JP3257527B2 - フェーズドアレイアンテナ - Google Patents
フェーズドアレイアンテナInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フェーズドアレ
イアンテナに係り、特に、モノパルスフェーズドアレイ
アンテナを構成する移相器モジュールの故障判定を行う
ためのモニタ手段を備えたフェーズドアレイアンテナに
関する。
イアンテナに係り、特に、モノパルスフェーズドアレイ
アンテナを構成する移相器モジュールの故障判定を行う
ためのモニタ手段を備えたフェーズドアレイアンテナに
関する。
【０００２】
【従来の技術】フェーズドアレイアンテナは、複数のア
ンテナ素子を平面上に配置し、各アンテナ素子に対応し
て設けられた移相器モジュールによって、各素子アンテ
ナからの受信信号の位相を個々に制御して合成すること
によって、ビーム方向を任意に制御できるようにしたも
のである。
ンテナ素子を平面上に配置し、各アンテナ素子に対応し
て設けられた移相器モジュールによって、各素子アンテ
ナからの受信信号の位相を個々に制御して合成すること
によって、ビーム方向を任意に制御できるようにしたも
のである。
【０００３】さらに、レーダ受信装置等において多く用
いられるモノパルスフェーズドアレイアンテナでは、各
アンテナ素子からの受信信号を合成する際に、各アンテ
ナ素子からの受信信号に対して特定の振幅分布によって
振幅制御を行うことによって、指向特性を制御して、メ
インビームの単一化とサイドローブの抑圧とを実現する
ようにしている。このような、振幅制御の代表的な方法
として、各アンテナ素子の受信信号振幅を、所定の特性
に従って制御して得られたパターンからなるΣ系出力
と、素子配列の中心軸の両側（上下及び左右）で位相を
反転した受信信号振幅を、所定の特性に従って制御して
得られたパターンからなるΔ系出力とを合成して、所望
の指向特性を実現する方法が知られている。
いられるモノパルスフェーズドアレイアンテナでは、各
アンテナ素子からの受信信号を合成する際に、各アンテ
ナ素子からの受信信号に対して特定の振幅分布によって
振幅制御を行うことによって、指向特性を制御して、メ
インビームの単一化とサイドローブの抑圧とを実現する
ようにしている。このような、振幅制御の代表的な方法
として、各アンテナ素子の受信信号振幅を、所定の特性
に従って制御して得られたパターンからなるΣ系出力
と、素子配列の中心軸の両側（上下及び左右）で位相を
反転した受信信号振幅を、所定の特性に従って制御して
得られたパターンからなるΔ系出力とを合成して、所望
の指向特性を実現する方法が知られている。
【０００４】図３は、従来のモノパルスフェーズドアレ
イアンテナの構成を示したものである。従来のモノパル
スフェーズドアレイアンテナは、図３に示すように、複
数のアンテナ素子１と、各アンテナ素子に対応して設け
られた複数の移相器モジュール２と、モニタ信号を各移
相器モジュールに等分配するための分配器３と、各移相
器モジュールから出力される高周波（ＲＦ）信号を合成
して出力するための分配合成器４とから構成されてい
る。
イアンテナの構成を示したものである。従来のモノパル
スフェーズドアレイアンテナは、図３に示すように、複
数のアンテナ素子１と、各アンテナ素子に対応して設け
られた複数の移相器モジュール２と、モニタ信号を各移
相器モジュールに等分配するための分配器３と、各移相
器モジュールから出力される高周波（ＲＦ）信号を合成
して出力するための分配合成器４とから構成されてい
る。
【０００５】以下、図３に示された従来のモノパルスフ
ェーズドアレイアンテナの動作を説明する。各移相器モ
ジュール２において、受信時には、切換スイッチ２１は
ａ側に切り換えられている。複数のアンテナ素子１で受
信したＲＦ信号は、それぞれ移相器モジュール２で移相
器２２によって所要の位相制御を行われたのち、分配合
成器４においてΣ（和）系の振幅制御とΔ系の振幅制御
とを行われて、Σ系出力とΔ系出力とを発生する。この
際における各アンテナ素子からの受信信号に対する振幅
制御の方法としては、振幅分布の特性として、Σ系では
テイラー分布を使用し、Δ系ではベイリス分布を使用す
るのが一般的である。
ェーズドアレイアンテナの動作を説明する。各移相器モ
ジュール２において、受信時には、切換スイッチ２１は
ａ側に切り換えられている。複数のアンテナ素子１で受
信したＲＦ信号は、それぞれ移相器モジュール２で移相
器２２によって所要の位相制御を行われたのち、分配合
成器４においてΣ（和）系の振幅制御とΔ系の振幅制御
とを行われて、Σ系出力とΔ系出力とを発生する。この
際における各アンテナ素子からの受信信号に対する振幅
制御の方法としては、振幅分布の特性として、Σ系では
テイラー分布を使用し、Δ系ではベイリス分布を使用す
るのが一般的である。
【０００６】図４は、モノパルスフェーズドアレイアン
テナにおけるアンテナ素子出力の振幅分布を例示したも
のであって、Σ系におけるテイラー特性の振幅分布（サ
イドローブ−３０ｄＢの場合）と、Δ系におけるベイリ
ス特性の振幅分布（サイドローブ−３０ｄＢの場合）と
を示している。
テナにおけるアンテナ素子出力の振幅分布を例示したも
のであって、Σ系におけるテイラー特性の振幅分布（サ
