JP3086195B2 - アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法 - Google Patents
アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法Info
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- JP3086195B2 JP3086195B2 JP09193406A JP19340697A JP3086195B2 JP 3086195 B2 JP3086195 B2 JP 3086195B2 JP 09193406 A JP09193406 A JP 09193406A JP 19340697 A JP19340697 A JP 19340697A JP 3086195 B2 JP3086195 B2 JP 3086195B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、通信用
やレーダ用のアレーアンテナの所望のパターンを得るた
めの最適な励振振幅と励振位相の設定方法に関するもの
である。
やレーダ用のアレーアンテナの所望のパターンを得るた
めの最適な励振振幅と励振位相の設定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のアレーアンテナ方式の励振振幅・
位相の設定方法について説明する前に、まず、簡単にア
レーアンテナの動作について説明する。図４は、送信を
例にしたアレーアンテナの構成図であり、３１は送信
機、３２は電力分配器、３３は可変移相器、３４は可変
振幅器、３５は素子アンテナである。送信機３１からの
信号は、電力分配器３２によって分配され、分配された
信号は、可変移相器３３によって位相が変えられ、さら
に可変振幅器３４によって振幅が変えられ、素子アンテ
ナ３５によって空間に放射される。このとき、所望のア
ンテナ放射パターンを得るためには上記可変移相器３３
に所定の励振位相を、可変振幅器３４に所定の励振振幅
を設定をしなければならない。上記励振振幅と励振位相
は、所望の放射パターンが得られるように予め計算して
おき、例えば、励振振幅については放射パターンのサイ
ドローブレベルを低減するようなテイラー分布を与え、
また励振位相については放射パターンの主ビーム方向を
所望の方向に指向させるような位相量を与える。このよ
うに、アレーアンテナには励振振幅と励振位相を設定す
るが、これらの値は実際には（マイクロ波帯において
は）素子アンテナ間の相互結合、周囲環境からの反射、
上記送信機３１から素子アンテナ３５までの給電回路の
振幅誤差や位相誤差などの影響を受け、これらを考慮し
て設定しなければならないので所望の放射パターンがな
かなか得られないのが実状である。また、上記給電回路
の故障などによって励振振幅と励振位相が変わり、所望
の放射パターンが得られない場合もある。
位相の設定方法について説明する前に、まず、簡単にア
レーアンテナの動作について説明する。図４は、送信を
例にしたアレーアンテナの構成図であり、３１は送信
機、３２は電力分配器、３３は可変移相器、３４は可変
振幅器、３５は素子アンテナである。送信機３１からの
信号は、電力分配器３２によって分配され、分配された
信号は、可変移相器３３によって位相が変えられ、さら
に可変振幅器３４によって振幅が変えられ、素子アンテ
ナ３５によって空間に放射される。このとき、所望のア
ンテナ放射パターンを得るためには上記可変移相器３３
に所定の励振位相を、可変振幅器３４に所定の励振振幅
を設定をしなければならない。上記励振振幅と励振位相
は、所望の放射パターンが得られるように予め計算して
おき、例えば、励振振幅については放射パターンのサイ
ドローブレベルを低減するようなテイラー分布を与え、
また励振位相については放射パターンの主ビーム方向を
所望の方向に指向させるような位相量を与える。このよ
うに、アレーアンテナには励振振幅と励振位相を設定す
るが、これらの値は実際には（マイクロ波帯において
は）素子アンテナ間の相互結合、周囲環境からの反射、
上記送信機３１から素子アンテナ３５までの給電回路の
振幅誤差や位相誤差などの影響を受け、これらを考慮し
て設定しなければならないので所望の放射パターンがな
かなか得られないのが実状である。また、上記給電回路
の故障などによって励振振幅と励振位相が変わり、所望
の放射パターンが得られない場合もある。
【０００３】このため、従来のアレーアンテナ方式で
は、「数１」で示されるような評価関数に、上記種々の
理由により所望の放射パターンから変化した放射パター
