JP2018098614A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナ素子、及びそれぞれが複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の送信モジュール又は送受信モジュールを備えたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device including a plurality of antenna elements and a plurality of transmission modules or transmission / reception modules each connected to each of the plurality of antenna elements.
下記特許文献１は、複数のアンテナ素子を配列して開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナ（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）を用いたアンテナ装置を開示する。特許文献１のアンテナ装置は、送受信モジュールを複数のグループに分割し、送受切替の基準トリガに所望の遅延を加えて送受信モジュールの送受信タイミングを制御すると共に、送受信モジュールに供給する直流電源の入切タイミングを制御することによって、何れか１つの送受信モジュールのグループのみを送信状態とする手法を開示する。この手法により、特許文献１のアンテナ装置は、送受信モジュールにおける消費電力の平均値を低減している。なお、特許文献１では、送受信モジュールを例示しているが、当該送受信モジュールは、送信モジュールであってもよい。 The following Patent Document 1 discloses an antenna device using a phased array antenna (Phased Array Antenna) formed by arranging a plurality of antenna elements to form an aperture array. The antenna device of Patent Document 1 divides a transmission / reception module into a plurality of groups, adds a desired delay to a transmission / reception switching reference trigger to control transmission / reception timing of the transmission / reception module, and turns on / off DC power supplied to the transmission / reception module. A method is disclosed in which only one group of transmission / reception modules is set in a transmission state by controlling timing. With this technique, the antenna device of Patent Document 1 reduces the average power consumption in the transmission / reception module. In addition, although the transmission / reception module is illustrated in patent document 1, the transmission / reception module may be a transmission module.
上述の通り、特許文献１に代表される従来のアンテナ装置では、送信モジュールを複数のグループに分割し、送受切替の基準トリガ信号に所望の遅延を加えると共に、送信モジュールの直流電源を入り切りして、消費電流の平均値を低減する効果を得ている。しかしながら、送信モジュールを複数のグループに分割する手法については、送信モジュールの個数についてのみ着目しており、アンテナ開口における位相中心位置の変動については考慮されていない。このため、特許文献１の技術では、ミサイルイルミネータのように送信信号に情報を重畳させてミサイルに対して伝送する場合、複数のグループに分割された送信モジュールをグループ単位で時分割に切り替える際に、送信信号の位相が変動して送信信号を正しく伝送することができないという問題があった。 As described above, in the conventional antenna device represented by Patent Document 1, the transmission module is divided into a plurality of groups, a desired delay is added to the reference trigger signal for transmission / reception switching, and the DC power supply of the transmission module is turned on and off. The effect of reducing the average value of current consumption is obtained. However, the method of dividing the transmission module into a plurality of groups focuses only on the number of transmission modules, and does not consider the variation of the phase center position in the antenna aperture. For this reason, in the technique of Patent Document 1, when transmitting information to a missile by superimposing information on a transmission signal like a missile illuminator, when switching a transmission module divided into a plurality of groups to time division on a group basis There is a problem that the phase of the transmission signal fluctuates and the transmission signal cannot be transmitted correctly.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のグループに分割された送信モジュールをグループ単位で時分割に切り替えながら、情報が重畳された送信信号を伝送する場合であっても、当該情報を送信対象に正しく伝送することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even when transmitting a transmission signal on which information is superimposed while switching a transmission module divided into a plurality of groups to time division on a group basis, An object of the present invention is to obtain an antenna device capable of correctly transmitting the information to a transmission target.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナ素子、及びそれぞれが複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の送信モジュールを備えたアンテナ装置である。アンテナ装置は、連続波送信モードで動作可能に構成される。連続波送信モードでは、複数のグループに分割された送信モジュールに接続される増幅器の動作及び非動作の切り替えがグループごとに異なるタイミングで実施される。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an antenna device including a plurality of antenna elements and a plurality of transmission modules each connected to each of the plurality of antenna elements. The antenna device is configured to be operable in a continuous wave transmission mode. In the continuous wave transmission mode, switching between operation and non-operation of the amplifier connected to the transmission module divided into a plurality of groups is performed at different timings for each group.
本発明によれば、複数のグループに分割された送信モジュールをグループ単位で時分割に切り替えながら、情報が重畳された送信信号を伝送する場合であっても、当該情報を送信対象に正しく伝送することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, even when transmitting a transmission signal on which information is superimposed while switching transmission modules divided into a plurality of groups to time division in units of groups, the information is correctly transmitted to a transmission target. There is an effect that it is possible.
