナ素子の座標が変化することが考えられる。例えば、複数のアンテナ素子を基板上に設置したアレイアンテナ装置を航空機等に搭載した場合には、アンテナ素子周囲における温度や気圧等の環境が変わることによって基板が変形し、各アンテナ素子の座標は、本来の座標位置からずれてしまう。 An array antenna composed of a plurality of antenna elements may be deformed by changes in the surrounding environment, and the coordinates of each antenna element may change. For example, when an array antenna device in which a plurality of antenna elements are installed on a board is mounted on an aircraft or the like, the board is deformed due to changes in the environment such as temperature and pressure around the antenna elements, and the coordinates of each antenna element are , It will deviate from the original coordinate position.
アレイアンテナ装置が備えるアンテナ制御器は、上述したように、所望する電波照射方向の情報と予め記憶されているアンテナ素子座標情報とに基づいてアンテナ素子を制御するための位相コードを算出するため、運用環境(温度、気圧等)の変化によりアンテナ素子の座標が変化すると、予め記憶しているアンテナ素子座標情報と実際のアンテナ素子の座標との間にずれが生じ、位相コードの計算結果が誤差を含むものとなる。 As described above, the antenna controller included in the array antenna apparatus calculates a phase code for controlling the antenna element based on information on a desired radio wave irradiation direction and antenna element coordinate information stored in advance. If the coordinates of the antenna element change due to changes in the operating environment (temperature, atmospheric pressure, etc.), a deviation occurs between the antenna element coordinate information stored in advance and the actual antenna element coordinates, resulting in an error in the calculation result of the phase code. Will be included.
したがって、従来のアレイアンテナ装置は、運用環境の変化により照射する電波のアンテナ波面が従来想定していたアンテナ波面に対してずれてしまい、結果としてアンテナの特性が劣化するという問題がある。また、特許文献1に記載されたフェーズドアレイアンテナは、アンテナ形状の歪みを検出するために、アンテナ表面あるいは内部に検出用の圧電素子を直接取り付ける必要があり、スペースの制約がある場合には実現が困難であるという問題がある。特に、アンテナ形状の歪みによる各アンテナ素子に対する影響を詳細に検出するためには、多くの歪み検出用圧電素子とそれに伴う配線とを必要とし、スペースをとるとともに装置の小型化に対する障害となってしまう。
Therefore, the conventional array antenna apparatus has a problem that the antenna wavefront of the radio wave to be irradiated is shifted from the conventionally assumed antenna wavefront due to a change in the operating environment, and as a result, the antenna characteristics are deteriorated. In addition, the phased array antenna described in
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、環境変化によるアンテナ特性の劣化を防止するとともに、小型化が容易なアレイアンテナ装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an array antenna device that can easily be miniaturized while preventing deterioration of antenna characteristics due to environmental changes.
本発明に係るアレイアンテナ装置は、上記課題を解決するために、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子が設けられた場所における環境情報を検出するセンサと、前記センサにより検出された環境情報に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々の座標に対する補正値を選択して出力する補正部と、前記補正部により出力された補正値に基づいて前記複数のアンテナ素子の各々の座標を算出する座標算出部と、前記座標算出部により算出された前記複数のアンテナ素子の各々の座標に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an array antenna apparatus according to the present invention includes a plurality of antenna elements, a sensor that detects environmental information in a place where the plurality of antenna elements are provided, and environmental information detected by the sensors. And a correction unit that selects and outputs a correction value for each coordinate of the plurality of antenna elements, and a coordinate that calculates the coordinates of each of the plurality of antenna elements based on the correction value output by the correction unit A calculation unit; and a control unit that calculates and outputs a phase code for controlling a phase amount for each of the plurality of antenna elements based on the coordinates of each of the plurality of antenna elements calculated by the coordinate calculation unit; It is characterized by providing.
本発明に係るアレイアンテナ制御方法は、上記課題を解決するために、複数のアンテナ素子が設けられた場所における環境情報を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された環境情報に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々の座標に対する補正値を選択して出力する補正ステップと、前記補正ステップにより出力された補正値に基づいて前記複数のアンテナ素子の各々の座標を算出する座標算出ステップと、前記座標算出ステップにより算出された前記複数のアンテナ素子の各々の座標に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する制御ステップとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an array antenna control method according to the present invention is based on a detection step of detecting environmental information in a place where a plurality of antenna elements are provided, and based on the environmental information detected by the detection step, A correction step of selecting and outputting a correction value for each of the coordinates of the plurality of antenna elements; a coordinate calculation step of calculating the coordinates of each of the plurality of antenna elements based on the correction value output by the correction step; A control step of calculating and outputting a phase code for controlling a phase amount for each of the plurality of antenna elements based on the coordinates of each of the plurality of antenna elements calculated by the coordinate calculation step. Features.
