JP2569925B2 - アレーアンテナ - Google Patents
アレーアンテナInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、アレーアンテナに係わり、特に、ビーム
走査面に直交する仰角方向のビームパターンの歪を低減
した平面アレーアンテナに関するものである。
走査面に直交する仰角方向のビームパターンの歪を低減
した平面アレーアンテナに関するものである。
［従来の技術］ 第７図は例えばアンテナ工学ハンドブック（オーム
社）pp225に示されているアレーアンテナの例であり、
レーダなどにおいて、目標方向の測角を行うモノパルス
パターンを形成するように構成された直線アレーアンテ
ナである。図において、（１）は素子アンテナ、（２）
は各素子アンテナ（１）に接続された移相器、（３）は
２つの群に分割された素子アンテナ（１）のそれぞれの
群の出力を合成する合成器、（４）は各素子アンテナ
（１）の励振位相を演算する位相量演算装置、（５）は
位相量演算装置（４）の演算結果に従って移相器（２）
を制御する移相器制御装置、（６）は２つの合成器
（３）からの入力の和と差を出力する180゜ハイブリッ
ドである。なお、ここで移相器（２）は通常可変移相器
が用いられる。
社）pp225に示されているアレーアンテナの例であり、
レーダなどにおいて、目標方向の測角を行うモノパルス
パターンを形成するように構成された直線アレーアンテ
ナである。図において、（１）は素子アンテナ、（２）
は各素子アンテナ（１）に接続された移相器、（３）は
２つの群に分割された素子アンテナ（１）のそれぞれの
群の出力を合成する合成器、（４）は各素子アンテナ
（１）の励振位相を演算する位相量演算装置、（５）は
位相量演算装置（４）の演算結果に従って移相器（２）
を制御する移相器制御装置、（６）は２つの合成器
（３）からの入力の和と差を出力する180゜ハイブリッ
ドである。なお、ここで移相器（２）は通常可変移相器
が用いられる。
次に、動作について説明する。
アレーアンテナの配列方向に直交する方向、即ちボア
サイト軸からθ傾いた方向にアンテナビームを向ける場
合、位相量演算装置（４）はｎ番目の素子アンテナ
（１）に与える励振位相φｎを次の演算式に従って計算
する。
サイト軸からθ傾いた方向にアンテナビームを向ける場
合、位相量演算装置（４）はｎ番目の素子アンテナ
（１）に与える励振位相φｎを次の演算式に従って計算
する。
φｎ＝（２π／λ）×ｎ×ｄ×sin（θ） ……（１） ここで、ｄは素子間隔、λは波長である。この演算式
に従って計算された励振位相φｎが移相器制御装置
（５）を通じて移相器（２）に与えられる。この動作に
よってθ方向にアンテナビームを向けることができる。
従って、このアレーアンテナを用いればアンテナを機械
的に動さかずにアンテナビームを走査でき、電波の到来
方向が検出できる。
に従って計算された励振位相φｎが移相器制御装置
（５）を通じて移相器（２）に与えられる。この動作に
よってθ方向にアンテナビームを向けることができる。
従って、このアレーアンテナを用いればアンテナを機械
的に動さかずにアンテナビームを走査でき、電波の到来
方向が検出できる。
電波の到来方向の検出は例えば次のようにして行う。
アンテナの開口をそれぞれの合成出力がほぼ等しくなる
ように水平方向で２分割し、各々の群に接続された合成
器（３）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入力しΣ
端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。第８図
は観測方向角を変えた場合のΣ端子とΔ端子の受信電
力、すなわち和ビームと差ビームを表したものである。
電波の到来方向を検出するには、和ビームと差ビームの
レベル差がある一定のレベルＬとなる方向角を差ビーム
の零点近傍で２か所検出し、その方向角をθ１、θ２と
するとき、平均値（θ１＋θ２）/2で電波の到来方向角
を決定する。あるいは、差ビームと和ビームの比をと
り、その誤差曲線から到来角を検出する、いわゆるモノ
パルス方式を用いて到来方向角を決定する。
アンテナの開口をそれぞれの合成出力がほぼ等しくなる
ように水平方向で２分割し、各々の群に接続された合成
器（３）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入力しΣ
端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。第８図
は観測方向角を変えた場合のΣ端子とΔ端子の受信電
力、すなわち和ビームと差ビームを表したものである。
電波の到来方向を検出するには、和ビームと差ビームの
レベル差がある一定のレベルＬとなる方向角を差ビーム
の零点近傍で２か所検出し、その方向角をθ１、θ２と
するとき、平均値（θ１＋θ２）/2で電波の到来方向角
を決定する。あるいは、差ビームと和ビームの比をと
り、その誤差曲線から到来角を検出する、いわゆるモノ
パルス方式を用いて到来方向角を決定する。
［発明が解決しようとする課題］ ここで、上記のような従来のアレーアンテナを第９図