イドローブ−３０ｄＢの場合）と、Δ系におけるベイリ
ス特性の振幅分布（サイドローブ−３０ｄＢの場合）と
を示している。
【０００７】次に、移相器モジュールの故障判定のため
のモニタ動作について説明する。図３に戻って、故障判
定を行う場合には、外部から入力されたモニタＲＦ信号
を、分配器３を経て全移相器モジュールに対して等分配
する。そして各移相器モジュール（＃１〜＃ｎ）２ごと
に、切換スイッチ２１をｂ側に設定することによって、
モニタＲＦ信号を移相器２２を経て位相制御して分配合
成器４へ出力する。分配合成器４では、入力された移相
器モジュールからのＲＦ信号に対して、Σ系の振幅分布
に基づく振幅制御を行ってＲＦ信号を出力する。これに
よって、Σ系出力端からは、各移相器モジュールごとに
テイラー分布に従って振幅制御されたＲＦ信号が出力さ
れる。
のモニタ動作について説明する。図３に戻って、故障判
定を行う場合には、外部から入力されたモニタＲＦ信号
を、分配器３を経て全移相器モジュールに対して等分配
する。そして各移相器モジュール（＃１〜＃ｎ）２ごと
に、切換スイッチ２１をｂ側に設定することによって、
モニタＲＦ信号を移相器２２を経て位相制御して分配合
成器４へ出力する。分配合成器４では、入力された移相
器モジュールからのＲＦ信号に対して、Σ系の振幅分布
に基づく振幅制御を行ってＲＦ信号を出力する。これに
よって、Σ系出力端からは、各移相器モジュールごとに
テイラー分布に従って振幅制御されたＲＦ信号が出力さ
れる。
【０００８】ある移相器モジュールに異常が発生した場
合には、この移相器モジュールに対応する、分配合成器
４のΣ系出力端のモニタＲＦ信号レベルが低下するの
で、図示されないＲＦ信号レベル測定部において、分配
合成器４から出力されるモニタＲＦ信号のレベルを測定
することによって、各移相器モジュールの故障判定を行
うことができる。このように、従来のフェーズドアレイ
アンテナでは、分配合成器４のΣ系出力端から得られる
モニタＲＦ信号のレベルを測定することによって、移相
器モジュールの故障判定を行う方式がとられていた。
合には、この移相器モジュールに対応する、分配合成器
４のΣ系出力端のモニタＲＦ信号レベルが低下するの
で、図示されないＲＦ信号レベル測定部において、分配
合成器４から出力されるモニタＲＦ信号のレベルを測定
することによって、各移相器モジュールの故障判定を行
うことができる。このように、従来のフェーズドアレイ
アンテナでは、分配合成器４のΣ系出力端から得られる
モニタＲＦ信号のレベルを測定することによって、移相
器モジュールの故障判定を行う方式がとられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フェーズドアレイアンテナのモニタ手段では、モノパル
スフェーズドアレイアンテナの端部に位置する移相器モ
ジュールの故障判定が困難であるという問題があった。
以下、その理由を、３５素子のモノパルスフェーズドア
レイアンテナを例にとって説明する。
フェーズドアレイアンテナのモニタ手段では、モノパル
スフェーズドアレイアンテナの端部に位置する移相器モ
ジュールの故障判定が困難であるという問題があった。
以下、その理由を、３５素子のモノパルスフェーズドア
レイアンテナを例にとって説明する。
【００１０】図５、図６は、従来のモノパルスフェーズ
ドアレイアンテナにおける、モニタＲＦ信号出力レベル
を例示したものであって、図５は、移相器モジュールが
正常動作の場合のモニタＲＦ信号出力レベルを示し、図
６は、ある移相器モジュールが故障した場合のモニタＲ
Ｆ信号出力レベルを示している。移相器モジュールがす
べて正常なとき、図５に示すようなモニタＲＦ出力パタ
ーンになる場合に、例えば３５素子中の中央のアンテナ
素子に対応する１８番目の位置の移相器モジュールが故
障した場合には、正常時の位相器モジュールのモニタＲ
Ｆ信号出力レベルが高いので、図６に示すようにモニタ
ＲＦ信号レベルの低下の測定は容易である。しかしなが
ら、端部の素子に対応する３５番目の位置の移相器モジ
ュールが故障した場合には、正常時の位相器モジュール
のモニタＲＦ信号出力レベルが低いので、モニタＲＦ信
号レベルが低下したことの測定は不可能であって、故障
の判定が困難になる。その理由は、各移相器モジュール
の出力においては、切換スイッチ部において、他の各移
相器モジュール入力信号の漏れが重畳されるため、雑音
信号を伴うことが避けられないためである。すなわち、
３５番目の移相器モジュール出力では、３５番目以外の
移相器モジュールからのＲＦ信号も合成されて雑音信号
となるため、３５番目の移相器モジュールのモニタＲＦ
信号レベルと合成雑音信号レベルとが同程度のレベルに
なって、３５番目の移相器モジュールのモニタＲＦ信号
レベルの低下の程度を測定することができなくなる。
ドアレイアンテナにおける、モニタＲＦ信号出力レベル
を例示したものであって、図５は、移相器モジュールが
正常動作の場合のモニタＲＦ信号出力レベルを示し、図
６は、ある移相器モジュールが故障した場合のモニタＲ
Ｆ信号出力レベルを示している。移相器モジュールがす
べて正常なとき、図５に示すようなモニタＲＦ出力パタ
ーンになる場合に、例えば３５素子中の中央のアンテナ
素子に対応する１８番目の位置の移相器モジュールが故
障した場合には、正常時の位相器モジュールのモニタＲ
Ｆ信号出力レベルが高いので、図６に示すようにモニタ
ＲＦ信号レベルの低下の測定は容易である。しかしなが
ら、端部の素子に対応する３５番目の位置の移相器モジ
ュールが故障した場合には、正常時の位相器モジュール
のモニタＲＦ信号出力レベルが低いので、モニタＲＦ信
号レベルが低下したことの測定は不可能であって、故障
の判定が困難になる。その理由は、各移相器モジュール
の出力においては、切換スイッチ部において、他の各移
相器モジュール入力信号の漏れが重畳されるため、雑音
信号を伴うことが避けられないためである。すなわち、
３５番目の移相器モジュール出力では、３５番目以外の
移相器モジュールからのＲＦ信号も合成されて雑音信号
となるため、３５番目の移相器モジュールのモニタＲＦ
信号レベルと合成雑音信号レベルとが同程度のレベルに
なって、３５番目の移相器モジュールのモニタＲＦ信号
レベルの低下の程度を測定することができなくなる。
【００１１】表１は、各移相器モジュールが正常な場合
のモニタＲＦ信号レベルと、各移相器モジュールの切換
スイッチのアイソレーション不足に基づいて漏れこんで
くる、−３０ｄＢレベルの雑音信号が合成された合成雑
音信号レベルとを、移相器モジュール番号１８，３５に
ついて示している。
のモニタＲＦ信号レベルと、各移相器モジュールの切換
スイッチのアイソレーション不足に基づいて漏れこんで
くる、−３０ｄＢレベルの雑音信号が合成された合成雑
音信号レベルとを、移相器モジュール番号１８，３５に
ついて示している。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１から明らかなように、正常時の中央位
置（１８番目）の移相器モジュールのモニタＲＦ信号レ
ベルは０ｄＢであって、他の移相器モジュールから漏れ
こんで合成された合成雑音信号のレベル（−１８ｄＢ）
よりも十分高いため、故障時のモニタＲＦ信号レベルの
低下は測定可能である。しかしながら、正常時の端部
（３５番目）の移相器モジュールのモニタＲＦ信号レベ
ル（−１８ｄＢ）は、他の移相器モジュールから漏れこ
んで合成された合成雑音信号のレベル（−１８ｄＢ）に
対してほぼ同じレベルになるため、この移相器モジュー
ルの故障時のモニタＲＦ信号レベルの低下を測定するこ
とができない。
置（１８番目）の移相器モジュールのモニタＲＦ信号レ
ベルは０ｄＢであって、他の移相器モジュールから漏れ
こんで合成された合成雑音信号のレベル（−１８ｄＢ）
よりも十分高いため、故障時のモニタＲＦ信号レベルの
低下は測定可能である。しかしながら、正常時の端部
（３５番目）の移相器モジュールのモニタＲＦ信号レベ
ル（−１８ｄＢ）は、他の移相器モジュールから漏れこ
んで合成された合成雑音信号のレベル（−１８ｄＢ）に
対してほぼ同じレベルになるため、この移相器モジュー
ルの故障時のモニタＲＦ信号レベルの低下を測定するこ
とができない。
【００１４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
ものであって、モノパルスフェーズドアレイアンテナを
構成する移相器モジュールのモニタＲＦ信号のレベル
を、移相器モジュールの位置に無関係に測定することが
でき、従って、すべての移相器モジュールの故障判定を
確実に行うことが可能な、フェーズドアレイアンテナを
提供することを目的としている。
ものであって、モノパルスフェーズドアレイアンテナを
構成する移相器モジュールのモニタＲＦ信号のレベル
を、移相器モジュールの位置に無関係に測定することが
でき、従って、すべての移相器モジュールの故障判定を
確実に行うことが可能な、フェーズドアレイアンテナを
提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、フェーズドアレイアンテナ
に係り、平面上に配列された複数のアンテナ素子と、該
各アンテナ素子に対応して設けられ、アンテナ素子から
の受信信号の位相を移相手段を介して制御して出力する
移相器モジュールと、該各移相器モジュールの出力信号
からΣ系信号とΔ系信号とを生成する分配合成手段とを
備えたフェーズドアレイアンテナにおいて、上記各移相
器モジュールに対してモニタＲＦ信号を等分配する分配
手段を設けるとともに、上記各移相器モジュールに上記
モニタＲＦ信号を上記移相手段を経て上記分配合成手段
に折り返す切換スイッチを設け、さらに上記分配合成手
段のΣ系信号とΔ系信号とを切り換えて出力する切換手
段を設けて、上記移相器モジュールの位置に応じて上記
分配合成手段のΣ系信号とΔ系信号とを選択してモニタ
することによって移相器モジュールの故障判定を行うよ
うに構成したことを特徴としている。
め、請求項１記載の発明は、フェーズドアレイアンテナ
に係り、平面上に配列された複数のアンテナ素子と、該
各アンテナ素子に対応して設けられ、アンテナ素子から
の受信信号の位相を移相手段を介して制御して出力する
移相器モジュールと、該各移相器モジュールの出力信号
からΣ系信号とΔ系信号とを生成する分配合成手段とを
備えたフェーズドアレイアンテナにおいて、上記各移相
器モジュールに対してモニタＲＦ信号を等分配する分配
手段を設けるとともに、上記各移相器モジュールに上記
モニタＲＦ信号を上記移相手段を経て上記分配合成手段
に折り返す切換スイッチを設け、さらに上記分配合成手
段のΣ系信号とΔ系信号とを切り換えて出力する切換手
段を設けて、上記移相器モジュールの位置に応じて上記
分配合成手段のΣ系信号とΔ系信号とを選択してモニタ
することによって移相器モジュールの故障判定を行うよ
うに構成したことを特徴としている。
【００１６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Σ系信号
が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子配列
の中央部においてレベルが高く端部においてレベルが低
い振幅分布によって振幅制御して生成され、上記Δ系信
号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子配
列の中央部と端部においてレベルが低く中間部において
レベルが高い振幅分布によって振幅制御して生成された
ものであることを特徴としている。
載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Σ系信号
が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子配列
の中央部においてレベルが高く端部においてレベルが低
い振幅分布によって振幅制御して生成され、上記Δ系信
号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子配
列の中央部と端部においてレベルが低く中間部において
レベルが高い振幅分布によって振幅制御して生成された
ものであることを特徴としている。
【００１７】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Σ系
信号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子
配列に対応してテイラー分布に従った振幅分布によって
振幅制御して生成されたものであることを特徴としてい
る。
は２記載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Σ系
信号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子
配列に対応してテイラー分布に従った振幅分布によって
振幅制御して生成されたものであることを特徴としてい
る。
【００１８】また、請求項４記載の発明は、請求項１又
は２記載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Δ系
信号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子
配列に対応してベイリス分布に従った振幅分布によって
振幅制御して生成されたものであることを特徴としてい
る。
は２記載のフェーズドアレイアンテナに係り、上記Δ系
信号が、各移相器モジュール出力に対してアンテナ素子
配列に対応してベイリス分布に従った振幅分布によって
振幅制御して生成されたものであることを特徴としてい
る。
【００１９】また、請求項５記載の発明は、請求項１，
２，３又は４記載のフェーズドアレイアンテナに係り、
上記アンテナ素子が、マイクロストリップアンテナから
なることを特徴としている。
２，３又は４記載のフェーズドアレイアンテナに係り、
上記アンテナ素子が、マイクロストリップアンテナから
なることを特徴としている。
【００２０】また、請求項６記載の発明は、請求項１，
２，３又は４記載のフェーズドアレイアンテナに係り、
上記アンテナ素子が、スリットアンテナからなることを
特徴としている。
２，３又は４記載のフェーズドアレイアンテナに係り、
上記アンテナ素子が、スリットアンテナからなることを
特徴としている。
【００２１】
【作用】この発明の構成では、モノパルスフェーズドア
レイアンテナを構成する移相器モジュールにおいて、中
央に近い位置の移相器モジュールをモニタする場合に
は、テイラー分布のΣ系出力を選択し、端部に近い移相
器モジュールをモニタする場合には、ベイリス分布のΔ
系出力を選択して故障判定を行う。図７は、Σ系出力と
Δ系出力の切り換えを説明するものであって、テイラー
分布のΣ系出力とベイリス分布のΔ系出力の両者の値が
等しくなる点Ｐ１，Ｐ２を切換点として、中央部に近い
移相器モジュールをモニタするときは、テイラー分布の
Σ系出力がベイリス分布のΔ系出力より大きくなる、Ｐ
１点とＰ２点の間のΣ系出力を使用し、端部に近い移相
器モジュールをモニタするときは、ベイリス分布のΔ系
出力がテイラー分布のΣ系出力より大きくなる、Ｐ１
点，Ｐ２点のそれぞれ外側のΔ系出力を使用する。この
ように、Σ系出力とΔ系出力を切り換えてモニタするこ
とによって、端部の移相器モジュールをモニタする際
の、モニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善されるので、従来、
困難であった端部の移相器モジュールの故障判定も、確
実に行えるようになる。
