JP3477884B2 - 電子式走査アンテナ用位相シフタの誤動作または整形ビームを有するアンテナの係数の計算ミスにより生ずる誤差に対する補償装置 - Google Patents
電子式走査アンテナ用位相シフタの誤動作または整形ビームを有するアンテナの係数の計算ミスにより生ずる誤差に対する補償装置Info
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- JP3477884B2 JP3477884B2 JP02449495A JP2449495A JP3477884B2 JP 3477884 B2 JP3477884 B2 JP 3477884B2 JP 02449495 A JP02449495 A JP 02449495A JP 2449495 A JP2449495 A JP 2449495A JP 3477884 B2 JP3477884 B2 JP 3477884B2
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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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子式走査アンテナの位
相シフタの誤動作により、または形状ビームを有したア
ンテナの係数の計算ミスにより生ずる照準誤差に対する
補償装置に関する。
相シフタの誤動作により、または形状ビームを有したア
ンテナの係数の計算ミスにより生ずる照準誤差に対する
補償装置に関する。
【０００２】本発明はビームをそらすためアンテナに使
用され１以上の電子的に制御された位相シフタが誤動作
する時で、これらの誤動作によりビームの自由空間での
照準の精度に低下を生じている、電子式走査アンテナに
特に適用できる。
用され１以上の電子的に制御された位相シフタが誤動作
する時で、これらの誤動作によりビームの自由空間での
照準の精度に低下を生じている、電子式走査アンテナに
特に適用できる。
【０００３】
【従来の技術】電子式走査アンテナでは、特定の瞬間に
おいて空間の特定の方向に向かうビームの照準はアンテ
ナを形成している一次放射源と呼ばれる放射源の放射位
相に関する作用により定まる。照準の変化を速くするた
め、一次放射源の位相の修正は、マイクロ波電力分配器
と一次放射源との間に直列に接続され電子的に制御され
た位相シフタを挿入することにより行なわれている。位
相シフタは幾つかの一次放射源の役目をするが、殆ど通
常採用されている目的は各一次放射源に対し１つの位相
シフタを与えることである。
おいて空間の特定の方向に向かうビームの照準はアンテ
ナを形成している一次放射源と呼ばれる放射源の放射位
相に関する作用により定まる。照準の変化を速くするた
め、一次放射源の位相の修正は、マイクロ波電力分配器
と一次放射源との間に直列に接続され電子的に制御され
た位相シフタを挿入することにより行なわれている。位
相シフタは幾つかの一次放射源の役目をするが、殆ど通
常採用されている目的は各一次放射源に対し１つの位相
シフタを与えることである。
【０００４】位相シフタの電子的な制御は放射エネルギ
ィが所要の方向の遠い距離で焦点を結ぶように行なわれ
ている。これは種々の位相シフタを当業者に周知の方法
で定められるある位相状態に置くことにより行なわれて
いる。メリル（Ｍｅｒｒｉｌ）．Ｉ著のマク グローヒ
ル（Ｍｃ Ｇｒａｗｈｉｌｌ）社“レーダーハンドブッ
ク”第２版の７章には使用されている技術の広範囲な記
載とレーダーに対する応用が載っている。
ィが所要の方向の遠い距離で焦点を結ぶように行なわれ
ている。これは種々の位相シフタを当業者に周知の方法
で定められるある位相状態に置くことにより行なわれて
いる。メリル（Ｍｅｒｒｉｌ）．Ｉ著のマク グローヒ
ル（Ｍｃ Ｇｒａｗｈｉｌｌ）社“レーダーハンドブッ
ク”第２版の７章には使用されている技術の広範囲な記
載とレーダーに対する応用が載っている。
【０００５】実際には、十分な数の一次放射源があるこ
とが知られており、また証明されているが、効率的な性
能を得るため位相シフタの上に多数の位相状態を置く必
要はない。実際、位相シフタはＮビットで表示される位
相を与えるメッセージの形でデジタルデータエレメント
により制御されており、この位相は理論的に３６０°／
２N 毎に配置されている２N 個の位相の位置に対応して