本発明によれば、環境変化によるアンテナ特性の劣化を防止するとともに、小型化を容易に実現することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent antenna characteristics from being deteriorated due to environmental changes, and to easily realize downsizing.
以下、本発明のアレイアンテナ装置及びアレイアンテナ制御方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of an array antenna apparatus and an array antenna control method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
最初に本発明の実施例1のアレイアンテナ装置11の構成について説明する。図1は、本発明の実施例1のアレイアンテナ装置11の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本発明のアレイアンテナ装置11は、アンテナ部21と、環境変化検出用センサ31と、データベース41と、アンテナ素子座標計算回路51と、アンテナ制御器61とから構成される。
First, the configuration of the array antenna apparatus 11 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an array antenna device 11 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the array antenna apparatus 11 of the present invention includes an antenna unit 21, an environment
アンテナ部21は、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nから構成されている。すなわち、図1のアンテナ部21は、n個のアンテナ素子を有するように構成されているが、nはいくつでもよい。複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々は、例えば1枚の基板上に設置され、後述するアンテナ制御器61に接続されている。アレイアンテナ装置11は、アンテナ部21を用いて電波の送受信を行う。 The antenna unit 21 includes a plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n. That is, the antenna unit 21 in FIG. 1 is configured to have n antenna elements, but n may be any number. Each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n is installed on, for example, one substrate and connected to an antenna controller 61 described later. The array antenna device 11 transmits and receives radio waves using the antenna unit 21.
環境変化検出用センサ31は、本発明のセンサに対応し、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nが設けられた場所における環境情報を検出する。具体的には、環境変化検出用センサ31は、環境情報として、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nが設けられた場所における温度、若しくは気圧、あるいはその両方を検出する。また、アンテナ部21の形状に影響を与える環境因子が他にある場合には、環境変化検出用センサ31は、当該環境因子を検出するものとしてもよい。
The environmental
また、環境変化検出用センサ31は、アンテナ部21が設置された場所における環境情報を検出できればよいため、必ずしも検出・測定に使用する素子等をアンテナ部21に近接して設置する必要はなく、問題無い程度に離して設置することも可能である。
In addition, since the environment
データベース41は、運用環境変化時におけるアンテナ形状変化の情報を保持している。ここで、データベース41は、本発明の補正部に対応し、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に対する補正値を選択して出力する。具体的には、データベース41は、予め環境情報に対応する補正値を記憶しており、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報に応じた補正値を読み出して出力する。この補正値は、予め温度や気圧等の環境変化に応じてアンテナ部21の形状が変化することにより、各アンテナ素子の座標がどの程度変化するかを実験等で調べた上で、データベース41に予め記憶しておく。なお、各アンテナ素子の座標は、X,Y座標の2次元により表されるものでもよいし、X,Y,Z座標の3次元により表されるものでもよい。
The
データベース41は、予め記憶する環境情報と補正値との対応関係として、様々な態様が考えられる。例えば、環境情報は温度に関するものとし、さらに各アンテナ素子の座標は、X,Y座標の2次元により表されているものとして、以下に例を挙げる。まず、1つ目は、環境情報として今回測定した温度Tを使用しており、補正値として現在の温度Tに対応した補正値を使用する場合である。2つ目は、環境情報として前回測定した温度T1と今回測定した温度T2との間の変化分ΔT(=T2−T1)を使用し、補正値として温度の変化分ΔTに対応した補正値を使用する場合である。また、3つ目として、環境情報として今回測定した温度Tを使用し、補正値として今回測定した温度Tに対応した補正値により算出済のアンテナ素子座標を使用する場合が考えられる。
The
3つ目の方法を使用する場合には、データベース41は、厳密には、補正値ではなく補正済のアンテナ素子座標を記憶していることになるが、補正値を使用して予めアンテナ素子座標を算出して記憶しておくことになるので、1つ目の方法の変形バージョンであるといえる。
In the case of using the third method, the
アンテナ素子座標計算回路51は、本発明の座標算出部に対応し、データベース41により出力された補正値に基づいて、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出する。具体的には、アンテナ素子座標計算回路51は、後述するアンテナ素子座標記憶回路62から現在の値として記憶されているアンテナ素子座標を読み出し、データベース41により出力された補正値を当該アンテナ素子座標に加算することにより、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出する。その後、アンテナ素子座標計算回路51は、算出結果をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。
