JP2011019067A - Antenna device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which allows more simple configuration of a circuit for detecting the incoming direction of radio waves from an antenna to be a communication object, and can detect the incoming direction of radio waves from the antenna to be the communication object two-dimensionally.SOLUTION: The antenna device 100 detects the incoming direction of the radio wave from the antenna to be the communication object, from a normal vector of a phase distribution of such a plane which is represented by a linear of antenna element coordinates obtained from a difference between a phase amount to be set for respective element antennas 1-m, n (m=1, 2, 3, ..., M and n=1, 2, 3, ..., N) to form a main beam of a phased array antenna in a predetermined direction and a phase amount of an electric field of each element antenna obtained from a reception signal of the phased array antenna, and the predetermined direction in which the main beam is formed.

Description

この発明は、フェーズドアレーアンテナを備えたアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device including a phased array antenna.

例えば航空機などの移動体に搭載されたフェーズドアレーアンテナと、船舶や車両に搭載されたアンテナや地上局アンテナなどとの間で通信を行う場合、効率よく通信を行うには、フェーズドアレーアンテナの指向目標となるアンテナを精度よく捕捉するとともに、アンテナビーム指向方向を制御する必要がる。従来、通信対象となるアンテナを捕捉しアンテナビーム方向制御を行う方法として、通信対象となるアンテナから送信されたビーコン電波の和パターン及び差パターンの励振分布をフェーズドアレーアンテナのビーム形成回路に設定してビーム形成するとともに、それらの出力を合成後、信号処理を行ってビーコン電波到来方向を基準としたビーム指向誤差信号を得る方法がある(例えば特許文献1参照)。   For example, when communicating between a phased array antenna mounted on a moving body such as an aircraft and an antenna mounted on a ship or vehicle, a ground station antenna, etc. It is necessary to accurately capture the target antenna and to control the direction of the antenna beam. Conventionally, as a method of capturing an antenna to be communicated and performing antenna beam direction control, the excitation distribution of the sum pattern and difference pattern of beacon radio waves transmitted from the antenna to be communicated is set in the beam forming circuit of the phased array antenna. There is a method of obtaining a beam pointing error signal based on the arrival direction of the beacon radio wave by performing signal processing after combining the outputs and performing signal processing (see, for example, Patent Document 1).

また、通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を検出する別の従来方法として、フェーズドアレーアンテナの素子アンテナに対して素子電界ベクトル回転法を適用し、各素子アンテナの移相器の位相量を求め、素子アンテナ間の距離と、求めた位相量から算出した素子アンテナ間の位相差から下式(1)により通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を求める方法がある(例えば特許文献2参照)。   As another conventional method for detecting the direction of arrival of radio waves from the antenna to be communicated, the element electric field vector rotation method is applied to the element antenna of the phased array antenna, and the phase amount of the phase shifter of each element antenna There is a method for obtaining the arrival direction of radio waves from the antenna to be communicated by the following equation (1) from the distance between the element antennas and the phase difference between the element antennas calculated from the obtained phase amount (for example, Patent Document 2).

θ=sin−1(λφab/2πdab) (1) θ = sin −1 (λφ ab / 2πd ab ) (1)

但し、λは通信対象となるアンテナからの電波の波長、φabは素子アンテナ間の位相差、dabは素子アンテナ間の距離を示す。 Where λ is the wavelength of the radio wave from the antenna to be communicated, φ ab is the phase difference between the element antennas, and d ab is the distance between the element antennas.

特開2003−298333号公報JP 2003-298333 A 特開平5−259727号公報JP-A-5-259727

上記のような従来の通信対象となるアンテナを捕捉しアンテナビーム方向制御する方法においては、通信対象となるアンテナからの送信されたビーコン電波の和パターン及び差パターンの出力を得るための合成回路がそれぞれ必要となるため、通信用の回路とは別系統の回路が必要となる。また2次元的なビーム指向誤差信号を得るには、各角度成分に対応して和パターン及び差パターンの出力を得るための合成回路がそれぞれ必要となるため、回路構成が複雑になるという問題があった。また、ビーコン電波の到来方向と差パターンの中心方向との間に差異が大きい場合には、和パターン及び差パターンの出力を利用して検出されるビーム指向誤差信号は検出誤差が大きくなるという問題もあった。   In the conventional method for capturing the antenna to be communicated and controlling the antenna beam direction as described above, a synthesis circuit for obtaining the sum pattern and difference pattern output of the beacon radio wave transmitted from the antenna to be communicated is provided. Since each is required, a circuit of a different system from the communication circuit is required. Further, in order to obtain a two-dimensional beam pointing error signal, a synthesis circuit for obtaining the output of the sum pattern and the difference pattern corresponding to each angle component is required, so that the circuit configuration becomes complicated. there were. In addition, when the difference between the direction of arrival of the beacon radio wave and the center direction of the difference pattern is large, the detection error of the beam pointing error signal detected using the output of the sum pattern and the difference pattern becomes large. There was also.

別の従来の通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を検出する方法においては、上式(1)を用いて電波の到来方向を算出するために、位相量を測定する素子アンテナを含む面内(電波の伝搬方向に沿った面)における電波の到来方向のみしか求めることができないという問題があった。   In another conventional method for detecting the arrival direction of a radio wave from an antenna to be communicated, a plane including an element antenna for measuring a phase amount in order to calculate the arrival direction of the radio wave using the above equation (1) There is a problem that only the direction of arrival of radio waves within the plane (the plane along the propagation direction of radio waves) can be obtained.

この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、通信対象となるアンテナからの電波の到来方向検出のための回路をより簡単な構成にし、かつ通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を2次元的に検出することが可能なアンテナ装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The circuit for detecting the direction of arrival of a radio wave from an antenna to be communicated has a simpler configuration, and the antenna from the antenna to be communicated has been made. The object is to obtain an antenna device capable of two-dimensionally detecting the direction of arrival of radio waves.

この発明は、複数の素子アンテナから成るアレーアンテナと、前記各素子アンテナ毎に設けられそれぞれの位相量を変える移相器、前記各移相器の設定位相を制御する移相器制御装置および前記各移相器への入出力信号の分配合成を行う電力分配合成回路を含むビーム形成回路とにより構成されるフェーズドアレーアンテナを備えたアンテナ装置であって、前記電力分配合成回路に接続され各素子アンテナの受信信号の検波を行う検波回路と、前記フェーズドアレーアンテナの複数の素子アンテナで形成した主ビームを放射する少なくとも1つの測定対象アンテナの位置情報に基づく方向を記憶する角度記憶装置と、前記角度記憶装置で記憶された方向に主ビームを形成するために各素子アンテナに設定する位相量を計算する初期位相演算装置と、前記検波回路の検波に基づき、前記少なくとも1つの測定対象アンテナからの電波によるフェーズドアレーアンテナの受信信号から各素子アンテナの受信電界の位相量の逆符号の位相量を求める素子電界位相演算装置と、前記各素子アンテナの前記初期位相演算装置の位相量と前記素子電界位相演算装置の位相量の差分をとる差分位相演算装置と、前記差分位相演算装置の差分位相量の分布からアンテナ素子座標の1次式で表されるような平面の位相分布を求める最適位相平面演算装置と、前記平面の位相分布の法線ベクトルを求める法線ベクトル演算装置と、前記法線ベクトルと前記角度記憶装置で記憶した方向を用いて実際の電波の到来方向を求める電波到来方向演算装置と、を備えたことを特徴とするアンテナ装置等にある。   The present invention includes an array antenna composed of a plurality of element antennas, a phase shifter that is provided for each of the element antennas and that changes the amount of each phase, a phase shifter control device that controls a set phase of each of the phase shifters, and the above An antenna apparatus including a phased array antenna configured by a beam forming circuit including a power distribution / combination circuit that performs distribution / combination of input / output signals to / from each phase shifter, each element connected to the power distribution / combination circuit A detection circuit for detecting a reception signal of an antenna, an angle storage device for storing a direction based on position information of at least one antenna to be measured that emits a main beam formed by a plurality of element antennas of the phased array antenna, and An initial phase calculation device for calculating a phase amount set for each element antenna in order to form a main beam in the direction stored in the angle storage device. And an element electric field phase calculation device that obtains a phase amount of the opposite sign of the phase amount of the received electric field of each element antenna from the reception signal of the phased array antenna by radio waves from the at least one antenna to be measured based on detection of the detection circuit A difference phase calculation device that takes the difference between the phase amount of the initial phase calculation device of each element antenna and the phase amount of the element electric field phase calculation device, and antenna element coordinates from the distribution of the difference phase amount of the difference phase calculation device An optimal phase plane computing device that obtains a phase distribution of a plane as represented by a linear expression of: a normal vector computing device that obtains a normal vector of the phase distribution of the plane; the normal vector and the angle storage device An antenna apparatus or the like comprising a radio wave arrival direction calculation device that obtains an actual radio wave arrival direction using the direction stored in (1).

この発明では、通信対象となるアンテナからの電波の到来方向検出のための回路をより簡単な構成にし、かつ通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を2次元的に検出することが可能なアンテナ装置を提供できる。   In the present invention, a circuit for detecting the direction of arrival of radio waves from an antenna to be communicated can be made simpler, and the direction of arrival of radio waves from an antenna to be communicated can be detected two-dimensionally. An antenna device can be provided.

この発明の実施の形態1によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the measurement in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における測定の座標系を示した図である。It is the figure which showed the coordinate system of the measurement in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the measurement in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the measurement in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna device by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4における測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the measurement in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna device by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna device by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7における第1の測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the 1st measurement in Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態7における第2の測定の状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the condition of the 2nd measurement in Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態9によるアンテナ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the antenna device by Embodiment 9 of this invention. 図14の切換器の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the structure of the switch of FIG.

この発明によるアンテナ装置では、フェーズドアレーアンテナの主ビームを所定の方向に形成するために各素子アンテナに設定する位相量と、フェーズドアレーアンテナの受信信号から求めた各素子アンテナの電界の位相量との差分から求めたアンテナ素子座標の1次式で表されるような平面の位相分布の法線ベクトルと、上記主ビームを形成した所定の方向とから、通信対象となるアンテナからの電波の到来方向を検出する。   In the antenna device according to the present invention, the phase amount set for each element antenna to form the main beam of the phased array antenna in a predetermined direction, and the phase amount of the electric field of each element antenna obtained from the received signal of the phased array antenna The arrival of radio waves from the antenna to be communicated from the normal vector of the phase distribution of the plane as expressed by the linear expression of the antenna element coordinates obtained from the difference between the two and the predetermined direction in which the main beam is formed Detect direction.

以下、この発明によるアンテナ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, an antenna device according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In addition, in each embodiment, the same or equivalent part is shown with the same code | symbol, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるアンテナ装置の構成を示した図である。図1のアンテナ装置100において、アンテナの開口面上に設置され例えばm×n個の平面のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナ1−m,n(m=1,2,3,・・・,M、n=1,2,3,・・・,N)には、それぞれに素子アンテナの移相量を変える移相器2−m,n(m=1,2,3,・・・,M、n=1,2,3,・・・,N)が接続されている。これらの移相器2−m,nは各移相器への入出力信号を合成分配を行う電力分配合成回路4に接続され、さらに電力分配合成回路4には検波回路6が接続されている。各移相器2−m,nはこれらの設定位相量を制御する移相器制御装置3に接続されている。各移相器2−m,n、電力分配合成回路4、および移相器制御装置3を合わせてビーム形成回路5と呼び、さらに各素子アンテナ1−m,nを加えてフェーズドアレーアンテナと呼ぶ。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the antenna device 100 of FIG. 1, a plurality of element antennas 1-m, n (m = 1, 2, 3,...) That are installed on the aperture surface of the antenna and constitute, for example, an m × n planar array antenna. , M, n = 1, 2, 3,..., N), phase shifters 2-m, n (m = 1, 2, 3,. , M, n = 1, 2, 3,..., N) are connected. These phase shifters 2-m, n are connected to a power distribution / combination circuit 4 that combines and distributes input / output signals to / from each phase shifter, and a detection circuit 6 is connected to the power distribution / combination circuit 4. . Each phase shifter 2-m, n is connected to a phase shifter control device 3 that controls these set phase amounts. Each phase shifter 2-m, n, power distribution / combination circuit 4, and phase shifter control device 3 are collectively referred to as a beam forming circuit 5, and each element antenna 1-m, n is further referred to as a phased array antenna. .