以下に、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an antenna device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るアンテナ装置は、複数のグループに分割された送信モジュールをグループ単位で時分割に切り替えながら送信信号を伝送するアンテナ装置である。図１に示すように、実施の形態１に係るアンテナ装置１００は、アクティブフェーズドアレイアンテナ（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ：以下「ＡＰＡＡ」と略記）１と、ＲＦ入力端子２と、制御信号入力端子３とを有する。ＡＰＡＡ１は、空間に送信信号を電波にして放射する複数のアンテナ素子６と、それぞれが複数のアンテナ素子６のそれぞれに接続される複数の送信モジュール５と、複数の送信モジュール５に対し、ＲＦ入力端子２から入力されたＲＦ信号を分配する分配器４と、を備える。なお、実施の形態１において、送信モジュール５の数すなわち送信モジュール数は、Ｎｍとする。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 1. In FIG. The antenna device according to Embodiment 1 is an antenna device that transmits a transmission signal while switching transmission modules divided into a plurality of groups to time division in units of groups. As shown in FIG. 1, an
送信モジュール５は、移相器７と、増幅器８とを有する。増幅器８は、アンテナ素子６に接続される。移相器７は、増幅器８に接続される。移相器７には、分配器４によって分配されたＲＦ信号が入力される。
The
ＡＰＡＡ１は、さらに制御部９を有する。制御部９は、記憶領域１０を有する。記憶領域１０には、データ１１が格納されている。制御部９は、制御信号入力端子３に入力された制御信号を受領する。制御部９は、移相器７及び増幅器８を制御する。なお、図１では、最下部にある送信モジュール５のみに制御部９からの信号線を示し、他の送信モジュール５への信号線については省略している。
The APAA 1 further includes a
次に、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の動作について説明する。ＡＰＡＡ１には、ＲＦ入力端子２からＲＦ信号が入力される。ＡＰＡＡ１に入力されたＲＦ信号は、分配器４によって分配された後に送信モジュール５に伝達される。送信モジュール５に伝達されたＲＦ信号は、移相器７で位相変調され、さらに増幅器８で増幅される。このとき、制御部９は、制御信号入力端子３からの制御信号を基に、各送信モジュール５における移相器７での位相変調を制御する。ここで、移相器７での位相変調について説明する。制御部９は、制御信号入力端子３からの制御信号により、アンテナ素子６から空間へ放射されるＲＦ信号が、指示された方向に波面を形成するように、別言すれば、指示された方向にＲＦ信号が指向されるように、移相器７を制御する。なお、形成される波面は、等位相波面以外の場合も含む。また、指示される方向は、複数の場合も含む。
Next, the operation of
制御部９は、制御信号入力端子３からの制御信号と、記憶領域１０に格納されたデータ１１とを基に、各送信モジュール５における増幅器８の動作状態の切り替えを制御する。増幅器８が動作状態の場合、位相変調された信号に対して信号増幅が行われ、増幅されたＲＦ信号は、アンテナ素子６を介して空間へ放射される。一方、増幅器８が非動作状態の場合、ＲＦ信号は増幅器８では増幅されず、アンテナ素子６から空間への放射は行われない。
The
ここで、実施の形態１における送信モジュール５は、送信信号を連続的に送出できないモジュールであるとする。連続的に送出できないモジュールでは、送信信号を送出しない非送信時間を設ける必要がある。ここで、送信モジュールにおける送信時間と非送信時間との和を「送信周期」と定義し、送信周期に対する送信時間の比を「送信デューティ」と定義する。送信デューティは、変更することができる。送信デューティの最大値をＤｍａｘで表すと、Ｄｍａｘは１未満の値をとる。この定義を用いると、実施の形態１における送信モジュール５は、送信デューティに制約のあるモジュールと言い換えることができる。なお、実施の形態１において、送信モジュール５が送信信号を連続的に送出できないことが常時であるか、あるいは一時的であるかは問わない。この前提は、他の実施の形態でも同様である。
Here, it is assumed that the
制御部９では、制御信号入力端子３に入力される制御信号によって、送信モードが指定される。実施の形態１に係るアンテナ装置１００では、パルス波送信モード及び連続波送信モードという少なくとも２種類の送信モードを有する。
In the
パルス波送信モードは、送信モジュール５における増幅器８の動作及び非動作の切り替えをＡＰＡＡ１全体で同一タイミングとして送信するモードである。これは、従来からのパルスレーダでの送信方式と同じである。
The pulse wave transmission mode is a mode in which switching between operation and non-operation of the amplifier 8 in the
一方、連続波送信モードは、ＡＰＡＡ１内の送信モジュール５を予め複数のグループに分割し、送信モジュールに接続される増幅器８の動作及び非動作の切り替えをグループごとに異なるタイミングで実施するモードである。
On the other hand, the continuous wave transmission mode is a mode in which the
送信モジュール５を複数のグループに分割する際には、送信モジュール５の各グループにおける送信ＲＦ信号の出力値である送信ＲＦ信号出力の合計が、同一値あるいは同一値に近づくようにしておく。したがって、送信モジュール５のそれぞれの間で、送信ＲＦ信号出力が異なる場合には、送信ＲＦ信号出力の合計を同一にするために、各グループに含まれる送信モジュール数が異なる場合もある。
When the
また、送信モジュール５を複数グループに分割する際、送信モジュール５に接続するアンテナ素子６も送信モジュール５と同様にグループ化する。グループ化されたアンテナ素子６からなるアンテナ素子群のそれぞれは、全てのアンテナ素子６で構成されるアレーアンテナの一部であるサブアレーアンテナとなる。このとき、全てのサブアレーアンテナの位相中心の位置が同一あるいは同一に近づくようにする。
Further, when the
また、送信モジュール５を複数グループに分割する際、送信モジュール５に接続するアンテナ素子６の位置が、全アンテナ素子６で構成されるアレーアンテナの中で偏らないようにする。
Further, when the
なお、送信モジュール５を複数グループに分割する際、何れのグループにも属さない送信モジュールを設定し、当該送信モジュールを連続波送信モードで動作させないようにしてもよい。
When the
グループ分けされた送信モジュール５のグループ数をＮｇ、連続波送信モードにおける同時送信グループ数をＮｔとする。同時送信グループ数は、同一のタイミングで送信される送信グループの数である。グループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔは、整数である。また、グループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔは、以下の（１）式で示される関係となるように設定する。
Let Ng be the number of groups of the
２≦Ｎｔ≦Ｄｍａｘ・Ｎｇ …（１） 2 ≦ Nt ≦ Dmax · Ng (1)
なお、同時送信グループ数Ｎｔが小さくなるとＡＰＡＡ１からの送信ＲＦ信号出力が小さくなる。このため、基本的には、同時送信グループ数Ｎｔは、基本的には、上記（１）式を満たす整数のうちの最大値を選択する。ただし、送信ＲＦ信号出力を小さくしたい場合については、この限りではない。 When the number of simultaneous transmission groups Nt decreases, the transmission RF signal output from APAA 1 decreases. Therefore, basically, the maximum number of integers satisfying the above equation (1) is selected as the simultaneous transmission group number Nt. However, this is not the case when it is desired to reduce the transmission RF signal output.