The antenna element
なお、アンテナ素子座標計算回路51の厳密な動作は、上述したデータベース41の3つの記憶態様により異なるものとなるが、厳密な動作については後述する。
The exact operation of the antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、本発明の制御部に対応し、アンテナ素子座標計算回路51により算出された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。具体的には、アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標計算回路51により算出された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を記憶するためのアンテナ素子座標記憶回路62を有しており、当該アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。
The antenna controller 61 corresponds to the control unit of the present invention, and the coordinates of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n calculated by the antenna element coordinate
図2は、本発明の実施例1のアレイアンテナ装置11のアンテナ部21に使用されるアンテナ基板70の座標系を示す図である。複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々は、アンテナ基板70上に配置されているものとする。 FIG. 2 is a diagram illustrating a coordinate system of the antenna substrate 70 used in the antenna unit 21 of the array antenna device 11 according to the first embodiment of the present invention. Each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n is assumed to be disposed on the antenna substrate 70.
図2のアンテナ基板70をX−Y平面とした場合に各アンテナ素子座標がX,Y座標の2次元により表されているとすると、位相コードは、例えば次式により表される。 If each antenna element coordinate is represented by two dimensions of X and Y coordinates when the antenna substrate 70 of FIG. 2 is an XY plane, the phase code is represented by the following equation, for example.
φ(i)=2πf/C×(cos(θEL)×sin(θAZ)×X(i)+sin(θEL)×Y(i)) …(1)
また、各アンテナ素子座標がX,Y,Z座標の3次元により表されているとすると、位相コードは、例えば次式により表される。
φ (i) = 2πf / C × (cos (θEL) × sin (θAZ) × X (i) + sin (θEL) × Y (i)) (1)
If each antenna element coordinate is represented by three dimensions of X, Y, and Z coordinates, the phase code is represented by the following equation, for example.
φ(i)=2πf/C×(X(i)×cos(θEL)×sin(θAZ)+Y(i)×sin(θEL)+Z(i)×cos(θEL)×cos(θAZ)) …(2)
ここで、φ(i)は、アンテナ素子iの位相コードである。fは、周波数である。Cは、光速である。θELは、EL方向電波照射角である。θAZは、AZ方向電波照射角である。X(i)は、アンテナ素子iのX座標である。Y(i)は、アンテナ素子iのY座標である。Z(i)は、アンテナ素子iのZ座標である。
φ (i) = 2πf / C × (X (i) × cos (θEL) × sin (θAZ) + Y (i) × sin (θEL) + Z (i) × cos (θEL) × cos (θAZ)) ( 2)
Here, φ (i) is a phase code of the antenna element i. f is the frequency. C is the speed of light. θEL is an EL direction radio wave irradiation angle. θAZ is an AZ direction radio wave irradiation angle. X (i) is the X coordinate of the antenna element i. Y (i) is the Y coordinate of the antenna element i. Z (i) is the Z coordinate of the antenna element i.
アンテナ制御器61は、算出した位相コードを位相コード情報(ビット情報)としてアンテナ部21に対して出力する。アンテナ部21内部の図示されないアンテナ制御モジュールは、入力された位相コード情報に基づき、電波照射方向に対する各アンテナ素子の位相量(角度)を読み取り、各アンテナ素子に対して位相量の設定を行う。各アンテナ素子は、設定された位相量に基づいて電波を放出し、空間合成された当該電波を所定の方向(電波照射方向)に照射する。 The antenna controller 61 outputs the calculated phase code to the antenna unit 21 as phase code information (bit information). An antenna control module (not shown) inside the antenna unit 21 reads the phase amount (angle) of each antenna element with respect to the radio wave irradiation direction based on the input phase code information, and sets the phase amount for each antenna element. Each antenna element emits a radio wave based on the set phase amount, and irradiates the spatially synthesized radio wave in a predetermined direction (radio wave irradiation direction).