移相器制御装置3には初期位相演算装置8が接続され、初期位相演算装置8にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成する所定の方向を記憶した角度記憶装置7が接続されている。初期位相演算装置8は角度記憶装置7に定められた方向にフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために各素子アンテナ1−m,nに設定する位相量を計算する。検波回路6には、フェーズドアレーアンテナの受信信号から各素子アンテナの受信電界の位相量の逆符号の量を求める素子電界位相演算装置9が接続されている。素子電界位相演算装置9には初期位相演算装置8と素子電界位相演算装置9のそれぞれで求められた位相量の差分を計算する差分位相演算装置10が接続される。   An initial phase calculation device 8 is connected to the phase shifter control device 3, and an angle storage device 7 that stores a predetermined direction for forming the main beam of the phased array antenna is connected to the initial phase calculation device 8. The initial phase calculation device 8 calculates the phase amount set for each element antenna 1-m, n in order to form the main beam of the phased array antenna in the direction determined by the angle storage device 7. Connected to the detection circuit 6 is an element electric field phase calculation device 9 that obtains the amount of the opposite sign of the phase amount of the reception electric field of each element antenna from the reception signal of the phased array antenna. The element electric field phase calculation device 9 is connected to a differential phase calculation device 10 for calculating the difference between the phase amounts obtained by the initial phase calculation device 8 and the element electric field phase calculation device 9.

差分位相演算装置10には最適位相平面演算装置11が接続され、最適位相平面演算装置11は、差分位相演算装置10によって求められた差分位相量の分布から各素子アンテナ1−m,nの位置座標の1次式で表されるような平面の位相分布を求める装置である。最適位相平面演算装置11には、最適位相平面演算装置11において求めた位相平面の法線ベクトルを求める法線ベクトル演算装置12が接続される。電波到来方向演算装置13には角度記憶装置7と法線ベクトル演算装置12とが接続され、法線ベクトル演算装置12によって求めた法線ベクトルと角度記憶装置7に記憶された方向とを用いて電波の到来方向を求める装置である。   An optimum phase plane computing device 11 is connected to the differential phase computing device 10, and the optimum phase plane computing device 11 determines the position of each element antenna 1 -m, n from the distribution of the differential phase amount obtained by the difference phase computing device 10. This is a device for obtaining a phase distribution on a plane as expressed by a linear expression of coordinates. Connected to the optimum phase plane arithmetic unit 11 is a normal vector arithmetic unit 12 for obtaining a normal vector of the phase plane obtained by the optimum phase plane arithmetic unit 11. An angle storage device 7 and a normal vector calculation device 12 are connected to the radio wave arrival direction calculation device 13, and the normal vector obtained by the normal vector calculation device 12 and the direction stored in the angle storage device 7 are used. It is a device that determines the direction of arrival of radio waves.

次に、動作について図を用いて説明する。今、図2に示すように上記のアンテナ装置100を搭載した航空機14において、別の測定対象アンテナ15から放射される電波の到来方向を求める場合を考える。図3はフェーズドアレーアンテナの開口面を基準とした測定の座標系を示した図である。ここでは、図3に示すように、アレーアンテナとして例えば平面アレーアンテナを考える。今、航空機14と測定対象アンテナ15の大まかな位置情報より求めた航空機14に搭載されたアンテナ装置100のアレーアンテナからみた測定対象アンテナ15の方向を(ξ,η)[仰角、方位角]として、角度記憶装置7に記憶する。次に、角度記憶装置7に記憶された方向(ξ,η)にフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために、各素子アンテナ1−m,nに設定する位相を初期位相演算装置8で計算する。つまり、初期位相演算装置8では下式(1)で表される位相量φmnを求める。 Next, the operation will be described with reference to the drawings. Now, consider a case in which an arrival direction of radio waves radiated from another antenna 15 to be measured is obtained in an aircraft 14 equipped with the antenna device 100 as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a measurement coordinate system based on the opening surface of the phased array antenna. Here, as shown in FIG. 3, for example, a planar array antenna is considered as the array antenna. Now, the direction of the measurement target antenna 15 viewed from the array antenna of the antenna device 100 mounted on the aircraft 14 obtained from the rough position information of the aircraft 14 and the measurement target antenna 15 is (ξ 0 , η 0 ) [elevation angle, azimuth angle] ] Is stored in the angle storage device 7. Next, in order to form the main beam of the phased array antenna in the direction (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7, the phase set for each element antenna 1 -m, n is set to the initial phase calculation device 8. Calculate with That is, the initial phase calculation device 8 obtains the phase amount φ mn represented by the following equation (1).

φmn=−(kmnsinξ+kmncosξsinη)−φ0mn (1) φ mn = - (k 0 x mn sinξ 0 + k 0 y mn cosξ 0 sinη 0) -φ 0mn (1)

ただし、kは測定対象アンテナ15から放射される電波の波数、(xmn,ymn)は各素子アンテナ1−m,nの設置位置のx座標とy座標をそれぞれ示す。また、φ0mnは各素子アンテナ1−m,nに接続されている移相器2−m,nと給電線路における位相誤差を補正するための位相量で、通常フェーズドアレーアンテナ運用の際には記憶されている量である。上式(1)に基づいて、移相器制御装置3により各移相器2−m,nの設定位相を変更し、フェーズドアレーアンテナの主ビームを(ξ,η)方向に形成する。 However, k 0 denotes waves wavenumber emitted from the measurement object antenna 15, (x mn, y mn ) each element antenna 1-m, the x and y coordinates of the installation position of the n respectively. Φ 0 mn is a phase amount for correcting a phase error in the phase shifter 2-m, n connected to each element antenna 1-m, n and the feed line. In normal phased array antenna operation, It is a memorized amount. Based on the above equation (1), the set phase of each phase shifter 2-m, n is changed by the phase shifter control device 3, and the main beam of the phased array antenna is formed in the (ξ 0 , η 0 ) direction. .

次に、素子電界位相演算装置9では、例えば、フェーズドアレーアンテナの各移相器2−m,nの設定位相を360度回転させた時の受信電力の変化を検波回路6で検波し、その受信電力の最大値と最小値の比rと、受信電力の最大値を与える位相量Δから下式(2)、(3)を用いて当該移相器に接続された各素子アンテナ1−m,nの受信電界の位相の合成電界位相に対する相対位相値Xを求め、さらに求めた位相値Xの逆符号の位相量φmn’を求める。 Next, in the element electric field phase calculation device 9, for example, the detection circuit 6 detects a change in received power when the set phase of each phase shifter 2-m, n of the phased array antenna is rotated 360 degrees, the ratio r of the maximum value and the minimum value of the received power, the following equation from the phase amount delta 0 giving the maximum value of the received power (2), each element antenna connected to the phase shifter with (3) 1- The relative phase value X with respect to the combined electric field phase of the phase of the received electric field of m, n is obtained, and the phase amount φ mn ′ of the opposite sign of the obtained phase value X is obtained.

X=tan−1{sinΔ/(cosΔ+Γ)} (2)
Γ={(r−1)/(r+1)} (3)
X = tan −1 {sinΔ 0 / (cosΔ 0 + Γ)} (2)
Γ = {(r−1) / (r + 1)} (3)

なお、この方法は素子電界ベクトル回転法と呼ばれるものであり、「アンテナ測定法」として公知である(例えば特開昭57−93267号公報参照)。   This method is called an element electric field vector rotation method, and is known as an “antenna measurement method” (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-93267).

今、航空機14から見た測定対象アンテナ15の実際の方向を(ξ+Δξ,η+Δη)とすると、上式(2)及び(3)を用いて求められる位相量は理論的には、 Assuming that the actual direction of the antenna 15 to be measured as viewed from the aircraft 14 is (ξ 0 + Δξ, η 0 + Δη), the phase amount obtained using the above equations (2) and (3) is theoretically

mnsin(ξ+Δξ)+kmncos(ξ+Δξ)sin(η+Δη)+φ0mn (4) k 0 x mn sin (ξ 0 + Δξ) + k 0 y mn cos (ξ 0 + Δξ) sin (η 0 + Δη) + φ 0 mn (4)

と表わすことができ、素子電界位相演算装置9で求められる位相量φmn’は下式(5)で表すことができる。 The phase amount φ mn ′ obtained by the element electric field phase calculation device 9 can be expressed by the following equation (5).

φmn’=−{kmnsin(ξ+Δξ)+
mncos(ξ+Δξ)sin(η+Δη)}−φ0mn (5)
φ mn '=-{k 0 x mn sin (ξ 0 + Δξ) +
k 0 y mn cos (ξ 0 + Δξ) sin (η 0 + Δη)} − φ 0 mn (5)

上式(5)には各素子アンテナ1−m,nに接続されている移相器2−m,nと給電線路における位相誤差φ0mnを含んでいるので、その影響を取り除くため、差分位相演算装置10では初期位相演算装置8で求められた位相量φmnと素子電界位相演算装置9で求めた位相量φmn'との差分、つまり上式(1)と(5)の差分Δφmnとして下式(6)を計算することとなる。 The above equation (5) includes the phase shifter 2-m, n connected to each element antenna 1-m, n and the phase error φ 0mn in the feed line. difference [Delta] [phi mn of the difference of the phase amount and phi mn 'obtained by the phase amount obtained by the arithmetic unit 10 in the initial phase calculating unit 8 phi mn and the element field phase arithmetic unit 9, i.e. above formula (1) and (5) The following formula (6) is calculated as follows.

Δφmn=φmn’−φmn
=−kmnsin(ξ+Δξ)−kmncos(ξ+Δξ)sin(η+Δη)
+kmnsinξ+kmncosξsinη (6)
Δφ mn = φ mn '-φ mn
= −k 0 x mn sin (ξ 0 + Δξ) −k 0 y mn cos (ξ 0 + Δξ) sin (η 0 + Δη)
+ K 0 x mn sinξ 0 + k 0 y mn cosξ 0 sinη 0 (6)

最適位相平面演算装置11では、実際には測定誤差を含んだ差分位相量Δφmnに対して、最適な素子アンテナ座標(kmn,kmn)の1次式 In the optimum phase plane computing device 11, the linear expression of the optimum element antenna coordinates (k 0 x mn , k 0 y mn ) is actually obtained for the differential phase amount Δφ mn including the measurement error.

akmn+bkmn+c+Δφmn=0 (7) ak 0 x mn + bk 0 y mn + c + Δφ mn = 0 (7)

の形で表わされる平面の位相分布の係数aとbを求める。これは、下式(8)を最小とするようなa,b,cを求めることで可能である。   The coefficients a and b of the planar phase distribution represented by This is possible by obtaining a, b, and c that minimize the following equation (8).

Figure 2011019067
Figure 2011019067

上式(8)は、例えば最小二乗法により下式(9)のように求めることができる。   The above equation (8) can be obtained as the following equation (9) by the least square method, for example.

Figure 2011019067
Figure 2011019067

今、上式(6)、(7)の係数を比較すると、下式(10)が得られる。   When the coefficients of the above equations (6) and (7) are compared, the following equation (10) is obtained.

a=sin(ξ+Δξ)−sinξ
b=cos(ξ+Δξ)sin(η+Δη)−cosξsinη (10)
c=0
a = sin (ξ 0 + Δξ) −sinξ 0
b = cos (ξ 0 + Δξ) sin (η 0 + Δη) −cosξ 0 sin η 0 (10)
c = 0

法線ベクトル演算装置12では、最適位相平面演算装置11で求めた位相平面の法線ベクトルを求める。上式(7)の形で表わされる平面の法線ベクトルは(a,b,1)となるので、上式(9)によりその成分は、各素子アンテナ1−m,nの位置座標と差分位相量Δφmnとから容易に求めることができる。電波到来方向演算装置13では、法線ベクトル演算装置12で求めた法線ベクトルの各成分(a,b,1)と角度記憶装置7で記憶されている(ξ)をもとに(Δξ,Δη)を求める。つまり、電波到来方向演算装置13では上式(10)を(Δξ,Δη)に関して解き、求めた(Δξ,Δη)と角度記憶装置7で記憶されている(ξ)から、実際の電波の到来方向(ξ+Δξ,η+Δη)を求めることとなる。 The normal vector computing device 12 obtains the normal vector of the phase plane obtained by the optimum phase plane computing device 11. Since the normal vector of the plane represented by the form of the above equation (7) is (a, b, 1), the component is expressed by the position coordinate and the difference of each element antenna 1-m, n according to the above equation (9). It can be easily obtained from the phase amount Δφ mn . In the radio wave arrival direction calculation device 13, each component (a, b, 1) of the normal vector obtained by the normal vector calculation device 12 and (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7 are used. (Δξ, Δη) is obtained. In other words, the radio wave arrival direction calculation device 13 solves the above equation (10) with respect to (Δξ, Δη), and from the obtained (Δξ, Δη) and (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7, actually The direction of arrival of radio waves (ξ 0 + Δξ, η 0 + Δη) is obtained.