レイアンテナを構成する移相器モジュールにおいて、中
央に近い位置の移相器モジュールをモニタする場合に
は、テイラー分布のΣ系出力を選択し、端部に近い移相
器モジュールをモニタする場合には、ベイリス分布のΔ
系出力を選択して故障判定を行う。図７は、Σ系出力と
Δ系出力の切り換えを説明するものであって、テイラー
分布のΣ系出力とベイリス分布のΔ系出力の両者の値が
等しくなる点Ｐ１，Ｐ２を切換点として、中央部に近い
移相器モジュールをモニタするときは、テイラー分布の
Σ系出力がベイリス分布のΔ系出力より大きくなる、Ｐ
１点とＰ２点の間のΣ系出力を使用し、端部に近い移相
器モジュールをモニタするときは、ベイリス分布のΔ系
出力がテイラー分布のΣ系出力より大きくなる、Ｐ１
点，Ｐ２点のそれぞれ外側のΔ系出力を使用する。この
ように、Σ系出力とΔ系出力を切り換えてモニタするこ
とによって、端部の移相器モジュールをモニタする際
の、モニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善されるので、従来、
困難であった端部の移相器モジュールの故障判定も、確
実に行えるようになる。
【００２２】表２は、Δ系での正常時のモニタＲＦ信号
レベルと合成雑音信号レベルとを、移相器モジュール番
号１８，３５について示したものである。
レベルと合成雑音信号レベルとを、移相器モジュール番
号１８，３５について示したものである。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２から明らかなように、この発明による
正常時の端部（３５番目）の移相器モジュールのモニタ
ＲＦ信号レベル（−１４ｄＢ）は、表１に示すΣ系出力
を使用した場合のモニタＲＦ信号レベル（−１８ｄＢ）
よりも高く、また、合成雑音信号レベル（−１８ｄＢ）
に対しても高いので、端部の移相器モジュールが故障し
た場合のモニタＲＦ信号レベルの低下を、正しく測定す
ることができるようになる。
正常時の端部（３５番目）の移相器モジュールのモニタ
ＲＦ信号レベル（−１４ｄＢ）は、表１に示すΣ系出力
を使用した場合のモニタＲＦ信号レベル（−１８ｄＢ）
よりも高く、また、合成雑音信号レベル（−１８ｄＢ）
に対しても高いので、端部の移相器モジュールが故障し
た場合のモニタＲＦ信号レベルの低下を、正しく測定す
ることができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行なう。図１は、この発明の一実施例である
フェーズドアレイアンテナの構成を示すブロック図、ま
た、図２は、同実施例のフェーズドアレイアンテナにお
ける、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ信
号レベルを例示する図である。この例のフェーズドアレ
イアンテナは、図１に示すように、複数のアンテナ素子
１と、複数の移相器モジュール（＃１〜＃ｎ）２と、分
配器３と、分配合成器４と、カップラ５と、カップラ６
と、切換器７とから概略構成されている。アンテナ素子
１は、例えば任意の波長帯のマイクロストリップアンテ
ナからなっている。移相器モジュール２は、ａ側におけ
るアンテナ素子からの受信入力と、ｂ側におけるモニタ
ＲＦ信号とを切り換えるための切換スイッチ２１と、切
換スイッチ２１の出力位相を所要の値変化させるための
移相器２２とからなっている。分配器３は、外部からの
モニタＲＦ信号入力を各移相器モジュールに対して等分
配する。分配合成器４は、各移相器モジュールの出力を
テイラー分布に従って振幅制御して合成することによっ
てΣ系出力を発生するとともに、ベイリス分布に従って
振幅制御して合成することによってΔ系出力を発生す
る。カプラ５は、分配合成器４からのΣ系出力の一部を
分岐する。カプラ６は、分配合成器４からのΔ系出力の
一部を分岐する。切換器７は、カプラ５の出力とカプラ
６の出力とを切り換えてモニタ信号出力を発生する。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行なう。図１は、この発明の一実施例である
フェーズドアレイアンテナの構成を示すブロック図、ま
た、図２は、同実施例のフェーズドアレイアンテナにお
ける、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ信
号レベルを例示する図である。この例のフェーズドアレ
イアンテナは、図１に示すように、複数のアンテナ素子
１と、複数の移相器モジュール（＃１〜＃ｎ）２と、分
配器３と、分配合成器４と、カップラ５と、カップラ６
と、切換器７とから概略構成されている。アンテナ素子
１は、例えば任意の波長帯のマイクロストリップアンテ
ナからなっている。移相器モジュール２は、ａ側におけ
るアンテナ素子からの受信入力と、ｂ側におけるモニタ
ＲＦ信号とを切り換えるための切換スイッチ２１と、切
換スイッチ２１の出力位相を所要の値変化させるための
移相器２２とからなっている。分配器３は、外部からの
モニタＲＦ信号入力を各移相器モジュールに対して等分
配する。分配合成器４は、各移相器モジュールの出力を
テイラー分布に従って振幅制御して合成することによっ
てΣ系出力を発生するとともに、ベイリス分布に従って