に示すような座標系にアンテナを置き、電波到来方向の
方位方向角、仰角方向角を検出する場合を考える。第10
図および第11図は方位方向角、仰角方向角に対する受信
電力を示した図である。第10図はΔ端子の受信出力、す
なわち差ビームを示す図、第11図はΣ端子の受信出力、
すなわち和ビームを示す図である。第10図および第11図
に示すように方位角と仰角の座標系ではアンテナビーム
が湾曲するため、電波が仰角方向が０゜から離れた方向
から到来した場合、方位方向の検出角度に誤差が生じ
る。例えば、電波が仰角＝10゜，方位角＝60゜から到来
した場合、このアレーアンテナでは、方位角＝61.2゜か
ら電波が到来したものとしてしまう。なお、上記のよう
な方位角と仰角の座標系でアンテナビームが湾曲する特
性は直線アレーアンテナに固有のものである。さらに、
平面アレーアンテナを用いた場合においても、直線アレ
ーアンテナ同様の励振位相の設定ではアンテナビームは
湾曲する。従って、このような検出誤差を無くす一手段
として、第12図に示すようにアレーアンテナの素子アン
テナを２次元に配列して各素子アンテナに移相器を接続
し、かつ、アンテナを４分割してハイブリッド回路４個
を２段構成として用い、方位角・仰角両方の到来方向検
出を行えば良いことが上記文献に示されている。しか
し、この構成では信号処理装置が２系統必要で、ハード
ウエアが複雑になり、方向検出に時間がかかり過ぎる問
題点がある。また、開口電力分布を和・差パターンで共
用するため、両パターンに対し同時に最適化をはかるこ
とができないという問題点がある。
に示すような座標系にアンテナを置き、電波到来方向の
方位方向角、仰角方向角を検出する場合を考える。第10
図および第11図は方位方向角、仰角方向角に対する受信
電力を示した図である。第10図はΔ端子の受信出力、す
なわち差ビームを示す図、第11図はΣ端子の受信出力、
すなわち和ビームを示す図である。第10図および第11図
に示すように方位角と仰角の座標系ではアンテナビーム
が湾曲するため、電波が仰角方向が０゜から離れた方向
から到来した場合、方位方向の検出角度に誤差が生じ
る。例えば、電波が仰角＝10゜，方位角＝60゜から到来
した場合、このアレーアンテナでは、方位角＝61.2゜か
ら電波が到来したものとしてしまう。なお、上記のよう
な方位角と仰角の座標系でアンテナビームが湾曲する特
性は直線アレーアンテナに固有のものである。さらに、
平面アレーアンテナを用いた場合においても、直線アレ
ーアンテナ同様の励振位相の設定ではアンテナビームは
湾曲する。従って、このような検出誤差を無くす一手段
として、第12図に示すようにアレーアンテナの素子アン
テナを２次元に配列して各素子アンテナに移相器を接続
し、かつ、アンテナを４分割してハイブリッド回路４個
を２段構成として用い、方位角・仰角両方の到来方向検
出を行えば良いことが上記文献に示されている。しか
し、この構成では信号処理装置が２系統必要で、ハード
ウエアが複雑になり、方向検出に時間がかかり過ぎる問
題点がある。また、開口電力分布を和・差パターンで共
用するため、両パターンに対し同時に最適化をはかるこ
とができないという問題点がある。
この発明は、上記のような問題点を解決するためにな
されたもので、アンテナビームが走査される平面に直交
するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布を一定
にするよう励振位相を最適化することで、第10図および
第11図に示したようなアンテナビームの湾曲を補正し、
電波の到来方向の検出を精度良くできるアレーアンテナ
を得ることを目的としている。
されたもので、アンテナビームが走査される平面に直交
するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布を一定
にするよう励振位相を最適化することで、第10図および
第11図に示したようなアンテナビームの湾曲を補正し、
電波の到来方向の検出を精度良くできるアレーアンテナ
を得ることを目的としている。
［課題を解決するための手段］ この発明に係るビーム形成回路は、２次元的に配列さ
れた複数個の素子アンテナから成り、アンテナビームが
平面内で１次元的に走査される平面アレーアンテナと、
上記素子アンテナの各々に接続された移相器と、ビーム
走査方向に対し、上記アンテナビームが走査される平面
に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布
を一定にして上記アンテナビームの湾曲による誤差の影
響を軽減するよう補正された励振位相のデータを有する
設定位相メモリと、上記設定位相メモリの有するビーム
走査方向に対する励振位相のデータに従って上記移相器
を制御する移相器制御手段を備えたものである。また、
この発明に係るビーム形成回路は、上記補正された励振
位相を評価関数 （ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字、ｎは素子アンテナの番号に関する添字、amn、p
mnはそれぞれｎ番目素子のｍ方向のアレー素子電界の振
幅、位相、qnは励振位相、G0mはアンテナビームの和パ
