JP2584503B2 - Antenna device - Google Patents
Antenna deviceInfo
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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、アンテナ装置に関し、特に信号を位相変
調する通信に用いられるフェーズドアレー型のアンテナ
装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device, and more particularly, to a phased array type antenna device used for communication for phase-modulating a signal.
第３図は例えばエレクトロニクス コンファレンス
レコーズ（Electro.Conf.Rec.,1984 pp4.1.1〜4.1.3）
に示された従来のアンテナ装置の構成を示す図であり、
第３図（ａ）は上面図、第３図（ｂ）は正面図である。
図中A,B,C,D,Eはフェーズドアレーアンテナである。第
４図はフェーズドアレーアンテナの構成を示す図であ
り、図において、１は素子アンテナ、２は移相器、３は
合成器である。第５図は上記フェーズドアレーアンテナ
A,B,C,D,Eの接続状態を示す図であり、図において、４
はスイッチ、５は受信機である。Fig. 3 shows, for example, the Electronics Conference
Records (Electro.Conf.Rec., 1984 pp4.1.1-4.1.3)
It is a diagram showing a configuration of a conventional antenna device shown in FIG.
FIG. 3A is a top view, and FIG. 3B is a front view.
A, B, C, D, and E in the figure are phased array antennas. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a phased array antenna. In the figure, 1 is an element antenna, 2 is a phase shifter, and 3 is a combiner. Fig. 5 shows the above phased array antenna
It is a figure which shows the connection state of A, B, C, D, E, and 4 in the figure.
Is a switch, and 5 is a receiver.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
１つのフェーズドアレーアンテナにおいては第４図の
移相器２によって、素子アンテナ１が受信した電波信号
の位相を変え、ビームを走査する。半空間にわたって高
い利得が求められる場合、第３図に示すように、フェー
ズドアレーA,B,C,D,Eを多面状に配置し、各フェーズド
アレーのビーム走査範囲を第４図に示す開き角θ０の円
錐内とする。１面のフェーズドアレーのビーム走査範囲
がθ０を越える場合は第５図のスイッチを切換え、他の
フェーズドアレーによってビーム走査を行なう。In one phased array antenna, the phase of the radio signal received by the element antenna 1 is changed by the phase shifter 2 in FIG. 4 to scan the beam. When a high gain is required over a half space, the phased arrays A, B, C, D, and E are arranged in a polyhedral shape as shown in FIG. 3, and the beam scanning range of each phased array is set as shown in FIG. Within the cone at the angle θ 0 . When the beam scanning range of one phased array exceeds θ 0 , the switch shown in FIG. 5 is switched, and beam scanning is performed by another phased array.
従来のアンテナ装置は以上のように構成されていた
が、次にこのアンテナ装置を通信に用いる場合を考え
る。変調方式として位相変調を用いた場合は、通信の情
報は合成信号の位相を変復調することにより伝達され
る。従って信号の到来方向が変わり、ビーム走査を行な
う場合には、利得を高く保つとともに合成信号の位相を
一定にする必要がある。例として、位相変調を行なうス
ペクトラム拡散方式においては、一般に位相変化が10゜
以上で通信の信号対雑音比が劣化し、30゜以上で変調が
ロックオフとなる。第６図に80素子のフェーズドアレー
において、ディジタル移相器を使用したときの位相変化
を示す。第６図から３ビット移相器を使用した場合、設
定誤差が17.5゜（r.m.s）以上の場合に、位相変化が10
゜以上となる。通常の移相器では設定誤差は10゜（r.m.
s）程度と考えられるので、１面のフェーズドアレーの
ビーム走査においては、位相変化は小さいと考えられ
る。ところが、第５図に示すように複数のフェーズドア
レーを切換えて使用する場合、アレーの位相中心間の距
離による位相変化が生じる。一般にこの位相中心間の距
離は波長に比べて大きく、従って位相変化も無視できな
い大きさとなる。このため信号対雑音比が悪いという問
題点があった。The conventional antenna device is configured as described above. Next, a case where this antenna device is used for communication will be considered. When phase modulation is used as the modulation method, communication information is transmitted by modulating and demodulating the phase of the combined signal. Therefore, when the arrival direction of the signal changes and beam scanning is performed, it is necessary to keep the gain high and to keep the phase of the combined signal constant. As an example, in a spread spectrum system that performs phase modulation, generally, when the phase change is 10 ° or more, the signal-to-noise ratio of communication deteriorates, and when the phase change is 30 ° or more, the modulation is locked off. FIG. 6 shows a phase change when a digital phase shifter is used in a phased array of 80 elements. From FIG. 6, when the 3-bit phase shifter is used, if the setting error is 17.5 ゜ (rms) or more, the phase change is 10
゜ or more. With a normal phase shifter, the setting error is 10 ゜ (rm
s), it is considered that the phase change is small in the beam scanning of the phased array on one surface. However, when a plurality of phased arrays are used by switching as shown in FIG. 5, a phase change occurs due to the distance between the phase centers of the arrays. In general, the distance between the phase centers is larger than the wavelength, and therefore, the phase change is not negligible. Therefore, there is a problem that the signal-to-noise ratio is poor.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、フェーズドアレーアンテナの面切換えに伴
う位相変化を小さくし、通信の信号対雑音比を向上でき
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 order to solve the above-described problems, and has as its object to obtain an antenna device capable of reducing a phase change due to a surface switching of a phased array antenna and improving a signal-to-noise ratio of communication. I do.
この発明に係るアンテナ装置は、それぞれのフェーズ
ドアレー毎にフェーズドアレーアンテナの面切換えに伴
う位相変化を補正する位相補正用の移相器を設けたもの
である。An antenna device according to the present invention is provided with a phase shifter for phase correction for correcting a phase change due to a surface switching of a phased array antenna for each phased array.
この発明におけるアンテナ装置は、それぞれのフェー
ズドアレー毎にフェーズドアレーアンテナの面切換えに
伴う位相変化を補正する位相補正用の移相器を設けた構
成としたから、フェーズドアレーアンテナの面切換えに
伴う位相変化を小さくでき、通信の信号対雑音比を向上
できる。Since the antenna device according to the present invention is provided with a phase shifter for phase correction for correcting a phase change due to the phase switching of the phased array antenna for each phased array, the phase accompanying the phase switching of the phased array antenna is provided. The change can be reduced, and the signal-to-noise ratio of communication can be improved.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例によるアンテナ装置の構成
を示す図であり、図において、第５図と同一符号は同一
又は相当部分であり、PA,PB,PC,PD,PEは各フェーズドア
レーの合成器の次段に接続された補正用移相器、６は上
記補正用移相器PA,PB,PC,PD,PEを制御する補正用移相器
制御回路、７は補正位相演算装置である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same or corresponding parts, and PA, PB, PC, PD, PE denote each phased component. A correction phase shifter connected to the next stage of the array synthesizer, 6 is a correction phase shifter control circuit for controlling the correction phase shifters PA, PB, PC, PD, and PE, and 7 is a correction phase calculation. Device.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
初期状態として、フェーズドアレーＡを使用している
ものとする。ここで、ビーム走査方向が変化し、フェー
スドアレーＢを使用するビーム走査域に入った場合、第
１図のスイッチ４を切り換えてフェーズドアレーＢと受
信器５を接続する。ここで、フェーズドアレーＡからフ
ェーズドアレーＢに切り換わるビーム走査方向の単位ベ
クトルをdl,フェーズドアレーＡの位相中心の位置ベク
トルをlrA、フェーズドアレイＢの位相中心の位置ベク
トルをlrBとする。フェーズドアレーＡからフェーズド
アレーＢに切り換えた場合の位相変化φは次式で表わさ
れる。Assume that the phased array A is used as an initial state. Here, when the beam scanning direction changes and enters the beam scanning area using the faced array B, the switch 4 in FIG. Here, the unit vector in the beam scanning direction that switches from the phased array A to the phased array B is dl, the position vector of the phase center of the phased array A is lr A , and the position vector of the phase center of the phased array B is lr B. The phase change φ when switching from the phased array A to the phased array B is expressed by the following equation.
補正位相演算装置７は第（１）式の演算によって位相
量φ、及び補正位相−φを計算し、補正用移相器制御装
置６は補正用移相器PBが−φの位相を設定するための制
御信号を発生する。第２図は以上の手順を図示したフロ
ーチャートである。 The correction phase calculator 7 calculates the phase amount φ and the correction phase −φ by the calculation of the equation (1), and the correction phase shifter controller 6 sets the phase of the correction phase shifter PB to −φ. To generate control signals. FIG. 2 is a flowchart illustrating the above procedure.
このように本実施例では、補正用移相器PA,PB,PC,PD,
PEによって面切換えによる位相変化を補正するので、位
相変調を行なう通信方式に面切換えをするフェーズドア
レーを用いて、精度の良い通信が可能になる。Thus, in the present embodiment, the phase shifters PA, PB, PC, PD,
Since the phase change due to the surface switching is corrected by the PE, highly accurate communication can be performed using the phased array that performs the surface switching to the communication method that performs the phase modulation.
以上のように、この発明によればアンテナ装置におい
て、それぞれのフェーズドアレー毎にフェーズドアレー
アンテナの面切換えに伴う位相変化を補正する位相補正
用の移相器を設けた構成としたから、フェーズドアレー
アンテナの面切換えに伴う位相変化を小さくでき、通信
の信号対雑音比を向上でき、これにより精度の良い通信
が可能となる効果がある。As described above, according to the present invention, the antenna device is provided with the phase correction phase shifter for correcting the phase change due to the surface switching of the phased array antenna for each phased array. It is possible to reduce the phase change due to antenna surface switching, improve the signal-to-noise ratio of communication, and thereby achieve an effect of enabling accurate communication.
第１図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置の構成
を示す図、第２図はこの発明の制御動作を示すフローチ
ャート図、第３図は従来のアンテナ装置の構成を示す
図、第４図はフェーズドアレーアンテナの構成を示す
図、第５図はフェーズドアレーアンテナの接続状態を示
す図、第６図は移相器の設定誤差と位相変動量の関係を
示す図である。 １は素子アンテナ、２は移相器、３は合成器、４はスイ
ッチ、５は受信器、６は補正用移相器制御装置、７は補
正位相演算装置、A,B,C,D,Eはフェーズドアレーアンテ
ナ、PA,PB,PC,PD,PEは補正用移相器である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。1 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna device, FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a phased array antenna, FIG. 5 is a diagram illustrating a connection state of the phased array antenna, and FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a setting error of a phase shifter and an amount of phase variation. 1 is an element antenna, 2 is a phase shifter, 3 is a combiner, 4 is a switch, 5 is a receiver, 6 is a correction phase shifter controller, 7 is a correction phase calculator, A, B, C, D, E is a phased array antenna, and PA, PB, PC, PD, and PE are phase shifters for correction. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 操一 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 特開 昭63−19901（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Matsumoto 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation Communication Equipment Works (56) References JP-A-63-19901 (JP, A) )
Claims (1)
に接続された移相器及びこの移相器の出力を合成する合
成器を有する複数個のフェーズドアレーアンテナを切り
換えて使用するアンテナ装置において、 上記フェーズドアレーアンテナの切り換えに伴う合成受
信電界の位相変化を補正する補正用移相器と、 上記位相変化を計算し、その位相変化を補正するための
設定位相量を計算する補正位相演算装置と、 この補正位相演算装置の演算結果をもとに上記補正用移
相器を制御する補正用移相器制御装置とを備えたことを
特徴とするアンテナ装置。An antenna device for switching and using a plurality of phased array antennas having a plurality of element antennas, a phase shifter connected to the element antennas, and a combiner for combining the outputs of the phase shifters, A correction phase shifter for correcting a phase change of a combined reception electric field accompanying the switching of the phased array antenna, and a correction phase calculation device for calculating the phase change and calculating a set phase amount for correcting the phase change. An antenna device comprising: a correction phase shifter control device that controls the correction phase shifter based on the calculation result of the correction phase calculation device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63305271A JP2584503B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Antenna device |
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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- 1988-12-01 JP JP63305271A patent/JP2584503B2/en not_active Expired - Lifetime
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