送信モジュール５において、連続で送信できる最大時間をＴｍとする。連続波送信モードでは、同時送信グループ数Ｎｔを維持しつつ、１グループずつ送信状態と非送信状態とを周期的に交替させる。これにより、ＡＰＡＡ１全体から見て、連続的な送信を維持する。また、同時送信グループを交替させる周期をＴｃとする。この周期Ｔｃをグループ交替周期と呼ぶ。グループ交替周期Ｔｃは、以下の（２）式で示される関係となるように設定する。
In the
Ｔｃ≦Ｔｍ／Ｎｔ …（２） Tc ≦ Tm / Nt (2)
連続波送信モードにおける送信モジュールのグループ数Ｎｇ、同時送信グループ数Ｎｔ、グループ交替周期Ｔｃ、及び全送信モジュール５における割り振られたグループに関する情報は、記憶領域１０にデータ１１として格納される。
Information on the number Ng of transmission modules in the continuous wave transmission mode, the number Nt of simultaneous transmission groups, the group replacement period Tc, and the allocated groups in all
なお、連続波送信モードに関する情報は、１つに限らず、複数設定して記憶領域１０内に格納してもよい。この場合、複数設定された連続波送信モードに関する情報のうち、何れの情報を使用するかは、制御信号入力端子３からの制御信号によって指定することができる。また、送信モジュール５が連続波を送信できないことが一時的であり、送信モジュール５が連続波を送信可能となる場合のために、複数設定する連続波送信モードに関するデータ１１のうちのデータ群の１つを、全ての送信モジュール５が連続波送信となるように設定してもよい。
Note that the information regarding the continuous wave transmission mode is not limited to one, and a plurality of pieces of information may be set and stored in the
図２は、実施の形態１における連続波送信時の送信モジュール５のグループ分けの例を示す図である。図２の例では、送信モジュール数Ｎｍを５１２とし、送信モジュール５のグループ数Ｎｇを８とし、各送信モジュール５のそれぞれの送信ＲＦ信号出力は、同一にしている。また、図２の例では、送信モジュール５のグループ名をＧ１からＧ８としている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of grouping of the
図２において、黒丸及び白丸は、送信モジュール５に接続するアンテナ素子６の配置位置を示している。黒丸は、アンテナ素子６に接続する送信モジュール５がグループに含まれていることを示す。また、図２では、アンテナ開口における各グループでの位相中心を×印で示しているが、各グループでの位相中心が、全てのグループで同一となるようにグループ分けをしている。さらに、図２で示す送信モジュール５のグループ分けでは、送信モジュール５の配置が、各グループで偏らないようにしている。
In FIG. 2, black circles and white circles indicate the arrangement positions of the
次に、図２から図４の図面を参照して、連続波送信モードにおける送信モジュール５の動作について説明する。図３は、図２の例に基づいた連続波送信モードにおける送信モジュールの動作状態を示す図である。図３において、“Ａ”から“Ｈ”のアルファベットは、送信制御状態名を示している。また、図４は、連続波送信モード及びパルス波送信モードにおける送信モジュールの動作状態の推移を示すタイムチャートである。なお、以下では、送信デューティの最大値Ｄｍａｘが０．４の場合を一例として説明する。
Next, the operation of the
まず、送信デューティの最大値Ｄｍａｘが０．４のとき、上記（１）式の右辺に記載された“Ｄｍａｘ・Ｎｇ”の値は、０．４×８＝３．２と計算される。このため、連続波送信モードにおける同時送信グループ数Ｎｔは、（１）式に従って“３”に設定される。 First, when the maximum value Dmax of the transmission duty is 0.4, the value of “Dmax · Ng” described on the right side of the equation (1) is calculated as 0.4 × 8 = 3.2. For this reason, the number Nt of simultaneous transmission groups in the continuous wave transmission mode is set to “3” according to the equation (1).
図３において、送信制御状態Ａでは、送信モジュールのグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３が送信状態とされる。この場合、図２のグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３において黒丸で示された部分が図３でも黒丸で示されている。なお、グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３が送信状態のとき、他のグループＧ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８は非送信状態であることは言うまでもない。 In FIG. 3, in the transmission control state A, the groups G1, G2, and G3 of the transmission modules are in the transmission state. In this case, the portions indicated by black circles in the groups G1, G2, and G3 in FIG. 2 are also indicated by black circles in FIG. Needless to say, when the groups G1, G2, and G3 are in the transmission state, the other groups G4, G5, G6, G7, and G8 are in the non-transmission state.
送信制御状態Ａの次は、送信制御状態Ｂに移行する。送信制御状態Ｂでは、グループＧ２、Ｇ３、Ｇ４が送信状態とされる。以降、送信制御状態Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの順で送信制御状態が推移し、送信状態及び非送信状態のグループを１つずつシフトさせて行く。送信制御状態Ｈの次は、送信制御状態Ａに戻る。 Next to the transmission control state A, the state shifts to the transmission control state B. In the transmission control state B, the groups G2, G3, and G4 are in the transmission state. Thereafter, the transmission control state changes in the order of the transmission control states C, D, E, F, G, and H, and the groups of the transmission state and the non-transmission state are shifted one by one. After the transmission control state H, the process returns to the transmission control state A.
図２で説明したように、各グループでの位相中心が、全てのグループで同一となるようにグループ分けがされている。このため、図３のように、複数のグループで同時送信した場合でも、位相中心は変動しない。すなわち、図３の例では、全ての送信制御状態における位相中心が同一になっている。 As described with reference to FIG. 2, the grouping is performed so that the phase center in each group is the same in all groups. For this reason, as shown in FIG. 3, the phase center does not fluctuate even when a plurality of groups are simultaneously transmitted. That is, in the example of FIG. 3, the phase centers in all transmission control states are the same.