ターン及び差パターン双方の主ビームの受信レベルであ
る） が最小になるように求めたものである。
れた複数個の素子アンテナから成り、アンテナビームが
平面内で１次元的に走査される平面アレーアンテナと、
上記素子アンテナの各々に接続された移相器と、ビーム
走査方向に対し、上記アンテナビームが走査される平面
に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布
を一定にして上記アンテナビームの湾曲による誤差の影
響を軽減するよう補正された励振位相のデータを有する
設定位相メモリと、上記設定位相メモリの有するビーム
走査方向に対する励振位相のデータに従って上記移相器
を制御する移相器制御手段を備えたものである。また、
この発明に係るビーム形成回路は、上記補正された励振
位相を評価関数 （ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字、ｎは素子アンテナの番号に関する添字、amn、p
mnはそれぞれｎ番目素子のｍ方向のアレー素子電界の振
幅、位相、qnは励振位相、G0mはアンテナビームの和パ
ターン及び差パターン双方の主ビームの受信レベルであ
る） が最小になるように求めたものである。
［作用］ 上記のように構成されたアレーアンテナの移相器制御
手段は、設定位相メモリの有するビーム走査方向に対す
る励振位相のデータに従って素子アンテナの各々に接続
された移相器を制御するので、アンテナビームが走査さ
れる平面に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界
強度分布を一定にでき、方位角と仰角の座標系でアンテ
ナビームの湾曲を補正する。
手段は、設定位相メモリの有するビーム走査方向に対す
る励振位相のデータに従って素子アンテナの各々に接続
された移相器を制御するので、アンテナビームが走査さ
れる平面に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界
強度分布を一定にでき、方位角と仰角の座標系でアンテ
ナビームの湾曲を補正する。
［実施例］ 第１図はこの発明のアレーアンテナの一実施例の基本
構成部分を示す構成説明図である。図において、（７）
は２次元的に配列された複数個の素子アンテナ（１）か
ら成る平面アレーアンテナ、（８）は設定位相メモリ、
（９）は設定位相メモリ（８）の有するビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御する移相器制御
手段であって、ここでは移相器制御装置であり、（１）
（２）は上記従来励と同様のものである。なお、ここで
移相器（２）は通常可変移相器が用いられる。また、ア
ンテナビームは第１図中に示す座標系にアンテナを置い
た場合には、Ｙ−Ｚ平面内で１次元的に走査されるもの
である。ここで、設定位相メモリ（８）にはそれぞれの
ビーム走査方向に対し、アンテナビームが走査される平
面に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分
布（あるいは放射電力密度分布でも同一パターンであ
る）を一定にするよう補正された励振位相のデータが記
憶されている。
構成部分を示す構成説明図である。図において、（７）
は２次元的に配列された複数個の素子アンテナ（１）か
ら成る平面アレーアンテナ、（８）は設定位相メモリ、
（９）は設定位相メモリ（８）の有するビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御する移相器制御
手段であって、ここでは移相器制御装置であり、（１）
（２）は上記従来励と同様のものである。なお、ここで
移相器（２）は通常可変移相器が用いられる。また、ア
ンテナビームは第１図中に示す座標系にアンテナを置い
た場合には、Ｙ−Ｚ平面内で１次元的に走査されるもの
である。ここで、設定位相メモリ（８）にはそれぞれの
ビーム走査方向に対し、アンテナビームが走査される平
面に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分
布（あるいは放射電力密度分布でも同一パターンであ
る）を一定にするよう補正された励振位相のデータが記
憶されている。
次に、設定位相メモリ（８）に記憶させる励振位相の
演算方法の一実施例について述べる。
演算方法の一実施例について述べる。
まず、評価関数Ｆを次のように設定する。
ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字で、この位置は、ビーム走査する平面に直交する
方向に直線的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する
添字である。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向の
アレー素子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、
G0mはアンテナビームの主ビームの受信レベルである。
る添字で、この位置は、ビーム走査する平面に直交する
