JP2013238462A

JP2013238462A - 空中線装置

Info

Publication number: JP2013238462A
Application number: JP2012111131A
Authority: JP
Inventors: Yoji Kobayashi; 洋史小林; Taihei Nakada; 大平中田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-28

Abstract

【課題】増幅器の発熱と消費電力とを抑えて、連続波からなる送信信号を送信することができる空中線装置を提供する。
【解決手段】各々がアレイアンテナ素子１１と増幅器１２と移相器１３とを有する複数の送受信モジュール１０と、ビーム形状情報およびビーム方向情報に基づき各アレイアンテナ素子に対する各移相器の移相量を制御することにより所望のビーム形状及びビーム方向に連続波からなる送信信号を送信させる走査制御部１４とを備え、走査制御部は、複数の送受信モジュールを複数のグループに分割し、分割された複数のグループを１つずつ順番に選択し、選択されたグループ内の送受信モジュールを制御して送信信号を送信させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、レーダ装置に用いられる空中線装置に関する。

レーダ装置は、送信装置からの送信信号を増幅し増幅された送信信号をアレイアンテナに出力する高出力の増幅器を備えている。この増幅器は、高出力を得るために大きな電流を流すため、発熱する。この発熱を抑えるために冷却機構を設ける必要があった。特に、連続波からなる送信信号で送信する場合には、増幅器の発熱はさらに大きくなる。

また、連続波からなる送信信号での送信は、増幅器の消費電力も大きくなるため、増幅器に電力を供給する電源に対する要求も高くなる。

特開平７−３２１５４６号公報

しかしながら、前述した冷却機構の冷却能力や電源の電力供給能力に制限がある場合には、データ送信の休止期間を設けて送信デューティを小さくしたり、送信電力を小さくすることで、増幅器に発生する熱量や消費電力を低減することが行われている。このため、レーダの性能を低下させることになる。

本発明が解決しようとする課題は、増幅器の発熱と消費電力とを抑えて、連続波からなる送信信号を送信することができる空中線装置を提供することにある。

実施形態に係る空中線装置によれば、各々がアレイアンテナ素子と増幅器と移相器とを有する複数の送受信モジュールと、ビーム形状情報およびビーム方向情報に基づき前記各アレイアンテナ素子に対する前記各移相器の移相量を制御することにより所望のビーム形状及びビーム方向に連続波からなる送信信号を送信させる走査制御部とを備え、前記走査制御部は、前記複数の送受信モジュールを複数のグループに分割し、分割された複数のグループを１つずつ順番に選択し、選択されたグループ内の前記送受信モジュールを制御して前記送信信号を送信させることを特徴とする。

第１の実施形態に係る空中線装置を備えたレーダ装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る空中線装置の複数の送受信モジュールを４つのグループに分割して４つのグループを順番に選択するための模式図である。第１の実施形態に係る空中線装置の複数の送受信モジュールを４つのグループに分割して４つのグループを順番に選択するグループ選択信号を示す図である。第１の実施形態に係る空中線装置のファンビームを形成する空中線開口を示す模式図である。第１の実施形態に係る空中線装置のペンシルビームを形成する空中線開口を示す模式図である。第１の実施形態に係る空中線装置の方位ファンビームを形成する空中線開口を示す模式図である。

以下、本発明の実施例に係る空中線装置を備えたレーダ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１の実施形態

第１の実施形態のレーダ装置は、空中線装置１、冷却装置２、電源装置３、送信装置４とを備えている。送信装置４は、連続波からなる送信信号を空中線装置１に出力する。空中線装置１は、送信装置４から送られてくる連続波からなる送信信号を電波により送信する。冷却装置２は、空中線装置１において送信信号の送信により発生する熱を冷却する。電源装置３は、空中線装置１の送信信号の電力増幅及び制御に必要な電力を空中線装置１に対して供給する。

空中線装置１は、複数の送受信モジュール１０、走査制御部１４を備えている。各々の送受信モジュール１０は、アレイアンテナ素子１１、増幅器１２、移相器１３を備えている。複数の送受信モジュール１０は、複数のグループに分割されている。本実施例においては４つのグループＡ〜Ｄに等分割され、グループＡは、ｎ個のアレイアンテナ素子１１Ａ1〜１１Ａn、ｎ個の増幅器１２Ａ1〜１２Ａn、ｎ個の移相器１３Ａ1〜１３Ａnを備えている。

グループＢは、ｎ個のアレイアンテナ素子１１Ｂ1〜１１Ｂn、ｎ個の増幅器１２Ｂ1〜１２Ｂn、ｎ個の移相器１３Ｂ1〜１３Ｂnを備えている。グループＣは、ｎ個のアレイアンテナ素子１１Ｃ1〜１１Ｃn、ｎ個の増幅器１２Ｃ1〜１２Ｃn、ｎ個の移相器１３Ｃ1〜１３Ｃnを備えている。グループＤは、ｎ個のアレイアンテナ素子１１Ｄ1〜１１Ｄn、ｎ個の増幅器１２Ｄ1〜１２Ｄn、ｎ個の移相器１３Ｄ1〜１３Ｄnを備えている。

走査制御部１４は、ビーム指向角情報およびビーム形状情報を記憶するビーム情報テーブル１５（記憶部に対応）を備えている。ビーム形状情報としては、ファンビーム情報、ペンシルビーム情報、方位ファンビーム情報がある。制御部２０は、ビーム指向角情報およびビーム形状情報を走査制御部１４に出力するので、走査制御部１４は、ビーム指向角情報およびビーム形状情報をビーム情報テーブル１５に記憶させる。