ン（以下、エラー放射パターンと呼ぶ）の電力値Pom を
与えて、実際の様々な影響や誤差を含んだ励振振幅と励
振位相を推定し、その推定された励振振幅と励振位相か
ら給電回路等の誤差を含めて最終的に所望の放射パター
ンを得るための最適な励振振幅と励振位相を求めてい
た。
は、「数１」で示されるような評価関数に、上記種々の
理由により所望の放射パターンから変化した放射パター
ン（以下、エラー放射パターンと呼ぶ）の電力値Pom を
与えて、実際の様々な影響や誤差を含んだ励振振幅と励
振位相を推定し、その推定された励振振幅と励振位相か
ら給電回路等の誤差を含めて最終的に所望の放射パター
ンを得るための最適な励振振幅と励振位相を求めてい
た。
【０００４】１９８９年電子情報通信学会秋季全国大会
のＢ−１３において、従来のアレーアンテナ方式の励振
振幅・位相の設定方法の一例が発表されている。
のＢ−１３において、従来のアレーアンテナ方式の励振
振幅・位相の設定方法の一例が発表されている。
【０００５】
【数１】 上記「数１」を参照して従来のアレーアンテナ方式につ
いて説明する。「数１」は励振振幅Anと励振位相Pnの関
数であり、これらAnとPnに適当な初期設定値を代入し
て、数１の評価関数を最小にするAnとPnを求める。上記
初期設定値としては、所定の放射パターンとなる励振振
幅と励振位相を与える。
いて説明する。「数１」は励振振幅Anと励振位相Pnの関
数であり、これらAnとPnに適当な初期設定値を代入し
て、数１の評価関数を最小にするAnとPnを求める。上記
初期設定値としては、所定の放射パターンとなる励振振
幅と励振位相を与える。
【０００６】上記評価関数が最小になるということは、
所定の放射パターンの励振振幅・位相（計算値）から変
化させることにより該放射パターンがエラー放射パター
ンに一致することを意味するので、「数１」の評価関数
が最小となるためのAnとPnはエラー放射パターンの励振
振幅と励振位相となる。このように求められたエラー放
射パターンの励振振幅と励振位相が推定されれば、所望
の放射パターンを得るための最適な励振振幅と励振位相
と初期設定値の差が分かるので、その差を補正するよう
な励振振幅と励振位相をそれぞれ上記可変振幅器３４と
可変移相器３３に与えれば本来の所望の放射パターンが
得られることになる。
所定の放射パターンの励振振幅・位相（計算値）から変
化させることにより該放射パターンがエラー放射パター
ンに一致することを意味するので、「数１」の評価関数
が最小となるためのAnとPnはエラー放射パターンの励振
振幅と励振位相となる。このように求められたエラー放
射パターンの励振振幅と励振位相が推定されれば、所望
の放射パターンを得るための最適な励振振幅と励振位相
と初期設定値の差が分かるので、その差を補正するよう
な励振振幅と励振位相をそれぞれ上記可変振幅器３４と
可変移相器３３に与えれば本来の所望の放射パターンが
得られることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のア
レーアンテナの励振振幅・位相の設定方法では、励振振
幅Anと励振位相Pnの初期値として、所望の放射パターン
の励振振幅と励振位相を与えて解析すると、例えば、エ
ラー放射パターンと所望の放射パターンの差が大きいと
き、言い替えれば上記初期値と誤差を含んだ上での最適
な励振振幅と励振位相との差が大きい場合、目的である
エラー放射パターンの励振振幅と励振位相が正確に推定
できないという問題点があった。
レーアンテナの励振振幅・位相の設定方法では、励振振
幅Anと励振位相Pnの初期値として、所望の放射パターン
の励振振幅と励振位相を与えて解析すると、例えば、エ
ラー放射パターンと所望の放射パターンの差が大きいと
き、言い替えれば上記初期値と誤差を含んだ上での最適
な励振振幅と励振位相との差が大きい場合、目的である
エラー放射パターンの励振振幅と励振位相が正確に推定
できないという問題点があった。
【０００８】例えば、図５は６個の素子アンテナ３５を
半波長間隔で直線状に配列したリニアアレーアンテナで
あるが、このリニアアレーアンテナのすべての素子アン
テナ３５に等しい励振振幅（すべて-7.8dB）と等しい励
振位相（すべて０゜）を与えた場合、そのときの所望の
放射パターンは図６に示すような０度方向に主ビームを
もつ放射パターンとなる。これに対して、励振振幅を図
５に示す素子アンテナ３５の右の素子アンテナ５から-1
0.6dB ，-8.6dB，-5.6dB，-5.6dB，-8.6dB，-10.6dB と
し、さらに励振位相を図５に示す素子アンテナ３５の右
の素子アンテナ５から０゜，-61.6 ゜，-123.2゜，175.