このように、実施の形態1では、従来のように電波到来方向を検出するために、通信用の回路とは別系統の回路を必要とせず、簡単なアンテナ構成で電波の到来方向を求めることが可能となる。さらに、位相平面の法線ベクトルを利用するため、2次元的な電波の到来方向を容易に求めることが可能となる。   As described above, in the first embodiment, in order to detect the arrival direction of radio waves as in the prior art, a separate circuit from the communication circuit is not required, and the arrival direction of radio waves is obtained with a simple antenna configuration. Is possible. Furthermore, since the normal vector of the phase plane is used, the two-dimensional radio wave arrival direction can be easily obtained.

実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2によるアンテナ装置の構成を示した図である。図4のアンテナ装置100では、アンテナ装置本体101側では電力分配合成回路4には第1の送信機16が接続される。このアンテナ装置本体101のフェーズドアレーアンテナから放射された電波は、アンテナ装置本体101とは別に設けられる(図5参照)、第1の受信アンテナ17、第1の検波回路6、素子電界位相演算装置9、第2の送信機16a、送信アンテナ18で構成されるサブアンテナ装置19において受信、検波される。なお、第1の受信アンテナ17、第1の検波回路6、第2の送信機16a、送信アンテナ18が送受信手段を構成する。
Embodiment 2. FIG.
4 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the antenna device 100 of FIG. 4, the first transmitter 16 is connected to the power distribution and synthesis circuit 4 on the antenna device body 101 side. The radio wave radiated from the phased array antenna of the antenna device main body 101 is provided separately from the antenna device main body 101 (see FIG. 5), the first receiving antenna 17, the first detection circuit 6, the element electric field phase calculating device. 9, the signal is received and detected by the sub-antenna device 19 including the second transmitter 16 a and the transmission antenna 18. The first receiving antenna 17, the first detection circuit 6, the second transmitter 16a, and the transmitting antenna 18 constitute a transmitting / receiving means.

フェーズドアレーアンテナから放射された電波は、サブアンテナ装置19でまず第1の受信アンテナ17において受信され、第1の受信アンテナ17には第1の検波回路6が接続され、第1の検波回路6にはフェーズドアレーアンテナからの送信信号から各素子アンテナからの放射電界の位相量の逆符号の量を求める素子電界位相演算装置9が接続される。素子電界位相演算装置9には第2の送信機16aが接続され、第2の送信機16aには送信アンテナ18が接続され、素子電界位相演算装置9で求められた位相量を含んだ信号が第2の送信機16aおよび送信アンテナ18により送信される。   The radio wave radiated from the phased array antenna is first received by the first receiving antenna 17 by the sub-antenna device 19, and the first detecting circuit 6 is connected to the first receiving antenna 17. Is connected to an element electric field phase calculating device 9 for obtaining the amount of the opposite sign of the phase quantity of the radiated electric field from each element antenna from the transmission signal from the phased array antenna. A second transmitter 16 a is connected to the element electric field phase calculation device 9, a transmission antenna 18 is connected to the second transmitter 16 a, and a signal including the phase amount obtained by the element electric field phase calculation device 9 is received. It is transmitted by the second transmitter 16a and the transmission antenna 18.

送信アンテナ18より送信された信号は、アンテナ装置本体101側でフェーズドアレーアンテナとともに設けられた第2の受信アンテナ17aで受信され、第2の受信アンテナ17aには第2の検波回路6aが接続され、受信した信号を検波する。第2の検波回路6aには、各素子アンテナからの放射電界の位相量の逆符号の量を記憶する素子電界位相記憶装置20が接続されている。素子電界位相記憶装置20には差分位相演算装置10が接続される。測定アンテナ方向演算装置21には、角度記憶装置7と法線ベクトル演算装置12とが接続されており、法線ベクトル演算装置12によって求めた法線ベクトルと角度記憶装置7に記憶された方向とを用いてアンテナ装置本体101側のアレーアンテナからみた第1の受信アンテナ17の方向を求める装置である。   The signal transmitted from the transmission antenna 18 is received by the second reception antenna 17a provided with the phased array antenna on the antenna device body 101 side, and the second detection circuit 6a is connected to the second reception antenna 17a. Detect the received signal. The second detector circuit 6a is connected to an element electric field phase storage device 20 for storing the amount of the opposite sign of the phase amount of the radiated electric field from each element antenna. A differential phase calculation device 10 is connected to the element electric field phase storage device 20. An angle storage device 7 and a normal vector calculation device 12 are connected to the measurement antenna direction calculation device 21, and the normal vector obtained by the normal vector calculation device 12 and the direction stored in the angle storage device 7 Is used to determine the direction of the first receiving antenna 17 as viewed from the array antenna on the antenna device body 101 side.

次に動作について図を用いて説明する。実施の形態1では、フェーズドアレーアンテナが受信の場合に、電波の到来方向を求める方法について述べた。実施の形態2は、フェーズドアレーアンテナが送信の場合に対応しており、実施の形態1の場合と同様に、図5に示すようにフェーズドアレーアンテナを含むアンテナ装置本体101が搭載された航空機14と、それとは別に設けたサブアンテナ装置19との間で測定を行い、航空機14に搭載されたアンテナ装置本体101のアレーアンテナからみたサブアンテナ装置19の第1の受信アンテナ17の方向(以下、航空機14からみたサブアンテナ装置19の方向と呼ぶ)を求める場合を考える。   Next, the operation will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the method for obtaining the arrival direction of radio waves when the phased array antenna is receiving has been described. The second embodiment corresponds to the case where the phased array antenna is used for transmission. As in the case of the first embodiment, as shown in FIG. 5, the aircraft 14 on which the antenna apparatus main body 101 including the phased array antenna is mounted. And the direction of the first receiving antenna 17 of the sub-antenna device 19 viewed from the array antenna of the antenna device body 101 mounted on the aircraft 14 (hereinafter, Consider the case of obtaining the direction of the sub-antenna device 19 as viewed from the aircraft 14).

今、実施の形態1の場合と同様に大まかな位置情報より求めた航空機14からみたサブアンテナ装置19の方向を(ξ,η)として、角度記憶装置7に記憶する。つぎに、角度記憶装置7に記憶された方向(ξ,η)にフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために、上式(1)で表わされる各素子アンテナ1−m,nに設定する位相を初期位相演算装置8で計算する。初期位相演算装置8で求めた位相量に基づいて、移相器制御装置3により各移相器2−m,nの設定位相を変更し、フェーズドアレーアンテナの主ビームを(ξ,η)方向に形成する。 As in the case of the first embodiment, the direction of the sub antenna device 19 viewed from the aircraft 14 obtained from the rough position information is stored in the angle storage device 7 as (ξ 0 , η 0 ). Next, in order to form the main beam of the phased array antenna in the direction (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7, each element antenna 1-m, n represented by the above equation (1) is set. The phase to be calculated is calculated by the initial phase calculator 8. Based on the phase amount obtained by the initial phase calculation device 8, the phase shifter control device 3 changes the set phase of each phase shifter 2-m, n, and changes the main beam of the phased array antenna (ξ 0 , η 0 ) Direction.

フェーズドアレーアンテナから放射される電波は、サブアンテナ装置19に設けられた第1の受信アンテナ17で受信され、第1の検波回路6で検波される。次に、素子電界位相演算装置9では、実施の形態1と同様に、例えば、素子電界ベクトル回転法を用いて各素子アンテナ1−m,nから放射された電界の位相の合成電界に対する相対位相値Xを求め、さらに求めた位相値Xの逆符号の位相量φmn'を計算する。このとき、理論的には実施の形態1の場合と同様に、φmn'は上式(5)で表わされると考えられる。素子電界位相演算装置9で求められる位相量φmn'は、第2の送信機16aおよび送信アンテナ18により送信され、第1の送信アンテナ18により送信された信号は、アンテナ装置本体101側の第2の受信アンテナ17aで受信され、第2の検波回路6aで検波される。 Radio waves radiated from the phased array antenna are received by the first receiving antenna 17 provided in the sub-antenna device 19 and detected by the first detection circuit 6. Next, in the element electric field phase calculation device 9, as in the first embodiment, for example, the phase of the electric field radiated from each element antenna 1-m, n using the element electric field vector rotation method is relative to the combined electric field. The value X is obtained, and the phase amount φ mn ′ of the opposite sign of the obtained phase value X is calculated. At this time, theoretically, φ mn ′ is considered to be expressed by the above equation (5), as in the case of the first embodiment. The phase amount φ mn ′ obtained by the element electric field phase calculation device 9 is transmitted by the second transmitter 16 a and the transmission antenna 18, and the signal transmitted by the first transmission antenna 18 is the first signal on the antenna device body 101 side. 2 is received by the second receiving antenna 17a and detected by the second detection circuit 6a.

素子電界位相記憶装置20では検波した位相量φmn'を記憶し、差分位相演算装置10では、上記初期位相演算装置8で求められた位相量φmnと上記素子電界位相記憶装置20に記憶された位相量φmn'との差分Δφmnを計算する。Δφmnは実施の形態1の場合と同様に、上式(6)で表わされる。最適位相平面演算装置11および法線ベクトル演算装置12では、実施の形態1の場合と同様に、差分位相演算装置10で求めた差分位相量Δφmnから、素子アンテナ座標の1次式の形で表わされる位相平面を求め、さらにその法線ベクトルを求める。法線ベクトル演算装置12で求められる法線ベクトルは実施の形態1の場合と同様に、上式(9)で表わされるa,bを用いて(a,b,1)となるので、測定アンテナ方向演算装置21では、上式(10)を(Δξ,Δη)に関して解き、求めた(Δξ,Δη)と角度記憶装置7で記憶されている(ξ)から、実際のアレーアンテナから見た第1の受信アンテナ17の方向(ξ+Δξ,η+Δη)を求める。 The element electric field phase storage device 20 stores the detected phase amount φ mn ′, and the differential phase calculation device 10 stores the phase amount φ mn obtained by the initial phase calculation device 8 and the element electric field phase storage device 20. A difference Δφ mn from the obtained phase amount φ mn ′ is calculated. Δφ mn is expressed by the above equation (6), as in the first embodiment. In the optimum phase plane computing device 11 and the normal vector computing device 12, as in the case of the first embodiment, the differential phase amount Δφ mn obtained by the differential phase computing device 10 is used in the form of a linear expression of element antenna coordinates. The phase plane to be represented is obtained, and further its normal vector is obtained. As in the case of the first embodiment, the normal vector obtained by the normal vector arithmetic unit 12 becomes (a, b, 1) using a and b expressed by the above equation (9). The direction calculation device 21 solves the above equation (10) with respect to (Δξ, Δη) and calculates (Δξ, Δη) and (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7 from the actual array antenna. The direction (ξ 0 + Δξ, η 0 + Δη) of the first receiving antenna 17 as seen from FIG.

このように実施の形態2では、従来のように測定対象となる受信アンテナの方向を検出するために、通信用の回路とは別系統の回路を必要とせず、簡単なアンテナ構成で測定対象アンテナの方向を求めることが可能となる。さらに、位相平面の法線ベクトルを利用するため、2次元的な測定対象アンテナの方向を容易に求めることが可能となる。   As described above, in the second embodiment, in order to detect the direction of the receiving antenna to be measured as in the past, a circuit different from the communication circuit is not required, and the antenna to be measured has a simple antenna configuration. Can be obtained. Furthermore, since the normal vector of the phase plane is used, the direction of the two-dimensional antenna to be measured can be easily obtained.