振幅制御して合成することによってΔ系出力を発生す
る。カプラ５は、分配合成器４からのΣ系出力の一部を
分岐する。カプラ６は、分配合成器４からのΔ系出力の
一部を分岐する。切換器７は、カプラ５の出力とカプラ
６の出力とを切り換えてモニタ信号出力を発生する。
【００２６】次に、図１を参照して、この例のフェーズ
ドアレイアンテナの動作について説明する。移相器モジ
ュールの故障をモニタしようとする場合には、分配器３
に対して外部からモニタＲＦ信号を入力すると、モニタ
ＲＦ信号は、各移相器モジュール２に対して等分配され
る。モニタしようとする移相器モジュール２を選択し
て、その内部の切換スイッチ２１をｂ（モニタ）側に切
り換えることによって、選択した移相器モジュール２か
らのモニタＲＦ信号が分配合成器４へ出力される。この
とき、選択されていない他の移相器モジュールからも、
漏れこんだ信号が分配合成器４へ出力される。分配合成
器４では、各移相器モジュールから送られてきた信号
を、テイラー分布に従って合成することによってΣ系出
力を発生し、ベイリス分布に従って合成することによっ
てΔ系出力を発生する。Σ系出力からカップラ５を介し
て取り出されたΣ系のモニタＲＦ信号と、Δ系出力から
カップラ６を介して取り出されたΔ系のモニタＲＦ信号
とは、切換器７に入力される。切換器７を、中央位置付
近の移相器モジュールをモニタする場合にはΣ系出力側
に切り換え、端部付近の移相器モジュールをモニタする
場合にはΔ系出力側に切り換えて、得られたモニタ信号
出力を図示されない外部の測定器に入力して、モニタ信
号出力におけるモニタＲＦ信号レベルの測定を行う。こ
の場合の切換スイッチ７の切り換えは、例えば図７に示
された切換点Ｐ１，Ｐ２の中間の領域ではΣ系出力側に
切り換え、切換点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれ外側ではΔ系出
力側に切り換えるようにすればよい。
ドアレイアンテナの動作について説明する。移相器モジ
ュールの故障をモニタしようとする場合には、分配器３
に対して外部からモニタＲＦ信号を入力すると、モニタ
ＲＦ信号は、各移相器モジュール２に対して等分配され
る。モニタしようとする移相器モジュール２を選択し
て、その内部の切換スイッチ２１をｂ（モニタ）側に切
り換えることによって、選択した移相器モジュール２か
らのモニタＲＦ信号が分配合成器４へ出力される。この
とき、選択されていない他の移相器モジュールからも、
漏れこんだ信号が分配合成器４へ出力される。分配合成
器４では、各移相器モジュールから送られてきた信号
を、テイラー分布に従って合成することによってΣ系出
力を発生し、ベイリス分布に従って合成することによっ
てΔ系出力を発生する。Σ系出力からカップラ５を介し
て取り出されたΣ系のモニタＲＦ信号と、Δ系出力から
カップラ６を介して取り出されたΔ系のモニタＲＦ信号
とは、切換器７に入力される。切換器７を、中央位置付
近の移相器モジュールをモニタする場合にはΣ系出力側
に切り換え、端部付近の移相器モジュールをモニタする
場合にはΔ系出力側に切り換えて、得られたモニタ信号
出力を図示されない外部の測定器に入力して、モニタ信
号出力におけるモニタＲＦ信号レベルの測定を行う。こ
の場合の切換スイッチ７の切り換えは、例えば図７に示
された切換点Ｐ１，Ｐ２の中間の領域ではΣ系出力側に
切り換え、切換点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれ外側ではΔ系出
力側に切り換えるようにすればよい。
【００２７】図２は、この例のモノパルスフェーズドア
レイアンテナにおいて、移相器モジュールが故障した場
合の、モニタＲＦ信号レベルを例示したものである。図
２に示すように、端部（３５番目）の移相器モジュール
が故障した場合でも、Δ系出力からモニタＲＦ信号を取
り出すのでモニタ信号出力におけるモニタＲＦ信号レベ
ルが、図６に示された従来の場合と比較して高くなり、
従ってモニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善されて故障の判定
が容易になる。
レイアンテナにおいて、移相器モジュールが故障した場
合の、モニタＲＦ信号レベルを例示したものである。図
２に示すように、端部（３５番目）の移相器モジュール
が故障した場合でも、Δ系出力からモニタＲＦ信号を取
り出すのでモニタ信号出力におけるモニタＲＦ信号レベ
ルが、図６に示された従来の場合と比較して高くなり、
従ってモニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善されて故障の判定
が容易になる。
【００２８】このように、この例のフェーズドアレイア
ンテナによれば、移相器モジュールの位置に応じて、Σ
系出力またはΔ系出力を切り換えて、モニタＲＦ信号レ
ベルの測定を行うので、移相器モジュールの位置に無関
係に、その故障の判定を確実に行うことができるように
なる。
ンテナによれば、移相器モジュールの位置に応じて、Σ
系出力またはΔ系出力を切り換えて、モニタＲＦ信号レ
ベルの測定を行うので、移相器モジュールの位置に無関
係に、その故障の判定を確実に行うことができるように
なる。