走査制御部１４は、ビーム情報テーブル１５に記憶されたビーム方向情報およびビーム形状情報に基づき、各アレイアンテナ素子１１Ａ1〜１１Ａn、１１Ｂ1〜１１Ｂn、１１Ｃ1〜１１Ｃn、１１Ｄ1〜１１Ｄnに対する移相器１３Ａ1〜１３Ａn、１３Ｂ1〜１３Ｂn、１３Ｃ1〜１３Ｃn、１３Ｄ1〜１３Ｄnの移相量を制御することにより、所望のビーム形状で且つ所望のビーム方向に、連続波からなる送信信号を送信させる。

また、走査制御部１４は、複数の送受信モジュールを複数のグループに分割し、分割された複数のグループを１つずつ順番に選択し、選択されたグループ内の送受信モジュールを制御して送信信号を送信させる。具体的には、走査制御部１４は、グループ選択信号により、グループＡの複数の送受信モジュール１０、グループＢの複数の送受信モジュール１０、グループＣの複数の送受信モジュール１０、グループＤの複数の送受信モジュール１０の順番で選択し、この選択処理を繰り返し行う。

次にこのように構成された実施例１に係る空中線装置１を備えたレーダ装置の動作を図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。

図２は、第１の実施形態に係る空中線装置の複数の送受信モジュールを４つのグループに分割して４つのグループを順番に選択するための模式図である。図３は、第１の実施形態に係る空中線装置の複数の送受信モジュール１０を４つのグループに分割して４つのグループを順番に選択するグループ選択信号を示す図である。

図２に示すように、共通端子ｃから端子ａ、端子ｂ、端子ｃ、端子ｄを順番に選択することにより、２次元に配列された複数の送受信モジュールが４つのグループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割される。この場合、グループ選択信号により、選択された１つのグループ内の２次元に配列された複数の増幅器１２が駆動されて、選択された１つのグループ内の２次元に配列された複数の送受信モジュールにより送信装置４からの連続波からなる送信信号が送信される。

即ち、図３に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２において、グループＡが選択されてグループＡから連続波が送信される。時刻ｔ２〜ｔ３において、グループＢが選択されてグループＢから連続波が送信される。時刻ｔ３〜ｔ４において、グループＣが選択されてグループＣから連続波が送信される。時刻ｔ４〜ｔ５において、グループＤが選択されてグループＤから連続波が送信される。時刻ｔ１〜ｔ５は、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ）である。また、時刻ｔ５〜ｔ９における選択処理は、時刻ｔ１〜ｔ５における選択処理と同じである。

このように実施例１に係る空中線装置１によれば、複数の送受信モジュール１０を４つのグループに分割して４つのグループを順番に選択するので、グループ数を４つとした場合で１つのグループの送受信モジュールで見た場合には、デューティが２５％で連続波からなる信号を送信していることになる。

従って、空中線装置１の発熱量を１／４に低減することができる。その結果、増幅器の発熱と消費電力とを抑えて、連続波からなる送信信号を送信することができる空中線装置を提供することができる。

図４に、第１の実施形態に係る空中線装置の空中線開口を４グループに分割してファンビームを形成した開口模式図を示した。図５には、第１の実施形態に係る空中線装置の送信する素子をランダムに４グループ配置することにより、ペンシルビームを形成する開口模式図を示した。図６には、第１の実施形態に係る空中線装置の空中線開口を４グループに分割して方位ファンビームを形成する開口模式図を示した。

ファンビーム、ペンシルビーム、及び方位ファンビームは、ビーム情報テーブル１５に記憶されたビーム形状情報を用いて形成される。

また、グループ数及び送信素子の配置は、冷却能力、電源供給能力の制限及び形成したいビーム形状に従って任意に選択することができる。

以上のように、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１空中線装置
２冷却装置
３電源装置
４送信装置
１１Ａ1〜１１Ａn、１１Ｂ1〜１１Ｂn、１１Ｃ1〜１１Ｃn、１１Ｄ1〜１１Ｄn アンテナ素子
１２Ａ1〜１２Ａn、１２Ｂ1〜１２Ｂn、１２Ｃ1〜１２Ｃn、１２Ｄ1〜１２Ｄn 増幅器１３Ａ1〜１３Ａn、１３Ｂ1〜１３Ｂn、１３Ｃ1〜１３Ｃn、１４Ｄ1〜１４Ｄn 移相器１４走査制御器
１５ビーム情報テーブル
２０制御部

Claims

各々がアレイアンテナ素子と増幅器と移相器とを有する複数の送受信モジュールと、
ビーム形状情報およびビーム方向情報に基づき前記各アレイアンテナ素子に対する前記各移相器の移相量を制御することにより所望のビーム形状及びビーム方向に連続波からなる送信信号を送信させる走査制御部とを備え、
前記走査制御部は、前記複数の送受信モジュールを複数のグループに分割し、分割された複数のグループを１つずつ順番に選択し、選択されたグループ内の前記送受信モジュールを制御して前記送信信号を送信させることを特徴とする空中線装置。
前記ビーム形状情報および前記ビーム方向情報を記憶する情報記憶部を備えることを特徴とする請求項１記載の空中線装置。