実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3によるアンテナ装置の構成を示した図である。図6のアンテナ装置100では、図6のアンテナ装置において、電波到来方向演算装置13に、電波到来方向記憶装置22が接続される。電波到来方向記憶装置22は、電波到来方向演算装置13において求めた複数の電波の到来方向を記憶する装置である。電波到来方向記憶装置22には、ヌル形成位相演算装置23が接続され、ヌル形成位相演算装置23は移相器制御装置3に接続される。ヌル形成位相演算装置23は、フェーズドアレーアンテナの主ビームを所定の方向に形成し、かつ電波到来方向記憶装置22により記憶された複数の電波到来方向のうち少なくとも一方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成するために、各素子アンテナに設定する位相量を求める装置である。
Embodiment 3 FIG.
6 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the antenna device 100 of FIG. 6, the radio wave arrival direction storage device 22 is connected to the radio wave arrival direction calculation device 13 in the antenna device of FIG. 6. The radio wave arrival direction storage device 22 is a device that stores the arrival directions of a plurality of radio waves obtained by the radio wave arrival direction calculation device 13. A null forming phase calculation device 23 is connected to the radio wave arrival direction storage device 22, and the null forming phase calculation device 23 is connected to the phase shifter control device 3. The null forming phase calculation device 23 forms the main beam of the phased array antenna in a predetermined direction, and sets the null of the phased array antenna in at least one of the plurality of radio wave arrival directions stored by the radio wave arrival direction storage device 22. In order to form, it is an apparatus which calculates | requires the phase amount set to each element antenna.

次に動作について図を用いて説明する。今、図7に示すように上記のアンテナ装置100を搭載した航空機14において、別に設けられた複数の測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)から放射される複数の電波の到来方向を求める場合を考える。実施の形態3では、実施の形態1と同様に、各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)からそれぞれ放射される電波の到来方向をそれぞれ電波到来方向演算装置13で求める。今、電波到来方向演算装置13で求めた各電波の到来方向を(ξ)(n=1,2,3,・・・,Ns)とすると。電波到来方向記憶装置22は、電波到来方向演算装置13で求めた各電波の到来方向(ξ)を順次記憶していく。 Next, the operation will be described with reference to the drawings. Now, as shown in FIG. 7, in the aircraft 14 equipped with the antenna device 100, it is radiated from a plurality of antennas 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) provided separately. Consider the case of finding the direction of arrival of multiple radio waves. In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the arrival directions of the radio waves radiated from the respective measurement target antennas 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) are set as the radio wave arrival directions. Obtained by the arithmetic unit 13. Now, assume that the arrival direction of each radio wave obtained by the radio wave arrival direction calculation device 13 is (ξ n , η n ) (n = 1, 2, 3,..., Ns). The radio wave arrival direction storage device 22 sequentially stores the arrival directions (ξ n , η n ) of each radio wave obtained by the radio wave arrival direction calculation device 13.

今、航空機14と測定対象アンテナ15−1間で衛星間通信を行う場合を想定する。このとき、その他の測定対象アンテナ15−n(n=2,3,4,・・・,Ns)から放射される電波は、所望の測定対象アンテナ15−1から送信される信号の干渉成分となるため、航空機14と測定対象アンテナ15−1間の通信を効率よく行うためには、その干渉を抑圧する必要がある。これは、測定対象アンテナ15−1以外の測定対象アンテナ15−n(n=2,3,4,・・・,Ns)の方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成することで実現可能である。   Assume that inter-satellite communication is performed between the aircraft 14 and the antenna to be measured 15-1. At this time, radio waves radiated from the other measurement target antennas 15-n (n = 2, 3, 4,..., Ns) are combined with interference components of signals transmitted from the desired measurement target antennas 15-1. Therefore, in order to efficiently communicate between the aircraft 14 and the measurement target antenna 15-1, it is necessary to suppress the interference. This can be realized by forming a null of the phased array antenna in the direction of the measurement target antenna 15-n (n = 2, 3, 4,..., Ns) other than the measurement target antenna 15-1.

そこで、電波到来方向記憶装置22に記憶された各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)から放射される電波の到来方向を用いて、通信対象以外の測定対象アンテナ15−n(n=2,3,4,・・・,Ns)の方向(ξ)(n=2,3,4,・・・,Ns)にはフェーズドアレーアンテナのヌルを形成し、かつ所望の通信対象の測定対象アンテナ15−1の方向(ξ)にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するための素子アンテナに設定する位相量をヌル形成位相演算装置23で求める。なお、ヌル形成位相演算装置23では、例えば、主ビーム方向とヌルを向ける方向に対応した各素子アンテナに設定する位相量を記憶したデータベース(図示省略)を利用したり、平面波合成法を用いたり、最適化演算を行ったりして各素子アンテナに設定する位相量を計算する。 Therefore, by using the arrival directions of the radio waves radiated from the respective measurement target antennas 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) stored in the radio wave arrival direction storage device 22, The phased array antenna is in the direction (ξ n , η n ) (n = 2, 3, 4,..., Ns) of the antenna to be measured 15-n (n = 2, 3, 4,..., Ns). And the phase amount set in the element antenna for forming the main beam of the phased array antenna in the direction (ξ 1 , η 1 ) of the measurement target antenna 15-1 as a desired communication target is null-formed Obtained by the phase calculation unit 23. The null forming phase calculation device 23 uses, for example, a database (not shown) that stores phase amounts set in each element antenna corresponding to the main beam direction and the direction in which the null is directed, or uses a plane wave synthesis method. The amount of phase set for each element antenna is calculated by performing an optimization calculation.

このように実施の形態3では、通信対象および通信対象外のアンテナからの電波の到来方向を測定し、所定の通信対象のアンテナの方向にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成し、かつ通信対象外のアンテナの方向にはフェーズドアレーアンテナのヌルを形成することで、通信対象外のアンテナからの干渉を抑圧し、通信対象のアンテナとの通信を効率よく行うことが可能となる。   As described above, in the third embodiment, the arrival directions of radio waves from the communication target antenna and the non-communication target antenna are measured, the main beam of the phased array antenna is formed in the direction of the predetermined communication target antenna, and the communication target By forming a null of the phased array antenna in the direction of the outside antenna, it is possible to suppress interference from the antenna that is not the communication target and to efficiently communicate with the antenna that is the communication target.

実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4によるアンテナ装置の構成を示した図である。図8では、1つのアンテナ装置本体101に対して複数のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)が設けられている。各サブアンテナ装置19−nはそれぞれ、第1の検波回路6、素子電界位相演算装置9、第2の送信機16aと共にそれぞれの第1の受信アンテナ17−1〜17−Ns、送信アンテナ18−1〜18−Nsを備える。測定アンテナ方向演算装置21には測定アンテナ方向記憶装置24が接続され、測定アンテナ方向記憶装置24は測定アンテナ方向演算装置21で求められた、アレーアンテナから見た各サブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)における第1の受信アンテナ17の方向を記憶する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 8, a plurality of sub-antenna devices 19-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) are provided for one antenna device body 101. Each of the sub-antenna devices 19-n includes the first detection circuit 6, the element electric field phase calculation device 9, and the second transmitter 16a together with the first reception antennas 17-1 to 17-Ns and the transmission antenna 18-, respectively. 1-18-Ns. A measurement antenna direction storage device 24 is connected to the measurement antenna direction calculation device 21, and the measurement antenna direction storage device 24 is obtained by the measurement antenna direction calculation device 21, and each sub antenna device 19 -n (n = 1, 2, 3,..., Ns), the direction of the first receiving antenna 17 is stored.

測定アンテナ方向記憶装置24には、ヌル形成位相演算装置23が接続される。ヌル形成位相演算装置23は、フェーズドアレーアンテナの主ビームを所定の方向に形成し、かつ測定アンテナ方向記憶装置24により記憶されたアレーアンテナから見た複数のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)における第1の受信アンテナ17の方向のうち少なくとも一方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成するために、各素子アンテナ1−m,nに設定する位相量を求める装置である。   A null forming phase calculation device 23 is connected to the measurement antenna direction storage device 24. The null forming phase calculation device 23 forms a main beam of the phased array antenna in a predetermined direction, and a plurality of sub antenna devices 19-n (n = 1) viewed from the array antenna stored in the measurement antenna direction storage device 24. , 2, 3,..., Ns) in order to form a null of the phased array antenna in at least one of the directions of the first receiving antenna 17, the phase amount set for each element antenna 1-m, n Is a device for obtaining

次に動作について図を用いて説明する。実施の形態4では、上記実施の形態3のフェーズドアレーアンテナが送信の場合に相当し、図9に示すように、フェーズドアレーアンテナを含むアンテナ装置本体101の搭載された航空機14と、別に設けられた複数のサブアンテナ装置19−n(n=2,3,・・・,Ns)との間で測定を行い、航空機14に搭載されたアレーアンテナからみた各サブアンテナ装置19−n(n=2,3,・・・,Ns)の各第1の受信アンテナ17の方向(以下、航空機14からみた各サブアンテナ装置19−nの方向と呼ぶ)を求める場合を考える。   Next, the operation will be described with reference to the drawings. The fourth embodiment corresponds to the case where the phased array antenna of the third embodiment is used for transmission, and is provided separately from the aircraft 14 on which the antenna device main body 101 including the phased array antenna is mounted, as shown in FIG. In addition, measurement is performed with a plurality of sub-antenna devices 19-n (n = 2, 3,..., Ns), and each sub-antenna device 19-n (n = n = n) viewed from the array antenna mounted on the aircraft 14 is measured. Let us consider a case where the directions of the first receiving antennas 17 (2, 3,..., Ns) (hereinafter referred to as the directions of the sub-antenna devices 19-n viewed from the aircraft 14) are obtained.

実施の形態2と同様に、航空機14からみた各サブアンテナ装置19−nの方向をそれぞれ測定アンテナ方向演算装置21で求める。測定アンテナ方向記憶装置24は、測定アンテナ方向演算装置21で求められた航空機14からみた各サブアンテナ装置19−nの方向をそれぞれ記憶する。ヌル形成位相演算装置23は、実施の形態3と同様の方法により、測定アンテナ方向記憶装置24に記憶された航空機14からみた各サブアンテナ装置19−nの方向を用いて、通信対象以外のサブアンテナ装置の方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成し、かつ所望の通信対象のサブアンテナ装置の方向にフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために各素子アンテナに設定する位相量をヌル形成位相演算装置23で求める。   Similarly to the second embodiment, the direction of each sub-antenna device 19-n viewed from the aircraft 14 is obtained by the measurement antenna direction calculation device 21. The measurement antenna direction storage device 24 stores the directions of the sub antenna devices 19-n as viewed from the aircraft 14, which are obtained by the measurement antenna direction calculation device 21. The null forming phase calculation device 23 uses the direction of each sub antenna device 19-n viewed from the aircraft 14 stored in the measurement antenna direction storage device 24 in the same manner as in the third embodiment, and uses the sub antenna devices 19-n other than the communication target. Null formation phase calculation for the phase amount set for each element antenna to form the phased array antenna null in the direction of the antenna device and to form the main beam of the phased array antenna in the direction of the desired sub antenna device for communication It is determined by the device 23.

このように実施の形態4では、アレーアンテナから見た通信対象および通信対象外のアンテナの方向を測定し、所定の通信対象のアンテナの方向にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成し、かつ通信対象外のアンテナの方向にはフェーズドアレーアンテナのヌルを形成することで、通信対象外のアンテナからの干渉を抑圧し、通信対象のアンテナとの通信を効率よく行うことが可能となる。   Thus, in the fourth embodiment, the direction of the communication target and the non-communication target antenna as viewed from the array antenna is measured, the main beam of the phased array antenna is formed in the direction of the predetermined communication target antenna, and the communication is performed. By forming a null of the phased array antenna in the direction of the antenna that is not the target, it is possible to suppress the interference from the antenna that is not the target of communication and efficiently communicate with the antenna that is the target of communication.

