JP2674165B2

JP2674165B2 - フェーズド・アレイ・レーダ装置

Info

Publication number: JP2674165B2
Application number: JP63309278A
Authority: JP
Inventors: 芳信上田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH02156182A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はフェーズド・アレイ・レーダ装置に係り、特
にアレイアンテナに関連する送信系および受信系のモニ
タ技術に関する。

（従来の技術）周知のように、フェーズド・アレイ・レーダ装置は、
アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の中か
ら、形成すべきアンテナビームの指向特性に基づいて選
択する所定数のアンテナ素子のそれぞれから位相と振幅
を制御した高周波信号を放射させそれを空間で合成する
ことによって所定の方位方向を指向するアンテナビーム
を形成し、同時に、位相と振幅を制御するアンテナ素子
を切り替えて360度以内の任意の方位をビーム走査する
ものである。ここに、アンテナビームが所望の指向特性
であるためには、送信時では各アンテナ素子を励振する
高周波信号の位相精度および振幅精度、受信時では各ア
ンテナ素子で受信された高周波信号が合成される際の位
相精度および振幅精度が所定値以上であることが必要で
ある。

そこで、フェーズド・アレイ・レーダ装置では、所望
の指向特性を得るために、アンテナビーム形成において
の単位となる所定数アンテナ素子ごとの特性測定の他、
各アンテナ素子ごとの送信系と受信系の特性（位相、振
幅）の測定が行えるようなモニタ系を備えているものが
ある。このようなフェーズド・アレイ・レーダ装置とし
ては、従来、例えば第２図に示すものが知られている。

第２図において、１はアンテナ素子であり、このアン
テナ素子１の配列態様には種々あるが、例えば図中＃1,
＃2,＃3,…と示すように円状に配列される。そして、そ
れぞれのアンテナ素子は方向性結合器２および位相振幅
制御器（アンテナモジュール）15を介して送受信用電力
分配合成器３の対応する入出力ポートに接続される。

また、６はモニタ用電力分配合成器であり、このモニ
タ用電力分配合成器６は送受信用電力分配合成器３と同
数の入出力ポートを有し、それぞれの入出力ポートは高
周波スイッチ４を介して方向性結合器２の第３の入出力
ポート（送受信モニタ端子）に接続される。従って、モ
ニタ用電力分配合成器６の各入出力ポートは各アンテナ
素子と１対１に対応付けられることになる。

そして、これらの電力分配合成器（3,6）は方位制御
回路16によって同一に制御される。即ち、送受信用電力
分配合成器３が例えば＃１〜＃５のアンテナ素子を選択
しそれに対応する入出力ポートをアクテイブにすると、
モニタ用電力分配合成器６も同様に＃１〜＃５のアンテ
ナ素子に対応する入出力ポートをアクテイブにする。こ
のように２つの電力分配合成器（3,6）は、同一アンテ
ナ素子の同数個を同期して選択し、それをアンテナ素子
ごとに切り替えるように制御される。また、方位制御回
路16は各高周波スイッチ４の開閉動作を制御し、モニタ
用電力分配合成器６の入出力ポートと方向性結合器２の
送受信モニタ端子間の接続とその解除の制御を行う。

以下、第２図を参照してその動作を説明する。なお、
２つの電力分配合成器（3,6）は、図示するように、＃
１〜＃５のアンテナ素子に対応する入出力ポートをアク
テイブとするように制御されているとする。