なお、アンテナ制御器61は、例えば図示されない外部機器等に接続されており、作業者による外部操作や任意のプログラム等に基づいて電波照射方向が決定される。 The antenna controller 61 is connected to, for example, an external device (not shown), and the radio wave irradiation direction is determined based on an external operation by a worker, an arbitrary program, or the like.
また、本実施例のアレイアンテナ装置11内において新規な構成は、環境変化検出用センサ31、データベース41、及びアンテナ素子座標計算回路51であり、本発明のポイントとなる部分である。アンテナ部21及びアンテナ制御器61は、従来から存在する構成であり、新規な構成ではない。
Further, the new configuration in the array antenna apparatus 11 of the present embodiment is the environment
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、環境変化検出用センサ31は、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nが設けられた場所における環境情報を所定時間毎に検出する。これは、本発明の検出ステップに対応する。ここでは、環境変化検出用センサ31は、環境情報として、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nが設けられた場所における温度を検出するものとする。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. First, the environment
データベース41は、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報(温度)に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に対する補正値を選択して出力する。これは、本発明の補正ステップに対応する。ここで、データベース41に予め記憶される環境情報(温度)と補正値との対応関係は、上述したように様々な態様が考えられるため、例として挙げた3つの態様のそれぞれの場合における動作を説明する。
The
図3は、本発明の実施例1のアレイアンテナ装置11のデータベース41に予め記憶された環境情報と補正値との対応関係を示す図である。1つ目の場合として、図3(a)に示すように、データベース41は、環境情報としての温度Tと、温度Tに対応するX,Y軸の各々に対する補正値とを記憶しているものとする。なお、最初の各アンテナ素子周辺の温度は20℃であり、アンテナ制御器61内のアンテナ素子座標記憶回路62には、20℃の場合のアンテナ素子iの座標として、(X11(i),Y11(i))が記憶されているものとする。
FIG. 3 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the environment information stored in advance in the
アレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げる等により周囲の温度が下がっていき、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが0℃であったとする。この場合に、データベース41は、補正値として(ΔX2(i),ΔY2(i))を出力する。
Assume that the temperature of the surroundings of the aircraft equipped with the array antenna device 11 decreases as the altitude increases, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、データベース41により出力された補正値に基づいて、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出する。これは、本発明の座標算出ステップに対応する。具体的には、アンテナ素子座標計算回路51は、アンテナ素子座標記憶回路62から現在の値として記憶されているアンテナ素子座標(X11(i),Y11(i))を読み出し、データベース41により出力された補正値(ΔX2(i),ΔY2(i))を当該アンテナ素子座標に加算する。アンテナ座標計算回路51は、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX2(i),Y11(i)+ΔY2(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(X11(i)+ΔX2(i),Y11(i)+ΔY2(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標計算回路51により算出された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。これは、本発明の制御ステップに対応する。具体的には、アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX2(i),Y11(i)+ΔY2(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。位相コードの算出については、上述した通りである。
The antenna controller 61 is based on the coordinates of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n calculated by the antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、算出した位相コードを位相コード情報(ビット情報)としてアンテナ部21に対して出力する。アンテナ部21内部の図示されないアンテナ制御モジュールは、入力された位相コード情報に基づき、電波照射方向に対する各アンテナ素子の位相量(角度)を読み取り、各アンテナ素子に対して位相量の設定を行う。各アンテナ素子は、設定された位相量に基づいて電波を放出し、空間合成された当該電波を所定の方向(電波照射方向)に照射する。 The antenna controller 61 outputs the calculated phase code to the antenna unit 21 as phase code information (bit information). An antenna control module (not shown) inside the antenna unit 21 reads the phase amount (angle) of each antenna element with respect to the radio wave irradiation direction based on the input phase code information, and sets the phase amount for each antenna element. Each antenna element emits a radio wave based on the set phase amount, and irradiates the spatially synthesized radio wave in a predetermined direction (radio wave irradiation direction).
さらにアレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げ、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが−20℃であったとする。この場合に、データベース41は、補正値として(−ΔX2(i)+ΔX4(i),−ΔY2(i)+ΔY4(i))を出力する。すなわち、データベース41は、前回測定の際の温度に対応する補正値を引算するとともに今回測定の際の温度に対応する補正値を加算した値を最終的な補正値としてアンテナ素子座標計算回路51に出力する。
Further, it is assumed that the aircraft equipped with the array antenna device 11 is raised in altitude, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、アンテナ素子座標記憶回路62から現在の値として記憶されているアンテナ素子座標(X11(i)+ΔX2(i),Y11(i)+ΔY2(i))を読み出し、データベース41により出力された補正値(−ΔX2(i)+ΔX4(i),−ΔY2(i)+ΔY4(i))を当該アンテナ素子座標に加算する。アンテナ座標計算回路51は、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX4(i),Y11(i)+ΔY4(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(X11(i)+ΔX4(i),Y11(i)+ΔY4(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX4(i),Y11(i)+ΔY4(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。以下、本発明のアレイアンテナ装置11は、同様の動作を繰り返す。
The antenna controller 61 receives the coordinates (X 11 (i) + ΔX 4 () of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n stored in the antenna element coordinate
なお、データベース41は、補正値を選択する際に、最適と考えられる値を選択するものとする。したがって、例えば環境変化検出用センサ31により検出された温度が3℃であった場合には、データベース41は、3℃に最も近い値である0℃に対応する補正値を選択するものとする。
Note that the
次に、2つ目の場合として、図3(b)に示すように、データベース41は、環境情報としての温度変化分ΔTと、温度の変化分ΔTに対応するX,Y軸の各々に対する補正値とを記憶しているものとする。なお、アンテナ制御器61内のアンテナ素子座標記憶回路62には、先ほどと同様に20℃の場合のアンテナ素子iの座標として、(X11(i),Y11(i))が記憶されているものとする。
Next, as the second case, as shown in FIG. 3B, the
アレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げる等により周囲の温度が下がっていき、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが0℃であったとする。この場合に、温度の変化分が−20℃であるため、データベース41は、補正値として(ΔX9(i),ΔY9(i))を出力する。なお、温度の変化分を算出するにあたり、前回の温度を記憶しておく必要があるが、環境変化検出用センサ31が記憶してもよいし、データベース41が記憶してもよい。
Assume that the temperature of the surroundings of the aircraft equipped with the array antenna device 11 decreases as the altitude increases, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、データベース41により出力された補正値に基づいて、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出する。具体的には、アンテナ素子座標計算回路51は、アンテナ素子座標記憶回路62から現在の値として記憶されているアンテナ素子座標(X11(i),Y11(i))を読み出し、データベース41により出力された補正値(ΔX9(i),ΔY9(i))を当該アンテナ素子座標に加算する。アンテナ座標計算回路51は、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(X11(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。
The antenna controller 61 receives the coordinates (X 11 (i) + ΔX 9 () of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n stored in the antenna element coordinate
さらにアレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げ、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが−20℃であったとする。この場合に、温度の変化分が−20℃であるため、データベース41は、補正値として(ΔX9(i),ΔY9(i))を出力する。
Further, it is assumed that the aircraft equipped with the array antenna device 11 is raised in altitude, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、アンテナ素子座標記憶回路62から現在の値として記憶されているアンテナ素子座標(X11(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i))を読み出し、データベース41により出力された補正値(ΔX9(i),ΔY9(i))を当該アンテナ素子座標に加算する。アンテナ座標計算回路51は、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX9(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i)+ΔY9(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(X11(i)+ΔX9(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i)+ΔY9(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X11(i)+ΔX9(i)+ΔX9(i),Y11(i)+ΔY9(i)+ΔY9(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。以下、本発明のアレイアンテナ装置11は、同様の動作を繰り返す。
The antenna controller 61 receives the coordinates (X 11 (i) + ΔX 9 () of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n stored in the antenna element coordinate
次に、3つ目の場合として、図3(c)に示すように、データベース41は、環境情報としての温度Tと、温度Tに対応するX,Y軸の各々に対する補正済の座標とを記憶しているものとする。なお、アンテナ制御器61内のアンテナ素子座標記憶回路62には、先ほどと同様に20℃の場合のアンテナ素子iの座標として、(X11(i),Y11(i))が記憶されているものとする。
Next, as the third case, as shown in FIG. 3C, the
アレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げる等により周囲の温度が下がっていき、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが0℃であったとする。この場合に、データベース41は、補正済の座標として(X13(i),Y13(i))を出力する。