実施の形態5.
図10はこの発明の実施の形態5によるアンテナ装置の構成を示した図である。図10のアンテナ装置100は、各素子アンテナ1−m,nが複数のビーム形成回路5−n(n=1,2,3,・・・,Nb)のそれぞれに接続され、各ビーム形成回路5−nで形成されるビームを合成、分配したビームの送受信を行うマルチビームアンテナ装置を想定したものである。各ビーム形成回路5−nには、検波回路6、初期位相演算装置8、ヌル形成位相演算装置23がそれぞれ接続されている。複数のビーム形成回路5−nの各素子アンテナ端子は各素子アンテナごとに分配合成する複数の第2の電力分配合成回路4a−m,n(m=1,2,3,・・・,M、n=1,2,3,・・・,N)に接続され、第2の電力分配合成回路4a−m,nはそれぞれ対応した各素子アンテナ1−m,nにそれぞれ接続される。すなわち、全ての素子アンテナ1−m,nにそれぞれの第2の電力分配合成回路4a−m,nが接続されて全てのビーム形成回路5−nに接続されている。
Embodiment 5 FIG.
10 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the antenna device 100 of FIG. 10, each element antenna 1-m, n is connected to each of a plurality of beam forming circuits 5-n (n = 1, 2, 3,..., Nb), and each beam forming circuit is connected. This assumes a multi-beam antenna device that transmits and receives a beam formed by combining and distributing beams formed by 5-n. Each beam forming circuit 5-n is connected to a detection circuit 6, an initial phase calculating device 8, and a null forming phase calculating device 23. Each element antenna terminal of the plurality of beam forming circuits 5-n has a plurality of second power distribution / combination circuits 4a-m, n (m = 1, 2, 3,..., M) that distribute and synthesize each element antenna. , N = 1, 2, 3,..., N), and the second power distribution / combination circuits 4a-m, n are respectively connected to the corresponding element antennas 1-m, n. That is, the second power distribution / combination circuits 4a-m, n are connected to all the element antennas 1-m, n and connected to all the beam forming circuits 5-n.

次に動作について図を用いて説明する。今、図7と同様に上記のマルチビームアンテナ構造を有するフェーズドアレーアンテナを含むアンテナ装置100を搭載した航空機14において、別に設けられた複数の測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)から放射される複数の電波の到来方向を求める場合を考える。実施の形態5では、実施の形態3と同様に、各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)からそれぞれ放射される電波の到来方向を、上記マルチビームアンテナのうち少なくとも一つのビームを用いて電波到来方向演算装置13において求め、それぞれ電波到来方向記憶装置22に記憶する。   Next, the operation will be described with reference to the drawings. Now, in the aircraft 14 equipped with the antenna device 100 including the phased array antenna having the multi-beam antenna structure as in FIG. 7, a plurality of antennas 15-n (n = 1, 2, 3) separately provided. ,..., Ns) Let us consider a case in which the arrival directions of a plurality of radio waves radiated from Ns) are obtained. In the fifth embodiment, as in the third embodiment, the arrival directions of radio waves radiated from the respective measurement target antennas 15-n (n = 1, 2, 3,. The radio wave arrival direction calculation device 13 uses at least one beam of the antennas and stores it in the radio wave arrival direction storage device 22.

今、航空機14と各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)間でマルチビームアンテナを用いて通信を行う場合を想定し、航空機14と測定対象アンテナ15−n間で通信を行うためのビームをビームn(n=1,2,3,・・・,Ns)と呼ぶ。実施の形態3で述べたように、例えば、ビームmにおいてはその他の測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)から放射される電波は、所望の測定対象アンテナ15−mから送信される信号の干渉成分となり、航空機14と通信対象となる測定対象アンテナ15−m間の通信を効率よくおこなうためには、その干渉を抑圧する必要がある。これは、ビームmに対して、通信対象外の測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)の方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成することで実現可能である。   Now, assuming the case where communication is performed using the multi-beam antenna between the aircraft 14 and each measurement target antenna 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ns), the aircraft 14 and the measurement target antenna 15 A beam for performing communication between −n is called a beam n (n = 1, 2, 3,..., Ns). As described in the third embodiment, for example, in the beam m, other antennas 15-n (n = 1, 2, 3,..., M−1, m + 1,. ) Is an interference component of the signal transmitted from the desired measurement target antenna 15-m, and in order to efficiently communicate between the aircraft 14 and the measurement target antenna 15-m to be communicated, It is necessary to suppress the interference. This is because the beam m is phased in the direction of the measurement target antenna 15-n (n = 1, 2, 3,..., M−1, m + 1,. This can be realized by forming an array antenna null.

そこで、電波到来方向記憶装置22に記憶された各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ns)から放射される電波の到来方向を用いて、ビームmに対して通信対象以外の測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)の方向にはフェーズドアレーアンテナのヌルを形成し、かつ所望の通信対象の測定対象アンテナ15−mの方向にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために素子アンテナに設定する位相量をヌル形成位相演算装置23で求める。   Therefore, the arrival direction of the radio wave radiated from each measurement target antenna 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) stored in the radio wave arrival direction storage device 22 is used for the beam m. Then, a null of the phased array antenna is formed in the direction of the measurement target antenna 15-n (n = 1, 2, 3,..., M-1, m + 1,..., Ns) other than the communication target. In addition, the null forming phase calculation device 23 obtains the phase amount set in the element antenna in order to form the main beam of the phased array antenna in the direction of the measurement target antenna 15-m of the desired communication target.

このように実施の形態5では、マルチビームアンテナを用いて複数の通信対象のアンテナと通信を行う場合に、通信対象および通信対象外のアンテナからの電波の到来方向を測定し、各ビームの主ビームを当該通信対象のアンテナ方向に形成し、かつそれぞれのビームの通信対象外のアンテナの方向にはヌルを形成することで、マルチビームアンテナを用いて複数のアンテナと通信を行う場合に、通信対象外のアンテナからの干渉を抑圧し、通信対象のアンテナとの通信を効率よく行うことが可能となる。   As described above, in the fifth embodiment, when communicating with a plurality of communication target antennas using a multi-beam antenna, the arrival directions of radio waves from communication target and non-communication target antennas are measured, and the main beam of each beam is measured. When communicating with multiple antennas using a multi-beam antenna, a beam is formed in the direction of the antenna of the communication target and a null is formed in the direction of the antenna that is not the communication target of each beam. It is possible to suppress interference from antennas that are not the object and to efficiently communicate with the antenna that is the object of communication.

実施の形態6.
図11はこの発明の実施の形態6によるアンテナ装置の構成を示した図である。図11のアンテナ装置100は、実施の形態5の図10に示すマルチビームアンテナ装置を想定したアンテナ装置を実施の形態4の図8に示す送信の場合に対応させたものである。図8のアンテナ装置において、素子アンテナ1−m,nと、移相器2−m,n、移相器制御装置3、電力分配合成回路4を含むビーム形成回路5とからなるフェーズドアレーアンテナの部分が、図10の素子アンテナ1−m,nと、第2の電力分配合成回路4a−m,nと、ビーム形成回路5−nとからなるフェーズドアレーアンテナで構成され、各ビーム形成回路5−nには、第1の送信機16、初期位相演算装置8、ヌル形成位相演算装置23がそれぞれ接続されている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. The antenna device 100 in FIG. 11 corresponds to the case of the transmission shown in FIG. 8 of the fourth embodiment in the antenna device assuming the multi-beam antenna device shown in FIG. 10 of the fifth embodiment. In the antenna apparatus of FIG. 8, a phased array antenna comprising an element antenna 1-m, n, a phase shifter 2-m, n, a phase shifter control apparatus 3, and a beam forming circuit 5 including a power distribution / combination circuit 4. The portion is composed of a phased array antenna composed of the element antenna 1-m, n of FIG. 10, the second power distribution / combination circuit 4a-m, n, and the beam forming circuit 5-n. The first transmitter 16, the initial phase calculation device 8, and the null forming phase calculation device 23 are connected to -n, respectively.

動作について説明すると、上記各実施の形態に示した手法と同様の手法により、マルチビームアンテナを用いて複数の通信対象のアンテナと通信を行う場合に、マルチビームアンテナからみた通信対象および通信対象外のアンテナの方向を測定し、各ビームの主ビームを該当する通信対象のアンテナ方向に形成し、かつそれぞれのビームの通信対象外のアンテナの方向にはヌルを形成することで、マルチビームアンテナを用いて複数のアンテナと通信を行う場合に、通信対象外のアンテナからの干渉を抑圧し、通信対象のアンテナとの通信を効率よく行うことが可能となる。   In terms of operation, when communicating with a plurality of communication target antennas using a multi-beam antenna by the same method as the method described in each of the above embodiments, the communication target and non-communication target viewed from the multi-beam antenna are described. Multi-beam antennas by measuring the direction of each antenna, forming the main beam of each beam in the direction of the antenna of the corresponding communication target, and forming a null in the direction of the antenna outside the communication target of each beam. When communication is performed using a plurality of antennas, interference from antennas that are not communication targets can be suppressed, and communication with antennas that are communication targets can be performed efficiently.

すなわち、図8と同様に上記のマルチビームアンテナ構造を有するフェーズドアレーアンテナを含むアンテナ装置100を搭載した航空機14において、航空機14からみた別に設けられた複数のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)の方向を求める場合を考える。実施の形態6では、実施の形態4と同様に、各サブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)の方向をそれぞれ測定アンテナ方向演算装置21で求め、それぞれ測定アンテナ方向記憶装置24に記憶する。   That is, in the aircraft 14 equipped with the antenna device 100 including the phased array antenna having the multi-beam antenna structure as in FIG. 8, a plurality of sub-antenna devices 19-n (n = 1 provided separately from the aircraft 14). , 2,3, ..., Ns). In the sixth embodiment, as in the fourth embodiment, the direction of each sub-antenna device 19-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) is obtained by the measurement antenna direction calculation device 21, respectively. Store in the measurement antenna direction storage device 24.

今、航空機14と各サブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,Ns)間でマルチビームアンテナを用いて通信を行う場合を想定し、航空機14とサブアンテナ装置19−n間で通信を行うためのビームをビームn(n=1,2,3,・・・,Ns)と呼ぶ。実施の形態4で述べたように、例えば、ビームmにおいてはその他のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)から放射される電波は、所望のサブアンテナ装置19−mから送信される信号の干渉成分となり、航空機14と通信対象となるサブアンテナ装置19−m間の通信を効率よくおこなうためには、その干渉を抑圧する必要がある。これは、ビームmに対して、通信対象外のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)の方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成することで実現可能である。   Now, assuming that communication is performed between the aircraft 14 and each sub-antenna device 19-n (n = 1, 2, 3,..., Ns) using a multi-beam antenna, the aircraft 14 and the sub-antenna device 19 are used. A beam for performing communication between −n is called a beam n (n = 1, 2, 3,..., Ns). As described in the fourth embodiment, for example, in the beam m, other sub-antenna devices 19-n (n = 1, 2, 3,..., M−1, m + 1,..., Ns ) Is an interference component of a signal transmitted from a desired sub-antenna device 19-m, and in order to efficiently communicate between the aircraft 14 and the sub-antenna device 19-m to be communicated, It is necessary to suppress the interference. This is because the beam m is phased in the direction of the sub-antenna device 19-n (n = 1, 2, 3,..., M−1, m + 1,. This can be realized by forming an array antenna null.

そこで、測定アンテナ方向記憶装置24に記憶された各サブアンテナ装置19−nの方向を用いて、ビームmに対して通信対象以外のサブアンテナ装置19−n(n=1,2,3,・・・,m-1,m+1,・・・,Ns)の方向にはフェーズドアレーアンテナのヌルを形成し、かつ所望の通信対象のサブアンテナ装置19−nの方向にはフェーズドアレーアンテナの主ビームを形成するために素子アンテナに設定する位相量をヌル形成位相演算装置23で求めるようにする。   Therefore, by using the direction of each sub-antenna device 19-n stored in the measurement antenna direction storage device 24, sub-antenna devices 19-n (n = 1, 2, 3,. .., M−1, m + 1,..., Ns) form a null of the phased array antenna, and in the direction of the desired communication target sub-antenna device 19-n, A phase amount set for the element antenna to form the main beam is obtained by the null forming phase arithmetic unit 23.

実施の形態7.
図12はこの発明の実施の形態7によるアンテナ装置の第1の測定状況を示した図である。実施の形態7では、上記アンテナ装置100が航空機14に搭載され、測定対象アンテナ15が例えば地上局などの位置が既知の位置に設置された固定局の場合を想定している。このとき、角度記憶装置7に記憶させる角度を、航空機14の大まかな位置情報と位置が既知の測定対象アンテナ15の位置情報から求められるアレーアンテナから見た測定対象アンテナ15の方向とする。実施の形態1の場合と同様の手法により、測定対象アンテナからの電波の到来方向を求めた場合、測定対象アンテナ15の位置は既知でかつ固定であるため、求めた電波の到来方向と角度記憶装置7で記憶した角度の差、つまり(Δξ,Δη)は、航空機14の姿勢誤差、もしくはフェーズドアレーアンテナの開口面の傾斜による誤差に起因する方向誤差を表わすこととなる。すなわち、(Δξ,Δη)を求めることにより、フェーズドアレーアンテナの開口面(放射面)もしくはそれを搭載した航空機14の姿勢誤差を求めることが可能となる。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a first measurement situation of the antenna device according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, it is assumed that the antenna device 100 is mounted on the aircraft 14 and the measurement target antenna 15 is a fixed station installed at a known position such as a ground station. At this time, the angle stored in the angle storage device 7 is the direction of the measurement target antenna 15 as viewed from the array antenna obtained from the rough position information of the aircraft 14 and the position information of the measurement target antenna 15 whose position is known. When the arrival direction of the radio wave from the measurement target antenna is obtained by the same method as in the first embodiment, the position of the measurement target antenna 15 is known and fixed. The difference in angle stored in the apparatus 7, that is, (Δξ, Δη) represents a directional error caused by an attitude error of the aircraft 14 or an error due to an inclination of the opening surface of the phased array antenna. That is, by obtaining (Δξ, Δη), it is possible to obtain the attitude error of the opening surface (radiating surface) of the phased array antenna or the aircraft 14 equipped with the opening surface.