また、図２で説明したように、送信モジュール５の配置が、各グループで偏らないように選定されている。このため、図３において、送信モジュール５に接続されるアンテナ素子６の配置は、各送信制御状態で偏らないように設定される。
Further, as described with reference to FIG. 2, the arrangement of the
図４の左側には、連続波送信モードでの送信状態が示されている。連続波送信モードは、制御信号入力端子３から入力される制御信号によって指定される。“送信ＲＦ信号Ｇ１”とあるのは、図２に示したグループＧ１に属する送信モジュール５から送信される送信ＲＦ信号の送出タイミングを示している。他のグループについても同様である。また、“送信ＲＦ信号ＡＰＡＡ”とあるのは、ＡＰＡＡ１全体から見た送信ＲＦ信号を示しており、枠内のアルファベットは、図３に示した送信制御状態名を示している。
The left side of FIG. 4 shows a transmission state in the continuous wave transmission mode. The continuous wave transmission mode is specified by a control signal input from the control signal input terminal 3. “Transmission RF signal G1” indicates the transmission timing of the transmission RF signal transmitted from the
上述したように、連続波送信モードにおける同時送信グループ数Ｎｔは３である。このため、図４に示すように、送信モジュール５におけるグループＧ１からＧ８のうちで、３つのグループが送信状態に制御され、且つ、送信状態とされるグループが１周期Ｔｃごとに、１つずつ交替している。図３のところで説明したように、送信制御状態Ａでは、グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３が送信状態とされ、送信制御状態Ｂでは、グループＧ２、Ｇ３、Ｇ４が送信状態とされ、以下、グループが１つずつ交替している。これにより、個々の送信モジュール５は、パルス信号を送出しているが、ＡＰＡＡ１全体から見れば、連続波を空間に放射していることになる。
As described above, the number Nt of simultaneous transmission groups in the continuous wave transmission mode is 3. For this reason, as shown in FIG. 4, among the groups G1 to G8 in the
また、図４の右側には、パルス波送信モードでの送信状態が示されている。図４に示すように、パルス波送信モードでは、グループＧ１からＧ８の全てのグループが、同じタイミングで送信と非送信を繰り返している。これにより、ＡＰＡＡ１は、ＡＰＡＡ１全体から見て、パルス波を空間に放射していることになる。なお、パルス波送信モードでは、グループＧ１からＧ８までの全てのグループが、同じタイミングで送信ＲＦ信号を送信するので、１つのグループから出力される送信ＲＦ信号の振幅が同じであれば、ＡＰＡＡ１全体から見た送信ＲＦ信号の振幅は、連続波送信モードよりもパルス波送信モードの方が大きくなる。 Also, the transmission state in the pulse wave transmission mode is shown on the right side of FIG. As shown in FIG. 4, in the pulse wave transmission mode, all groups G1 to G8 repeat transmission and non-transmission at the same timing. Thereby, APAA1 is radiating | emitting the pulse wave to space seeing from the whole APAA1. In the pulse wave transmission mode, all the groups G1 to G8 transmit the transmission RF signal at the same timing, so if the amplitude of the transmission RF signal output from one group is the same, the entire APAA1 The amplitude of the transmission RF signal viewed from the above is larger in the pulse wave transmission mode than in the continuous wave transmission mode.
以上に説明した構成及び動作により、アンテナ装置１００は、ハードウェア構成が同一のままで連続波送信とパルス波送信とを任意に切り替えることができる。
With the configuration and operation described above, the
また、送信モジュール５の各グループにおける送信ＲＦ信号出力の合計が同一値あるいは同一値に近づくようにすることにより、連続波送信モードにおいて送信状態となるグループを切り替える際のＡＰＡＡ１における送信ＲＦ信号出力の変動を抑制することができる。
Further, by making the sum of the transmission RF signal outputs in each group of the
また、送信モジュール５の各グループに対応するアンテナ素子６で構成されるサブアレーアンテナの位相中心が同一あるいは同一に近づくようにグループ分けをすることにより、連続波送信時の位相中心も同一あるいは同一に近づけることができるので、送信グループを切り替える際に生じ得るＡＰＡＡ１における送信ＲＦ信号出力の位相変動を抑制することができる。
Further, by grouping so that the phase centers of the sub-array antennas configured by the
また、送信モジュール５に接続するアンテナ素子６の位置が各グループで偏らないようにグループ分けをすることにより、連続波送信モードにおいて送信状態となるグループを切り替える場合であっても、ビーム幅及びサイドローブレベルといったビーム形状の変動の影響を抑制することができる。
In addition, by grouping so that the position of the
また、上記（１）式を満たすように送信モジュール５のグループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔを設定することにより、送信モジュール５における送信デューティの最大値Ｄｍａｘを超えずに、連続波送信モードでＡＰＡＡ１を動作させることができる。
Further, by setting the number of groups Ng and the number of simultaneous transmission groups Nt of the
また、同時送信グループ数Ｎｔを２以上に設定することにより、送信グループを切り替える場合においても、１以上の送信グループは送信を継続する動作となる。このため、送信グループを切り替える場合であっても、ＡＰＡＡ１における送信ＲＦ信号出力の振幅変動及び位相変動の抑制することができるのと共に、パルスの立ち上がり時、又は立ち下がり時に発生し得る不要周波数の影響を抑制することができる。 Further, by setting the number of simultaneous transmission groups Nt to 2 or more, even when the transmission groups are switched, one or more transmission groups continue to perform transmission. For this reason, even when the transmission group is switched, the amplitude fluctuation and phase fluctuation of the transmission RF signal output in the APAA 1 can be suppressed, and the influence of an unnecessary frequency that can occur at the rise or fall of the pulse. Can be suppressed.