方向に直線的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する
添字である。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向の
アレー素子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、
G0mはアンテナビームの主ビームの受信レベルである。
この評価関数Ｆを最小にするように励振位相qnを決定
すれば、アンテナビームの主ビームの位置がビーム走査
する平面に直交する方向に向く。なお、上記（２）式に
おけるqnの求め方は、最急降下法や共役勾配法などの非
線形最適化手法を用いる。これらの方法は、いずれも関
数Ｆのqnに関する勾配を計算し、その勾配の方向にqnを
計算しながら繰り返し計算を行うものである。設定位相
メモリ（８）には上記のように計算されたそれぞれのビ
ーム走査方向に対する励振位相qnが記憶される。
すれば、アンテナビームの主ビームの位置がビーム走査
する平面に直交する方向に向く。なお、上記（２）式に
おけるqnの求め方は、最急降下法や共役勾配法などの非
線形最適化手法を用いる。これらの方法は、いずれも関
数Ｆのqnに関する勾配を計算し、その勾配の方向にqnを
計算しながら繰り返し計算を行うものである。設定位相
メモリ（８）には上記のように計算されたそれぞれのビ
ーム走査方向に対する励振位相qnが記憶される。
従って、上記実施励においては、移相器制御装置
（９）は設定位相メモリ（８）の有するビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御するので、アン
テナビームが走査される平面に直交するビーム走査方向
の平面内の放射電界強度分布を一定にでき、方位角と仰
角の座標系でアンテナビームの湾曲が補正される。
（９）は設定位相メモリ（８）の有するビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御するので、アン
テナビームが走査される平面に直交するビーム走査方向
の平面内の放射電界強度分布を一定にでき、方位角と仰
角の座標系でアンテナビームの湾曲が補正される。
第２図はこの発明のアレーアンテナの他の実施例を示
す構成図であり、電波到来方向の測角を行う差ビームあ
るいは和ビームを形成するように構成されたアレーアン
テナである。図において、（10）は２次元的に配列さ
れ、２つの群に分割された複数個の素子アンテナ（１）
から成る平面アレーアンテナ、（11）は２つの群に分割
された素子アンテナ（１）のそれぞれの群に出力を合成
する合成器であり、（１）（２）（５）（６）（８）は
上記第１図と同様のものである。ここで、アンテナの開
口はそれぞれの群の合成出力がほぼ等しくなるようにア
ンテナビーム走査方向で２分割されている。なお、アン
テナビームは第２図中に示す座標系にアンテナを置いた
場合には、Ｙ−Ｚ平面内で１次元的に走査されるもので
ある。
す構成図であり、電波到来方向の測角を行う差ビームあ
るいは和ビームを形成するように構成されたアレーアン
テナである。図において、（10）は２次元的に配列さ
れ、２つの群に分割された複数個の素子アンテナ（１）
から成る平面アレーアンテナ、（11）は２つの群に分割
された素子アンテナ（１）のそれぞれの群に出力を合成
する合成器であり、（１）（２）（５）（６）（８）は
上記第１図と同様のものである。ここで、アンテナの開
口はそれぞれの群の合成出力がほぼ等しくなるようにア
ンテナビーム走査方向で２分割されている。なお、アン
テナビームは第２図中に示す座標系にアンテナを置いた
場合には、Ｙ−Ｚ平面内で１次元的に走査されるもので
ある。
次に、電波の到来方向の検出の動作について説明す
る。
る。
まず、上記のアレーアンテナで差ビームを形成して電
波の到来方向を検出する場合について説明する。この場
合に移相器制御装置（９）は設定位相メモリ（９）に予
め記憶されている、差ビームの零点が方位角と仰角の座
標系でビーム走査する平面に直交する仰角方向に直線的
に連続的に形成されるようなビーム走査方向に対する励
振位相のデータに従って素子アンテナ（１）の各々に接
続された移相器（２）を制御する。このような平面アレ
ーアンテナ（10）で電波を受信し、各々の群に接続され
た合成器（11）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入
力しΣ端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。
上記の動作をアンテナビームを走査して行い、それぞれ
のアンテナビーム走査方向において形成されている差ビ
ームのレベルと180゜ハイブリッド（６）のΔ端子から
取り出された差信号を比較して電波の到来方向を検出す
る。
波の到来方向を検出する場合について説明する。この場
合に移相器制御装置（９）は設定位相メモリ（９）に予
め記憶されている、差ビームの零点が方位角と仰角の座
標系でビーム走査する平面に直交する仰角方向に直線的
に連続的に形成されるようなビーム走査方向に対する励