さらに、図13に示すように、上記のように位置が既知の固定局に設置された複数の測定対象アンテナがある場合には、各測定対象アンテナについて求めた(Δξ,Δη)は、上記のように航空機14の姿勢誤差、もしくはフェーズドアレーアンテナの放射面(開口面)の傾斜による誤差に起因するため、理想的には同一の値となる。しかし、実際には測定誤差などにより異なった値となる。そこで、ここでは各測定対象アンテナ15−n(n=1,2,3,・・・,Ne)について求めた電波の到来方向と角度記憶装置7に記憶させた角度の差を(Δξn,Δηn)(n=1,2,3,・・・,Ne)として、下式(11)で表わされる平均値を用いることにより、より高精度にフェーズドアレーアンテナの開口面もしくはそれを搭載した航空機14の姿勢誤差を求めることが可能となる。
以上の処理は、例えば電波到来方向演算装置13で行われる。
Furthermore, as shown in FIG. 13, when there are a plurality of measurement target antennas installed in fixed stations whose positions are known as described above, (Δξ, Δη) obtained for each measurement target antenna is As described above, the value is ideally the same because it is caused by the attitude error of the aircraft 14 or the error due to the inclination of the radiation surface (opening surface) of the phased array antenna. However, the actual value varies depending on the measurement error. Therefore, here, the difference between the direction of arrival of the radio wave obtained for each antenna 15-n (n = 1, 2, 3,..., Ne) and the angle stored in the angle storage device 7 is (Δξn, Δηn). ) (n = 1, 2, 3,..., Ne), by using the average value represented by the following equation (11), the aperture surface of the phased array antenna or the aircraft 14 equipped with the aperture surface with higher accuracy. Can be obtained.
The above processing is performed by the radio wave arrival direction calculation device 13, for example.

Figure 2011019067
Figure 2011019067

このように、実施の形態7では、測定対象アンテナを位置が既知の固定されたアンテナとすることで、フェーズドアレーアンテナの開口面の傾斜もしくはそれを搭載した航空機の姿勢誤差などを求めることが可能となる。   As described above, in the seventh embodiment, by setting the antenna to be measured as a fixed antenna whose position is known, it is possible to obtain the inclination of the opening surface of the phased array antenna or the attitude error of the aircraft on which it is mounted. It becomes.

ここでは、フェーズドアレーアンテナが受信の場合について説明を行ったが、フェーズドアレーアンテナが送信の場合においても同様の効果を得ることができる。つまり、サブアンテナ装置を位置が既知の位置に固定した場合に、実施の形態2と同様の手法により求めたサブアンテナ装置の第1の受信アンテナの方向と角度記憶装置7で記憶した角度の差は、サブアンテナ装置の位置が既知で固定されているため、航空機14の姿勢誤差もしくはフェーズドアレーアンテナの開口面の傾斜による誤差に起因する方向誤差を表わすこととなる。さらに、複数の測定アンテナ方向演算装置21で求めたサブアンテナ装置の第1の受信アンテナの方向と角度記憶装置7に記憶させた角度の差の平均値を用いることにより、より高精度にフェーズドアレーアンテナの開口面もしくはそれを搭載した航空機14の姿勢誤差を求めることが可能となる。   Although the case where the phased array antenna is receiving is described here, the same effect can be obtained when the phased array antenna is transmitting. That is, when the sub-antenna device is fixed at a known position, the difference between the direction of the first receiving antenna of the sub-antenna device and the angle stored in the angle storage device 7 obtained by the same method as in the second embodiment. Since the position of the sub-antenna device is known and fixed, it represents a directional error due to an attitude error of the aircraft 14 or an error due to the inclination of the opening surface of the phased array antenna. Further, by using the average value of the difference between the direction of the first receiving antenna of the sub-antenna device obtained by the plurality of measurement antenna direction calculation devices 21 and the angle stored in the angle storage device 7, the phased array can be obtained with higher accuracy. It is possible to obtain the attitude error of the antenna opening surface or the aircraft 14 on which the antenna is mounted.

実施の形態8.
上記各実施の形態においては、実施の形態1において述べたように、上式(10)を(Δξ,Δη)について解くことにより、電波の到来方向または受信アンテナの方向を求めた。今、角度記憶装置7で記憶されている(ξ)と、実際の電波の到来方向またはサブアンテナ装置の受信アンテナの方向(ξ+Δξ,η+Δη)との差異が十分小さい、つまりΔξ<<1、Δη<<1とすると、上式(10)は
Embodiment 8 FIG.
In each of the above embodiments, as described in Embodiment 1, the arrival direction of the radio wave or the direction of the receiving antenna is obtained by solving the above equation (10) with respect to (Δξ, Δη). Now, the difference between (ξ 0 , η 0 ) stored in the angle storage device 7 and the actual direction of arrival of radio waves or the direction of the receiving antenna of the sub-antenna device (ξ 0 + Δξ, η 0 + Δη) is sufficiently small. That is, if Δξ << 1 and Δη << 1, the above equation (10) is

Figure 2011019067
Figure 2011019067

となる。上式(12)は(Δξ,Δη)の一次式であるので下式(13)のように、(Δξ,Δη)について容易に解くことが可能となる。   It becomes. Since the above equation (12) is a linear equation of (Δξ, Δη), it is possible to easily solve for (Δξ, Δη) as in the following equation (13).

Figure 2011019067
Figure 2011019067

さらに例えば、フェーズドアレーアンテナの視野角が、せいぜい±10度程度となる場合には、   Furthermore, for example, when the viewing angle of the phased array antenna is about ± 10 degrees at most,

Figure 2011019067
Figure 2011019067

なる近似を用いると、(Δξ,Δη)は下式(15)のようになる。   (Δξ, Δη) is expressed by the following equation (15).

Figure 2011019067
Figure 2011019067

以上のように、電波到来方向演算装置13又は測定アンテナ方向演算装置21において、上式(10)の代わりに、上式(13)又は上式(15)のいずれかを解くことで、容易に実際の電波の到来方向または受信アンテナの方向を求めることが可能となる。   As described above, in the radio wave arrival direction calculation device 13 or the measurement antenna direction calculation device 21, it is easy to solve either the above equation (13) or the above equation (15) instead of the above equation (10). It is possible to determine the actual direction of arrival of radio waves or the direction of the receiving antenna.

実施の形態9.
図14はこの発明の実施の形態9によるアンテナ装置の構成を示した図である。図14のアンテナ装置100は、各素子アンテナ1−m,nにはそれぞれ切換器25−m,nに接続され、切換器25−m,nには切換器制御装置26が接続され、切換器制御装置26には素子電界位相演算装置9が接続されている。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. In the antenna device 100 of FIG. 14, each element antenna 1-m, n is connected to a switch 25-m, n, and a switch controller 26 is connected to the switch 25-m, n. An element electric field phase calculation device 9 is connected to the control device 26.

次に、動作について図を用いて説明する。上記各実施の形態では、素子電界位相演算装置9として素子電界ベクトル回転法により電界位相を求めた。実施の形態9では、アレーアンテナの各素子アンテナ1−m,nのうち一つを動作状態にし、その他の素子アンテナには整合負荷を接続させることで、動作状態の素子アンテナの受信電界の位相を一素子ずつ求める方法を用いる。   Next, the operation will be described with reference to the drawings. In each of the above embodiments, the electric field phase is obtained by the element electric field vector rotation method as the element electric field phase calculation device 9. In the ninth embodiment, one of the element antennas 1-m, n of the array antenna is set in an operating state, and a matching load is connected to the other element antennas, whereby the phase of the received electric field of the element antenna in the operating state is set. Is used for each element.

図15は切換器25−m,nの構成を示しており、図15に示すように、切換器25−m,nは2つのスイッチ27−1及び27−2が設けられており、スイッチ27−1は素子アンテナ1−m,nとダミー抵抗R1を切り換えるスイッチで、スイッチ27−2は移相器2−m,nとダミー抵抗R2を切り換えるスイッチである。スイッチ27−1を素子アンテナ1−m,n側に、スイッチ27−2を移相器2−m,n側に接続することで素子アンテナ1−m,nが動作状態になり、一方、スイッチ27−1及び27−2両方をダミー抵抗R1,R2側に接続することで、素子アンテナ1−m,nを非動作状態にすることができる。   FIG. 15 shows the configuration of the switch 25-m, n. As shown in FIG. 15, the switch 25-m, n is provided with two switches 27-1 and 27-2. -1 is a switch for switching the element antenna 1-m, n and the dummy resistor R1, and a switch 27-2 is a switch for switching the phase shifter 2-m, n and the dummy resistor R2. By connecting the switch 27-1 to the element antenna 1-m, n side and the switch 27-2 to the phase shifter 2-m, n side, the element antenna 1-m, n is in an operating state. By connecting both 27-1 and 27-2 to the dummy resistors R1 and R2, the element antenna 1-m, n can be brought into a non-operating state.

切換器制御装置26では、素子電界位相演算装置9により指定された動作状態にする素子アンテナ1−m,nと非動作状態にする素子アンテナ1−m,nに応じて、各切換器25−m,nの各スイッチ27−1,27−2を切り換える。上記のような切換器25−m,n及び切換器制御装置26を用いて、アレーアンテナを構成する素子アンテナ1−m,nのうち一素子を動作状態にし、その他の素子アンテナ1−m,nを非動作状態にした状態で、素子電界位相演算装置9では、アンテナの受信信号から当該素子アンテナ1−m,nの位相を求める。この操作を全素子アンテナ1−m,nに対して行うことで、アレーアンテナの各素子アンテナ1−m,nの電界位相を求めることが可能となる。   In the switching device control device 26, each switching device 25-is switched according to the element antenna 1 -m, n to be in the operation state designated by the element electric field phase calculation device 9 and the element antenna 1 -m, n to be in the non-operation state. Switches m, n switches 27-1, 27-2. Using the switch 25-m, n and the switch control device 26 as described above, one of the element antennas 1-m, n constituting the array antenna is set in an operating state, and the other element antennas 1-m, n are operated. In a state where n is inactive, the element electric field phase calculation device 9 obtains the phase of the element antenna 1-m, n from the received signal of the antenna. By performing this operation for all element antennas 1-m, n, the electric field phase of each element antenna 1-m, n of the array antenna can be obtained.

このように、実施の形態9では、素子電界位相演算装置9において各素子アンテナを一素子ずつ動作状態にしての当該素子アンテナの電界位相を求めた場合においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態2ないし8に対しても、同様の切換器や切換器制御装置を設けることにより、同様の効果を得ることができる。   As described above, in the ninth embodiment, even when the element electric field phase calculation device 9 obtains the electric field phase of each element antenna by operating each element antenna one element at a time, the same effect as in the first embodiment is obtained. Can be obtained. In addition, the same effects can be obtained for the second to eighth embodiments by providing a similar switch and switch control device.

実施の形態10.
上記各実施の形態では、最適位相平面演算装置11は最小二乗法を用いて差分位相演算装置10によって求めた位相量の分布からアンテナ素子座標の1次式で表されるような最適な平面の位相分布を求めたが、素子電界位相演算装置9で求められる位相量が有する360度の位相不確定性を考慮した方法として、最適位相平面演算装置11で下式(16)を最小とするようなa,b,cを例えば共役勾配法などにより求めた場合にも同様の効果を得ることができる。
Embodiment 10 FIG.
In each of the above-described embodiments, the optimum phase plane computing device 11 has an optimum plane as represented by the linear expression of the antenna element coordinates from the phase amount distribution obtained by the differential phase computing device 10 using the least square method. Although the phase distribution is obtained, the optimum phase plane computing device 11 is configured to minimize the following equation (16) as a method considering the phase uncertainty of 360 degrees that the phase amount obtained by the element electric field phase computing device 9 has. The same effect can be obtained when a, b, and c are obtained by, for example, a conjugate gradient method.