また、上記（２）式を満たすように、グループ交替周期Ｔｃを設定するようにすれば、送信モジュール５の最大送信時間Ｎｔ×Ｔｃが、送信モジュール５の連続で送信できる最大時間Ｔｍを超えるといった状況を回避することができる。
Further, if the group replacement period Tc is set so as to satisfy the above expression (2), the maximum transmission time Nt × Tc of the
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１に示した実施の形態１に係るアンテナ装置１００では、制御部９の内部に記憶領域１０を有していたが、図５に示す実施の形態２に係るアンテナ装置１００Ａでは、制御部９の外部に記憶装置１２を有し、記憶装置１２にデータ１１を格納している点が異なっている。記憶装置１２は、制御部９と接続されている。その他の構成は、図１に示す構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the second embodiment. The
実施の形態２に係るアンテナ装置１００Ａによれば、制御部９の外部に記憶装置１２を有しているので、実施の形態１の効果を有すると共に、データ１１を変更する場合の対応が容易になるという効果、及び、記憶装置１２のサイズ増加への対応が容易になるという効果が得られる。
According to the
実施の形態３．
図６は、実施の形態３における送信モジュールの動作状態の推移を示すタイムチャートである。図６では、図４に示すタイムチャート同様に、制御信号入力端子３から入力される制御信号によって指定される送信モード、グループＧ１からＧ８に属する送信モジュールによる送信ＲＦ信号、ＡＰＡＡ１全体から見た送信ＲＦ信号を示している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a time chart showing the transition of the operating state of the transmission module in the third embodiment. In FIG. 6, similarly to the time chart shown in FIG. 4, the transmission mode specified by the control signal input from the control signal input terminal 3, the transmission RF signal by the transmission modules belonging to the groups G1 to G8, and the transmission viewed from the whole APAA1 An RF signal is shown.
実施の形態１及び実施の形態２の動作では、連続波送信モードの開始時及び終了時において、パルス幅が設定値である（Ｎｔ−１）×Ｔｃ以下となるグループが存在する。パルス幅が（Ｎｔ−１）×Ｔｃ以下となるグループは、パルス幅がＮｔ×Ｔｃ未満となるグループと言い換えてもよい。 In the operations of the first embodiment and the second embodiment, there are groups in which the pulse width is equal to or less than the set value (Nt−1) × Tc at the start and end of the continuous wave transmission mode. A group having a pulse width of (Nt−1) × Tc or less may be rephrased as a group having a pulse width of less than Nt × Tc.
ここで、実施の形態１では、同時送信グループ数Ｎｔを“３”に設定している。このため、図４の例で言えば、最初のパルス幅がＴｃであるグループＧ１と、最初のパルス幅が２ＴｃであるグループＧ２とが、パルス幅が２Ｔｃ以下となるグループに該当する。また、連続波送信モードの終了時では、最後のパルス幅が２ＴｃであるグループＧ１と、最後のパルス幅がＴｃであるグループＧ２とが、パルス幅が２Ｔｃ以下となるグループに該当する。 Here, in the first embodiment, the simultaneous transmission group number Nt is set to “3”. For this reason, in the example of FIG. 4, the group G1 whose initial pulse width is Tc and the group G2 whose initial pulse width is 2Tc correspond to groups whose pulse width is 2Tc or less. At the end of the continuous wave transmission mode, the group G1 whose last pulse width is 2Tc and the group G2 whose last pulse width is Tc correspond to groups whose pulse width is 2Tc or less.
これらのパルス幅が短くなる期間では、パルスの立ち上がり及び立ち下がりによる振幅変動の影響及び位相変動の影響、並びに、パルスの立ち上がり時、又はパルスの立ち下がり時に発生する不要周波数の影響が大きくなる。 In the period in which these pulse widths are shortened, the influence of the amplitude fluctuation and the phase fluctuation due to the rise and fall of the pulse, and the influence of the unnecessary frequency generated at the rise or fall of the pulse are increased.
そこで、実施の形態３では、上述した（Ｎｔ−１）×Ｔｃ以下となるパルス幅を生成してしまう期間では、Ｎｔ×Ｔｃとなる送信ＲＦ信号を生成しつつも、同時送信グループ数Ｎｔを満たさない期間では、増幅器を送信状態としないように制御する。図６において、ハッチングで示した部分が、増幅器を送信状態としない期間に該当する。 Therefore, in the third embodiment, during the period in which the pulse width of (Nt−1) × Tc or less is generated, the number of simultaneous transmission groups Nt is set while generating a transmission RF signal of Nt × Tc. In a period that is not satisfied, the amplifier is controlled not to be in a transmission state. In FIG. 6, a hatched portion corresponds to a period during which the amplifier is not in a transmission state.
実施の形態３によれば、同時送信グループ数Ｎｔを満たさない期間では、ＡＰＡＡ１を送信状態とはしないように制御するので、実施の形態１及び実施の形態２の効果に加え、パルス幅が短くなることにより生じ得る振幅変動及び位相変動を抑制することができるという効果を得ることができる。また、振幅変動及び位相変動を抑制することができるので、不要周波数といったアンテナ装置に悪い影響を与える要素の発生を抑制することも可能となる。 According to the third embodiment, control is performed so that APAA1 is not set in the transmission state during a period in which the number of simultaneous transmission groups Nt is not satisfied. Therefore, in addition to the effects of the first and second embodiments, the pulse width is short. Thus, it is possible to obtain an effect of suppressing the amplitude fluctuation and the phase fluctuation that may occur. In addition, since amplitude fluctuation and phase fluctuation can be suppressed, it is possible to suppress generation of elements that adversely affect the antenna device such as unnecessary frequencies.