送信機９から出力された高周波信号は、サーキュレー
タ８を通り送受信用電力分配合成器３に入り、ここで５
系統の送信系へ分配される。各送信系では、高周波信号
はアンテナモジュール15で位相と振幅が所定値に制御さ
れた後に、方向性結合器２を通り、＃１〜＃５の対応す
るアンテナ素子１から放射される。そして、各送信系で
は、方向性結合器２を通過する高周波信号の一部が方向
性結合器２の送受信モニタ端子から送信モニタ信号とし
て取り出される。このとき、＃１〜＃５に係る送信系の
特性を一括して測定する場合には、対応する５個の高周
波スイッチ４が閉成制御され、５系統の送信モニタ信号
がモニタ用電力分配合成器６に入り、ここで合成されて
送受信モニタ切替スイッチ12を介して位相振幅検出器13
へ出力される。一方、例えば＃３のアンテナ素子の如き
個別のアンテナ素子に係る送信系の測定を行う場合に
は、＃３のアンテナ素子に対応する高周波スイッチ４の
みを閉成制御し、その他の＃1,＃2,＃４および＃５の各
アンテナ素子に対応する高周波スイッチ４は開成制御す
る。その結果、＃３のアンテナ素子に係る送信系の送信
モニタ信号がモニタ用電力分配合成器６、送受信モニタ
切替スイッチ12を介して位相振幅検出器13へ入力され、
ここで位相および振幅の測定が行われる。

次に、放射された送信信号は目標で反射されて戻って
来、＃１〜＃５のアンテナ素子で受信され、それぞれ方
向性結合器２を介したアンテナモジュール15で位相と振
幅が所定値に制御され、送受信用電力分配合成器３の対
応する入出力ポートへ入力する。そして、これら５系統
の受信信号は送受信信号分配合成器３にて合成され、サ
ーキュレータ８、受信機10を介した指示器11に表示され
る。この受信系を点検するために、試験信号発生器14か
ら出力された受信モニタ信号は送受信信号モニタ切替ス
イッチ12を介してモニタ用電力分配合成器６に入り、こ
こで＃１〜＃５のアンテナ素子に対応する５個の高周波
スイッチ４に分配される。ここで、前記と同様に＃３の
アンテナ素子に係る受信系の測定を行うとすると、それ
に対応した高周波スイッチ４のみが閉成制御される。そ
の結果、受信モニタ信号が＃３のアンテナ素子に対応し
た方向性結合器２から対応した受信系に取り込まれる。
そして、この取り込まれた受信モニタ信号はサーキュレ
ータ８の出力から分岐して取り出され、位相振幅検出器
13へ入力し、前記と同様の測定が行われる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来のフェーズド・アレイ・
レーダ装置では、測定しないアンテナ素子につながる高
周波スイッチを開放とし、これらからの影響を除くよう
にしているが、高周波スイッチのアイソレーションは有
限であるため、多数の素子が接続される場合には、これ
らからのもれ信号が合成されることになる。つまり、測
定の精度を高めようとする場合、これらのもれ信号が測
定誤差の原因となり、改善が望まれている。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、他アンテナ素子に係る部分からの影響を受け
ずに、特定のアンテナ素子に係る送信系と受信系の測定
を行うことができるフェーズド・アレイ・レーダ装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明のフェーズド・ア
レイ・レーダ装置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明のフェーズド・アレイ・レーダ装置は、
複数のアンテナ素子を配列してなるアレイアンテナと；
アンテナ素子への送信信号の分配およびアンテナ素子の
受信信号の合成を行う送受信用電力分配合成器と；アン
テナ素子と送受信用電力分配合成器の対応する入出力ポ
ート間に設けられそのアンテナ素子を通して送受信され
る信号の位相および振幅を制御する位相振幅制御器と；
前記送受信電力分配合成器を制御してアンテナビーム形
成に供する所定数のアンテナ素子について前記分配およ
び合成を行わせるとともに、それをアンテナ素子ごとに
切り替えて行わせアンテナビーム方位を変更制御する送
受信方位制御回路と；前記位相振幅制御器とアンテナ素
子間に設けられ位相振幅制御器からアンテナ素子へ向け
て出力される信号の一部を、前記アンテナ素子の入出力
ポートとしての第１及び第２の入出力ポートの他に配設
した送受信モニタポートとしての第３の入出力ポートか
ら送信モニタ信号として出力するとともに、その第３の
入出力ポートに入力された受信モニタ信号を位相振幅制
御器を介して受信系へ取り込ませる方向性結合器と；前
記方向性結合器ごとにその第３の入出力ポートに対応し
て設けられる高周波スイッチと；前記所定数と同数の高
周波スイッチを介して対応する方向性結合器の第３の入
出力ポートを選択し、外部から入力される受信モニタ信
号を前記所定数の方向性結合器の第３の入出力ポートへ
分配出力すること、および前記所定数の方向結合器の第
３の入出力ポートの出力たる送信モニタ信号を合成しそ
れを外部へ出力することを行うモニタ用電力分配合成器
と；前記モニタ用電力分配合成器の分配・合成の態様と
前記高周波スイッチの開閉動作とを制御するものであっ
て、モニタ用電力分配合成器と信号授受を行う前記所定
数の方向性結合器を、前記アンテナビーム方位の変更制
御に同期してその変更制御に係る前記所定数アンテナ素
子に対応したものにすること、および前記所定数の方向
性結合器のうちの１つは前記変更制御に係る所定数アン
テナ素子のうちの１つと対応したもので残余の方向性結
合器は前記変更制御に係る所定数アンテナ素子以外のア
ンテナ素子と対応したものとすることを行うモニタ方位
制御回路と；を備えていることを特徴とするものであ
る。