振位相のデータに従って素子アンテナ（１）の各々に接
続された移相器（２）を制御する。このような平面アレ
ーアンテナ（10）で電波を受信し、各々の群に接続され
た合成器（11）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入
力しΣ端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。
上記の動作をアンテナビームを走査して行い、それぞれ
のアンテナビーム走査方向において形成されている差ビ
ームのレベルと180゜ハイブリッド（６）のΔ端子から
取り出された差信号を比較して電波の到来方向を検出す
る。
上記において、設定位相メモリ（８）に記憶させる励
振位相の演算方法の一実施励について述べる。
振位相の演算方法の一実施励について述べる。
まず、評価関数Ｆを次のように設定する。
ここで、ｍは差ビームの零点の位置に関する添字で、
この位置は、ビーム走査する平面に直交する方向に直線
的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する添字であ
る。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向のアレー素
子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、G0mは差
ビームの零点の受信レベルである。この評価関数Ｆを最
小にするように励振位相qnを決定すれば差ビームの零点
の位置がビーム走査する平面に直交する方向に向く。な
お、上記（３）式におけるqnの求め方は、上記（２）式
における求め方と同様にできる。
この位置は、ビーム走査する平面に直交する方向に直線
的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する添字であ
る。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向のアレー素
子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、G0mは差
ビームの零点の受信レベルである。この評価関数Ｆを最
小にするように励振位相qnを決定すれば差ビームの零点
の位置がビーム走査する平面に直交する方向に向く。な
お、上記（３）式におけるqnの求め方は、上記（２）式
における求め方と同様にできる。
次に、上記のアレーアンテナで和ビームを形成して電
波の到来方向を検出する場合について説明する。この場
合に移相器制御装置（９）は設定位相メモリ（８）に予
め記憶されている、和ビームの頂点が方位角と仰角の座
標系でビーム走査する平面に直交する仰角方向に直線的
に連続的に形成されるようなビーム走査方向に対する励
振位相のデータに従って素子アンテナ（１）の各々に接
続された移相器（２）を制御する。このような平面アレ
ーアンテナ（10）で電波を受信し、各々の群に接続され
た合成器（11）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入
力しΣ端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。
上記の動作をアンテナビームを走査して行い、それぞれ
のアンテナビーム走査方向において形成されている和ビ
ームのレベルと180゜ハイブリッド（６）のΣ端子から
取り出された和信号を比較して電波の到来方向を検出す
る。
波の到来方向を検出する場合について説明する。この場
合に移相器制御装置（９）は設定位相メモリ（８）に予
め記憶されている、和ビームの頂点が方位角と仰角の座
標系でビーム走査する平面に直交する仰角方向に直線的
に連続的に形成されるようなビーム走査方向に対する励
振位相のデータに従って素子アンテナ（１）の各々に接
続された移相器（２）を制御する。このような平面アレ
ーアンテナ（10）で電波を受信し、各々の群に接続され
た合成器（11）の出力を180゜ハイブリッド（６）に入
力しΣ端子から和信号、Δ端子から差信号を取り出す。
上記の動作をアンテナビームを走査して行い、それぞれ
のアンテナビーム走査方向において形成されている和ビ
ームのレベルと180゜ハイブリッド（６）のΣ端子から
取り出された和信号を比較して電波の到来方向を検出す
る。
上記において、設定位相メモリ（８）に記憶させる励
振位相の演算方法の一実施例について述べる。
振位相の演算方法の一実施例について述べる。
まず、評価関数Ｆを次のように設定する。
ここで、ｍは和ビームの頂点の位置に関する添字で、
この位置は、ビーム走査する平面に直交する方向に直線
的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する添字であ
る。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向のアレー素
子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、G0mは和
ビームの頂点の受信レベルである。この評価関数Ｆを最