いる。この配置はＮが３の場合４５°に、またＮが４の
場合２２．５°に相当している。位相シフタに使用され
ている技術により、実際にはＮを１から４まで制限する
ことが可能であるが、ビット数を最大限減らすことは特
にダイオード動作位相シフタの場合経済的に好ましく、
特にフェライト位相シフタの場合は重要なことではな
い。
とが知られており、また証明されているが、効率的な性
能を得るため位相シフタの上に多数の位相状態を置く必
要はない。実際、位相シフタはＮビットで表示される位
相を与えるメッセージの形でデジタルデータエレメント
により制御されており、この位相は理論的に３６０°／
２N 毎に配置されている２N 個の位相の位置に対応して
いる。この配置はＮが３の場合４５°に、またＮが４の
場合２２．５°に相当している。位相シフタに使用され
ている技術により、実際にはＮを１から４まで制限する
ことが可能であるが、ビット数を最大限減らすことは特
にダイオード動作位相シフタの場合経済的に好ましく、
特にフェライト位相シフタの場合は重要なことではな
い。
【０００６】位相シフタに影響を与える誤動作およびこ
れから生ずる性能の劣化は妨害よりも許容できるある現
象を生ずる。全ての位相シフタの性能上の特性を動作状
態に保つため必要なことに対する追加された安全上のマ
ージンによりこの問題に対処することが可能となる。こ
れらの安全上のマージンは誤動作中の位相シフタの所定
の数に対しアンテナの位相シフタの分配がどうであって
も、必要な性能上の特性は常に満たされる。
れから生ずる性能の劣化は妨害よりも許容できるある現
象を生ずる。全ての位相シフタの性能上の特性を動作状
態に保つため必要なことに対する追加された安全上のマ
ージンによりこの問題に対処することが可能となる。こ
れらの安全上のマージンは誤動作中の位相シフタの所定
の数に対しアンテナの位相シフタの分配がどうであって
も、必要な性能上の特性は常に満たされる。
【０００７】位相シフタの誤動作による効果を補償する
ため使用される今まで知られた方法は、位相シフタに誤
動作がない時は必要以上の性能の特性を有するためであ
り、位相シフタに誤動作がある時は必要な性能の特性が
常に得られるためであるアンテナを特に設計することか
ら成る。位相シフタは絶え間なくまたは短い期間にモニ
タされ位相シフタが正しい動作状態にあるか確かめられ
る。疑いのある位相シフタの数は更新され、絶え間なく
モニタされているが、これはシステムが必要な性能のレ
ベルを下回ることなく与える最大数にこの数が接近しま
たは到達する時オペレータまたは保守サービス部門に警
告を与えるためである。保守操作は疑いのある位相シフ
タを置き換えるため必要である。
ため使用される今まで知られた方法は、位相シフタに誤
動作がない時は必要以上の性能の特性を有するためであ
り、位相シフタに誤動作がある時は必要な性能の特性が
常に得られるためであるアンテナを特に設計することか
ら成る。位相シフタは絶え間なくまたは短い期間にモニ
タされ位相シフタが正しい動作状態にあるか確かめられ
る。疑いのある位相シフタの数は更新され、絶え間なく
モニタされているが、これはシステムが必要な性能のレ
ベルを下回ることなく与える最大数にこの数が接近しま
たは到達する時オペレータまたは保守サービス部門に警
告を与えるためである。保守操作は疑いのある位相シフ
タを置き換えるため必要である。
【０００８】電子式走査アンテナを用い照準精度が他よ
り優先的な特性であるＭＬＳシステム、すなわち空港に
着陸するためターミナルを案内するマイクロ波着陸シス
テムの特別な場合について、米国特許第４０４１５０１
号には電子式走査ＭＬＳアンテナの特別な実施態様につ
いて記載され、他の米国特許第４３５９７４０号には位
相シフタの誤動作によりこの種のアンテナ内に生ずる照
準の誤差を打ち消す手段が記載されている。後者の特許
に記載された発明は０−１８０゜のセルとして、互いに
独立して制御される２つのスイッチングダイオードに接
続された３ｄＢカプラを使用したダイオード動作の位相
シフタに適用できる。位相シフタの誤動作が検出される
とすぐ、０−１８０゜のセルの２つのダイオードは２つ
の異なる状態に切り替わる。一方の状態はオンとなり容
量性である低インピーダンスの状態になる。この結果は
位相シフタを通るマイクロ波信号がカットオフすなわち
大幅に減少されることである。従って、一部はアンテナ
の放射内で働かず、しかも問題となる位相シフタの誤動
作から生ずる自由空間内のビームの照準の誤差は打ち消
される。これは当該放射エレメントにおいて振幅ギャッ
プを生ずることから直接に発生するが、位相誤差の効果
は抑制され、アンテナのパターンは対称に変形され、放
射の最大の方向は変化しない。
り優先的な特性であるＭＬＳシステム、すなわち空港に
着陸するためターミナルを案内するマイクロ波着陸シス
テムの特別な場合について、米国特許第４０４１５０１
号には電子式走査ＭＬＳアンテナの特別な実施態様につ
いて記載され、他の米国特許第４３５９７４０号には位
相シフタの誤動作によりこの種のアンテナ内に生ずる照
準の誤差を打ち消す手段が記載されている。後者の特許
に記載された発明は０−１８０゜のセルとして、互いに
独立して制御される２つのスイッチングダイオードに接
続された３ｄＢカプラを使用したダイオード動作の位相
シフタに適用できる。位相シフタの誤動作が検出される
とすぐ、０−１８０゜のセルの２つのダイオードは２つ
の異なる状態に切り替わる。一方の状態はオンとなり容
量性である低インピーダンスの状態になる。この結果は
位相シフタを通るマイクロ波信号がカットオフすなわち
大幅に減少されることである。従って、一部はアンテナ
の放射内で働かず、しかも問題となる位相シフタの誤動
作から生ずる自由空間内のビームの照準の誤差は打ち消
される。これは当該放射エレメントにおいて振幅ギャッ
プを生ずることから直接に発生するが、位相誤差の効果
は抑制され、アンテナのパターンは対称に変形され、放
射の最大の方向は変化しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法には幾つ
かの欠点がある。この方法では経費のかかる設計を必要
とする所要の性能の特性に余裕を持たせる必要がある。
関連する余分な経費は所要の性能のレベルおよびシステ
ムが許容できる誤動作の数に直接関係している。この余
分な経費は所要の性能のレベルが高く我慢する誤動作の
数が大きければ無視できない。
かの欠点がある。この方法では経費のかかる設計を必要
とする所要の性能の特性に余裕を持たせる必要がある。
関連する余分な経費は所要の性能のレベルおよびシステ
ムが許容できる誤動作の数に直接関係している。この余
分な経費は所要の性能のレベルが高く我慢する誤動作の
数が大きければ無視できない。
【００１０】米国特許第４３５９７４０号に記載の方法
では、位相シフタがダイオードベースの位相シフタであ
り、周波数の高い信号の反射により動作する２つのダイ
オードを備えた０−１８０゜のセルを使用する時のみ、
解決法が与えられている。更に、この方法は高周波信号
カットオフ装置自体が故障の時は役に立たない。
では、位相シフタがダイオードベースの位相シフタであ
り、周波数の高い信号の反射により動作する２つのダイ
オードを備えた０−１８０゜のセルを使用する時のみ、
解決法が与えられている。更に、この方法は高周波信号
カットオフ装置自体が故障の時は役に立たない。
【００１１】本発明の目的は、特にこれらの位相シフタ
を複雑にすることなしに、位相シフタの１以上の誤動作
による自由空間内の照準の誤差を打ち消すことにより、
前述の欠点を解決することである。
を複雑にすることなしに、位相シフタの１以上の誤動作
による自由空間内の照準の誤差を打ち消すことにより、
前述の欠点を解決することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的に対し、本発明
の対象は振幅が対称な電力分配を有する電子式走査平面
アンテナ内にある位相シフタの誤動作により生ずる照準
の誤差を補償するための装置であり、前記の装置には誤
動作の位相シフタおよびその対称位相シフタを補角位相
状態に置く手段を備えている。
の対象は振幅が対称な電力分配を有する電子式走査平面
アンテナ内にある位相シフタの誤動作により生ずる照準
の誤差を補償するための装置であり、前記の装置には誤
動作の位相シフタおよびその対称位相シフタを補角位相
状態に置く手段を備えている。
【００１３】本発明の主な利点は、照準の精度について
誤動作の影響の制限を無くしアンテナの設計を自由にす
ること、あらゆるタイプの電子式シフタに適用できるこ
と、位相シフタ内に誤動作の時この位相シフタを放射か
ら防ぐ手段を内蔵する必要がないこと、使用の柔軟性が
あり実施が容易で経済的であることである。
誤動作の影響の制限を無くしアンテナの設計を自由にす
ること、あらゆるタイプの電子式シフタに適用できるこ
