JP3061504B2 - Array antenna - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、任意面上に複数のアン
テナ素子を配列形成してなるアレイアンテナに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna having a plurality of antenna elements arranged on an arbitrary surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１１に従来のアレイアンテナの構造を
示す。図１１に示すように従来のアレイアンテナでは、
一次放射器５１１，一次側アンテナ素子２１〜２ ，移
相器７１１〜７１Ｉ，走査制御器６１１及び放射側アン
テナ素子１１〜１ から構成される。2. Description of the Related Art FIG. 11 shows a structure of a conventional array antenna. As shown in FIG. 11, in the conventional array antenna,
It comprises a primary radiator 511, primary-side antenna elements 21 and 2, phase shifters 711-71I, a scanning controller 611, and radiation-side antenna elements 11-1.
【０００３】まず、送信系においては、送受信回路３か
ら送出された送信信号が一次放射器５１１に入力され、
一次放射器５１１よりアレイアンテナに向け空間に放射
される。この信号は各一次側アンテナ素子２１〜２ で
受信され各移相器７１１〜７１Ｉに入力される。これら
の各移相器７１１〜７１Ｉでは、走査制御器６１１から
の制御信号に従い、位相制御を行う。ここで移相制御さ
れた信号は、各放射側アンテナ素子１１〜１Ｉに入力さ
れ、目的物へと放射される。このとき、放射されるビー
ムは、特定の角度方向で等位相となるビームを形成する
ように移相器７１１〜７１Ｉによって位相制御されてい
る。First, in the transmission system, a transmission signal transmitted from the transmission / reception circuit 3 is input to a primary radiator 511,
It is radiated from the primary radiator 511 to the space toward the array antenna. This signal is received by each of the primary side antenna elements 21 and 2 and is input to each of the phase shifters 711 to 71I. Each of these phase shifters 711 to 71I performs phase control according to a control signal from the scan controller 611. Here, the signal subjected to the phase shift control is input to each of the radiation-side antenna elements 11 to 1I and is radiated to the target. At this time, the phase of the emitted beam is controlled by the phase shifters 711 to 71I so as to form a beam having the same phase in a specific angular direction.
【０００４】受信系については、目的物からの反射波
を、各放射側アンテナ素子１１〜１Ｉで受信し、この受
信信号は、各移相器７１１〜７１Ｉで位相制御され各々
一次側アンテナ素子２１〜２Ｉに入力される。入力され
た受信信号は、これら各一次側アンテナ素子から空間に
放射され電界合成されて一次放射器５１１によって受信
される。この受信信号がビーム出力として一次放射器５
１１から送受信回路３に出力される。ここで、移相器で
設定される位相は、特定の角度方向から到来する受信信
号が一次放射器において等位相で電界合成されるように
走査制御器６１１からの制御信号によって制御されてい
る。In the receiving system, the reflected wave from the object is received by each of the radiating antenna elements 11-1I, and the received signal is phase-controlled by each of the phase shifters 711-71I, and each of the primary antenna elements 21-1I. To 2I. The input reception signal is radiated from the respective primary-side antenna elements into space, is subjected to electric field synthesis, and is received by the primary radiator 511. The received signal is used as a beam output as the primary radiator 5
11 to the transmitting / receiving circuit 3. Here, the phase set by the phase shifter is controlled by a control signal from the scanning controller 611 such that the received signal arriving from a specific angular direction is electric-field synthesized in the primary radiator with the same phase.