小にするように励振位相qnを決定すれば和ビームの頂点
の位置がビーム走査する平面に直交する方向に向く。な
お、上記（４）式におけるqnの求め方は、上記（２）式
における求め方と同様にできる。
この位置は、ビーム走査する平面に直交する方向に直線
的にとる。ｎは素子アンテナの番号に関する添字であ
る。また、amn,pmnは、ｎ番目素子のｍ方向のアレー素
子電界の振幅、位相を表す。qnは励振位相で、G0mは和
ビームの頂点の受信レベルである。この評価関数Ｆを最
小にするように励振位相qnを決定すれば和ビームの頂点
の位置がビーム走査する平面に直交する方向に向く。な
お、上記（４）式におけるqnの求め方は、上記（２）式
における求め方と同様にできる。
第３図に以上の動作のフローチャートを示す。
また、第４図は上記の実施例において差ビームを形成
して電波の到来方向を検出する場合の形成された差ビー
ムの方位方向角、仰角方向角に対する受信電力レベルを
示す図である。なお、ここでは正の仰角方向角について
この発明を適用したものである。第４図から差ビームの
零点がビーム走査する平面に直交する方向に向けられて
いることが分かる。なお、図示を省略したが、上記の実
施例において和ビームを形成して電波の到来方向を検出
する場合の、形成された和ビームの方位方向角、仰角方
向角に対する受信電力レベルを示す図における和ビーム
の頂点についても上記第４図同様に改善される。
して電波の到来方向を検出する場合の形成された差ビー
ムの方位方向角、仰角方向角に対する受信電力レベルを
示す図である。なお、ここでは正の仰角方向角について
この発明を適用したものである。第４図から差ビームの
零点がビーム走査する平面に直交する方向に向けられて
いることが分かる。なお、図示を省略したが、上記の実
施例において和ビームを形成して電波の到来方向を検出
する場合の、形成された和ビームの方位方向角、仰角方
向角に対する受信電力レベルを示す図における和ビーム
の頂点についても上記第４図同様に改善される。
従って、上記実施例においては差ビームの形成および
和ビームの形成において、移相器制御装置（９）は予め
設定位相メモリ（８）に記憶されているビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御するので、アン
テナビームが走査される平面に直交するビーム走査方向
の平面内の差ビームの零点および和ビームの頂点の放射
電界強度分布を一定にでき、方位角と仰角の座標系で差
ビームの零点および和ビームの頂点を連ねた線の湾曲が
補正される。
和ビームの形成において、移相器制御装置（９）は予め
設定位相メモリ（８）に記憶されているビーム走査方向
に対する励振位相のデータに従って素子アンテナ（１）
の各々に接続された移相器（２）を制御するので、アン
テナビームが走査される平面に直交するビーム走査方向
の平面内の差ビームの零点および和ビームの頂点の放射
電界強度分布を一定にでき、方位角と仰角の座標系で差
ビームの零点および和ビームの頂点を連ねた線の湾曲が
補正される。
さらに、第５図および第６図はこの発明のアレーアン
テナと従来のアレーアンテナによる電波到来方向の検出
誤差のシミュレーション結果を示す。なお、第５図は差
ビームを形成して電波の到来方向を検出する場合であ
り、第６図は和ビームを形成して電波の到来方向を検出
する場合である。これらの結果から、この発明によるア
レーアンテナでは、電波の到来方向の検出精度が大幅に
向上でき、特に、差ビームを形成する場合には改善の程
度が大きく、広い仰角範囲に亙り電波到来方向検出誤差
を十分小さくできることが判る。
テナと従来のアレーアンテナによる電波到来方向の検出
誤差のシミュレーション結果を示す。なお、第５図は差
ビームを形成して電波の到来方向を検出する場合であ
り、第６図は和ビームを形成して電波の到来方向を検出
する場合である。これらの結果から、この発明によるア
レーアンテナでは、電波の到来方向の検出精度が大幅に
向上でき、特に、差ビームを形成する場合には改善の程
度が大きく、広い仰角範囲に亙り電波到来方向検出誤差
を十分小さくできることが判る。
なお、上記実施励においては差ビームおよび和ビーム
の形成に180゜ハイブリッドを用いた構成励を示した
が、これに限らず、180゜移相器を用いた構成としても
良い。
の形成に180゜ハイブリッドを用いた構成励を示した
が、これに限らず、180゜移相器を用いた構成としても
良い。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、２次元的に配列され
た複数個の素子アンテナから成り、アンテナビームが平
面内で１次元的に走査される平面アレーアンテナで、ビ
ーム走査方向に対し、アンテナビームが走査される平面
に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布
を一定にするよう補正された励振位相のデータを有する
設定位相メモリを備え、上記設定位相メモリの有する励
振位相のデータに従って各々の素子アンテナの位相を制
御するので、アンテナビームが走査される平面に直交す
るビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布を一定に