【００２９】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、フェーズ
ドアレイアンテナを構成する素子アンテナ及び対応する
移相器モジュールの数は、実施例の場合に限らず任意で
ある。また、フェーズドアレイアンテナを構成する素子
アンテナの形式も任意であり、例えばスリットアンテナ
でも良い。また、Σ系信号とデルタ系信号を生成するた
めの振幅分布は、テイラー分布とベイリス分布に限ら
ず、Σ系信号を生成するための振幅分布が、各移相器モ
ジュールの出力に対してアンテナ素子配列の中央部にお
いてレベルが高く端部においてレベルが低い振幅分布で
あり、Δ系信号を生成するための振幅分布が、各移相器
モジュールの出力に対してアンテナ素子配列の中央部と
端部においてレベルが低く中間部においてレベルが高い
振幅分布であればよい。また、切換器７におけるΣ系出
力とΔ系出力の選択は、モニタしようとする移相器モジ
ュールの番号に応じて自動的に行えるように構成しても
よい。また、この発明のフェーズドアレイアンテナは、
受信アンテナに限らず、送信アンテナに適用することも
可能である。
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、フェーズ
ドアレイアンテナを構成する素子アンテナ及び対応する
移相器モジュールの数は、実施例の場合に限らず任意で
ある。また、フェーズドアレイアンテナを構成する素子
アンテナの形式も任意であり、例えばスリットアンテナ
でも良い。また、Σ系信号とデルタ系信号を生成するた
めの振幅分布は、テイラー分布とベイリス分布に限ら
ず、Σ系信号を生成するための振幅分布が、各移相器モ
ジュールの出力に対してアンテナ素子配列の中央部にお
いてレベルが高く端部においてレベルが低い振幅分布で
あり、Δ系信号を生成するための振幅分布が、各移相器
モジュールの出力に対してアンテナ素子配列の中央部と
端部においてレベルが低く中間部においてレベルが高い
振幅分布であればよい。また、切換器７におけるΣ系出
力とΔ系出力の選択は、モニタしようとする移相器モジ
ュールの番号に応じて自動的に行えるように構成しても
よい。また、この発明のフェーズドアレイアンテナは、
受信アンテナに限らず、送信アンテナに適用することも
可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のフェー
ズドアレイアンテナによれば、モニタしようとする移相
器モジュールが、中央付近に位置する場合にはΣ系出力
を選択し、端部付近に位置する場合にはΔ系出力を選択
して、モニタＲＦ信号レベルの測定を行うので、モニタ
しようとする移相器モジュールが端部付近にある場合で
も、モニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善される。従って、故
障した移相器モジュールを、その位置に無関係に、すべ
て確実に判定できるようになる。
ズドアレイアンテナによれば、モニタしようとする移相
器モジュールが、中央付近に位置する場合にはΣ系出力
を選択し、端部付近に位置する場合にはΔ系出力を選択
して、モニタＲＦ信号レベルの測定を行うので、モニタ
しようとする移相器モジュールが端部付近にある場合で
も、モニタＲＦ信号のＳ／Ｎが改善される。従って、故
障した移相器モジュールを、その位置に無関係に、すべ
て確実に判定できるようになる。
【図１】この発明の一実施例であるフェーズドアレイア
ンテナの構成を示すブロック図である。
ンテナの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例のフェーズドアレイアンテナにおけ
る、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ信号
レベルを例示する図である。
る、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ信号
レベルを例示する図である。
【図３】従来のモノパルスフェーズドアレイアンテナの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図４】モノパルスフェーズドアレイアンテナにおける
アンテナ素子出力の振幅分布を例示する図である。
アンテナ素子出力の振幅分布を例示する図である。
【図５】従来のモノパルスフェーズドアレイアンテナに
おける、移相器モジュールが正常動作の場合のモニタＲ
Ｆ信号出力レベルを例示する図である。
おける、移相器モジュールが正常動作の場合のモニタＲ
Ｆ信号出力レベルを例示する図である。
【図６】従来のモノパルスフェーズドアレイアンテナに
おける、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ
信号出力レベルを例示する図である。
おける、移相器モジュールが故障した場合のモニタＲＦ
信号出力レベルを例示する図である。
【図７】Σ系出力とΔ系出力の切り換えを説明する図で
ある。
ある。
１ アンテナ素子 ２ 移相器モジュール ３ 分配器（分配手段） ４ 分配合成器（分配合成手段） ５，６ カップラ ７ 切換器（切換手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/26,3/34 H01Q 25/02,25/04