（作用）次に、前記の如く構成される本発明のフェーズド・ア
レイ・レーダ装置の作用を説明する。

本発明に係るモニタ方位制御回路は、モニタ用電力分
配合成器と信号授受を行う所定数方向性結合器を選択す
る場合において、特定のアンテナ素子に係る送信系と受
信系をモニタする場合には、その所定数方向性結合器の
うちの１つはアンテナビーム方位の変更制御に係る所定
数アンテナ素子のうちの１つと対応したものとし、残余
の方向性結合器は前記変更制御に係る所定数アンテナ素
子以外のアンテナ素子と対応したものとするようにモニ
タ用電力分配合成器および高周波スイッチを制御する。

その結果、モニタ用電力分配合成器は変更制御に係る
所定数アンテナ素子のうちのモニタすべき１つと対応し
た入出力ポートのみをアクテイブとし、所定数アンテナ
素子の残余のものに対応した入出力ポートはアクテイブ
とならないので、この部分に係る高周波スイッチからの
もれ信号は遮断され、特定のアンテナ素子に係る送信系
および受信系のみのモニタ信号を得ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るフェーズド・アレイ
・レーダ装置を示す。なお、従来例と同一部分には同一
符号名称を付しその説明を省略する。

第１図において、送受信方位制御回路５は、送受信用
電力分配合成器３が所定数アンテナ素子についてその分
配と合成を行い、それをアンテナ素子ごとに切り替える
ことを行う。つまり、この送受信方位制御回路５は、ア
ンテナビーム方位の変更制御を行う。

一方、モニタ方位制御回路７は、モニタ用電力分配合
成器６の分配・合成の態様と高周波スイッチ４の開閉動
作とを制御して次の２つの動作を行う。即ち、アンテナ
ビーム方位制御に係る所定数アンテナ素子をモニタする
場合にはアンテナビーム方位の変更制御に同期して動作
し、モニタ用電力分配合成器６の入出力ポートのうちそ
の変更制御回路に係る所定数アンテナ素子に対応した入
出力ポートをアクテイブとし、また対応した高周波スイ
ッチ４を閉成し、その変更制御に係る所定数アンテナ素
子に対応した所定数方向性結合器２と信号授受を行うよ
うにする。これにより、従来と同様に変更制御に係る所
定数アンテナ素子、例えば＃１〜＃５の５系統を一括し
てモニタすることができる。

そして、２つ目の動作は、特定のアンテナ素子に送る
送信系および受信系をモニタする場合に行われる。例え
ば、送受信方位制御回路５によって制御された送受信方
位に係るアンテナ素子が＃１〜＃５であるとし、測定は
＃３のアンテナ素子に係る系だとする。この場合、モニ
タ方位制御回路７は、送受信方位制御回路５とは別個独
立に動作し、モニタ用電力分配合成器６の入出力ポート
のうち、＃３のアンテナ素子に対応した入出力ポートを
アクテイブにするとともに、前記変更制御に係る所定数
アンテナ素子以外のアンテナ素子、例えば図示するよう
に＃ｎ〜＃ｎ＋３のアンテナ素子に対応する入出力ポー
トをアクテイブとし、これらに対応する高周波スイッチ
４を閉成する。