でき、電波の到来方向の検出を精度良くできるアレーア
ンテナを得られる効果がある。また、この発明によれ
ば、上記補正された励振位相を評価関数 （ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字、ｎは素子アンテナの番号に関する添字、amn、p
mnはそれぞれｎ番目素子のｍ方向のアレー素子電界の振
幅、位相、qnは励振位相、G0mはアンテナビームの和パ
ターン及び差パターン双方の主ビームの受信レベルであ
る） が最小になるように求めたので、放射電界強度分布を一
定にでき、電波の到来方向の検出を精度よくできるとい
う効果がある。
た複数個の素子アンテナから成り、アンテナビームが平
面内で１次元的に走査される平面アレーアンテナで、ビ
ーム走査方向に対し、アンテナビームが走査される平面
に直交するビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布
を一定にするよう補正された励振位相のデータを有する
設定位相メモリを備え、上記設定位相メモリの有する励
振位相のデータに従って各々の素子アンテナの位相を制
御するので、アンテナビームが走査される平面に直交す
るビーム走査方向の平面内の放射電界強度分布を一定に
でき、電波の到来方向の検出を精度良くできるアレーア
ンテナを得られる効果がある。また、この発明によれ
ば、上記補正された励振位相を評価関数 （ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字、ｎは素子アンテナの番号に関する添字、amn、p
mnはそれぞれｎ番目素子のｍ方向のアレー素子電界の振
幅、位相、qnは励振位相、G0mはアンテナビームの和パ
ターン及び差パターン双方の主ビームの受信レベルであ
る） が最小になるように求めたので、放射電界強度分布を一
定にでき、電波の到来方向の検出を精度よくできるとい
う効果がある。
第１図はこの発明のアレーアンテナの一実施例の基本構
成部分を示す構成説明図、第２図はこの発明のアレーア
ンテナの他の実施例を示す構成図、第３図はこの発明の
アレーアンテナの動作を示すフローチャート、第４図は
この発明のアレーアンテナの差ビームの方位方向角、仰
角方向角に対する受信電力レベルを示す図、第５図およ
び第６図はこの発明のアレーアンテナと従来のアレーア
ンテナによるビーム方向の検出誤差のシミュレーション
結果を示す図、第７図は従来例の直線アレーアンテナの
構成図、第８図は電波の到来方向検出の一方法の説明
図、第９図は従来例の直線アレーアンテナの動作を説明
するための構成図、第10図は方位方向角、仰角方向角に
対する差ビームの受信電力を示す図、第11図は方位方向
角、仰角方向角に対する和ビームの受信電力を示す図、
第12図は方位・仰角両方の到来方向検出を行う平面アレ
ーアンテナの構成図である。 図において、（１）は素子アンテナ、（２）は移相器、
（３）は合成器、（４）は位相量演算装置、（５）は移
相器制御装置、（６）は180゜ハイブリッド、（７）は
平面アレーアンテナ、（８）は設定位相メモリ、（９）
は移相器制御装置、（10）は平面アレーアンテナ、（1
1）は合成器である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
成部分を示す構成説明図、第２図はこの発明のアレーア
ンテナの他の実施例を示す構成図、第３図はこの発明の
アレーアンテナの動作を示すフローチャート、第４図は
この発明のアレーアンテナの差ビームの方位方向角、仰
角方向角に対する受信電力レベルを示す図、第５図およ
び第６図はこの発明のアレーアンテナと従来のアレーア
ンテナによるビーム方向の検出誤差のシミュレーション
結果を示す図、第７図は従来例の直線アレーアンテナの
構成図、第８図は電波の到来方向検出の一方法の説明
図、第９図は従来例の直線アレーアンテナの動作を説明
するための構成図、第10図は方位方向角、仰角方向角に
対する差ビームの受信電力を示す図、第11図は方位方向
角、仰角方向角に対する和ビームの受信電力を示す図、
第12図は方位・仰角両方の到来方向検出を行う平面アレ
ーアンテナの構成図である。 図において、（１）は素子アンテナ、（２）は移相器、
（３）は合成器、（４）は位相量演算装置、（５）は移
相器制御装置、（６）は180゜ハイブリッド、（７）は
平面アレーアンテナ、（８）は設定位相メモリ、（９）
は移相器制御装置、（10）は平面アレーアンテナ、（1
1）は合成器である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼崎 正 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社通信機製作所内 (72)発明者 赤木 治生 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社通信機製作所内 (56)参考文献 実開 昭61−149411（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】２次元的に配列された複数個の素子アンテ