【０００５】また、別の給電方法として給電回路から直
接各移相器に信号を送信、または、各移相器から直接給
電回路へと信号を受ける回路給電によるアレイアンテナ
もあるが、いずれにしても上記に示すような、従来のア
レイアンテナにおいては、移相器をアンテナ素子の数だ
け必要とし、とりわけ、素子数の多いアレイアンテナで
は、これにより回路規模が増大し、重量も増加してしま
うという問題点があった。As another power supply method, there is an array antenna by which a signal is directly transmitted from the power supply circuit to each phase shifter or a signal is supplied from each phase shifter to the power supply circuit directly. Also, as described above, in the conventional array antenna, the number of phase shifters required is equal to the number of antenna elements. In particular, in an array antenna having a large number of elements, this increases the circuit scale and weight. There was a problem.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したように
従来のアレイアンテナでは、アンテナ素子数１個に対し
て同じく１個の移相器を必要とするため、アンテナ素子
数の増加に比例して移相器も増加しアンテナにおける回
路規模の増大及び重量の増加という問題点を生じてしま
っていた。そこで、本発明では上記の問題点を解消しア
ンテナの回路規模を縮小させ、軽量コンパクトなアレイ
アンテナを提供することを目的とする。As described above, in the conventional array antenna, one phase shifter is required for every one antenna element, so that it is proportional to the increase in the number of antenna elements. As a result, the number of phase shifters has also increased, causing a problem of an increase in the circuit scale and weight of the antenna. Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, reduce the circuit scale of the antenna, and provide a lightweight and compact array antenna.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】配列された複数個のアン
テナ素子に移相器を介して信号を給電させ、この信号の
位相量を変化させることにより、ビームを所望の方向に
向けるアレイアンテナにおいて、前記アンテナ素子へ前
記移相器から供給された信号を分配し、又前記アンテナ
素子を任意に分割してランダムに配列形成し、それぞれ
で受信した信号を合成させ、前記移相器へ信号を供給す
る分配合成回路と、前記移相器の移相変化量を制御する
位相制御器を具備することを特徴とするアレイアンテナ
を提供する。A signal is fed to a plurality of arranged antenna elements via a phase shifter, and the phase amount of the signal is changed so that a beam is directed to a desired direction in an array antenna. Distributing the signal supplied from the phase shifter to the antenna element, arbitrarily dividing the antenna element to form a random array , synthesizing the signals received by each, and transmitting the signal to the phase shifter. An array antenna comprising: a distributing / synthesizing circuit to be supplied; and a phase controller for controlling a phase shift change amount of the phase shifter.
【０００８】また、複数個のアンテナ素子から形成され
るサブアレイ素子はランダムに配列形成され、前記サブ
アレイ素子に接続され信号の分配合成をする分配合成回
路と、放射側前記サブアレイ素子及び前記分配合成回路
と対をなす一次側前記サブアレイ素子及び前記分配合成
回路との間に介し、信号の位相量を変化させる移相器
と、この移相器の移相変化量を制御する移相制御器とを
具備することを特徴とするアレイアンテナを提供する。The sub-array elements formed of a plurality of antenna elements are randomly arranged and formed.
A distribution / combination circuit connected to the array element for performing distribution / combination of signals, and a phase amount of a signal interposed between the radiation-side sub-array element and the primary-side sub-array element and the distribution / combination circuit paired with the distribution / combination circuit. , And a phase shift controller that controls the amount of phase shift of the phase shifter.
【０００９】[0009]
【作用】上記構成によるアレイアンテナでは給電装置か
ら給電された送信信号または、目標とする物体より反射
された受信信号を分配合成回路で分配もしくは合成し、
各アンテナ素子で送受した送信信号または、受信信号を
サブアレイ化することにより、送受信信号の位相を変え
る移相器の数を減らすことを可能としている。In the array antenna having the above structure, the transmission signal supplied from the power supply device or the reception signal reflected from the target object is distributed or combined by the distribution / combination circuit.
By sub-arraying the transmission signal or the reception signal transmitted / received by each antenna element, it is possible to reduce the number of phase shifters that change the phase of the transmission / reception signal.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図１に本発明における第一の実施例
を表すアレイアンテナの構成図を示す。このアレイアン
テナは複数のアンテナ素子からなるサブアレイ素子Ａ１
〜ＡＭ，分配合成回路１５１〜１５Ｍ、移相器１２１〜
１２Ｍ，給電回路１３１及び、各移相器において移相を
制御する移相制御器としての走査制御器１４１より成り
立っている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an array antenna according to a first embodiment of the present invention. This array antenna is a sub-array element A1 composed of a plurality of antenna elements.
~ AM, distribution synthesis circuits 151 ~ 15M, phase shifters 121 ~
12M, a power supply circuit 131, and a scanning controller 141 as a phase shift controller for controlling a phase shift in each phase shifter.
【００１１】まず、送信系において、送受信回路１より
送信された信号は給電回路１３１に入力される。この給
電回路１３１では、この送信信号を分配して各移相器１
２１〜１２Ｍに入力している。各移相器１２１〜１２Ｍ
では、走査制御器１４１からの位相制御信号に従い位相
制御を行なった後、各分配合成回路１２１〜１２Ｍへと
送信信号を送る。ここでは、入力された送信信号を放射
側各サブアレイ素子Ａ１〜ＡＭに向けて信号分配し、こ
れら放射側各アンテナ素子１１〜ＭＮM より空間に送信
信号が放射される。ここで、例えば、サブアレイ素子Ａ
１は１つまたは複数のアンテナ素子１１〜１Ｎ1 から構
成されるものである。この際、移相器で設定される位相
は目的とする対象物の存在する角度方向で位相がそろう
ように走査制御器１４１によって位相制御されている。First, in the transmission system, a signal transmitted from the transmission / reception circuit 1 is input to the power supply circuit 131. In the power supply circuit 131, the transmission signal is distributed and each phase shifter 1
21 to 12M. Each phase shifter 121-12M
Then, after performing phase control according to the phase control signal from the scanning controller 141, the transmission signal is sent to each of the distribution / combination circuits 121 to 12M. Here, the input transmission signal and signal distribution toward the radiation side each subarray elements A1 to Am, the transmitted signal in a space from each of these radiating antenna element 11～MN M is emitted. Here, for example, the sub-array element A
Numeral 1 is composed of one or a plurality of antenna elements 11 to 1N1. At this time, the phase set by the phase shifter is controlled by the scanning controller 141 so that the phase is aligned in the angular direction where the target object exists.
【００１２】受信系では、目標からの反射波は、放射側
の各アンテナ素子１１〜ＭＮM において受信され，この
受信信号は分配合成回路１５１〜１５Ｍに送られる。分
配合成回路１５１〜１５Ｍでは、受信信号をＲＦ合成
し、移相器１２１〜１２Ｍに向けて出力する。この合成
された受信信号は、各移相器１２１〜１２Ｍにおいて位
相制御され給電回路に入力される。給電回路１３１は，
この入力された受信信号を電界合成し、ビーム出力とし
て送受信回路１に出力する。このとき、移相器１２１〜
１２Ｍで設定される位相は、特定角度方向から到来する
受信信号が給電回路で等位相に電界合成されるように、
走査制御器１４１からの制御信号によって制御される。[0012] In the reception system, the reflected wave from the target is received by the respective antenna elements 11～MN M radiation side, the received signal is sent to the dividing and combining circuit 151 to 15m. The distributing / combining circuits 151 to 15M combine the received signals by RF and output them to the phase shifters 121 to 12M. The phase of the combined reception signal is controlled by each of the phase shifters 121 to 12M, and is input to the power supply circuit. The power supply circuit 131 is
The input received signal is subjected to electric field synthesis and output to the transmitting / receiving circuit 1 as a beam output. At this time, the phase shifters 121 to 121
The phase set at 12M is such that a received signal arriving from a specific angle direction is subjected to electric field synthesis at an equal phase in the power supply circuit.
It is controlled by a control signal from the scanning controller 141.
【００１３】次に、本発明における第二の実施例につい
て図２を参照して説明する。図２は給電方法に空間給電
を用いた場合の本発明に係るアレイアンテナの構成を示
す図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an array antenna according to the present invention when space feeding is used as a feeding method.
【００１４】このアレイアンテナは、複数の、放射側ア
ンテナ素子１１１〜１ＭＮM ，及び一次側アンテナ素子
２１１〜２ＭＮM からなる放射側サブアレイ素子Ａ１１
〜Ａ１Ｍ，及び一次側サブアレイ素子Ａ２１〜Ａ２Ｍ，
移相器４１１〜４１Ｍ，一次放射器５１１，及び各移相
器において所望の移相に制御させる移相制御装置として
走査制御器６１１より成り立っている。The array antenna includes a radiation-side sub-array element A11 composed of a plurality of radiation-side antenna elements 111 to 1MN M and primary-side antenna elements 211 to 2M N M.
To A1M, and primary side sub-array elements A21 to A2M,
A phase shifter 411-41M, a primary radiator 511, and a scan controller 611 as a phase shift controller for controlling a desired phase shift in each phase shifter.
【００１５】まず、送信系においては、送受信回路２よ
り一次放射器５１１に入力された送信信号が空間に放射
される。この放射された送信信号は、各一次側サブアレ
イ素子Ａ２１〜Ａ２Ｍで受信され、各移相器４１１〜４
１Ｍに入力される。これら各移相器４１１〜４１Ｍで
は、走査制御器６１１からの制御信号に従い特定の角度
方向で等位相となるように移相制御される。位相制御さ
れた送信信号はここから各放射側サブアレイ素子に入力
され、目標とする対象物に向かって空間に放射される。First, in the transmission system, a transmission signal input from the transmission / reception circuit 2 to the primary radiator 511 is radiated into space. The radiated transmission signal is received by each of the primary-side sub-array elements A21 to A2M, and is transmitted to each of the phase shifters 411 to 411.
1M. Each of these phase shifters 411 to 41M performs phase shift control according to a control signal from the scan controller 611 so as to have the same phase in a specific angular direction. From this, the phase-controlled transmission signal is input to each radiation-side sub-array element, and is radiated into space toward a target object.
【００１６】受信系については、目標とする対象物から
反射された信号が，各放射側サブアレイ素子Ａ１１〜Ａ
１Ｍで受信され、各移相器４１１〜４１Ｍに入力され
る。移相器４１１〜４１Ｍは，受信信号を位相制御する
とともに，各一次側サブアレイ素子Ａ２１〜Ａ２Ｍに，
この信号を入力する。入力された受信信号は、一次側サ
ブアレイ素子Ａ２１〜Ａ２Ｍを形成するアンテナ素子Ａ
２１〜２ＭＮM により，空間に放射され，電界合成され
る。この電界合成された受信信号は一次放射器５１１で
受信され，送受信回路２へと送られる。このとき，移相
器４１１〜４１Ｍで設定される位相は特定の角度方向か
ら到来する受信信号が一次放射器５１１で等位相で受信
されるよう、走査制御器６１１からの制御信号によって
制御されている。In the receiving system, the signal reflected from the target object is transmitted to each of the radiation-side sub-array elements A11 to A11.
1M, and input to each of the phase shifters 411 to 41M. The phase shifters 411 to 41M control the phases of the received signals, and provide the primary side sub-array elements A21 to A2M with:
This signal is input. The input reception signal is transmitted to the antenna element A forming the primary side sub-array elements A21 to A2M.
The 21～2MN M, is radiated into space, is an electric field synthesis. The received signal subjected to the electric field synthesis is received by the primary radiator 511 and sent to the transmission / reception circuit 2. At this time, the phase set by the phase shifters 411 to 41M is controlled by a control signal from the scan controller 611 so that the received signal arriving from a specific angular direction is received at the same phase by the primary radiator 511. I have.
【００１７】ここで、一次側サブアレイ素子Ａ２１〜Ａ
２Ｍは１つまたは複数のアンテナ素子２１１〜２ＭＮM
から構成されるものである。同様に、放射側サブアレイ
素子Ａ１１〜Ａ１Ｍも１つまたは複数のアンテナ素子１
１１〜１ＭＮM により構成される。また、一次側及び放
射側サブアレイ素子Ａ１１〜Ａ１Ｍ，Ａ２１〜Ａ２Ｍに
接続された各分配合成回路３１１〜３１Ｍ，３２１〜３
２Ｍでは、各アンテナ素子で送信または受信する信号を
ＲＦ合成あるいは分配する働きを担っている。Here, primary side sub-array elements A21-A
2M is one or more antenna elements 211 to 2MN M
It is composed of Similarly, the radiation-side sub-array elements A11 to A1M also include one or more antenna elements 1
Constituted by the 11~1MN M. Each of the distribution / synthesis circuits 311 to 31M and 321 to 3 connected to the primary and emission side sub-array elements A11 to A1M, A21 to A2M.
In 2M, each antenna element has a function of RF combining or distributing signals transmitted or received.
【００１８】次に、上記第一，第二の実施例におけるア
レイアンテナのサブアレイ化されたアンテナ素子の実際
の配列状態とそのときの位相状況及びアンテナパターン
について説明する。Next, the actual arrangement state of the sub-arrayed antenna elements of the array antenna in the first and second embodiments, the phase state at that time, and the antenna pattern will be described.