その結果、送信モニタ信号は＃３のアンテナ素子に対
応した高周波スイッチ４から入力するが、＃1,＃2,＃4,
＃５のアンテナ素子に対応する入出力ポートはアクテイ
ブではないから、その部分に対応する高周波スイッチ４
のもれ信号は取り込まれず遮断されることになる。モニ
タ用電力分配合成器６から＃３のアンテナ素子の受信系
へ受信モニタ信号を送出する場合ももれ信号の影響を受
けないで行うことができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のフェーズド・アレイ・
レーダ装置によれば、特定のアンテナ素子に送る送受信
系をモニタする場合には、モニタ用電力分配合成器は、
アンテナビーム方位の変更制御に係る所定数アンテナ素
子のうちの１つのみを選択できるようにしたので、他の
アンテナ素子に係る部分からの影響を除くことができ、
測定精度の向上を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフェーズド・アレイ・
レーダ装置の構成ブロック図、第２図は従来のフェーズ
ド・アレイ・レーダ装置の構成ブロック図である。１……アンテナ素子（＃1,＃２…）、２……方向性結合器、３……送受信用電力分配合成器、
４……高周波スイッチ、５……送受信方位制御回路、６
……モニタ用電力分配合成器、７……モニタ方位制御回
路、８……サーキュレータ、９……送信機、10……受信
機、11……指示器、12……送受信モニタ切替スイッチ、
13……位相振幅検出器、14……試験信号発生器、15……
位相振幅制御器（アンテナモジュール）、16……方位制
御回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアンテナ素子を配列してなるアレイ
アンテナと；アンテナ素子への送信信号の分配およびア
ンテナ素子の受信信号の合成を行う送受信用電力分配合
成器と；アンテナ素子と送受信用電力分配合成器の対応
する入出力ポート間に設けられそのアンテナ素子を通し
て送受信される信号の位相および振幅を制御する位相振
幅制御器と；前記送受信電力分配合成器を制御してアン
テナビーム形成に供する所定数のアンテナ素子について
前記分配および合成を行わせるとともに、それをアンテ
ナ素子ごとに切り替えて行わせアンテナビーム方位を変
更制御する送受信方位制御回路と；前記位相振幅制御器
とアンテナ素子間に設けられ位相振幅制御器からアンテ
ナ素子へ向けて出力される信号の一部を、前記アンテナ
素子の入出力ポートとしての第１及び第２の入出力ポー
トの他に配設した送受信モニタポートとしての第３の入
出力ポートから送信モニタ信号として出力するととも
に、その第３の入出力ポートに入力された受信モニタ信
号を位相振幅制御器を介して受信系へ取り込ませる方向
性結合器と；前記方向性結合器ごとにその第３の入出力
ポートに対応して設けられる高周波スイッチと；前記所
定数と同数の高周波スイッチを介して対応する方向性結
合器の第３の入出力ポートを選択し、外部から入力され
る受信モニタ信号を前記所定数の方向性結合器の第３の
入出力ポートへ分配出力すること、および前記所定数の
方向性結合器の第３の入出力ポートの出力たる送信モニ
タ信号を合成しそれを外部へ出力することを行うモニタ
用電力分配合成器と；前記モニタ用電力分配合成器の分
配・合成の態様と前記高周波スイッチの開閉動作とを制
御するものであって、モニタ用電力分配合成器と信号授
受を行う前記所定数の方向性結合器を、前記アンテナビ
ーム方位の変更制御に同期してその変更制御に係る前記
所定数アンテナ素子に対応したものにすること、および
前記所定数の方向性結合器のうちの１つは前記変更制御
に係る所定数アンテナ素子のうちの１つと対応したもの
で残余の方向性結合器は前記変更制御に係る所定数アン
テナ素子以外のアンテナ素子と対応したものとすること
を行うモニタ方位制御回路と；を備えていることを特徴
とするフェーズ・アレイ・レーダ装置。