Claims (6)
- 【請求項１】 平面上に配列された複数のアンテナ素子
と、該各アンテナ素子に対応して設けられ、アンテナ素
子からの受信信号の位相を移相手段を介して制御して出
力する移相器モジュールと、該各移相器モジュールの出
力信号からΣ系信号とΔ系信号とを生成する分配合成手
段とを備えたフェーズドアレイアンテナにおいて、 前記各移相器モジュールに対してモニタＲＦ信号を等分
配する分配手段を設けるとともに、前記各移相器モジュ
ールに前記モニタＲＦ信号を前記移相手段を経て前記分
配合成手段に折り返す切換スイッチを設け、さらに前記
分配合成手段のΣ系信号とΔ系信号とを切り換えて出力
する切換手段を設けて、前記移相器モジュールの位置に
応じて前記分配合成手段のΣ系信号とΔ系信号とを選択
してモニタすることによって移相器モジュールの故障判
定を行うように構成したことを特徴とするフェーズドア
レイアンテナ。 - 【請求項２】 前記Σ系信号が、各移相器モジュールの
出力に対してアンテナ素子配列の中央部においてレベル
が高く端部においてレベルが低い振幅分布によって振幅
制御して生成され、前記Δ系信号が、各移相器モジュー
ルの出力に対してアンテナ素子配列の中央部と端部にお
いてレベルが低く中間部においてレベルが高い振幅分布
によって振幅制御して生成されたものであることを特徴
とする請求項１記載のフェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項３】 前記Σ系信号が、各移相器モジュール出
力に対してアンテナ素子配列に対応してテイラー分布に
従った振幅分布によって振幅制御して生成されたもので
あることを特徴とする請求項１又は２記載のフェーズド
アレイアンテナ。 - 【請求項４】 前記Δ系信号が、各移相器モジュール出
力に対してアンテナ素子配列に対応してベイリス分布に
従った振幅分布によって振幅制御して生成されたもので
あることを特徴とする請求項１又は２記載のフェーズド
アレイアンテナ。 - 【請求項５】 前記アンテナ素子が、マイクロストリッ
プアンテナからなることを特徴とする請求項１，２，３
又は４記載のフェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項６】 前記アンテナ素子が、スリットアンテナ
からなることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載
のフェーズドアレイアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35521798A JP3257527B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | フェーズドアレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35521798A JP3257527B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | フェーズドアレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183629A JP2000183629A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3257527B2 true JP3257527B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=18442638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35521798A Expired - Fee Related JP3257527B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | フェーズドアレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257527B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015175765A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 日本電気株式会社 | レーダシステム、それに用いるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置及び送受信モジュール |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35521798A patent/JP3257527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000183629A (ja) | 2000-06-30 |
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Legal Events
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