2 ゜，113.6 ゜，52.0゜とする図７に示すエラー放射パ
ターンを定義し、従来のアレーアンテナの励振振幅・位
相の設定方法を用いて励振振幅と励振位相を推定する
と、その励振振幅は図５に示す素子アンテナ３５の右の
素子アンテナ３５から-19.4dB ，-8.5dB，-6.1dB，-5.6
dB，-6.5dB，-9.8dBとなり、その励振位相は図５に示す
素子アンテナ３５の右の素子アンテナ３５から０゜，-1
14.4゜，173.7 ゜，111.1 ゜，49.3゜，-23.0 ゜とな
り、明らかに前記励振振幅と励振位相の差が正確に推定
できていない。因みに、上記従来の方式で推定された上
記励振振幅と励振位相による放射パターンを図８に示
す。図８と図７に示すエラー放射パターンはあまり一致
していないことがわかる。
半波長間隔で直線状に配列したリニアアレーアンテナで
あるが、このリニアアレーアンテナのすべての素子アン
テナ３５に等しい励振振幅（すべて-7.8dB）と等しい励
振位相（すべて０゜）を与えた場合、そのときの所望の
放射パターンは図６に示すような０度方向に主ビームを
もつ放射パターンとなる。これに対して、励振振幅を図
５に示す素子アンテナ３５の右の素子アンテナ５から-1
0.6dB ，-8.6dB，-5.6dB，-5.6dB，-8.6dB，-10.6dB と
し、さらに励振位相を図５に示す素子アンテナ３５の右
の素子アンテナ５から０゜，-61.6 ゜，-123.2゜，175.
2 ゜，113.6 ゜，52.0゜とする図７に示すエラー放射パ
ターンを定義し、従来のアレーアンテナの励振振幅・位
相の設定方法を用いて励振振幅と励振位相を推定する
と、その励振振幅は図５に示す素子アンテナ３５の右の
素子アンテナ３５から-19.4dB ，-8.5dB，-6.1dB，-5.6
dB，-6.5dB，-9.8dBとなり、その励振位相は図５に示す
素子アンテナ３５の右の素子アンテナ３５から０゜，-1
14.4゜，173.7 ゜，111.1 ゜，49.3゜，-23.0 ゜とな
り、明らかに前記励振振幅と励振位相の差が正確に推定
できていない。因みに、上記従来の方式で推定された上
記励振振幅と励振位相による放射パターンを図８に示
す。図８と図７に示すエラー放射パターンはあまり一致
していないことがわかる。
【０００９】本発明のアレーアンテナの励振振幅・位相
の設定方法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、エラー放射パターンの励振振幅と励振位相
を正確に推定し、それを基に本来の所望のアンテナパタ
ーンを実現するのに最適な各素子アンテナの励振振幅と
励振位相を求める設定方法を提供することを目的として
いる。
の設定方法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、エラー放射パターンの励振振幅と励振位相
を正確に推定し、それを基に本来の所望のアンテナパタ
ーンを実現するのに最適な各素子アンテナの励振振幅と
励振位相を求める設定方法を提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明のアレーアンテ
ナの励振振幅・位相の設定方法は、複数個の素子アンテ
ナと上記各素子アンテナに接続された可変移相器及び可
変振幅器を備えたアレーアンテナにおいて、所定の放射
パターンが得られるように励振振幅・位相が初期設定さ
れている上記アレーアンテナからの放射電力を主ビーム
の中のいくつかの点をサンプル点として複数の測定点で
測定し、該複数の測定点における上記放射電力の実測値
と、上記各素子アンテナの振幅・位相の初期設定値から
導かれる上記アレーアンテナの放射電力の計算値の差を
表わす評価関数を設け、第１段階では、振幅は初期設定
値のままで上記各素子アンテナの励振位相のみを変えて
上記評価関数を最小化することにより上記各素子アンテ
ナの励振位相を求め、次いで第２段階では、前記測定点
として前記主ビームの中のいくつかの点及びサイドロー
ブの中のいくつかの点をサンプル点として上記第１段階
で求めた励振位相及び振幅（初期設定値）を前記アレー
アンテナに与えて同様に前記評価関数を求め、この評価
関数を上記各素子アンテナの励振振幅と励振位相の両方
を変化させて最小化することにより、前記所定のアンテ
ナ放射パターンを実現するのに最適な各素子アンテナの
励振振幅と励振位相を求めることを特徴とする。
ナの励振振幅・位相の設定方法は、複数個の素子アンテ
ナと上記各素子アンテナに接続された可変移相器及び可
変振幅器を備えたアレーアンテナにおいて、所定の放射
パターンが得られるように励振振幅・位相が初期設定さ
れている上記アレーアンテナからの放射電力を主ビーム
の中のいくつかの点をサンプル点として複数の測定点で
測定し、該複数の測定点における上記放射電力の実測値