Assume that the temperature of the surroundings of the aircraft equipped with the array antenna device 11 decreases as the altitude increases, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、データベース41により出力された補正値に基づいて、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標を算出する。具体的には、アンテナ素子座標計算回路51は、データベース41により出力された補正済の座標(X13(i),Y13(i))を出力する。すなわち、アンテナ座標計算回路51は、アンテナ素子座標記憶回路62から現在の値を読み出す必要が無く、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X13(i),Y13(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(X13(i),Y13(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(X13(i),Y13(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。
The antenna controller 61 includes coordinates (X 13 (i), Y 13 ) of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3, ..., 22-n stored in the antenna element coordinate
さらにアレイアンテナ装置11を搭載した航空機が高度を上げ、環境変化検出用センサ31により検出された環境情報としての温度Tが−20℃であったとする。この場合に、データベース41は、補正済の座標として(ΔX15(i),ΔY15(i))を出力する。
Further, it is assumed that the aircraft equipped with the array antenna device 11 is raised in altitude, and the temperature T as environmental information detected by the environmental
アンテナ素子座標計算回路51は、データベース41により出力された補正済の座標(ΔX15(i),ΔY15(i))を出力する。アンテナ素子座標計算回路51は、このようにして算出した複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(ΔX15(i),ΔY15(i))をアンテナ素子座標記憶回路62に送信して、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標を上書きする。したがって、アンテナ素子座標記憶回路62は、(ΔX15(i),ΔY15(i))を現在のアンテナ素子iの座標として記憶する。
The antenna element coordinate
アンテナ制御器61は、アンテナ素子座標記憶回路62に記憶された複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々の座標(ΔX15(i),ΔY15(i))に基づき、複数のアンテナ素子22−1,22−2,22−3,…,22−nの各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する。以下、本発明のアレイアンテナ装置11は、同様の動作を繰り返す。
The antenna controller 61 includes coordinates (ΔX 15 (i), ΔY 15 ) of each of the plurality of antenna elements 22-1, 22-2, 22-3,..., 22-n stored in the antenna element coordinate
上述のとおり、本発明の実施例1の形態に係るアレイアンテナ装置11によれば、環境変化によるアンテナ特性の劣化を防止するとともに、小型化が容易なアレイアンテナ装置11を実現することができる。 As described above, according to the array antenna device 11 according to the first embodiment of the present invention, it is possible to realize the array antenna device 11 that can prevent the antenna characteristics from being deteriorated due to environmental changes and can be easily downsized.
すなわち、従来のアレイアンテナ装置は、運用環境の変化により照射する電波のアンテナ波面が従来想定していたアンテナ波面に対してずれてしまい、結果としてアンテナの特性が劣化するという問題があった。しかしながら、本発明のアレイアンテナ装置11は、運用環境が変化した場合において、自己の装置内の環境変化に関する情報に基づき、運用開始前にアンテナ素子座標記憶回路62に記憶されたアンテナ素子座標情報を最新のものに書き換えることができるので、アンテナ制御器61が最新のアンテナ素子座標情報を用いてアンテナ素子を制御するための位相コードを再計算を行う。その結果として、位相コードの計算結果の誤差が減り、アンテナ波面のずれが小さくなるため、本発明のアレイアンテナ装置11は、装置の搭載環境に影響されず、アンテナとしての特性を維持することができる。
That is, the conventional array antenna apparatus has a problem that the antenna wavefront of the radio wave to be irradiated is shifted from the conventionally assumed antenna wavefront due to a change in the operating environment, resulting in deterioration of the antenna characteristics. However, the array antenna device 11 according to the present invention, when the operating environment changes, based on the information about the environmental change in its own device, the antenna element coordinate information stored in the antenna element coordinate
また、本発明のアレイアンテナ装置11は、アンテナ部21周囲の環境を調べるために必要な距離内で環境変化検出用センサ31を設置すればよいため、特許文献1に記載されたフェーズドアレイアンテナのように、アンテナ形状の歪みを検出するために、アンテナ表面あるいは内部に検出用の圧電素子を直接取り付ける必要が無く、それに伴う多数の配線も必要としない。したがって、本発明のアレイアンテナ装置11は、装置の小型化を容易に行うことができる。
Moreover, since the array antenna apparatus 11 of the present invention only has to install the environment
本発明に係るアレイアンテナ装置は、環境の変化が予測される航空機等に搭載されるアレイアンテナ装置に利用可能である。 The array antenna apparatus according to the present invention can be used for an array antenna apparatus mounted on an aircraft or the like in which a change in environment is predicted.
11 アレイアンテナ装置
21 アンテナ部
22 アンテナ素子
31 環境変化検出用センサ
41 データベース
51 アンテナ素子座標計算回路
61 アンテナ制御器
62 アンテナ素子座標記憶回路
70 アンテナ基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Array antenna apparatus 21
Claims (4)
前記複数のアンテナ素子が設けられた場所における環境情報を検出するセンサと、
前記センサにより検出された環境情報に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々の座標に対する補正値を選択して出力する補正部と、
前記補正部により出力された補正値に基づいて前記複数のアンテナ素子の各々の座標を算出する座標算出部と、
前記座標算出部により算出された前記複数のアンテナ素子の各々の座標に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する制御部と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ装置。 A plurality of antenna elements;
A sensor for detecting environmental information in a place where the plurality of antenna elements are provided;
A correction unit that selects and outputs a correction value for each coordinate of the plurality of antenna elements based on environmental information detected by the sensor;
A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of each of the plurality of antenna elements based on the correction value output by the correction unit;
A control unit that calculates and outputs a phase code for controlling a phase amount for each of the plurality of antenna elements based on the coordinates of each of the plurality of antenna elements calculated by the coordinate calculation unit;
An array antenna apparatus comprising:
前記検出ステップにより検出された環境情報に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々の座標に対する補正値を選択して出力する補正ステップと、
前記補正ステップにより出力された補正値に基づいて前記複数のアンテナ素子の各々の座標を算出する座標算出ステップと、
前記座標算出ステップにより算出された前記複数のアンテナ素子の各々の座標に基づき、前記複数のアンテナ素子の各々に対する位相量を制御するための位相コードを算出して出力する制御ステップと、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ制御方法。 A detection step of detecting environmental information in a place where a plurality of antenna elements are provided;
A correction step of selecting and outputting a correction value for each coordinate of the plurality of antenna elements based on the environmental information detected by the detection step;
A coordinate calculation step for calculating coordinates of each of the plurality of antenna elements based on the correction value output by the correction step;
A control step of calculating and outputting a phase code for controlling a phase amount for each of the plurality of antenna elements based on the coordinates of each of the plurality of antenna elements calculated by the coordinate calculation step;
An array antenna control method comprising:
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| JP2008319263A JP2010147525A (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Array antenna apparatus and array antenna control method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180073716A (en) * | 2010-10-15 | 2018-07-02 | 시리트 엘엘씨 | Surface scattering antennas |
| US10178560B2 (en) | 2015-06-15 | 2019-01-08 | The Invention Science Fund I Llc | Methods and systems for communication with beamforming antennas |
| US10361481B2 (en) | 2016-10-31 | 2019-07-23 | The Invention Science Fund I, Llc | Surface scattering antennas with frequency shifting for mutual coupling mitigation |
| US10446903B2 (en) | 2014-05-02 | 2019-10-15 | The Invention Science Fund I, Llc | Curved surface scattering antennas |
| US10998628B2 (en) | 2014-06-20 | 2021-05-04 | Searete Llc | Modulation patterns for surface scattering antennas |
-
2008
- 2008-12-16 JP JP2008319263A patent/JP2010147525A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180073716A (en) * | 2010-10-15 | 2018-07-02 | 시리트 엘엘씨 | Surface scattering antennas |
| US10320084B2 (en) | 2010-10-15 | 2019-06-11 | The Invention Science Fund I Llc | Surface scattering antennas |
| KR102002161B1 (en) * | 2010-10-15 | 2019-10-01 | 시리트 엘엘씨 | Surface scattering antennas |
| US10446903B2 (en) | 2014-05-02 | 2019-10-15 | The Invention Science Fund I, Llc | Curved surface scattering antennas |
| US10998628B2 (en) | 2014-06-20 | 2021-05-04 | Searete Llc | Modulation patterns for surface scattering antennas |
| US10178560B2 (en) | 2015-06-15 | 2019-01-08 | The Invention Science Fund I Llc | Methods and systems for communication with beamforming antennas |
| US10361481B2 (en) | 2016-10-31 | 2019-07-23 | The Invention Science Fund I, Llc | Surface scattering antennas with frequency shifting for mutual coupling mitigation |
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