ナから成り、アンテナビームが平面内で１次元的に走査
される平面アレーアンテナと、上記素子アンテナの各々
に接続された移相器と、ビーム走査方向に対し、上記ア
ンテナビームが走査される平面に直交するビーム走査方
向の平面内の放射電界強度分布を一定にして上記アンテ
ナビームの湾曲による誤差の影響を軽減するよう補正さ
れた励振位相のデータを有する設定位相メモリと、上記
設定位相メモリの有するビーム走査方向に対する励振位
相のデータに従って上記移相器を制御する移相器制御手
段を備えたことを特徴とするアレーアンテナ。 - 【請求項２】上記補正された励振位相を評価関数 （ここで、ｍはアンテナビームの主ビームの位置に関す
る添字、ｎは素子アンテナの番号に関する添字、amn、p
mnはそれぞれｎ番目素子のｍ方向のアレー素子電界の振
幅、位相、qnは励振位相、G0mはアンテナビームの和パ
ターン及び差パターン双方の主ビームの受信レベルであ
る） が最小になるように求めたことを特徴とする請求項１記
載のアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229230A JP2569925B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229230A JP2569925B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | アレーアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04111502A JPH04111502A (ja) | 1992-04-13 |
| JP2569925B2 true JP2569925B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=16888874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229230A Expired - Fee Related JP2569925B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | アレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569925B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7512384B2 (en) | 2002-11-01 | 2009-03-31 | Fujitsu Limited | Control unit and a control method |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3278113B2 (ja) * | 1999-02-03 | 2002-04-30 | 日本電気株式会社 | アレイアンテナ装置 |
| JP2010154157A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Japan Radio Co Ltd | アンテナ方向制御装置及びアンテナ方向制御方法 |
| JP5610856B2 (ja) * | 2010-06-04 | 2014-10-22 | ダイハツ工業株式会社 | 動弁装置 |
| JP6239161B2 (ja) * | 2015-02-02 | 2017-11-29 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置及びアンテナ励振方法 |
| JP6910028B2 (ja) * | 2017-11-28 | 2021-07-28 | 日本無線株式会社 | 方位探知アンテナ |
| JP7131618B2 (ja) * | 2018-09-10 | 2022-09-06 | 日本電気株式会社 | 通信機 |
| CN109974636B (zh) * | 2019-04-25 | 2020-08-14 | 上海交通大学 | 一种天线面形测量方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0427205Y2 (ja) * | 1985-03-06 | 1992-06-30 |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2229230A patent/JP2569925B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7512384B2 (en) | 2002-11-01 | 2009-03-31 | Fujitsu Limited | Control unit and a control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04111502A (ja) | 1992-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |