JP2611519B2 - フェーズドアレイ空中線の性能補償装置 - Google Patents
フェーズドアレイ空中線の性能補償装置Info
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- JP2611519B2 JP2611519B2 JP2239499A JP23949990A JP2611519B2 JP 2611519 B2 JP2611519 B2 JP 2611519B2 JP 2239499 A JP2239499 A JP 2239499A JP 23949990 A JP23949990 A JP 23949990A JP 2611519 B2 JP2611519 B2 JP 2611519B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタル移相器を用いたフェーズドアレイ
アンテナに関し、特に温度による特性の変化を補償する
ことのできる過度特性補償機能を含むフェーズドアレイ
アンテナに関する。
アンテナに関し、特に温度による特性の変化を補償する
ことのできる過度特性補償機能を含むフェーズドアレイ
アンテナに関する。
フェーズドアレイアンテナは電気的にビーム走査を行
なうことができ、例えばMLS（Macrowave Landing Syste
m）に用いられている。MLSでは、地上に設置されたフェ
ーズドアレイアンテナのビームを航空機に向けて往復走
査し、航空機は一対の受信ビームの間隔の時間を測定す
ることにより、アンテナの位相中心からみた航空機の方
位角や高低角を検知し、これをもとに航空機があらかじ
め定められた進入コースで着陸できるようにするもので
ある。このMLSに用いられるフェーズドアレイアンテナ
では走査角度の精度が1/100度程度のものが求められて
いるが、System自体が屋外に設置されているため、温度
により各アンテナ素子に電力を分配する電力分配器等の
構成要素の特性が変わり、補償なしではビーム方向だけ
でなく、ビーム形状、あるいはサイドローブレベルが変
わってしまい、求められている性能を満すことができな
かった。
なうことができ、例えばMLS（Macrowave Landing Syste
m）に用いられている。MLSでは、地上に設置されたフェ
ーズドアレイアンテナのビームを航空機に向けて往復走
査し、航空機は一対の受信ビームの間隔の時間を測定す
ることにより、アンテナの位相中心からみた航空機の方
位角や高低角を検知し、これをもとに航空機があらかじ
め定められた進入コースで着陸できるようにするもので
ある。このMLSに用いられるフェーズドアレイアンテナ
では走査角度の精度が1/100度程度のものが求められて
いるが、System自体が屋外に設置されているため、温度
により各アンテナ素子に電力を分配する電力分配器等の
構成要素の特性が変わり、補償なしではビーム方向だけ
でなく、ビーム形状、あるいはサイドローブレベルが変
わってしまい、求められている性能を満すことができな
かった。
従来、この温度による特性の変化を抑えるためには、
専用の空調機を用いて温度を一定にすることが行なわれ
ていたが、ランニングコストの上昇、信頼性が低い等の
欠点があった。また他の例ではビーム方向の温度による
変化を抑えるため、フェーズドアレイアンテナに並設さ
れたモニタマニホールドにより、走査角度を検出して誤
差を求め、この誤差に基づき走査タイミングを変えるも
のがある。このような補償は例えば米国特許No.4,563,7
66“Scanning Antenna With Automatic Beam Stabiliza
tion"1985.8.20に示されている。
専用の空調機を用いて温度を一定にすることが行なわれ
ていたが、ランニングコストの上昇、信頼性が低い等の
欠点があった。また他の例ではビーム方向の温度による
変化を抑えるため、フェーズドアレイアンテナに並設さ
れたモニタマニホールドにより、走査角度を検出して誤
差を求め、この誤差に基づき走査タイミングを変えるも
のがある。このような補償は例えば米国特許No.4,563,7
66“Scanning Antenna With Automatic Beam Stabiliza
tion"1985.8.20に示されている。
まず、本発明の理解を助けるために米国特許45,36,76
6に開示された技術に対応する従来技術について第５図
を参照して説明する。図でフェーズドアレイアンテナを
構成する複数の放射素子11があり、これにはそれぞれ対
応する移相器12から、電力分配器13,送信機14を通して
高周波信号がおくられる。他方、インテグラルモニタマ
ニホールド15がそれぞれの放射素子11から放出された信
号の一部を受けるために配置されている。マニホールド
15からの合成された受信出力は検波器16へ送られ、検波
される。角度検出器17は検波器16からの検波出力を受
け、この中のパルス間隔を基に走査角度を検出して、こ
れをデジタルデータとして、走査制御装置18へ送る。走
査制御装置18は設置されたマニタマニホールドで決まっ
ている走査角度（受信角度）と、角度検出器17で検出さ
れた角度との差を求め、これが零となるよう、走査タイ
ミングを変更する。
6に開示された技術に対応する従来技術について第５図
を参照して説明する。図でフェーズドアレイアンテナを
構成する複数の放射素子11があり、これにはそれぞれ対
応する移相器12から、電力分配器13,送信機14を通して
高周波信号がおくられる。他方、インテグラルモニタマ
ニホールド15がそれぞれの放射素子11から放出された信
号の一部を受けるために配置されている。マニホールド
15からの合成された受信出力は検波器16へ送られ、検波
される。角度検出器17は検波器16からの検波出力を受
け、この中のパルス間隔を基に走査角度を検出して、こ
れをデジタルデータとして、走査制御装置18へ送る。走
査制御装置18は設置されたマニタマニホールドで決まっ
ている走査角度（受信角度）と、角度検出器17で検出さ
れた角度との差を求め、これが零となるよう、走査タイ
ミングを変更する。
インテグラルモニタマニホールド15には、一般に導波
管スロットアレーが用いられ、それぞれの放射素子11か
ら放出された信号の一部を受信して合成し、空間の遠方
のある一点で受信したと同様の波形が得られるようにな
っている。その受信角度θは、放射信号の波長をλ、導
波管の管内波長をλρ、スロット間隔すなわち放射素子
11の間隔をｄとすれば、次の（１）式で表わすことがで
きる。
管スロットアレーが用いられ、それぞれの放射素子11か
ら放出された信号の一部を受信して合成し、空間の遠方
のある一点で受信したと同様の波形が得られるようにな
っている。その受信角度θは、放射信号の波長をλ、導
波管の管内波長をλρ、スロット間隔すなわち放射素子
11の間隔をｄとすれば、次の（１）式で表わすことがで
きる。
インデグラルモニタマニホールドは上に示す受信角が
温度によって変化しない様材質をインバーとする等特別
な工夫がなされている。
温度によって変化しない様材質をインバーとする等特別
な工夫がなされている。
第６図は、フェーズドアレイ空中線に広く用いられる
図は中央分岐型の直列給電方式の電力分配器を表わした
ものである。入力端子21は第３図に示した送信機14の出
力側に接続され、出力端子22は同じく第５図に示したそ
れぞれの移相器12の入力側に接続される。このような電
力分配器は温度によるビーム方向の変化は自由空間にお
いて本質的に小さいかビーム形状やサイドローブルレベ
ルにかなりの変動が見られる。
図は中央分岐型の直列給電方式の電力分配器を表わした
ものである。入力端子21は第３図に示した送信機14の出
力側に接続され、出力端子22は同じく第５図に示したそ
れぞれの移相器12の入力側に接続される。このような電
力分配器は温度によるビーム方向の変化は自由空間にお
いて本質的に小さいかビーム形状やサイドローブルレベ
ルにかなりの変動が見られる。
第７図はこれらの変動を説明するためのものである。
この図で実線24は常温における移相器であり、矢印25は
ビーム方向を表わしている。一般に電力分配器を実現す
る誘電体基板は温度による誘電率の変化は線膨張より大
きく高温に変化すると、移相面は破線26に示すように変
化し、定温に変化すると移相面は一点鎖線27で示いたよ
うに変化する。移相面がこのようにずれると、ビーム方
向は変化しないがビーム形状およびサイドローブレベル
にかなりの変動が生じる。
この図で実線24は常温における移相器であり、矢印25は
ビーム方向を表わしている。一般に電力分配器を実現す
る誘電体基板は温度による誘電率の変化は線膨張より大
きく高温に変化すると、移相面は破線26に示すように変
化し、定温に変化すると移相面は一点鎖線27で示いたよ
うに変化する。移相面がこのようにずれると、ビーム方
向は変化しないがビーム形状およびサイドローブレベル
にかなりの変動が生じる。
第８図および第９図はこのような移相面の変化がパタ
ーンにどのような影響を与えるかを計算によって求めた
ものである。計算の条件は次の通りである。
ーンにどのような影響を与えるかを計算によって求めた
ものである。計算の条件は次の通りである。
（１） 放射素子数;78 （２） 放射素子間隔;35mm （３） 周波数;5090.7MHz （４） 移相器;4ビットディジタル移相器であり、電子
化誤差を含む。
化誤差を含む。
（５） 放射素子パターン;cosθ （６） ビーム設定方向;3゜ （７） 給電系振幅分布；テーラ分布（サイドローブレ
ベル−30dB、＝５） ここで、第８図は常温（25℃）における放射パターン
特性を表わしており、第９図は71℃における放射パター
ン特性を表わしている。温度が高くなるとサイドローブ
レベルが−20.5dBから−15.5dBに上昇していることが判
る。
ベル−30dB、＝５） ここで、第８図は常温（25℃）における放射パターン
特性を表わしており、第９図は71℃における放射パター
ン特性を表わしている。温度が高くなるとサイドローブ
レベルが−20.5dBから−15.5dBに上昇していることが判
る。
〔発明が解決しようとする課題〕 以上説明した様に先の米国特許に示された補償方法で
は、走査のタイミングを変えて走査角度を補償している
だけであり、ビーム形状やサイドローブレベルの変化に
ついては補償することができず、ビーム形状やサイドロ
ーブレベルの変化に伴うMLSの性能の低下を防ぐことが
できなかった。
は、走査のタイミングを変えて走査角度を補償している
だけであり、ビーム形状やサイドローブレベルの変化に
ついては補償することができず、ビーム形状やサイドロ
ーブレベルの変化に伴うMLSの性能の低下を防ぐことが
できなかった。
本発明の目的は温度による走査ビームの方向の変化だ
けでなく、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につ
いても、充分に補償することができ、MLSの性能の低下
を防ぐ温度特性補償機能を含むフェーズドアレイアンテ
ナを提供することである。
けでなく、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につ
いても、充分に補償することができ、MLSの性能の低下
を防ぐ温度特性補償機能を含むフェーズドアレイアンテ
ナを提供することである。
本発明によれば、複数の放射素子と、複数の放射素子
に送信電力を分配する電力分配器と、複数の放射素子と
電力分配器との間に挿入される複数の移相器とを含み、
複数の移相器の移相量を制御することでビーム走査を行
うフェーズドアレイアンテナの特性補償装置であって、
複数の放射素子から放射される出力を受けて合成し、フ
ェーズドアレイアンテナが所定の走査角をもったとき最
大の合成出力をモニタ出力として出すモニタマニホール
ドと、フェーズドアレイアンテナが所定の走査角の走査
ビームを放出するとき、モニタマニホールドの出力に基
づき、個々の放射素子からの出力とモニタマニホールド
との位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、位相誤差
算出手段の算出する位相誤差に基づき複数の移相器に対
する移相量の補正を行う位相量補正手段とを具備する。
に送信電力を分配する電力分配器と、複数の放射素子と
電力分配器との間に挿入される複数の移相器とを含み、
複数の移相器の移相量を制御することでビーム走査を行
うフェーズドアレイアンテナの特性補償装置であって、
複数の放射素子から放射される出力を受けて合成し、フ
ェーズドアレイアンテナが所定の走査角をもったとき最
大の合成出力をモニタ出力として出すモニタマニホール
ドと、フェーズドアレイアンテナが所定の走査角の走査
ビームを放出するとき、モニタマニホールドの出力に基
づき、個々の放射素子からの出力とモニタマニホールド
との位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、位相誤差
算出手段の算出する位相誤差に基づき複数の移相器に対
する移相量の補正を行う位相量補正手段とを具備する。
本発明の一実施例を示した第１図を参照して説明する
と、本実施例は放射素子11,移相器12,電力分配器13,送
信機14,インテグラルモニタマニホールド15,検波器16の
構成については第５図に示した従来例と同じである。第
１図では更に、通信機14送信タイミングや移相器12へ所
定の移相量制御データ等を送るとともにCPU38に対し補
正動作タイミングを送る走査制御部31,検波器16の出力
を増幅する演算増幅器35,演算増幅器35の出力をデジタ
ルデータに変換するA/Dコンバータ36,A/Dコンバータの
出力を受けるI/Oポート37,所定のタイミングでデータを
取り込み、補正のための演算を行うCPU38,各移相器に対
応して位相補正データをラッチするラッチ回路41,ビー
ム走査を行うため走査制御部31から指定される移相量制
御データとラッチ回路41からの補正データとを加算し、
加算結果により移相器12の移相量を制御する加算器42,
及びCPU38によって求められた補正データを所定のラッ
チ回路41へ移すためのI/O39を具備する。
と、本実施例は放射素子11,移相器12,電力分配器13,送
信機14,インテグラルモニタマニホールド15,検波器16の
構成については第５図に示した従来例と同じである。第
１図では更に、通信機14送信タイミングや移相器12へ所
定の移相量制御データ等を送るとともにCPU38に対し補
正動作タイミングを送る走査制御部31,検波器16の出力
を増幅する演算増幅器35,演算増幅器35の出力をデジタ
ルデータに変換するA/Dコンバータ36,A/Dコンバータの
出力を受けるI/Oポート37,所定のタイミングでデータを
取り込み、補正のための演算を行うCPU38,各移相器に対
応して位相補正データをラッチするラッチ回路41,ビー
ム走査を行うため走査制御部31から指定される移相量制
御データとラッチ回路41からの補正データとを加算し、
加算結果により移相器12の移相量を制御する加算器42,
及びCPU38によって求められた補正データを所定のラッ
チ回路41へ移すためのI/O39を具備する。
本実施例における補正動作はMLSのための走査シーケ
ンスの間の休止期間を利用して行なわれる（尚、このタ
イミングについては後で説明する）が、まず一連の補正
動作について説明する。補正動作を行うとき、走査制御
部31は前述の（１）式で示したインテグラルモニタマニ
ホールド15のもつ所定の受信角度へビーム方向が向くよ
うに、それぞれの移相器12の移相量を所定の値にする。
このとき、モニタマニホールド15から得られる合成信号
の大きさは原理的に最大となるはずである。しかし、実
際には各放射素子11から放出される出力移相が温度等の
影響による電力分配器，移相器，伝送ラインの特性変化
を原因とする誤差をもっており，常に最大とならない。
すなわちこのとき、合成された出力は第２図（Ａ）のよ
うに表わせる。図で、合成出力V1を構成する個々の放射
素子からの出力51,52,53,i−1,iはほぼ同相となってい
るものの、個々に誤差をもっている。本発明において
は、合成出力V1（図面では合成出力のスカラ量を表わ
す）に対する各放射素子11から出る個々の出力（51,52,
53,…ｉ−1,i）の位相誤差を求め、これに基づき、ラッ
チ回路41に格納される位相補正データを求めている。
ンスの間の休止期間を利用して行なわれる（尚、このタ
イミングについては後で説明する）が、まず一連の補正
動作について説明する。補正動作を行うとき、走査制御
部31は前述の（１）式で示したインテグラルモニタマニ
ホールド15のもつ所定の受信角度へビーム方向が向くよ
うに、それぞれの移相器12の移相量を所定の値にする。
このとき、モニタマニホールド15から得られる合成信号
の大きさは原理的に最大となるはずである。しかし、実
際には各放射素子11から放出される出力移相が温度等の
影響による電力分配器，移相器，伝送ラインの特性変化
を原因とする誤差をもっており，常に最大とならない。
すなわちこのとき、合成された出力は第２図（Ａ）のよ
うに表わせる。図で、合成出力V1を構成する個々の放射
素子からの出力51,52,53,i−1,iはほぼ同相となってい
るものの、個々に誤差をもっている。本発明において
は、合成出力V1（図面では合成出力のスカラ量を表わ
す）に対する各放射素子11から出る個々の出力（51,52,
53,…ｉ−1,i）の位相誤差を求め、これに基づき、ラッ
チ回路41に格納される位相補正データを求めている。
詳細に説明すれば、各移相器12の移相量を、マニホー
ルド15のもつ所定の受信角へビーム方向が向くように、
設定したあと、位相誤差を求める移相器21をCPU38の制
御の下に指定し、そのときの合成出力のスカラ量V1（第
２図（Ａ））を求めるとともに、次に指定された移相器
21の位相を90゜単位で順次進相（または遅相）させ、そ
のときの合成出力のスカラ量V2,V3,V4（第２図（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ））を求める。このとき、位相誤差φは、
（２）式で求められる。
ルド15のもつ所定の受信角へビーム方向が向くように、
設定したあと、位相誤差を求める移相器21をCPU38の制
御の下に指定し、そのときの合成出力のスカラ量V1（第
２図（Ａ））を求めるとともに、次に指定された移相器
21の位相を90゜単位で順次進相（または遅相）させ、そ
のときの合成出力のスカラ量V2,V3,V4（第２図（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ））を求める。このとき、位相誤差φは、
（２）式で求められる。
尚、この位相誤差φの求め方の原理については特開昭
62−001303号公報（1987.1.7）に詳細に説明されてい
る。
62−001303号公報（1987.1.7）に詳細に説明されてい
る。
指定された移相器21の位相誤差φが求められたあと、
CPU38はこの位相誤差φが予め定められた閾値をを越え
ているかどうかを判断し、越えていた場合この移相器に
ついて補正が必要と判断し、補正データＣを求める。例
えば、各移相器21がPINダイオードを含む4bitのディジ
タル移相器によって構成されるとすると、位相誤差φが
±11.25゜を越えたとき補正が必要と判断され、（３）
式に示す補正データＣを求める。
CPU38はこの位相誤差φが予め定められた閾値をを越え
ているかどうかを判断し、越えていた場合この移相器に
ついて補正が必要と判断し、補正データＣを求める。例
えば、各移相器21がPINダイオードを含む4bitのディジ
タル移相器によって構成されるとすると、位相誤差φが
±11.25゜を越えたとき補正が必要と判断され、（３）
式に示す補正データＣを求める。
ここでINTは絶対値を示し、小数点以下は切り捨てら
れる。求められた補正データＣはI/Oポート39を経て、
指定された移相器12を示すアドレスとともに送られ、指
定された移相器12に対するラッチ回路41はその対応アド
レスを検知して、そのときの補正データを格納する。CP
U38は１つの移相器12に対する位相誤差中の算出及び補
正データＣの算出及びラッチ回路への格納という一連の
処理を終えると、他の移相器12に対しても同様な処理を
順次行ってゆく。
れる。求められた補正データＣはI/Oポート39を経て、
指定された移相器12を示すアドレスとともに送られ、指
定された移相器12に対するラッチ回路41はその対応アド
レスを検知して、そのときの補正データを格納する。CP
U38は１つの移相器12に対する位相誤差中の算出及び補
正データＣの算出及びラッチ回路への格納という一連の
処理を終えると、他の移相器12に対しても同様な処理を
順次行ってゆく。
本実施例の場合、移相器12の位相誤差φの計測精度は
検波器16と演算増幅器35のS/Nによって決定される。ま
た電力分配器13による給電幅分布がサイドローブレベル
−30dB、＝５のテーラ分布であり、放射素子11の数が
62、送信電力が44dBm、給電損失6dB、アンテナゲイン20
dB、放射素子11とインテグラルモニタマニホールド15と
の結合比が−45dB、モニタ損失が3dBの場合、放射電力
が最小となる両端の放射素子11から放射される信号の位
相比を６゜程度（４ビットディジタル移相器の1/4ビッ
ト程度）の精度で測定するためには、平均化が必要であ
る。すなわち、本実施例においては合成ベクトルのスカ
ラ量V1〜V4を複数回、例えば80回程度測定し、これを平
均した値で前記（２）式の計算を行っている。
検波器16と演算増幅器35のS/Nによって決定される。ま
た電力分配器13による給電幅分布がサイドローブレベル
−30dB、＝５のテーラ分布であり、放射素子11の数が
62、送信電力が44dBm、給電損失6dB、アンテナゲイン20
dB、放射素子11とインテグラルモニタマニホールド15と
の結合比が−45dB、モニタ損失が3dBの場合、放射電力
が最小となる両端の放射素子11から放射される信号の位
相比を６゜程度（４ビットディジタル移相器の1/4ビッ
ト程度）の精度で測定するためには、平均化が必要であ
る。すなわち、本実施例においては合成ベクトルのスカ
ラ量V1〜V4を複数回、例えば80回程度測定し、これを平
均した値で前記（２）式の計算を行っている。
次に本発明による補正動作のタイミングについて、ML
Sにおける高低誘導装置に適用した場合について説明す
る。第３図はこの動作タイミングを説明するための図で
あり、MLSはタイミングＴＣ、で示されるように615msの
周期Full cycleのタイミングが規定されており、その中
には２つのシーケンスSEQ1,SEQ2のくり返しが４回含ま
れている。タイミングTC2はこのフルサイクルの終了を
示している。各シーケンスSEQ1,SEQ2はタイミングTC3で
示すようにそれぞれ３つの高低誘導装置の送信タイミン
グを含んでおり、この周期は5.6msである。従って615ms
のFullサイクルのうち、高低誘導のための実際の通信時
間は22％であり、残りの78％の時間は休止期間となる。
この休止期間に重ならないタイミングでアジマス誘導の
ための送信タイミング等が配置されるが、少なくともこ
の休止期間において、CPU38は前述した演算処理を行う
ことが充分可能となっている。
Sにおける高低誘導装置に適用した場合について説明す
る。第３図はこの動作タイミングを説明するための図で
あり、MLSはタイミングＴＣ、で示されるように615msの
周期Full cycleのタイミングが規定されており、その中
には２つのシーケンスSEQ1,SEQ2のくり返しが４回含ま
れている。タイミングTC2はこのフルサイクルの終了を
示している。各シーケンスSEQ1,SEQ2はタイミングTC3で
示すようにそれぞれ３つの高低誘導装置の送信タイミン
グを含んでおり、この周期は5.6msである。従って615ms
のFullサイクルのうち、高低誘導のための実際の通信時
間は22％であり、残りの78％の時間は休止期間となる。
この休止期間に重ならないタイミングでアジマス誘導の
ための送信タイミング等が配置されるが、少なくともこ
の休止期間において、CPU38は前述した演算処理を行う
ことが充分可能となっている。
第３図のタイミングTC4で示すように、5.6msの時間幅
をもつ１個の送信タイミングは、システムの識別情報を
含むプリアンブル送信信号S1,OCI（Out of Coverage Id
entification）信号S2,ビーム走査のためのTO−SCAN送
信信号S3,同じくビーム走査のためのFRO−SCAN送信信号
S4及びモニタ用送信信号S5を含む。ここで、設置された
インテグラモニタマニホールド15（第１図）で決まる走
査角度にして送信される送信が送信信号S5であり、これ
は通常のMLSの動作には影響しない。これらの動作と関
連して、補正動作のためのCPU38に対する割込みタイミ
ングが例えばそれぞれ割込タイミングTC5,TC6,TC7とし
て規定される。割込タイミングTC5において、CPU38は測
定系統の指定を行い、割込タイミングTC6において、移
相器21の移相量の指示を、すなわち、０゜,90゜,180゜,
270゜のうちの１つの指示をする。割込タイミングTC7で
モニタ用送信信号S5を放ったあと、マニホールド15から
I/Oポート37を経てデータ（V1,V2,V3〜V4）の取り込み
行う。その後の位相誤差φの算出や補正データＣの算出
等については、後の休止期間で実行される。
をもつ１個の送信タイミングは、システムの識別情報を
含むプリアンブル送信信号S1,OCI（Out of Coverage Id
entification）信号S2,ビーム走査のためのTO−SCAN送
信信号S3,同じくビーム走査のためのFRO−SCAN送信信号
S4及びモニタ用送信信号S5を含む。ここで、設置された
インテグラモニタマニホールド15（第１図）で決まる走
査角度にして送信される送信が送信信号S5であり、これ
は通常のMLSの動作には影響しない。これらの動作と関
連して、補正動作のためのCPU38に対する割込みタイミ
ングが例えばそれぞれ割込タイミングTC5,TC6,TC7とし
て規定される。割込タイミングTC5において、CPU38は測
定系統の指定を行い、割込タイミングTC6において、移
相器21の移相量の指示を、すなわち、０゜,90゜,180゜,
270゜のうちの１つの指示をする。割込タイミングTC7で
モニタ用送信信号S5を放ったあと、マニホールド15から
I/Oポート37を経てデータ（V1,V2,V3〜V4）の取り込み
行う。その後の位相誤差φの算出や補正データＣの算出
等については、後の休止期間で実行される。
第４図は本発明による補正動作の流れを示すフローチ
ャートであり、割込タイミングTC5によりステップST1で
測定系を指定、ステップST2で計測回数を零にセット、
ステップST3で割込タイミングTC6により被測定移相器12
を０゜の位相にセット、ステップST4で割込タイミングT
C7によりデータV1の取込みを行い、ステップST5で次の
割込タイミングTC6により被測定移相器12の位相を90゜
回転する。次にステップST6で被測定移相器21における
位相回転が360゜行なわれ、データV1,V2,V3,V4が取り込
まれたかどうか判定し、YESならばステップST7で計測回
数をカウントアップする。以後計測回数が80回になるま
でこの動作を続ける。ステップST8で計測が80回行なわ
れたことが確認されれば、ステップST9でその後の休止
期間で平均化されたデータV1,V2,V3,V4を基に（２）式
により、位相誤差φを求める。次にステップST10でφが
あらかじめ定めた閾値より大きいか否かを判定し、大き
ければステップ11で（３）式に基づき補正データＣを算
出する。次にステップST12で補正データＣと被測定移相
器12に対応するラッチ回路41のアドレスデータとを出力
する。
ャートであり、割込タイミングTC5によりステップST1で
測定系を指定、ステップST2で計測回数を零にセット、
ステップST3で割込タイミングTC6により被測定移相器12
を０゜の位相にセット、ステップST4で割込タイミングT
C7によりデータV1の取込みを行い、ステップST5で次の
割込タイミングTC6により被測定移相器12の位相を90゜
回転する。次にステップST6で被測定移相器21における
位相回転が360゜行なわれ、データV1,V2,V3,V4が取り込
まれたかどうか判定し、YESならばステップST7で計測回
数をカウントアップする。以後計測回数が80回になるま
でこの動作を続ける。ステップST8で計測が80回行なわ
れたことが確認されれば、ステップST9でその後の休止
期間で平均化されたデータV1,V2,V3,V4を基に（２）式
により、位相誤差φを求める。次にステップST10でφが
あらかじめ定めた閾値より大きいか否かを判定し、大き
ければステップ11で（３）式に基づき補正データＣを算
出する。次にステップST12で補正データＣと被測定移相
器12に対応するラッチ回路41のアドレスデータとを出力
する。
本実施例で示した補正システムMLS高低誘導装置に組
み込み、角度精度の安定性を計測した結果、角度のふら
つきは最大±1/100度程度でビーム幅、サイドローブレ
ベルの変化が殆んど認められなかった。
み込み、角度精度の安定性を計測した結果、角度のふら
つきは最大±1/100度程度でビーム幅、サイドローブレ
ベルの変化が殆んど認められなかった。
以上説明したように本発明によれば、それぞれの放射
素子から放出される高周波信号の位相を簡単な処理で計
算し、この位相値から補正すべき補正量を計算して各々
の移相器制御信号に補正量を加えることにより、フェー
ズドアレイ空中線の位相面の状態を常に一定に保ち、空
中線の諸特性、すなわちビーム形状、ビーム方向、サイ
ドローブレベル等の特性をほぼ一定に保つことができ
る。これにより、温度特性の優れたフェーズドアレイ空
中線を実現することができるようになる。
素子から放出される高周波信号の位相を簡単な処理で計
算し、この位相値から補正すべき補正量を計算して各々
の移相器制御信号に補正量を加えることにより、フェー
ズドアレイ空中線の位相面の状態を常に一定に保ち、空
中線の諸特性、すなわちビーム形状、ビーム方向、サイ
ドローブレベル等の特性をほぼ一定に保つことができ
る。これにより、温度特性の優れたフェーズドアレイ空
中線を実現することができるようになる。
第１図，第２図，第３図および第４図は本発明の一実施
例を説明するためのもので、このうち第１図はフェーズ
ドアレイ空中線の性能補償装置の実施例の回路構成を示
すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ位相計
測の原理を説明するための説明図、第３図は制御タイミ
ングを示すタイミングチャート、第４図は、CPUの処理
フローを表わしたフローチャート、第５図はMLSビーム
走査空中線の温度特性を補償する補償装置の従来の例を
示すブロック図、第６図は中央分岐型の直列給電方式の
電力分配器の回路構成を説明するための回路図、第７図
は温度による移相面の変化の様子を表わした説明図、第
８図は常温における放射パターン特性を示す特性図、第
９図は71℃における放射パターン特性を示す特性図であ
る。 11……放射素子、12……移相器、13……電力分配器、14
……送信機、15…インテグラルモニタマニホールド、16
……検波器、17……角度検出器、18走査制御器、21……
入力端子、22……出力端子、31……走査制御器、35……
演算増幅器、36……A/D変換器、37……I/Oポート、38…
…CPU、39……I/Oポート、41……データラッチ、42……
加算器。
例を説明するためのもので、このうち第１図はフェーズ
ドアレイ空中線の性能補償装置の実施例の回路構成を示
すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ位相計
測の原理を説明するための説明図、第３図は制御タイミ
ングを示すタイミングチャート、第４図は、CPUの処理
フローを表わしたフローチャート、第５図はMLSビーム
走査空中線の温度特性を補償する補償装置の従来の例を