なお、図６の例では、連続波送信モードの開始時及び終了時、パルス幅が（Ｎｔ−１）×Ｔｃ以下となるグループを送信状態としないように設定しているが、パルス幅が（Ｎｔ−２）×Ｔｃ以下なるグループのみ、あるいは、それ以下となるグループのみを送信状態としないように設定してもよい。 In the example of FIG. 6, at the start and end of the continuous wave transmission mode, a group whose pulse width is (Nt−1) × Tc or less is set not to be in a transmission state, but the pulse width is ( It may be set so that only the group of Nt−2) × Tc or less, or only the group of less than or equal to Nt−2) × Tc is not in the transmission state.
実施の形態４．
ここまでの実施の形態１から実施の形態３は、送信のみの機能を有するＡＰＡＡ１での連続波送信の説明であったが、受信機能を有するＡＰＡＡ１での連続波送信についても実施可能である。
Embodiments 1 to 3 described so far have been described for continuous wave transmission in APAA 1 having only a transmission function. However, continuous wave transmission in APAA 1 having a reception function is also possible.
図７は、実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係るアンテナ装置１００Ｂは、図７に示すように、ＡＰＡＡ１と、ＲＦ入力端子２と、制御信号入力端子３とを有する。ＡＰＡＡ１は、空間に送信信号を電波にして放射すると共に、物体からの反射波を受信する複数のアンテナ素子６と、それぞれが複数のアンテナ素子６のそれぞれに接続される複数の送受信モジュール１５と、複数の送受信モジュール１５に対し、ＲＦ入力端子２から入力されたＲＦ信号を分配すると共に、複数の送受信モジュール１５から受領したＲＦ信号を合成する合成分配器１４と、を備える。なお、実施の形態４においても、送受信モジュール１５の数すなわち送受信モジュール数は、Ｎｍとする。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the antenna device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 7,
送受信モジュール１５は、移相器７と、増幅器８ａ，８ｂと、送受切替器１６ａ，１６ｂとを有する。移相器７は、合成分配器１４及び送受切替器１６ａに接続される。送受切替器１６ａは、増幅器８ａ，８ｂのそれぞれに接続される。増幅器８ａ，８ｂのそれぞれは、送受切替器１６ｂに接続される。送受切替器１６ｂは、アンテナ素子６に接続される。
The transmission /
ＡＰＡＡ１は、さらに制御部９を有する。制御部９は、記憶領域１０を有する。記憶領域１０には、データ１１が格納されている。制御部９は、制御信号入力端子３に入力された制御信号を受領する。制御部９は、移相器７、増幅器８ａ，８ｂ、及び送受切替器１６ａ，１６ｂを制御する。なお、図７では、最下部にある送受信モジュール１５のみに制御部９からの信号線を示し、他の送受信モジュール１５への信号線については省略している。
The APAA 1 further includes a
実施の形態４に係るアンテナ装置１００Ｂの、実施の形態１との相違点は、ＡＰＡＡ１内の分配器４が合成分配器１４に置き換わること、送信モジュール５が送受信モジュール１５に置き換わること、送信系の増幅器８が送信系の増幅器８ａと受信系の増幅器８ｂとに増えること、及び、制御部９が送受信モジュール１５内の増幅器８ａ，８ｂに加え、送受切替器１６ａ，１６ｂをも制御することである。ただし、連続波を送信する際の動作については、実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
The difference between the
実施の形態５．
図８は、実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図８に示す実施の形態５に係るアンテナ装置１００Ｃでは、ＡＰＡＡ１内に温度センサ１８を有している点が、図１に示す実施の形態１との相違点である。その他の構成は、図１に示す構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the fifth embodiment. The
実施の形態１では、連続波送信モードを複数設定して記憶領域１０に格納する方法を記載した。また、複数設定した連続波送信モードの選択は、制御信号入力端子３からの制御信号によるものとした。これに対して、実施の形態５に係るアンテナ装置１００Ｃでは、連続波送信モードにおけるグループ分けのバリエーションを複数設定して記憶領域１０に格納する。そして、連続波送信モードにおけるグループ分けの選択は、ＡＰＡＡ１内に搭載する温度センサ１８からの温度情報をもとに制御部９で行われる。
In the first embodiment, a method of setting a plurality of continuous wave transmission modes and storing them in the
送信デューティの最大値Ｄｍａｘは、送信モジュール５の温度により変化することが考えられる。このため、送信モジュール５の温度を測定するための温度センサ１８をＡＰＡＡ１内に搭載し、制御部９と接続し、温度センサ１８からの温度情報を基に、制御部９において連続波送信モードを選択することが、好ましい実施の形態となる。
It is conceivable that the maximum value Dmax of the transmission duty varies depending on the temperature of the
実施の形態５に係るアンテナ装置によれば、温度センサ１８からの温度情報を基に連続波送信モードを選択することとしているので、送信モジュール５の温度により変化し得る送信デューティの最大値Ｄｍａｘを、温度情報を用いて選択することができるので、送信デューティの最大値Ｄｍａｘを固定値にしている他の実施の形態に比べて、送信ＲＦ信号出力を可能な限り大きくすることができるという効果を得ることができる。
According to the antenna device according to the fifth embodiment, since the continuous wave transmission mode is selected based on the temperature information from the temperature sensor 18, the maximum value Dmax of the transmission duty that can change depending on the temperature of the
実施の形態６．
ここまでの実施の形態１から実施の形態５で示したＡＰＡＡ１での送信モードは、パルス波送信モード及び連続波送信モードの２種類にしていた。これに対して、実施の形態６では、これら２種類の送信モードに加えて、連続波ではないが送信デューティの最大値Ｄｍａｘより高デューティのパルス波をＡＰＡＡ１が送信するパルス波送信モードである高デューティパルス送信モードを有することを特徴とする。
The transmission modes in APAA 1 shown in the first to fifth embodiments so far have been made into two types: a pulse wave transmission mode and a continuous wave transmission mode. On the other hand, in the sixth embodiment, in addition to these two types of transmission modes, the pulse wave transmission mode in which APAA 1 transmits a pulse wave that is not a continuous wave but has a duty higher than the maximum value Dmax of the transmission duty is high. It has a duty pulse transmission mode.