と、上記各素子アンテナの振幅・位相の初期設定値から
導かれる上記アレーアンテナの放射電力の計算値の差を
表わす評価関数を設け、第１段階では、振幅は初期設定
値のままで上記各素子アンテナの励振位相のみを変えて
上記評価関数を最小化することにより上記各素子アンテ
ナの励振位相を求め、次いで第２段階では、前記測定点
として前記主ビームの中のいくつかの点及びサイドロー
ブの中のいくつかの点をサンプル点として上記第１段階
で求めた励振位相及び振幅（初期設定値）を前記アレー
アンテナに与えて同様に前記評価関数を求め、この評価
関数を上記各素子アンテナの励振振幅と励振位相の両方
を変化させて最小化することにより、前記所定のアンテ
ナ放射パターンを実現するのに最適な各素子アンテナの
励振振幅と励振位相を求めることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例を示
すフローチャートである。図１のフローチャートにした
がって本アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法に
ついて説明する。
すフローチャートである。図１のフローチャートにした
がって本アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法に
ついて説明する。
【００１３】励振振幅と励振位相を推定すべきエラー放
射パターンにおいて、放射電力を複数の測定点で測定す
る（手順１）。例えば、図７はエラー放射パターンの一
例である。図７において、縦軸の指向性利得（Directiv
ity)の値が該パターンの放射電力の大きさを表わし、ま
た、横軸の角度（Angle)が測定点ｍを表わす。次に上記
複数の測定点ｍにおける所定の放射パターンが得られる
ように励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子
アンテナ３５の放射電界で表わされる上記アレーアンテ
ナの放射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実
測値）Pom の差を表わす評価関数Fmを設定する（手順
２）。次に第１段階として、上記評価関数Fmを励振位相
Pnのみによって最小化する（手順３）。このような評価
関数の最小化には最急降下法などの非線形計画法を用い
る。このように評価関数Fmが最小になるときの励振位相
Pnを評価関数の第２段階の初期値として与え、再度この
評価関数を励振振幅Anと励振位相Pnの両方を変化させて
最小化する（従来方法と同じ）ことにより、エラー放射
パターンの励振振幅と励振位相が求められる。（この場
合、計算値と実測値の差を「エラー放射パターンの励振
振幅と励振位相」として求めており、アレーアンテナの
給電回路（図４の３３、３４）等において該励振振幅と
励振位相を打ち消すような励振振幅と励振位相を与える
ことにより、求める本来の放射パターンとなるのであ
る。）
射パターンにおいて、放射電力を複数の測定点で測定す
る（手順１）。例えば、図７はエラー放射パターンの一
例である。図７において、縦軸の指向性利得（Directiv
ity)の値が該パターンの放射電力の大きさを表わし、ま
た、横軸の角度（Angle)が測定点ｍを表わす。次に上記
複数の測定点ｍにおける所定の放射パターンが得られる
ように励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子
アンテナ３５の放射電界で表わされる上記アレーアンテ
ナの放射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実
測値）Pom の差を表わす評価関数Fmを設定する（手順
２）。次に第１段階として、上記評価関数Fmを励振位相
Pnのみによって最小化する（手順３）。このような評価
関数の最小化には最急降下法などの非線形計画法を用い
る。このように評価関数Fmが最小になるときの励振位相
Pnを評価関数の第２段階の初期値として与え、再度この
評価関数を励振振幅Anと励振位相Pnの両方を変化させて
最小化する（従来方法と同じ）ことにより、エラー放射
パターンの励振振幅と励振位相が求められる。（この場
合、計算値と実測値の差を「エラー放射パターンの励振
振幅と励振位相」として求めており、アレーアンテナの
給電回路（図４の３３、３４）等において該励振振幅と
励振位相を打ち消すような励振振幅と励振位相を与える
ことにより、求める本来の放射パターンとなるのであ
る。）
【００１４】図２は、この発明の一実施例のさらに詳細
なフローチャートを示す。上記図２のフローチャートに
したがって本アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方
法について説明する。初めに図１と同様に励振振幅と励
振位相を推定すべきエラー放射パターンにおいて、放射
電力を複数の測定点で測定するが、ここでは上記第１段
階の測定点は主ビーム中からのみ選ぶ（手順５）。これ
は、一般にアレーアンテナの主ビームの特性を決めるの
は主に各素子の励振位相であり、サイドビームの特性を
決めるのが主に各素子の励振振幅であることを利用した
ものである。
なフローチャートを示す。上記図２のフローチャートに
したがって本アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方
法について説明する。初めに図１と同様に励振振幅と励
振位相を推定すべきエラー放射パターンにおいて、放射
電力を複数の測定点で測定するが、ここでは上記第１段
階の測定点は主ビーム中からのみ選ぶ（手順５）。これ
は、一般にアレーアンテナの主ビームの特性を決めるの
は主に各素子の励振位相であり、サイドビームの特性を
決めるのが主に各素子の励振振幅であることを利用した
ものである。
【００１５】そして図１と同様に、第１段階では、上記
複数の測定点ｍにおける所定の放射パターンが得られる
ように励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子
アンテナ３５の放射電界で表わされる上記アレーアンテ
ナの放射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実
測値）Pom の差を表わす評価関数Fmを設定し（手順
６）、上記評価関数Fmを励振位相Pnのみの変化によって
最小化する（手順７）。次に第２段階では前記第１段階
で求めた振幅と位相で励振し、再びエラー放射パターン
に対して放射電力を複数の測定点で測定するが、今度は
上記測定点は主ビーム中及びサイドローブ中から選ぶ
（手順８）。そして最後に上記複数の測定点ｊにおける
所定の放射パターンが得られるように励振振幅・位相が
初期設定されている上記各素子アンテナ３５の放射電界
で表わされる上記アレーアンテナの放射電力（計算値）
と上記測定された放射電力（実測値）Poj の差を表わす
評価関数Fjを設定し（手順９）、上記評価関数Fjを励振
振幅Anと励振位相Pnの両方によって最小化することによ
り、エラー放射パターンの励振振幅と励振位相が求めら
れる（手順１０）。
複数の測定点ｍにおける所定の放射パターンが得られる
ように励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子
アンテナ３５の放射電界で表わされる上記アレーアンテ
ナの放射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実
測値）Pom の差を表わす評価関数Fmを設定し（手順
６）、上記評価関数Fmを励振位相Pnのみの変化によって
最小化する（手順７）。次に第２段階では前記第１段階
で求めた振幅と位相で励振し、再びエラー放射パターン
に対して放射電力を複数の測定点で測定するが、今度は
上記測定点は主ビーム中及びサイドローブ中から選ぶ
（手順８）。そして最後に上記複数の測定点ｊにおける
所定の放射パターンが得られるように励振振幅・位相が
初期設定されている上記各素子アンテナ３５の放射電界
で表わされる上記アレーアンテナの放射電力（計算値）
と上記測定された放射電力（実測値）Poj の差を表わす
評価関数Fjを設定し（手順９）、上記評価関数Fjを励振
振幅Anと励振位相Pnの両方によって最小化することによ
り、エラー放射パターンの励振振幅と励振位相が求めら
れる（手順１０）。
【００１６】ここで本方法を用いたシミュレーション結
果の一例を示す。従来例で示した図６を所望の放射パタ
ーンとして、図７をエラー放射パターンにした場合に本
方法を適用すると、推定された励振振幅は図５に示す素
子アンテナ３５の右の素子アンテナ３５から-10.5dB ，
-8.7dB，-5.5dB，-5.6dB，-8.7dB，-10.5dB となり、さ
らに推定された励振位相は図５に示す素子アンテナ５の
右の素子アンテナ５から０゜，-61.2 ゜，-121.0゜，17
7.2 ゜，117.9 ゜，55.3゜となり、エラー放射パターン
に設定されたものと比べ、励振振幅で最大0.1dB 、励振
位相で最大3.3゜の差で一致する結果となった。図３は
本方法によって推定された上記励振振幅と励振位相から
求めた放射パターンであり、図７のエラー放射パターン
と良く一致していることがわかり、本方法が正確に励振
振幅と励振位相が推定できることが明らかである。つま
り、本発明は二段階の手順から成り、第１段階で、所望
のパターンの主ビームの指向方向やビーム幅がエラーパ
ターンの主ビームの指向方向やビーム幅へ変化する時励
振位相が大きく寄与していることに着目して、前述した
ように第１段階で励振振幅はいじらずに、まず励振位相
のみを求めている。次に第２段階で、所望のパターンの
サイドローブの形状がエラーパターンのサイドローブの
形状へ変化する時、励振振幅が大きく寄与していること
に着目して、上記に示したように第１段階で得られた励
振位相を初期値として、最後に従来と同じように励振振
幅と励振位相の両方を変化させて最適値を求めているの
である。
果の一例を示す。従来例で示した図６を所望の放射パタ
ーンとして、図７をエラー放射パターンにした場合に本
方法を適用すると、推定された励振振幅は図５に示す素
子アンテナ３５の右の素子アンテナ３５から-10.5dB ，
-8.7dB，-5.5dB，-5.6dB，-8.7dB，-10.5dB となり、さ
らに推定された励振位相は図５に示す素子アンテナ５の
右の素子アンテナ５から０゜，-61.2 ゜，-121.0゜，17
7.2 ゜，117.9 ゜，55.3゜となり、エラー放射パターン
に設定されたものと比べ、励振振幅で最大0.1dB 、励振
位相で最大3.3゜の差で一致する結果となった。図３は
本方法によって推定された上記励振振幅と励振位相から
求めた放射パターンであり、図７のエラー放射パターン
と良く一致していることがわかり、本方法が正確に励振
振幅と励振位相が推定できることが明らかである。つま
り、本発明は二段階の手順から成り、第１段階で、所望
のパターンの主ビームの指向方向やビーム幅がエラーパ
ターンの主ビームの指向方向やビーム幅へ変化する時励
振位相が大きく寄与していることに着目して、前述した
ように第１段階で励振振幅はいじらずに、まず励振位相
のみを求めている。次に第２段階で、所望のパターンの
サイドローブの形状がエラーパターンのサイドローブの
形状へ変化する時、励振振幅が大きく寄与していること
に着目して、上記に示したように第１段階で得られた励
振位相を初期値として、最後に従来と同じように励振振
幅と励振位相の両方を変化させて最適値を求めているの
である。
【００１７】なぜこのような２段階励振振幅と励振位相
を求めた方が正確に値が求まるかを図９を用いて、以下
に説明する。従来のように、励振振幅と励振位相を推定
すべきエラー放射パターンにおいて、放射電力を複数の
測定点で測定し、次に上記複数の測定点mにおける所定
の放射パターンが得られるように励振振幅・位相が初期
設定されている上記各素子アンテナの放射電界で表わさ
れる上記アレーアンテナの放射電力（計算値）と上記測
定された放射電力（実測値）Pom の差を表わす評価関数
Fmを設定し、この評価関数をいきなり励振振幅Anと励振
位相Pnの両方を変化させて最小化することによりエラー
放射パターンの励振振幅と励振位相を求めると、上記計
算値と上記実測値の差がかなり大きいような場合（マイ
クロ波の場合、給電回路の長さや曲がり具合等により給
電の振幅や位相は簡単に変わってしまうので、大いにあ
り得ることである）、評価関数の収束点が図９のローカ
ルミニマム点に陥ってしまい、本来のミニマム点に到達
しないことが多い。
を求めた方が正確に値が求まるかを図９を用いて、以下
に説明する。従来のように、励振振幅と励振位相を推定
すべきエラー放射パターンにおいて、放射電力を複数の
測定点で測定し、次に上記複数の測定点mにおける所定
の放射パターンが得られるように励振振幅・位相が初期
設定されている上記各素子アンテナの放射電界で表わさ
れる上記アレーアンテナの放射電力（計算値）と上記測
定された放射電力（実測値）Pom の差を表わす評価関数
Fmを設定し、この評価関数をいきなり励振振幅Anと励振
位相Pnの両方を変化させて最小化することによりエラー
放射パターンの励振振幅と励振位相を求めると、上記計
算値と上記実測値の差がかなり大きいような場合（マイ
クロ波の場合、給電回路の長さや曲がり具合等により給
電の振幅や位相は簡単に変わってしまうので、大いにあ
り得ることである）、評価関数の収束点が図９のローカ
ルミニマム点に陥ってしまい、本来のミニマム点に到達
しないことが多い。
【００１８】この発明は、まず主ビームを支配する励振
位相のみを変化させて荒ぶるいに前記エラー放射パター
ンを推定し（図９のＡの範囲に追い込み）、それから従
来と同様に励振振幅と励振位相を変化させて精密にエラ
ー放射パターンを推定しているので、ローカルミニマム
に落ち込むことが避けられる。
位相のみを変化させて荒ぶるいに前記エラー放射パター
ンを推定し（図９のＡの範囲に追い込み）、それから従
来と同様に励振振幅と励振位相を変化させて精密にエラ
ー放射パターンを推定しているので、ローカルミニマム
に落ち込むことが避けられる。
【００１９】
【発明の効果】この発明は、以下に記載されるような効
果を奏する。前記エラー放射パターンに対応するアレー
アンテナからの放射電力を複数の測定点で測定し、上記
複数の測定点における所定の放射パターンが得られるよ
うに励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子ア
ンテナの放射電界で表わされる上記アレーアンテナの放
射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実測値）
の差を表わす評価関数を設け、まず第１段階で上記評価
関数を励振位相のみによって最小化するようにして求め
た励振位相を第２段階の初期値とし、次に上記初期値を
上記評価関数に与え、この評価関数を励振振幅と励振位
相によって最小化することにより、エラー放射パターン
と所望の放射パターンの差が大きいとき、言い替えれば
上記初期値と求める励振振幅・位相との差が大きい場合
でも、目的であるエラー放射パターンの励振振幅と励振
位相が正確に推定できる。
果を奏する。前記エラー放射パターンに対応するアレー
アンテナからの放射電力を複数の測定点で測定し、上記
複数の測定点における所定の放射パターンが得られるよ
うに励振振幅・位相が初期設定されている上記各素子ア
ンテナの放射電界で表わされる上記アレーアンテナの放
射電力（計算値）と上記測定された放射電力（実測値）
の差を表わす評価関数を設け、まず第１段階で上記評価
関数を励振位相のみによって最小化するようにして求め
た励振位相を第２段階の初期値とし、次に上記初期値を
上記評価関数に与え、この評価関数を励振振幅と励振位
相によって最小化することにより、エラー放射パターン
と所望の放射パターンの差が大きいとき、言い替えれば
上記初期値と求める励振振幅・位相との差が大きい場合
でも、目的であるエラー放射パターンの励振振幅と励振
位相が正確に推定できる。
【００２０】また、この発明は、上記複数の測定点にお
いて、上記第１段階で励振位相を求める際には放射パタ
ーンの主ビーム中の点を選び、上記第２段階で励振振幅
と励振位相を求める際には上記放射パターンの主ビーム
中の点とサイドローブ中の点を選ぶことにより、励振振
幅と励振位相を求める演算量が少なくできるできるとい
う効果がある。
いて、上記第１段階で励振位相を求める際には放射パタ
ーンの主ビーム中の点を選び、上記第２段階で励振振幅
と励振位相を求める際には上記放射パターンの主ビーム
中の点とサイドローブ中の点を選ぶことにより、励振振
幅と励振位相を求める演算量が少なくできるできるとい
う効果がある。
【図１】この発明のアレーアンテナの励振振幅・位相の
設定方法の一実施例を示すフローチャートである。
設定方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】この発明のアレーアンテナの励振振幅・位相の
設定方法の一実施例を示すさらに詳細なフローチャート
である。
設定方法の一実施例を示すさらに詳細なフローチャート
である。
【図３】この発明によって推定された励振振幅と励振位
相から求めた放射パターンを表わす図である。
相から求めた放射パターンを表わす図である。
【図４】アレーアンテナの構成を示す図である。
【図５】６個の素子アンテナから成るリニアアレーアン
テナの図である。
テナの図である。
【図６】所望の放射パターンを表わす図である。
【図７】実測されたエラー放射パターンを表わす図であ
る。
る。
【図８】従来の方式によって推定された励振振幅と励振
位相から求めたエラー放射パターンを表わす図である。
位相から求めたエラー放射パターンを表わす図である。
【図９】従来例の評価関数のローカルミニマムを説明す
る図である。
る図である。
【符号の説明】 １〜１０ この発明のフローチャートの各手順 １１ 主ローブ １２〜１５ サイドローブ １６〜１８ 主ローブにおけるエラーパターンの推定サ
ンプル点の例 １９〜２２ サイドローブにおけるエラーパターンの推
定サンプル点の例 ３１ 送信機 ３２ 電力分配器 ３３ 可変位相器 ３４ 可変振幅器 ３５ 素子アンテナ
ンプル点の例 １９〜２２ サイドローブにおけるエラーパターンの推
定サンプル点の例 ３１ 送信機 ３２ 電力分配器 ３３ 可変位相器 ３４ 可変振幅器 ３５ 素子アンテナ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−77404（ＪＰ，Ａ) 特許2569868（ＪＰ，Ｂ２) 針生，他，「衛星搭載用フェーズドア レーアンテナの励振分布の設計法」，電 子情報通信学会技術研究報告，Ａ／Ｐ90 −98〜111，ｐｐ．33−38，1991年１月. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00 - 25/04
Claims (1)
- 【請求項１】 複数個の素子アンテナと上記各素子アン
テナに接続された可変移相器及び可変振幅器を備えたア
レーアンテナにおいて、 所定の放射パターンが得られるように励振振幅・位相が
初期設定されている上記アレーアンテナからの放射電力