Figure 2011019067
Figure 2011019067

また、位相量の分布からアンテナ素子座標の1次式で表されるような最適な平面の位相分布の求め方として、最急降下法を用いてもよい。   Alternatively, the steepest descent method may be used as a method of obtaining the optimal phase distribution of the plane as represented by the linear expression of the antenna element coordinates from the distribution of the phase amount.

またこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that all possible combinations of these embodiments are included.

1−m,n 素子アンテナ、2−m,n 移相器、3 移相器制御装置、4 電力分配合成回路、4a−m,n 第2の電力分配合成回路、5,5−1〜5-Nb ビーム形成回路、6 (第1の)検波回路、6a 第2の検波回路、7 角度記憶装置、8 初期位相演算装置、9 素子電界位相演算装置、10 差分位相演算装置、11 最適位相平面演算装置、12 法線ベクトル演算装置、13 電波到来方向演算装置、14 航空機、15,15−1〜15−Ns 測定対象アンテナ、16 第1の送信機、16a 第2の送信機、17−1〜17−Ns 受信アンテナ、17a 第2の受信アンテナ、18−1〜18−Ns 送信アンテナ、19,19,19−n サブアンテナ装置、20 素子電界位相記憶装置、21 測定アンテナ方向演算装置、22 電波到来方向記憶装置、23 ヌル形成位相演算装置、24 測定アンテナ方向記憶装置、25−m,n 切換器、26 切換器制御装置、27−1,27−2 スイッチ、100 アンテナ装置、101 アンテナ装置本体、R1,R2 ダミー抵抗。   1-m, n element antenna, 2-m, n phase shifter, 3 phase shifter control device, 4 power distribution combination circuit, 4a-m, n second power distribution combination circuit, 5,5-1 to 5 -Nb beam forming circuit, 6 (first) detection circuit, 6a second detection circuit, 7 angle storage device, 8 initial phase calculation device, 9 element electric field phase calculation device, 10 differential phase calculation device, 11 optimum phase plane Arithmetic unit, 12 normal vector arithmetic unit, 13 radio wave arrival direction arithmetic unit, 14 aircraft, 15, 15-1 to 15-Ns antenna to be measured, 16 first transmitter, 16a second transmitter, 17-1 ˜17-Ns receiving antenna, 17a second receiving antenna, 18-1 to 18-Ns transmitting antenna, 19, 19, 19-n sub-antenna device, 20 element electric field phase storage device, 21 measuring antenna direction calculating device, 22 Radio wave arrival direction storage device, 2 Null forming phase calculation device, 24 measurement antenna direction storage device, 25-m, n switch, 26 switch control device, 27-1, 27-2 switch, 100 antenna device, 101 antenna device body, R1, R2 dummy resistance .

Claims (12)