実施の形態１と同様に、送信モジュール５のグループ数をＮｇ、連続波送信モードにおける同時送信グループ数をＮｔとする。また、所望の値に設定される送信デューティの設定値をＤｒｅｑとする。Ｄｒｅｑは、ＡＰＡＡ１全体から見た送信デューティの設定値と言い換えてもよい。ここで、グループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔは整数であり、送信デューティの設定値Ｄｒｅｑは１未満の正の実数である。送信デューティの設定値Ｄｒｅｑを定めたとき、グループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔは、以下の（３）式で示される関係となるように設定する。
As in the first embodiment, the number of groups in the
２≦Ｎｔ≦Ｄｍａｘ／Ｄｒｅｑ・Ｎｇ …（３） 2 ≦ Nt ≦ Dmax / Dreq · Ng (3)
なお、同時送信グループ数Ｎｔが小さくなると、ＡＰＡＡ１からの送信ＲＦ出力が小さくなってしまう。このため、同時送信グループ数Ｎｔは、基本的には、上記（３）式を満たす整数のうちの最大値を選択する。ただし、送信ＲＦ出力を小さくしたい場合については、この限りではない。 When the number Nt of simultaneous transmission groups decreases, the transmission RF output from APAA 1 decreases. For this reason, the maximum number of integers satisfying the above equation (3) is basically selected as the simultaneous transmission group number Nt. However, this is not the case when it is desired to reduce the transmission RF output.
送信モジュール５において、連続波送信モードでは、同時送信グループ数Ｎｔを維持しつつ、１グループずつ送信状態と非送信状態を周期的に交替させる。これにより、ＡＰＡＡ１全体から見て、連続的な送信を維持する。また、連続で送信できる最大時間Ｔｍ及び同時送信グループ数Ｎｔを基に、同時送信グループを交替させるグループ交替周期Ｔｃを、上記（２）式を満足するように設定する。
In the
高デューティパルス波送信モードにおける、送信デューティの設定値Ｄｒｅｑ、グループ数Ｎｇ、同時送信グループ数Ｎｔ、グループ交替周期Ｔｃ、全送信モジュール５における割り振られたグループに関する情報は、記憶装置１２にデータ１１として格納される。
In the high-duty pulse wave transmission mode, the transmission duty set value Dreq, the number of groups Ng, the number of simultaneous transmission groups Nt, the group replacement period Tc, and information on the allocated groups in all the
なお、高デューティパルス波送信モードに関する情報は、１つに限らず、送信デューティの設定値Ｄｒｅｑの種類に応じて、複数設定して記憶装置１２内に格納してもよい。この場合、複数設定された高デューティパルス波送信モードに関する情報のうち、何れの情報を使用するかは、制御信号入力端子３からの制御信号によって指定することができる。
Note that the information regarding the high duty pulse wave transmission mode is not limited to one, and a plurality of pieces of information may be set and stored in the
高デューティパルス波送信モードでは、連続波送信モードと同様の方法でＡＰＡＡ１から連続波を送信し、その後、送信モジュール５の全てのグループを非送信とする期間を設ける。これらの送信及び非送信を繰り返すことにより、ＡＰＡＡ１から設定した送信デューティでパルス波を送信する。
In the high duty pulse wave transmission mode, a continuous wave is transmitted from the APAA 1 in the same manner as in the continuous wave transmission mode, and thereafter, a period in which all the groups of the
ここで、ＡＰＡＡ１全体から見て、連続波を送信する時間をＴｏｎ、全送信モジュールグループを非送信とする時間をＴｏｆｆとする。Ｔｏｎを連続波送信時間と呼び、Ｔｏｆｆを非送信時間と呼ぶ。なお、連続波送信時間Ｔｏｎは、グループ交替周期Ｔｃの整数倍とする。連続波送信時間Ｔｏｎ及び非送信時間Ｔｏｆｆは、以下の（４）式で示される関係となるように設定する。 Here, as viewed from the whole APAA1, the time for transmitting the continuous wave is Ton, and the time for not transmitting all the transmission module groups is Toff. Ton is called continuous wave transmission time, and Toff is called non-transmission time. The continuous wave transmission time Ton is an integer multiple of the group replacement period Tc. The continuous wave transmission time Ton and the non-transmission time Toff are set so as to have a relationship represented by the following expression (4).
Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）＝Ｄｒｅｑ…（４） Ton / (Ton + Toff) = Dreq (4)
また、送信モジュール５について、グループ数Ｎｇ及び同時送信グループ数Ｎｔのときに、連続送信できる最大時間をＴｎとする。このＴｎを連続送信可能最大時間と呼ぶ。このとき、ＡＰＡＡ１での連続波送信時間Ｔｏｎは、以下の（５）式で示される関係となるように設定する。
For the
Ｔｏｎ≦Ｔｎ …（５） Ton ≦ Tn (5)
ここで、送信デューティの最大値Ｄｍａｘが０．４、送信デューティの設定値Ｄｒｅｑが０．７５、グループ数Ｎｇが８の場合を一例として説明する。 Here, a case where the maximum transmission duty value Dmax is 0.4, the transmission duty setting value Dreq is 0.75, and the number of groups Ng is 8 will be described as an example.
まず、送信デューティの最大値Ｄｍａｘが０．４のとき、上記（３）式の右辺に記載された“Ｄｍａｘ／Ｄｒｅｑ・Ｎｇ”の値は、０．４÷０．７５×８＝４．２６６…と計算される。このため、高デューティパルス波送信モードにおける同時送信グループ数Ｎｔは、（３）式に従って“４”に設定される。 First, when the maximum value Dmax of the transmission duty is 0.4, the value of “Dmax / Dreq · Ng” described on the right side of the above expression (3) is 0.4 ÷ 0.75 × 8 = 4.266. Calculated as ... Therefore, the number Nt of simultaneous transmission groups in the high duty pulse wave transmission mode is set to “4” according to the equation (3).
よって、上記（４）式より、Ｔｏｆｆ／Ｔｏｎ＝１／３となり、グループ数Ｎｇ＝８であることからＡＰＡＡ１での連続波送信時間Ｔｏｎが“１２×Ｔｃ”に設定され、非送信時間Ｔｏｆｆが“４×Ｔｃ”に設定される。 Therefore, from the above equation (4), Toff / Ton = 1/3 and the number of groups Ng = 8, so that the continuous wave transmission time Ton in APAA1 is set to “12 × Tc” and the non-transmission time Toff is “4 × Tc” is set.
図９は、実施の形態６における送信モジュールの動作状態の推移を示すタイムチャートである。図９では、図４及び図６に示すタイムチャート同様に、制御信号入力端子３から入力される制御信号によって指定される送信モード、グループＧ１からＧ８に属する送信モジュールによる送信ＲＦ信号、ＡＰＡＡ１全体から見た送信ＲＦ信号を示している。 FIG. 9 is a time chart showing the transition of the operating state of the transmission module in the sixth embodiment. 9, as in the time charts shown in FIGS. 4 and 6, the transmission mode specified by the control signal input from the control signal input terminal 3, the transmission RF signal by the transmission modules belonging to the groups G1 to G8, and the entire APAA1 The seen transmission RF signal is shown.
図９の左側には、高デューティパルス波送信モードでの送信状態が示されている。高デューティパルス波送信モードでは、送信モジュール５のグループＧ１からＧ８のうちで、４つのグループが送信状態に制御され、且つ、送信状態とされるグループが１周期Ｔｃごとに、１つずつ交替している。これにより、個々の送信モジュール５は、パルス信号を送出しているが、ＡＰＡＡ１全体から見れば、連続波を空間に放射していることになる。
The transmission state in the high duty pulse wave transmission mode is shown on the left side of FIG. In the high duty pulse wave transmission mode, among the groups G1 to G8 of the
また、高デューティパルス波送信モードでは、ＡＰＡＡ１全体から見て、連続波送信時間Ｔｏｎだけ送信した後、非送信時間Ｔｏｆｆだけ非送信状態となる。これらの送信及び非送信を繰り返すことにより、送信デューティの設定値Ｄｒｅｑでパルス波を送信する。 Further, in the high duty pulse wave transmission mode, as viewed from the whole APAA1, after the continuous wave transmission time Ton is transmitted, the non-transmission state Toff is not transmitted. By repeating these transmission and non-transmission, a pulse wave is transmitted with the set value Dreq of the transmission duty.
以上に説明した構成及び動作により、実施の形態６に係るアンテナ装置は、ハードウェア構成が同一のままで、送信モジュール５における送信デューティの最大値Ｄｍａｘよりも大きな送信デューティで、パルス波の送信が可能となる。
With the configuration and operation described above, the antenna device according to the sixth embodiment can transmit a pulse wave with a transmission duty larger than the maximum transmission duty value Dmax in the
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 Note that the configurations shown in the above embodiments are examples of the contents of the present invention, and can be combined with other known techniques, and can be combined without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change a part of.
１ ＡＰＡＡ、２ ＲＦ入力端子、３ 制御信号入力端子、４ 分配器、５ 送信モジュール、６ アンテナ素子、７ 移相器、８，８ａ，８ｂ 増幅器、９ 制御部、１０ 記憶領域、１１ データ、１２ 記憶装置、１４ 合成分配器、１５ 送受信モジュール、１６ａ，１６ｂ 送受切替器、１８ 温度センサ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ アンテナ装置。 1 APAA, 2 RF input terminal, 3 control signal input terminal, 4 distributor, 5 transmission module, 6 antenna element, 7 phase shifter, 8, 8a, 8b amplifier, 9 control unit, 10 storage area, 11 data, 12 Storage device, 14 combiner / distributor, 15 transceiver module, 16a, 16b transmission / reception switch, 18 temperature sensor, 100, 100A, 100B, 100C antenna device.
Claims (11)
前記アンテナ装置は、複数のグループに分割された前記送信モジュールに接続される増幅器の動作及び非動作の切り替えをグループごとに異なるタイミングで実施する連続波送信モードで動作可能に構成されている
ことを特徴とするアンテナ装置。 An antenna device comprising a plurality of antenna elements, and a plurality of transmission modules each connected to each of the plurality of antenna elements,
The antenna apparatus is configured to be operable in a continuous wave transmission mode in which switching between operation and non-operation of an amplifier connected to the transmission module divided into a plurality of groups is performed at different timings for each group. A feature antenna device.
前記連続波送信モードにおけるグループ分けのバリエーションが複数設定されて前記記憶領域又は前記記憶装置に格納され、
前記連続波送信モードにおけるグループ分けの選択は、前記温度センサからの温度情報を基に行われる
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のアンテナ装置。 A temperature sensor for measuring the temperature of the transmission module;
A plurality of variations of grouping in the continuous wave transmission mode are set and stored in the storage area or the storage device,
The antenna device according to claim 7 or 8, wherein selection of grouping in the continuous wave transmission mode is performed based on temperature information from the temperature sensor.
設定した前記送信デューティは、前記送信モジュールの制約によって定められる前記送信モジュールにおける送信デューティの最大値よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。 The transmission module is a transmission module with restrictions on transmission duty,
The antenna device according to claim 10, wherein the set transmission duty is larger than a maximum value of the transmission duty in the transmission module determined by a restriction of the transmission module.
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