【００１９】図３に、２素子のアンテナ素子及び４素子
のアンテナ素子からなる２種類のサブアレイ素子を縦方
向に配列したアレイアンテナの素子配列を示す。各サブ
アレイ素子は横方向にｍ列，縦方向にｎ個等間隔で規則
正しく配列されている。このとき、各アンテナ素子に給
電を行ない、縦方向に位相をみたときの状態を図４に示
す。ただし、サブアレイ素子Ａ１〜ＡＭ，Ａ１１〜Ａ１
Ｍ，Ａ２１〜Ａ２Ｍの中心位置を位相中心とし、図中に
×印で示している。各移相器１２１〜１２Ｍ，４１１〜
４１Ｍではこの位相中心を所望の位相に合わせるよう走
査制御器１４１，６１１によって制御される。したがっ
て、サブアレイ素子１つに対して１つの移相器が接続さ
れることになり、アンテナ素子数に対する移相器の数量
は軽減されることにつながる。FIG. 3 shows an element array of an array antenna in which two types of sub-array elements including two antenna elements and four antenna elements are vertically arranged. Each sub-array element is regularly arranged at m rows in the horizontal direction and at n intervals in the vertical direction. At this time, FIG. 4 shows a state in which power is supplied to each antenna element and the phase is viewed in the vertical direction. However, the sub-array elements A1 to AM, A11 to A1
The center position of M, A21 to A2M is set as the phase center, and is indicated by a cross in the figure. Each phase shifter 121-12M, 411-
In the case of 41M, the scanning controllers 141 and 611 are controlled to adjust the phase center to a desired phase. Therefore, one phase shifter is connected to one sub-array element, and the number of phase shifters with respect to the number of antenna elements is reduced.
【００２０】図４より、各アンテナ素子に給電される位
相は、各サブアレイ素子から見た場合，所望の位相から
ずれた周期的な位相誤差をもつ。したがって、アンテナ
パターンは図５に示すように主ビーム方向以外に電波を
強め合う方向が存在し、高いサイドローブが生じる。よ
って、全アンテナ素子に移相器を取り付けた場合に比
べ、主ビームのピークレベルに対する最大値をもつサイ
ドローブとの差である最大サイドローブレベルは劣化し
てしまうことになる。From FIG. 4, the phase fed to each antenna element has a periodic phase error shifted from the desired phase when viewed from each sub-array element. Therefore, as shown in FIG. 5, the antenna pattern has a direction in which radio waves are strengthened in addition to the main beam direction, and a high side lobe is generated. Therefore, the maximum side lobe level, which is the difference between the peak level of the main beam and the side lobe having the maximum value, is deteriorated as compared with the case where the phase shifters are attached to all the antenna elements.
【００２１】そこで、これを改善するため、次の実施例
を示すことにする。図６は、２種別のサブアレイ素子を
ランダムな順序で配列し、列ごとに１素子ずつずらして
配列したものである。ただし、これは任意でよく、例え
ば３素子ずらしたり、２素子半ずらして配列してもよ
い。また、図６の配列において各アンテナ素子に給電を
行ない、縦方向に位相をみたときの位相を図７に示しこ
の時の縦方向におけるアンテナパターンを図８に示す。
ただし、サブアレイ素子の中心位置を位相中心とし，図
中に×印で示している。各移相器では、この位相中心を
所望の位相に合わせるよう、走査制御器によって制御さ
れる。Therefore, in order to improve this, the following embodiment will be described. In FIG. 6, two types of sub-array elements are arranged in a random order, and are arranged with one element shifted for each column. However, this may be arbitrarily determined. For example, three elements may be shifted or two and a half elements may be arranged. In addition, FIG. 7 shows the phase when power is supplied to each antenna element in the arrangement of FIG. 6 and the phase is viewed in the vertical direction, and FIG. 8 shows the antenna pattern in the vertical direction at this time.
However, the center position of the sub-array element is set as the phase center, and is indicated by a mark x in the figure. Each phase shifter is controlled by a scanning controller so that the phase center is adjusted to a desired phase.
【００２２】図７より、各アンテナ素子に給電される位
相は各サブアレイ素子から見ると、所望の位相を中心に
一定の幅を持ったばらつきとして表現できる。この位相
のばらつきは、サブアレイ素子の位相中心がランダムに
配列されているためアンテナ素子の縦方向の位置によら
ない位相誤差をもつ。したがって、図８に示すようにア
ンテナパターンは、サイドローブの形状が周期性をもた
ないランダム形状となり主ビーム方向以外には、高い強
度を持つサイドローブが現れてこない。よって、これに
より、移相器の数を節約することによる最大サイドロー
ブレベルの劣化を防ぐことができるようになる。Referring to FIG. 7, the phase fed to each antenna element can be expressed as a variation having a certain width around the desired phase when viewed from each subarray element. This phase variation has a phase error independent of the vertical position of the antenna element since the phase centers of the sub-array elements are randomly arranged. Therefore, as shown in FIG. 8, in the antenna pattern, the side lobes have a random shape without periodicity, and no side lobes having high intensity appear except in the main beam direction. Therefore, this can prevent the maximum side lobe level from deteriorating due to saving of the number of phase shifters.
【００２３】本発明によるサブアレイ化されたアレイア
ンテナにおいては、サブアレイ化するためアンテナ素子
単体のビーム幅に比べ、サブアレイ素子単体のビーム幅
が狭くなってしまう。このため、特に、アンテナの端部
に近づく程、サブアレイのエレメントパターンの形状か
ら一次放射器への電波の入出力レベルが低下してしま
う。図１０は分配合成部８５及び各アンテナ素子８１〜
８４を同一基板上に形成したものであるが、このアンテ
ナ端部における電波の入出力レベルの低下を防ぐため、
この図に示すように給電点８６から各アンテナ素子８１
〜８４への経路長の長さを変える等の方法により各信号
において位相傾斜をつけサブアレイ化したアンテナ素子
のビームを一次放射器の方向に向ける。これにより効率
の良い電波の送受信を行なうことを可能としている。In the sub-arrayed array antenna according to the present invention, the beam width of the sub-array element alone is smaller than the beam width of the antenna element alone for sub-arraying. For this reason, the input / output level of the radio wave to the primary radiator is reduced particularly as the antenna approaches the end of the antenna due to the shape of the element pattern of the sub-array. FIG. 10 illustrates the distribution / combination unit 85 and the antenna elements 81 to 81.
Although 84 is formed on the same substrate, in order to prevent a decrease in the input / output level of radio waves at the end of the antenna,
As shown in FIG.
The beam of the sub-arrayed antenna element is directed to the primary radiator by giving a phase gradient to each signal by a method such as changing the length of the path length to .about.84. This enables efficient transmission and reception of radio waves.
【００２４】なお、本発明では位相制御をおこなうデバ
イスとして、移相器の他、送受信モジュールを使用した
場合においても同様にアンテナ素子のサブアレイ化を適
用させることができる。図９に示す送受信モジュールの
系統図において、この送受信モジュールは送受切換器１
２１１，１２２４，低雑音増幅器１２２２，高出力増幅
器１２２３及び移相器１２２５から構成される。In the present invention, a sub-array of antenna elements can be similarly applied to a case where a transmitting / receiving module is used in addition to a phase shifter as a device for performing phase control. In the transmission / reception module system diagram shown in FIG.
211, 1224, a low noise amplifier 1222, a high power amplifier 1223, and a phase shifter 1225.
【００２５】送信系においては、入力された送信信号が
移相器１２２５により位相制御され、送受切換器１２２
４を介し高出力増幅器１２２３に入力される。高出力増
幅器１２２３で増幅された送信信号が送受切換器１２１
１を介し出力される。受信系においては、入力された受
信信号が送受切換器１２１１を介し低雑音増幅器１２２
２に入力される。低雑音増幅器１２２２で増幅された受
信信号が送受切換器１２２４を介し移相器１２２５で位
相制御され出力される。このように、送受信モジュール
を使用したアレイアンテナでは，ビームを高出力化させ
て空間へ放射させることができるため探知距離を伸ばす
等の利点をもっている。In the transmission system, the phase of an input transmission signal is controlled by a phase shifter 1225 and a transmission / reception switch 122
4 to the high power amplifier 1223. The transmission signal amplified by the high power amplifier 1223 is transmitted and received by the transmission / reception switch 121.
1 is output. In the receiving system, the input received signal is transmitted through the transmission / reception switch 1211 to the low noise amplifier 122
2 is input. The received signal amplified by the low noise amplifier 1222 is phase-controlled by the phase shifter 1225 via the transmission / reception switch 1224 and output. As described above, the array antenna using the transmission / reception module has an advantage that the detection distance can be extended since the beam can be output to the space with a high output.
【００２６】なお、上記各実施例では、主に和ビームに
ついて説明がなされているが、アンテナ開口を２分割、
または、一次放射器を複数ポートに分割し、減算処理を
行なうことにより得られる差ビームをも用いて、到来電
波の方向を検出するモノパルスビームにおいても同様に
本発明を適応することができる。In each of the embodiments described above, the sum beam is mainly described, but the antenna aperture is divided into two parts.
Alternatively, the present invention can be similarly applied to a monopulse beam that detects the direction of an incoming radio wave by using a difference beam obtained by dividing a primary radiator into a plurality of ports and performing a subtraction process.
【００２７】また、アンテナ素子の偏波特性には垂直ま
たは水平等の直線偏波、あるいは、左旋または右旋の円
偏波のいずれかが考えられるが、放射側アンテナ素子と
一次側アンテナ素子との偏波特性は独立に選ぶことがで
きる。これにより、例えば一次側アンテナ素子における
偏波特性を垂直偏波とし、放射側アンテナ素子における
偏波特性を水平偏波とさせ直交させた場合、一次放射器
からのスピルオーバによる電波とアレイアンテナから放
射される電波の干渉を防ぐことができる等の利点を有し
ている。The polarization characteristics of the antenna element may be linear polarization such as vertical or horizontal, or circular polarization left-handed or right-handed, but the radiation-side antenna element and the primary-side antenna element are considered. Can be independently selected. Thus, for example, when the polarization characteristic of the primary antenna element is set to vertical polarization and the polarization characteristic of the radiation antenna element is set to horizontal polarization and orthogonal, the radio wave due to spillover from the primary radiator and the array antenna This has the advantage that interference of radio waves radiated from the device can be prevented.
【００２８】また、上述してきた実施例においてアンテ
ナ素子を配列する面は、例えば平面状でも半球面上でも
よく任意形状面上に配列形成させることが可能である。
さらに、アンテナ素子を分割形成したサブアレイ素子
は、４素子及び２素子の２種類のサブアレイ素子を例と
して上げたが任意形状面上に配列されたアンテナ素子の
分割パターンは、これに限るものではなく、その他アン
テナ素子数が，３素子，５素子等からなるサブアレイ素
子も考えることができる。またこのとき各サブアレイ素
子に含まれるアンテナ素子数は、互いに異なる素子数に
する必要もなく、各サブアレイ素子に含まれるアンテナ
素子数を同数に分割したものでもよい。In the embodiment described above, the surface on which the antenna elements are arranged may be, for example, a plane or a hemisphere, and may be arranged on an arbitrary surface.
Further, as the sub-array elements in which the antenna elements are divided and formed, two types of sub-array elements of 4 elements and 2 elements have been exemplified, but the division pattern of the antenna elements arranged on an arbitrary shape surface is not limited to this. In addition, a sub-array element having three or five antenna elements can be considered. At this time, the number of antenna elements included in each sub-array element does not need to be different from each other, and the number of antenna elements included in each sub-array element may be divided into the same number.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、アレイアンテナにおい
て複数のアンテナ素子を分配合成し、サブアレイ化させ
たサブアレイ素子構造をとることにより、一つのアンテ
ナ素子に対して一つの移相器を必要とする従来のアレイ
アンテナに比べ、移相器の数を大幅に減らすことができ
るようになる。したがって、アンテナの回路規模を抑
え、また、重量を低減させる軽量コンパクトなアレイア
ンテナを提供することが可能となる。According to the present invention, a single phase shifter is required for one antenna element by distributing and combining a plurality of antenna elements in an array antenna and forming a sub-array element structure. The number of phase shifters can be greatly reduced as compared with the conventional array antenna. Therefore, it is possible to provide a lightweight and compact array antenna which suppresses the circuit scale of the antenna and reduces the weight.
【図１】本発明におけるアレイアンテナの第一の実施例
を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an array antenna according to the present invention.
【図２】本発明におけるアレイアンテナの第二の実施例
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the array antenna according to the present invention.
【図３】アレイアンテナ面上における素子の配列状態を
示す図。FIG. 3 is a view showing an arrangement state of elements on an array antenna surface.
【図４】図３の素子配列における各アンテナ素子の位相
状態を示す図。FIG. 4 is a view showing a phase state of each antenna element in the element array of FIG. 3;
【図５】アンテナパターンを示す図。FIG. 5 is a diagram showing an antenna pattern.
【図６】アレイアンテナ面上における素子の配列状態を
示す図。FIG. 6 is a diagram showing an arrangement state of elements on an array antenna surface.
【図７】図６の素子配列における各アンテナ素子の位相
状態を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a phase state of each antenna element in the element array of FIG. 6;
【図８】アンテナパターンを示す図。FIG. 8 is a diagram showing an antenna pattern.
【図９】送受信モジュールを示す図。FIG. 9 is a diagram showing a transmission / reception module.
【図１０】一次側アンテナ素子及び分配合成回路を示す
図。FIG. 10 is a diagram showing a primary-side antenna element and a distribution / synthesis circuit.