複数の素子アンテナから成るアレーアンテナと、前記各素子アンテナ毎に設けられそれぞれの位相量を変える移相器、前記各移相器の設定位相を制御する移相器制御装置および前記各移相器への入出力信号の分配合成を行う電力分配合成回路を含むビーム形成回路とにより構成されるフェーズドアレーアンテナを備えたアンテナ装置であって、
前記電力分配合成回路に接続され各素子アンテナの受信信号の検波を行う検波回路と、
前記フェーズドアレーアンテナの複数の素子アンテナで形成した主ビームを放射する少なくとも1つの測定対象アンテナの位置情報に基づく方向を記憶する角度記憶装置と、
前記角度記憶装置で記憶された方向に主ビームを形成するために各素子アンテナに設定する位相量を計算する初期位相演算装置と、
前記検波回路の検波に基づき、前記少なくとも1つの測定対象アンテナからの電波によるフェーズドアレーアンテナの受信信号から各素子アンテナの受信電界の位相量の逆符号の位相量を求める素子電界位相演算装置と、
前記各素子アンテナの前記初期位相演算装置の位相量と前記素子電界位相演算装置の位相量の差分をとる差分位相演算装置と、
前記差分位相演算装置の差分位相量の分布からアンテナ素子座標の1次式で表されるような平面の位相分布を求める最適位相平面演算装置と、
前記平面の位相分布の法線ベクトルを求める法線ベクトル演算装置と、
前記法線ベクトルと前記角度記憶装置で記憶した方向を用いて実際の電波の到来方向を求める電波到来方向演算装置と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
An array antenna composed of a plurality of element antennas, a phase shifter that is provided for each element antenna and changes the amount of each phase, a phase shifter control device that controls a set phase of each phase shifter, and each phase shifter An antenna device including a phased array antenna including a beam forming circuit including a power distribution and synthesis circuit that performs distribution and synthesis of input and output signals to and from
A detection circuit connected to the power distribution and synthesis circuit for detecting the received signal of each element antenna;
An angle storage device that stores a direction based on position information of at least one antenna to be measured that radiates a main beam formed by a plurality of element antennas of the phased array antenna;
An initial phase calculation device for calculating a phase amount set for each element antenna in order to form a main beam in the direction stored in the angle storage device;
An element electric field phase calculation device for obtaining a phase amount of an opposite sign of the phase amount of the received electric field of each element antenna from the reception signal of the phased array antenna by radio waves from the at least one antenna to be measured based on detection of the detection circuit;
A differential phase calculation device that takes the difference between the phase amount of the initial phase calculation device of each element antenna and the phase amount of the element electric field phase calculation device;
An optimum phase plane arithmetic unit for obtaining a phase distribution of a plane as represented by a linear expression of antenna element coordinates from the distribution of the differential phase amount of the differential phase arithmetic unit;
A normal vector computing device for obtaining a normal vector of the phase distribution of the plane;
A radio wave arrival direction computing device for determining an actual radio wave arrival direction using the normal vector and the direction stored in the angle storage device;
An antenna device comprising:
複数の素子アンテナから成るアレーアンテナと、前記各素子アンテナ毎に設けられそれぞれの位相量を変える移相器、前記各移相器の設定位相を制御する移相器制御装置および前記各移相器への入出力信号の分配合成を行う電力分配合成回路を含むビーム形成回路とにより構成されるフェーズドアレーアンテナを含むアンテナ装置本体と前記アンテナ装置本体と別体に設けられた少なくとも1つのサブアンテナ装置からなるアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置本体が、送信機、角度記憶装置、初期位相演算装置、受信アンテナ、検波回路、素子電界位相記憶装置、差分位相演算装置、最適位相平面演算装置、法線ベクトル演算装置、測定アンテナ方向演算装置を備え、
前記各サブアンテナ装置が、送受信手段、素子電界位相演算装置を備え、
前記アンテナ装置本体の
前記角度記憶装置がフェーズドアレーアンテナの複数の素子アンテナで形成した主ビームを放射する少なくとも1つの前記サブアンテナ装置の位置情報に基づく方向を記憶し、
前記初期位相演算装置が前記角度記憶装置で記憶された方向に主ビームを形成するために各素子アンテナに設定する位相量を計算し、
前記移相器制御装置が計算された位相量に従って前記各移相器の設定位相を制御し、
前記第1の送信機が前記電力分配合成回路に接続されて前記複数の素子アンテナで形成される主ビームを前記少なくとも1つの測定対象アンテナに放射し、
前記サブアンテナ装置の
前記送受信手段が第1の受信アンテナと送信アンテナを有し、前記主ビームを受信すると共に演算結果としての逆符号の位相量を示す信号を送信し、
前記素子電界位相演算装置が受信結果から前記フェーズドアレーアンテナの各素子アンテナからの放射電界の位相量の前記逆符号の位相量を演算して求め、
前記アンテナ装置本体の
前記受信アンテナが前記サブアンテナ装置より送信された前記逆符号の位相量を示す信号を受信し、
前記検波回路が前記受信アンテナでの受信信号を検波し、
前記素子電界位相記憶装置が検波結果に基づき前記各素子アンテナの逆符号の位相量を記憶し、
前記差分位相演算装置が前記各素子アンテナの前記初期位相演算装置の位相量と前記素子電界位相記憶装置の位相量の差分を求め、
前記最適位相平面演算装置が前記差分位相演算装置の差分位相量の分布からアンテナ素子座標の1次式で表されるような平面の位相分布を求め
前記法線ベクトル演算装置が前記平面の位相分布の法線ベクトルを求め、
前記測定アンテナ方向演算装置が前記法線ベクトルと前記角度記憶装置で記憶した方向を用いて、前記アレーアンテナからみた前記サブアンテナ装置の第1の受信アンテナの方向を求める、
ことを特徴とするアンテナ装置。
An array antenna composed of a plurality of element antennas, a phase shifter that is provided for each element antenna and changes the amount of each phase, a phase shifter control device that controls a set phase of each phase shifter, and each phase shifter An antenna device main body including a phased array antenna, and at least one sub antenna device provided separately from the antenna device main body. An antenna device comprising:
The antenna device body includes a transmitter, an angle storage device, an initial phase calculation device, a reception antenna, a detection circuit, an element electric field phase storage device, a differential phase calculation device, an optimal phase plane calculation device, a normal vector calculation device, and a measurement antenna direction. With an arithmetic unit,
Each of the sub-antenna devices includes transmission / reception means and an element electric field phase calculation device,
The angle storage device of the antenna device main body stores a direction based on position information of at least one sub antenna device that emits a main beam formed by a plurality of element antennas of a phased array antenna;
The initial phase calculation device calculates a phase amount set for each element antenna to form a main beam in the direction stored in the angle storage device,
The phase shifter control device controls the set phase of each phase shifter according to the calculated phase amount,
The first transmitter is connected to the power distribution and synthesis circuit and radiates a main beam formed by the plurality of element antennas to the at least one antenna to be measured;
The transmission / reception means of the sub-antenna apparatus has a first reception antenna and a transmission antenna, receives the main beam and transmits a signal indicating a phase amount of an opposite sign as a calculation result,
The element electric field phase calculation device calculates the phase amount of the opposite sign of the phase amount of the electric field radiated from each element antenna of the phased array antenna from the reception result,
The reception antenna of the antenna device main body receives a signal indicating the phase amount of the reverse code transmitted from the sub-antenna device,
The detection circuit detects a reception signal at the reception antenna;
The element electric field phase storage device stores the phase amount of the opposite sign of each element antenna based on the detection result,
The difference phase calculation device obtains a difference between the phase amount of the initial phase calculation device and the phase amount of the element electric field phase storage device of each element antenna,
The optimum phase plane arithmetic unit obtains a plane phase distribution represented by a linear expression of antenna element coordinates from the distribution of the differential phase amount of the difference phase arithmetic unit. The normal vector arithmetic unit calculates the phase distribution of the plane. Find the normal vector of
The direction of the first receiving antenna of the sub antenna device viewed from the array antenna is obtained using the normal vector and the direction stored in the angle storage device by the measurement antenna direction calculation device.
An antenna device characterized by that.
複数の前記測定対象アンテナの方向から複数の電波が到来する場合に、前記電波到来方向演算装置が前記複数の電波に対して各電波の到来方向をそれぞれ求め、
求めた複数の電波の到来方向を記憶する電波到来方向記憶装置と、
前記電波到来方向記憶装置に記憶された方向のうち所望の1つの方向に前記フェーズドアレーアンテナの主ビームを形成し、かつ前記所望の1つの方向以外のうち少なくとも1方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成するために、各素子アンテナに設定する位相量を求めるヌル形成位相演算装置と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
When a plurality of radio waves arrive from a plurality of antennas to be measured, the radio wave arrival direction calculation device obtains the arrival direction of each radio wave with respect to the plurality of radio waves,
A radio wave arrival direction storage device that stores arrival directions of a plurality of obtained radio waves;
The main beam of the phased array antenna is formed in one desired direction among the directions stored in the radio wave arrival direction storage device, and the null of the phased array antenna is formed in at least one direction other than the desired one direction. In order to form, a null forming phase calculation device for obtaining a phase amount to be set for each element antenna,
The antenna device according to claim 1, further comprising:
複数のサブアンテナ装置を備え、前記測定アンテナ方向演算装置が複数の前記サブアンテナ装置に搭載された各第1の受信アンテナに対して、アレーアンテナからみた各第1の受信アンテナの方向をそれぞれ求め、
求めたアレーアンテナからみた複数の第1の受信アンテナの方向を記憶する測定アンテナ方向記憶装置と、
前記測定アンテナ方向記憶装置に記憶された方向のうち所望の1つの方向に前記フェーズドアレーアンテナの主ビームを形成し、かつ前記所望の1つの方向以外のうち少なくとも1方向にフェーズドアレーアンテナのヌルを形成するために、各素子アンテナに設定する位相量を求めるヌル形成位相演算装置と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
A plurality of sub-antenna devices, and the measurement antenna direction calculation device obtains the direction of each first receiving antenna viewed from the array antenna with respect to each first receiving antenna mounted on the plurality of sub-antenna devices. ,
A measurement antenna direction storage device for storing directions of a plurality of first reception antennas as viewed from the obtained array antenna;
The main beam of the phased array antenna is formed in one desired direction among the directions stored in the measurement antenna direction storage device, and the null of the phased array antenna is formed in at least one direction other than the desired one direction. In order to form, a null forming phase calculation device for obtaining a phase amount to be set for each element antenna,
The antenna device according to claim 2, further comprising:
前記フェーズドアレーアンテナが、マルチビームを形成するための複数のビーム形成回路、及び前記複数のビーム形成回路の各素子アンテナ端子を各素子アンテナごとに分配合成する複数の電力分配合成回路とを備えたマルチビームアンテナからなり、
複数の前記測定対象アンテナの方向から複数の電波が到来する場合に、前記電波到来方向演算装置が前記複数の電波に対して少なくとも一つの前記ビーム形成回路を用いて到来方向を求め、
求めた複数の電波の到来方向を記憶する電波到来方向記憶装置と、
前記電波到来方向記憶装置に記憶された電波の到来方向のうち所望の1つの方向に前記マルチビームアンテナの各ビームの主ビームを形成し、かつ前記所望の1つの方向以外の方向に各ビームのヌルを形成するために各素子アンテナに設定する位相量を求めるヌル形成位相演算装置と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
The phased array antenna includes a plurality of beam forming circuits for forming a multi-beam, and a plurality of power distribution and combination circuits for distributing and combining each element antenna terminal of each of the plurality of beam forming circuits for each element antenna. It consists of a multi-beam antenna
When a plurality of radio waves arrive from the direction of the plurality of antennas to be measured, the radio wave arrival direction calculation device determines the arrival direction using at least one beam forming circuit for the plurality of radio waves,
A radio wave arrival direction storage device that stores arrival directions of a plurality of obtained radio waves;
A main beam of each beam of the multi-beam antenna is formed in a desired one direction among the arrival directions of the radio waves stored in the radio wave arrival direction storage device, and each beam is formed in a direction other than the desired one direction. A null forming phase calculation device for obtaining a phase amount to be set for each element antenna in order to form a null;
The antenna device according to claim 1, further comprising:
前記フェーズドアレーアンテナが、マルチビームを形成するための複数のビーム形成回路、及び前記複数のビーム形成回路の各素子アンテナ端子を各素子アンテナごとに分配合成する複数の電力分配合成回路とを備えたマルチビームアンテナからなり、
複数のサブアンテナ装置を有する場合に、前記測定アンテナ方向演算装置が前記複数のサブアンテナ装置に搭載された各第1の受信アンテナに対してアレーアンテナからみた各第1の受信アンテナの方向をそれぞれ求め、
求めたアレーアンテナからみた複数の第1の受信アンテナの方向を記憶する測定アンテナ方向記憶装置と、
前記測定アンテナ方向記憶装置に記憶されたアレーアンテナからみた複数の第1の受信アンテナの方向のうち所望の1つの方向に前記マルチビームアンテナの各ビームの主ビームを形成し、かつ前記所望の1つの方向以外の方向に各ビームのヌルを形成するために各素子アンテナに設定する位相量を求めるヌル形成位相演算装置と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
The phased array antenna includes a plurality of beam forming circuits for forming a multi-beam, and a plurality of power distribution and combination circuits for distributing and combining each element antenna terminal of each of the plurality of beam forming circuits for each element antenna. It consists of a multi-beam antenna
In the case of having a plurality of sub-antenna devices, the measurement antenna direction calculation device indicates the direction of each first receiving antenna viewed from the array antenna with respect to each first receiving antenna mounted on the plurality of sub-antenna devices. Seeking
A measurement antenna direction storage device for storing directions of a plurality of first reception antennas as viewed from the obtained array antenna;
A main beam of each beam of the multi-beam antenna is formed in a desired one direction among a plurality of first receiving antenna directions viewed from the array antenna stored in the measurement antenna direction storage device, and the desired one A null forming phase calculation device for obtaining a phase amount set to each element antenna in order to form a null of each beam in a direction other than one direction;
The antenna device according to claim 2, further comprising:
前記ヌル形成位相演算装置が、フェーズドアレーアンテナの主ビームおよびヌルを所望の方向に形成するために、各素子アンテナに設定する位相量を求める際に、主ビーム方向とヌルを向ける方向に対応した各素子アンテナ設定する位相量を記憶したデータベースを利用する方法、平面波合成法を用いる方法、最適化演算を行う方法のいずれか1つを用いて各素子アンテナに設定する位相量を計算することを特徴とする請求項3から6までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。   In order to form the main beam and null of the phased array antenna in a desired direction, the null forming phase calculation device corresponds to the main beam direction and the direction in which the null is directed when obtaining the phase amount to be set for each element antenna. Calculating a phase amount to be set for each element antenna using any one of a method using a database storing a phase amount set for each element antenna, a method using a plane wave synthesis method, and a method for performing an optimization calculation. The antenna device according to any one of claims 3 to 6, wherein the antenna device is characterized in that: 前記最適位相平面演算装置が、最小二乗法、最急降下法、共役勾配法のいずれか1つを用いて平面の位相分布を求めることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The said optimal phase plane arithmetic unit calculates | requires the phase distribution of a plane using any one of the least squares method, the steepest descent method, and the conjugate gradient method, The any one of Claim 1-7 characterized by the above-mentioned. The antenna device described. 前記素子電界位相演算装置が、素子電界ベクトル回転法を用いてフェーズドアレーアンテナの各素子アンテナの電界位相を求めることを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 8, wherein the element electric field phase calculation device obtains an electric field phase of each element antenna of the phased array antenna using an element electric field vector rotation method. 前記複数の素子アンテナと前記移相器の間にそれぞれに設けられ前記素子アンテナを前記移相器と整合負荷との間で切り換えて接続する切換器と、
前記複数の切換器を、1つの素子アンテナを移相器側に接続して動作状態にし、その他の素子アンテナを整合負荷側に接続して非動作状態に制御する切換器制御装置と、
をさらに備え、
前記素子電界位相演算装置が前記切換器制御装置を制御して前記複数の素子アンテナを1つずつ動作状態にして各素子アンテナの電界位相の逆符号の位相量を求めることを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
A switch that is provided between each of the plurality of element antennas and the phase shifter to switch and connect the element antenna between the phase shifter and a matching load;
A switch controller for controlling the plurality of switchers to be in an operating state by connecting one element antenna to the phase shifter side, and controlling the other element antennas to a non-operating state by connecting to the matching load side;
Further comprising
The element electric field phase calculation device controls the switch control device to operate the plurality of element antennas one by one to obtain a phase amount of an opposite sign of the electric field phase of each element antenna. 9. The antenna device according to any one of 1 to 8.
前記測定対象アンテナまたはサブアンテナ装置が既知の位置に固定された固定局である場合に、前記電波到来方向演算装置または測定アンテナ方向演算装置が、前記法線ベクトル演算装置で求めた法線ベクトルを用いて求めた電波到来方向またはサブアンテナ装置の第1の受信アンテナの方向と前記角度記憶装置で記憶した方向の差、または複数の求めた電波到来方向またはサブアンテナ装置の第1の受信アンテナの方向と前記角度記憶装置で記憶した方向の差の平均値から、アンテナ装置の姿勢誤差またはフェーズドアレーアンテナの開口面の傾斜誤差を求めることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。   When the measurement target antenna or the sub-antenna device is a fixed station fixed at a known position, the radio wave arrival direction calculation device or the measurement antenna direction calculation device calculates the normal vector obtained by the normal vector calculation device. The difference between the direction of arrival of the radio wave determined using the direction of the first reception antenna of the sub-antenna device and the direction stored in the angle storage device, or the direction of the plurality of radio wave arrival directions determined or the first reception antenna of the sub-antenna device The attitude error of the antenna device or the tilt error of the opening surface of the phased array antenna is obtained from the average value of the difference between the direction and the direction stored in the angle storage device. The antenna device according to 1. 前記電波到来方向演算装置または前記測定アンテナ方向演算装置において電波の到来方向または第1の受信アンテナの方向を求める際に、前記法線ベクトル演算装置で求めた法線ベクトルと前記角度記憶装置で記憶した方向の差が充分小さくかつフェーズドアレーアンテナの視野角が充分小さいことを条件とする近似式により求めることを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。   When obtaining the direction of arrival of radio waves or the direction of the first receiving antenna in the radio wave arrival direction computing device or the measurement antenna direction computing device, the normal vector obtained by the normal vector computing device and the angle storage device are stored. The antenna device according to any one of claims 1 to 11, wherein the antenna device is obtained by an approximate expression on the condition that a difference between the measured directions is sufficiently small and a viewing angle of the phased array antenna is sufficiently small.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012125186A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Intel Corporation Conformal phased array antenna with integrated transceiver
JP2014506763A (en) * 2011-02-09 2014-03-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド Ground station antenna array for air-to-ground communication systems.
JP2015501096A (en) * 2011-10-14 2015-01-08 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Interference mitigation techniques for air-to-ground systems
WO2020255522A1 (en) * 2019-06-20 2020-12-24 三菱電機株式会社 Phased array antenna device and program
JP2021508196A (en) * 2017-12-19 2021-02-25 スマートスカイ ネットワークス エルエルシーSmartsky Networks Llc Interference reduction based on the phase distribution of the antenna system
CN113777414A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 中电科思仪科技股份有限公司 Phased array antenna test mechanical leveling device and method based on phase sum-difference method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259727A (en) * 1992-03-13 1993-10-08 Mitsubishi Electric Corp Antenna system
JP2004048093A (en) * 2002-07-08 2004-02-12 Hitachi Kokusai Electric Inc Radio communication apparatus
JP2006253809A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Mitsubishi Electric Corp Antenna device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259727A (en) * 1992-03-13 1993-10-08 Mitsubishi Electric Corp Antenna system
JP2004048093A (en) * 2002-07-08 2004-02-12 Hitachi Kokusai Electric Inc Radio communication apparatus
JP2006253809A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Mitsubishi Electric Corp Antenna device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014506763A (en) * 2011-02-09 2014-03-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド Ground station antenna array for air-to-ground communication systems.
US9295006B2 (en) 2011-02-09 2016-03-22 Qualcomm Incorporated Real-time calibration of an air to ground communication system
US9848391B2 (en) 2011-02-09 2017-12-19 Qualcomm Incorporated High data rate aircraft to ground communication antenna system
WO2012125186A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Intel Corporation Conformal phased array antenna with integrated transceiver
JP2015501096A (en) * 2011-10-14 2015-01-08 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Interference mitigation techniques for air-to-ground systems
US9319172B2 (en) 2011-10-14 2016-04-19 Qualcomm Incorporated Interference mitigation techniques for air to ground systems
JP2021508196A (en) * 2017-12-19 2021-02-25 スマートスカイ ネットワークス エルエルシーSmartsky Networks Llc Interference reduction based on the phase distribution of the antenna system
JP7317015B2 (en) 2017-12-19 2023-07-28 スマートスカイ ネットワークス エルエルシー Interference mitigation based on phase distribution of antenna system
US11811441B2 (en) 2017-12-19 2023-11-07 Smartsky Networks LLC Interference mitigation based on antenna system phase distribution
WO2020255522A1 (en) * 2019-06-20 2020-12-24 三菱電機株式会社 Phased array antenna device and program
CN113777414A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 中电科思仪科技股份有限公司 Phased array antenna test mechanical leveling device and method based on phase sum-difference method
CN113777414B (en) * 2021-08-24 2024-04-26 中电科思仪科技股份有限公司 Phased array antenna test mechanical leveling device and method based on phase sum-difference method

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