示すブロック図、第６図は中央分岐型の直列給電方式の
電力分配器の回路構成を説明するための回路図、第７図
は温度による移相面の変化の様子を表わした説明図、第
８図は常温における放射パターン特性を示す特性図、第
９図は71℃における放射パターン特性を示す特性図であ
る。 11……放射素子、12……移相器、13……電力分配器、14
……送信機、15…インテグラルモニタマニホールド、16
……検波器、17……角度検出器、18走査制御器、21……
入力端子、22……出力端子、31……走査制御器、35……
演算増幅器、36……A/D変換器、37……I/Oポート、38…
…CPU、39……I/Oポート、41……データラッチ、42……
加算器。
Claims (2)
- 【請求項１】送信電力を複数に分配する分配器と、前記
分配器により分配された複数の分配出力をそれぞれ受け
る複数の移相器と、前記複数の移相器の出力を受けるア
レイ配置された複数の放射素子とを含み、前記複数の移
相器の移相量を所定制御することで、ビーム走査を行う
フェーズドアレイ空中線の性能補償装置であって、 前記複数の放射素子から放射される出力を受けて合成
し、前記フェーズドアレイ空中線が所定の走査角をもっ
たとき最大の合成出力をモニタ出力として出すモニタ手
段と、 前記フェーズドアレイ空中線が前記所定の走査角をもつ
走査ビームを放出するとき、前記複数の移相器の中の１
つを選択し、この選択された移相器の移相量を変化させ
るとともにこのときの変化する前記モニタ手段の出力に
基づき、選択された１つの移相器の位相誤差を求める位
相誤差算出手段と、 前記位相誤差算出手段の出力に基づき前記選択された１
つの移相器に対する位相量の補正を行う位相量補正手段
とを具備し、 前記位相量の補正を前記複数の移相器にわたって行うこ
とを特徴とする。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項のフェーズドアレイ
空中線の性能補償装置がマイクロウェイブランディング
システムに適用され、前記位相誤差算出手段による個々
の移相器の位相量を変化させて前記モニタ手段からそれ
に応じた出力をうる動作をマイクロウェイブランディン
グシステムのためのビーム走査の休止期間に行われるこ
とを特徴とする。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23292289 | 1989-09-11 | ||
| JP1-232922 | 1989-09-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174805A JPH03174805A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2611519B2 true JP2611519B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=16946940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2239499A Expired - Lifetime JP2611519B2 (ja) | 1989-09-11 | 1990-09-10 | フェーズドアレイ空中線の性能補償装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5072228A (ja) |
| EP (1) | EP0417689B1 (ja) |
| JP (1) | JP2611519B2 (ja) |
| AU (1) | AU630050B2 (ja) |
| CA (1) | CA2024946C (ja) |
| DE (1) | DE69018906T2 (ja) |
Families Citing this family (195)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2778326B2 (ja) * | 1992-02-05 | 1998-07-23 | 日本電気株式会社 | 二次監視レーダ装置 |
| FR2696553B1 (fr) * | 1992-10-01 | 1994-11-25 | Alcatel Espace | Méthode de calibration d'antenne en champ proche pour antenne active. |
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