を主ビームの中のいくつかの点をサンプル点として複数
の測定点で測定し、該複数の測定点における上記放射電
力の実測値と、上記各素子アンテナの振幅・位相の初期
設定値から導かれる上記アレーアンテナの放射電力の計
算値の差を表わす評価関数を設け、第１段階では、振幅
は初期設定値のままで上記各素子アンテナの励振位相の
みを変えて上記評価関数を最小化することにより上記各
素子アンテナの励振位相を求め、次いで第２段階では、
前記測定点として前記主ビームの中のいくつかの点及び
サイドローブの中のいくつかの点をサンプル点として上
記第１段階で求めた励振位相及び振幅（初期設定値）を
前記アレーアンテナに与えて同様に前記評価関数を求
め、この評価関数を上記各素子アンテナの励振振幅と励
振位相の両方を変化させて最小化することにより、前記
所定のアンテナ放射パターンを実現するのに最適な各素
子アンテナの励振振幅と励振位相を求めることを特徴と
するアレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09193406A JP3086195B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09193406A JP3086195B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127031A JPH1127031A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3086195B2 true JP3086195B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=16307435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09193406A Expired - Fee Related JP3086195B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | アレーアンテナの励振振幅・位相の設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086195B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4071501B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2008-04-02 | 三菱電機株式会社 | アレーアンテナ装置 |
| TWI356600B (en) * | 2005-11-02 | 2012-01-11 | Qualcomm Inc | Antenna array calibration for wireless communicati |
| US9118111B2 (en) | 2005-11-02 | 2015-08-25 | Qualcomm Incorporated | Antenna array calibration for wireless communication systems |
| JP5685802B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2015-03-18 | 日本電気株式会社 | レーダ制御装置、該装置に用いられるレーダ監視覆域設定方法及びレーダ監視覆域設定プログラム |
| US20180115065A1 (en) | 2016-10-26 | 2018-04-26 | International Business Machines Corporation | In-field millimeter-wave phased array radiation pattern estimation and validation |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP09193406A patent/JP3086195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 針生，他，「衛星搭載用フェーズドアレーアンテナの励振分布の設計法」，電子情報通信学会技術研究報告，Ａ／Ｐ９０−９８〜１１１，ｐｐ．３３−３８，１９９１年１月． |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1127031A (ja) | 1999-01-29 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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