【図１１】従来のアレイアンテナの例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional array antenna.
１１〜ＭＮM ，１１１〜１ＭＮM ，２１１〜２ＭＮM
……アンテナ素子 Ａ１〜ＡＭ，Ａ１１〜Ａ１Ｍ，Ａ２１〜Ａ２Ｍ
……サブアレイ素子 １５１〜１５Ｍ，３１１〜３１Ｍ
……分配合成回路 １２１〜１２Ｍ，４１１〜４１Ｍ
……移相器 １４１，６１１
……走査制御器 ５１１
……一次放射器11~MN M, 111~1MN M, 211~2MN M
... Antenna elements A1 to AM, A11 to A1M, A21 to A2M
…… Sub-array elements 151 to 15M, 311 to 31M
... Distribution / combination circuits 121 to 12M, 411 to 41M
…… Phase shifter 141,611
…… Scan controller 511
...... Primary radiator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊本 剛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 小向工場内 (72)発明者 田中 淳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 小向工場内 (56)参考文献 特開 平５−14038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−146562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/26 - 3/42 H01Q 21/00 - 25/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tsuyoshi Kumamoto 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Komukai Plant, Toshiba Corporation (72) Inventor Jun Tanaka Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba Corporation Komukai Plant (56) References JP-A-5-14038 (JP, A) JP-A 64-73805 (JP, A) JP-A 54-146562 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 3/26-3/42 H01Q 21/00-25/04
Claims (5)
てランダムに配列形成してなる複数のサブアレイ素子
と、これらサブアレイ素子に接続され、送信信号及び、
受信信号の分配合成を行う分配合成回路と、この分配合
成回路に接続され、受信信号及び送信信号の位相量を変
化させる移相器と、この移相器の移相変化量を制御する
移相制御器と、前記移相器に接続され信号の給電を行う
給電部とを具備することを特徴とするアレイアンテナ。A plurality of sub-array elements formed by arbitrarily dividing a plurality of antenna elements and forming a random array; a plurality of sub-array elements connected to these sub-array elements;
A distributing / combining circuit for distributing / combining a received signal; a phase shifter connected to the distributing / combining circuit for changing a phase amount of a received signal and a transmission signal; and a phase shifter for controlling a phase shift change amount of the phase shifter An array antenna, comprising: a controller; and a power supply unit connected to the phase shifter for supplying a signal.
てランダムに配列形成してなる複数の一次側サブアレイ
素子及び複数の放射側サブアレイ素子と、これらサブア
レイ素子に接続され、送信信号及び、受信信号の分配合
成を行う一次側分配合成回路及び放射側分配合成回路
と、これら一次側分配合成回路及び放射側分配合成回路
との間に介し、信号の位相量を変化させる移相器と、こ
の移相器の移相変化量を制御する移相制御器とを具備す
ることを特徴とするアレイアンテナ。Wherein a plurality of antenna elements arbitrarily divided form formed by arranging randomly formed with a plurality of primary sub-array elements and a plurality of radiating side subarray elements, are connected to these sub-arrays elements, transmission signals and, A primary-side distribution / combination circuit and a radiation-side distribution / combination circuit that perform distribution / combination of a received signal, and a phase shifter that changes a signal phase amount between the primary-side distribution / combination circuit and the radiation-side distribution / combination circuit; An array antenna comprising: a phase shift controller that controls a phase shift amount of the phase shifter.
レイ素子の中心位相を所望の位相に合わせるように制御
することを特徴とする請求項１まはた請求項２記載のア
レイアンテナ。 3. The method according to claim 1 , wherein the amount of phase shift of the phase
Control to adjust the center phase of ray element to desired phase
3. The method according to claim 1 or 2, wherein
Ray antenna.
ブアレイ素子における偏波特性を異なる偏波特性とする
請求項２記載のアレイアンテナ。4. The array antenna according to claim 2, wherein the primary side sub-array element and the radiation side sub-array element have different polarization characteristics.
ら各一次側アンテナ素子へ至る信号経路を所望の長さに
することで位相を変化させ、一次側アンテナ素子から送
信されるビームを給電装置へ指向させることを特徴とす
る請求項２記載のアレイアンテナ。5. The primary side distribution / combination circuit changes a phase by making a signal path from a phase shifter to each primary side antenna element a desired length, thereby feeding a beam transmitted from the primary side antenna element. 3. The array antenna according to claim 2, wherein the array antenna is directed to a device.
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