JP3383369B2 - フェイズドアレイアンテナの開口照射決定用の装置 - Google Patents
フェイズドアレイアンテナの開口照射決定用の装置Info
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- JP3383369B2 JP3383369B2 JP20803093A JP20803093A JP3383369B2 JP 3383369 B2 JP3383369 B2 JP 3383369B2 JP 20803093 A JP20803093 A JP 20803093A JP 20803093 A JP20803093 A JP 20803093A JP 3383369 B2 JP3383369 B2 JP 3383369B2
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- 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
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
視導波管に結合される複数の放射素子を有するフェイズ
ドアレイアンテナの開口照射を決定する装置であって、
集積監視導波管の第1の出力に接続されている信号処理
回路を含み、集積監視導波管により提供された時間依存
性複合監視信号の実数部と虚数部、少なくとも実数部を
決定し、それを信号プロセッサを使用して連続的に計算
する信号処理回路に供給し、監視信号部分からアレイア
ンテナの開口照射を信号処理回路が決定するフェイズド
アレイアンテナの開口照射を決定する装置に関する。
101 A1 号明細書と米国特許第4,926,186 号明細書の両
者に記載されている。例えばマイクロ波着陸システム
(MLSシステム)のフェイズドアレイアンテナを監視
するのに使用される。
信装置の正確な動作、特にアレイアンテナの個々の放射
素子の機能を監視することが重要である。古いMLSシ
ステムではこれは例えば個々の放射素子の前方の位相シ
フタとして接続されているPINダイオ−ドを通って流
れる電流の監視により行われる。
ンテナの遠視野の分布はダイオ−ド電流に加えて監視さ
れる。遠視野がフ−リエ変換によりアンテナの開口照射
と関連されているので遠視野監視は個々の放射素子の開
口位相照射と開口振幅照射との両者の偏差の検出を可能
にする。
アレイアンテナの遠視野の分布はいわゆる集積監視導波
管により決定され、導波管部品は放射素子の付近のアレ
イ軸に平行に配置されており、結合開口により個々の放
射素子の放射電磁界と結合される。このような集積監視
導波管では個々の放射素子からの電磁界成分は集積監視
導波管の出力から得られる監視信号を形成するように結
合され、この波形はアンテナビ−ムの走査角度範囲が十
分に大きければアレイ軸に垂直な面に関する角変位、い
わゆる監視角度を除く遠視野パタ−ンに適切な近似値で
一致する。
フトされる監視角度は集積監視導波管の寸法と結合開口
の形態によりある制限内で影響されることができる。ア
ンテナの開口照射の計算が考慮でき、その結果この計算
は監視角度の監視信号の変位にかかわらずフ−リエ変換
によりこの監視信号から得られることができる。
られる監視信号とアンテナの遠視野パターンとの間の良
好な適合とアンテナの開口照射の正確な計算に予め必要
なことは、アンテナが十分に大きい角度範囲にわたって
走査されることである。この角度範囲は少なくとも1つ
の遠視野パターンの完全なサイクルを含むべきであり、
そのため遠視野パターンの1つの完全なサイクルの視野
情報はフーリエ変換を行うのに有効である。
テナは遠視野パタ−ンの1サイクルの一部分のみをしば
しば含む限定された走査角度範囲を有する。このような
場合には監視信号のフ−リエ変換はエラーが多く、従っ
て不適切である。前述の米国特許明細書のコラムの34〜
42行に提案されたように窓機能を行うことによって走査
角度が非常に小さいため誤差の修正は基本的な補正を与
えず、走査角度が遠視野パタ−ンの1サイクルより非常
に少ない場合にのみ有用であろう。
使用してフェイズドアレイアンテナの開口照射の十分に
正確な計算が非常に限定された走査角度範囲のアンテナ
でも可能であるように前記装置を改善することである。
より集積監視導波管(MH)に結合される複数の放射素
子(SE1…SEn)を有するフェイズドアレイアンテ
ナの開口照射を決定する装置であって、集積監視導波管
(MH)の第1の出力(A1)に接続されている第1の
信号処理回路(SAB1)を含み、集積監視導波管(M
H)により提供された時間依存性複合監視信号の実数部
と虚数部、少なくとも実数部を決定し、それを信号プロ
セッサを使用して連続的に計算する第2の信号処理回路
(SV)に供給し、監視信号部分からアレイアンテナの
開口照射を第2の信号処理回路(SV)が決定するフェ
イズドアレイアンテナの開口照射を決定する装置におい
て、集積監視導波管(MH)は第1の出力(A1)から
空間的に隔てられ、第3の信号処理回路(SAB2)に
接続されている1以上の第2の出力(A2)を有し、第
3の信号処理回路(SAB2)は第2の出力(A2)か
ら供給される時間依存性複合監視信号の実数部および虚
数部または実数部のみを決定してそれを第2の信号処理
回路(SV)に供給し、第2の信号処理回路(SV)の
信号プロセッサはアレイアンテナの開口照射を計算する
ために第3の信号処理回路(SAB2)により決定され
る監視信号部分を使用することを特徴とするフェイズド
アレイアンテナの開口照射決定装置により達成される。
た集積監視導波管の第2の出力(A2)および提供され
る監視信号の付加的な評価によって開口照射を計算する
ために必要な走査角度の範囲は最良の場合、二倍にされ
る。2つの出力(A1、A2)が請求項2で請求された
ように集積監視導波管の両方の端部で設けられると、第
1の出力は走査角度の幅に対応する遠視野パターンの領
域からの情報のみを含む監視信号を提供する。この情報
提供位置、即ち遠視野パターン内の“可視”領域は監視
角度θにより決定される。集積監視導波管の他の端部の
第2の出力は走査角度の幅に対応する遠視野パターン領
域からの情報のみを含む監視信号を提供する。しかしこ
の領域は異なった監視角度、即ち0度の、アレイ軸の垂
直二等分線に対してに対称的に位置した角度−θで可視
である。走査角度がそれほど小さくないならば、相互に
補足的な方法で2つの出力または条件的な部分から得ら
れる監視信号を利用することが可能である。2つの出力
から得られる可視領域が遠視野パターンの1サイクルを
共同してカバーするように位置および幅を調節するなら
ばアンテナの開口照射の正確な計算が行われることがで
きる。極端な場合には例えばMLSの照準アンテナの場
合、走査角度が非常に小さい(例えば僅か15度)ので
集積監視導波管の第2の出力から得られる監視信号が付
加的に評価されても1サイクルに対応する遠視野の十分
な可視領域は構成されない。この場合、請求項3記載の
本発明の他の利点によると、1以上の付加的な集積監視
導波管(MH2)が使用され、この監視角度は遠視野パ
ターンの関連する可視領域が全体として第1の集積監視
導波管(MH1)の可視領域により含まれないサイクル
の角領域を含むように調節される。
して説明される。図1はMLSアレイアンテナの開口照
射を決定するための従来技術の装置を概略的に示してい
る。送信機Sはネットワ−クNにより多数の放射素子S
E1…SEnに出力を供給する。無線周波数エネルギは
位相シフタPS1…PSnを通って放射素子に供給さ
れ、個々の放射素子に先行する通常PINダイオ−ドの
位相シフタはビ−ム操縦ユニットSSTにより予め定め
られた回数で付勢され、それぞれ予め定められた位相シ
フトを設定する。
波管MHは放射素子の近辺に位置し、アレイ軸に平行で
あり、それぞれ放射素子の1つと同レベルにある。その
出力Aは信号処理回路SABおよびそれに後続するアナ
ログデジタルコンバ−タADを介して信号処理回路SV
に結合されている。信号処理回路SVは実時間で高速フ
−リエ変換のような数学的動作を行う能力がある高速度
信号プロセッサを含む。
された監視信号を評価する。この信号は個々の放射素子
から発する送信されたMSL信号の成分の重畳により集
積監視導波管MH中で形成され、結合開口を通って導波
管に結合され、異なった位相シフトを有する。出力Aか
ら得られる監視信号はアレイ軸の垂線に関する角変位、
即ち監視角度θM を除いてMLSアンテナの遠視野パタ
−ンに対応する。遠視野パタ−ンからのようにアンテナ
の開口照射はフ−リエ変換によりこの監視信号からも計
算されることができ、予め定められた試験値は送信装置
の補正機能を監視するため蓄積された所望の値と比較さ
れることができる。信号処理および開口照射の計算のた
めの種々の方法は前述のドイツ特許第DE-OS 40 12 101
号明細書に記載されている。
または集積監視導波管により得られる監視信号から開口
照射を計算するために、遠視野またはこの遠視野に対応
する監視信号の少なくとも1つの全サイクルからの測定
されたまたは抽出された値が利用できなくてはならな
い。これはアンテナの走査角度が遠視野パタ−ンの1サ
イクルによりカバ−される角度範囲より小さいならば有
効ではない。フ−リエ変換により計算された開口照射は
実際の照射に対応せず従って適切ではない。
て集積監視導波管MHは2つの反対の出力A1とA2を
有する。各出力には、信号処理回路SAB1とSAB2
が後続し、アナログデジタルコンバ−タAD1とAD2
を通って出力信号は処理監視信号を信号処理回路SVに
供給される。出力A1、A2で供給される監視信号MS
1、MS2は監視角度θM において異なっている。走査
角度範囲が限定されているならば、異なった監視角度で
遠視野パタ−ンに対応する複合監視信号の異なった部分
MS1、MS2は可視できる。各可視部分の幅はアンテ
ナの走査角度範囲に対応する。それらの位置は図4のa
とbから明白である。
1はアンテナの中心(アレイ軸の垂直二等分線)から右
に変位した監視角度θM1で現れる。従って右手側に位
置される開口照射の計算に必要な1サイクルの幅の複合
監視信号は可視不可能に維持される。対称的に左手の信
号側はサイクル開始まで可視できる。図4のbで示され
ている出力A2からの監視信号MS2の場合には監視角
度θM2は監視信号MS1の監視角度θM1に関して対
称、即ちアンテナ中心の左に変位して位置される。監視
信号により含まれる可視部分は従って信号サイクルの右
手の境界まで延在する総合的な監視信号の成分を含み、
一方信号サイクルの左手端部で信号部分は可視不可能に
維持される。図4のaとbから監視信号MS1、MS2
は共同して監視信号の1サイクルの全体的な情報を含
む。開口照射の計算に必要なサンプル値は従って異なっ
た監視角度が数値として考慮されると2つの監視信号か
ら得られる。
アンテナの場合のような特別なケ−スでは鏡像関係の監
視角度で付加的な監視信号を得ることによって複合監視
信号の可視部分を二重にすることによりアンテナの遠視
野の全サイクルに対応する複合監視信号を可視にするの
に十分ではない。この場合監視信号の全サイクルの情報
を得るために図5で示された実施例は反対の端部に位置
する2つの出力で監視信号を提供する第2の集積監視導
波管MH2を含む。集積監視導波管の監視角度は導波管
の設計と結合開口の位置および形態により影響され設定
されるので、このような設定は評価できる監視信号によ
り可視可能にされていない1サイクルの幅の監視信号の
部分を付加的な集積監視導波管の監視信号により可視可
能にされることを許容する。
有するアンテナの場合の状態を示しており、複合監視信
号全サイクルは監視角度θA 、−θA 、θB 、−θB で
限定された幅の4つの監視信号MSI…MSIVから形
成されることができる。
略図。
概略図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 結合開口により集積監視導波管(MH)
に結合される複数の放射素子(SE1…SEn)を有す
るフェイズドアレイアンテナの開口照射を決定する装置
であって、集積監視導波管(MH)の第1の出力(A
1)に接続されている第1の信号処理回路(SAB1)
を含み、集積監視導波管(MH)により提供された時間
依存性複合監視信号の実数部と虚数部、少なくとも実数
部を決定し、それを信号プロセッサを使用して連続的に
計算する第2の信号処理回路(SV)に供給し、監視信
号部分からアレイアンテナの開口照射を第2の信号処理
回路(SV)が決定するフェイズドアレイアンテナの開
口照射を決定する装置において、 集積監視導波管(MH)は第1の出力(A1)から空間
的に隔てられ、第3の信号処理回路(SAB2)に接続
されている1以上の第2の出力(A2)を有し、第3の
信号処理回路(SAB2)は第2の出力(A2)から供
給される時間依存性複合監視信号の実数部および虚数部
または実数部のみを決定してそれを第2の信号処理回路
(SV)に供給し、第2の信号処理回路(SV)の信号
プロセッサはアレイアンテナの開口照射を計算するため
に第3の信号処理回路(SAB2)により決定される監
視信号部分を使用することを特徴とするフェイズドアレ
イアンテナの開口照射を決定する装置。 - 【請求項2】 集積監視導波管(MH)の2つの出力
(A1、A2)がこの導波管の反対の端部に設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 1以上の付加的な集積監視導波管(MH
2)が設けられ、この出力は監視信号が第1の集積監視
導波管(MH1)の出力で提供される監視角度とは異な
った監視角度で監視信号を提供し、前記付加的な集積監
視導波管(MH2)の出力は付加的な集積監視導波管
(MH2)により提供される監視信号の実数部および虚
数部、または実数部のみを決定する第4の信号処理回路
に結合され、信号プロセッサに供給され、信号プロセッ
サは開口照射を計算するために第4の信号処理回路によ
り決定される監視信号部分も使用することを特徴とする
請求項1または2記載の装置。
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