と、位相シフタ内に誤動作の時この位相シフタを放射か
ら防ぐ手段を内蔵する必要がないこと、使用の柔軟性が
あり実施が容易で経済的であることである。
【００１４】
【実施例】図１は電子式走査平面アンテナの構造を示し
ている。この構造には一次放射源１を備えている。照準
の変化を速くするため、一次放射源１の位相の修正はマ
イクロ波電力分配器３と一次放射源１の間に直列に接続
され電気的に制御された位相シフタ２により行なわれて
いる。位相シフタ２は例えば各一次放射源１に内蔵され
ている。電力分配器３の入力は例えば電力送信機４の出
力に接続されている。
ている。この構造には一次放射源１を備えている。照準
の変化を速くするため、一次放射源１の位相の修正はマ
イクロ波電力分配器３と一次放射源１の間に直列に接続
され電気的に制御された位相シフタ２により行なわれて
いる。位相シフタ２は例えば各一次放射源１に内蔵され
ている。電力分配器３の入力は例えば電力送信機４の出
力に接続されている。
【００１５】本発明の原理には、例えば照準の誤差を放
射から防ぐこととは異なり位相シフタの誤動作により生
ずる照準誤差を打ち消す手段があることを示す照準誤差
の特別な式を使用している。
射から防ぐこととは異なり位相シフタの誤動作により生
ずる照準誤差を打ち消す手段があることを示す照準誤差
の特別な式を使用している。
【００１６】電子式走査平面アンテナでは、Ｎ個の配列
された放射源があるので、方位コサインｕ0 の方向のか
なり遠い点での電界の大きさは、アンテナが方位コサイ
ンｕの方向に向けられた位置にあれば、自由空間内で次
式により与えられる。
された放射源があるので、方位コサインｕ0 の方向のか
なり遠い点での電界の大きさは、アンテナが方位コサイ
ンｕの方向に向けられた位置にあれば、自由空間内で次
式により与えられる。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここにｎは一次放射源の数、Ａn は放射さ
れる信号の振幅、λは空気中での波長、ｘn は横座標、
φn はｎ番目の放射源に内蔵された位相シフタでの位相
誤差を示している。
れる信号の振幅、λは空気中での波長、ｘn は横座標、
φn はｎ番目の放射源に内蔵された位相シフタでの位相
誤差を示している。
【００１９】問題としている位相シフタが正確に働け
ば、製造および数量化に関する誤差が無い時φn ＝０で
ある。照準方向は方位コサインｕ0 の関数として放射の
最大を探すことにより得られ、関数
ば、製造および数量化に関する誤差が無い時φn ＝０で
ある。照準方向は方位コサインｕ0 の関数として放射の
最大を探すことにより得られ、関数
【数２】
の導関数を次式の通り消去することにより得られる。
【００２０】
【数３】
この消去はｕ0 ＝ｕ＋δu に対し行なわれ、δu は照準
誤差を示している。
誤差を示している。
【００２１】照準誤差δu の計算は一般に比較的複雑で
あるが、実際的な応用で多く用いられる次の仮定のもと
ではかなり簡単になる： −誤動作位相シフタの数が位相シフタの数より少なく例
えば１０％未満の場合、 −実施される位相シフタの全数が意味を有するため前述
の仮定に対し十分大きく、例えば２０以上の場合。
あるが、実際的な応用で多く用いられる次の仮定のもと
ではかなり簡単になる： −誤動作位相シフタの数が位相シフタの数より少なく例
えば１０％未満の場合、 −実施される位相シフタの全数が意味を有するため前述
の仮定に対し十分大きく、例えば２０以上の場合。
【００２２】これらの仮定が考慮されると、計算結果は
次式で与えられる照準誤差δu となる：
次式で与えられる照準誤差δu となる：
【数４】
ここにＰは誤動作位相シフタの全数を表す。
【００２３】この関係式において、誤動作をしない位相
シフタには誤差δu が入らず、この誤差は位相シフタの
誤動作が無い時はいつでも打ち消されることが明らかで
ある。
シフタには誤差δu が入らず、この誤差は位相シフタの
誤動作が無い時はいつでも打ち消されることが明らかで
ある。
【００２４】この発明の原理は振幅Ａp を打ち消すこと
ではなく、関係式（３）の分子の項、すなわち
ではなく、関係式（３）の分子の項、すなわち
【数５】
を打ち消すことにより照準誤差δu を打ち消すことから
成るが、アンテナは対称に分配、すなわち同じ振幅で反
対の位相を有した中央の放射に対し機械的な許容値を除
き、更に製造上の誤差を除き対称に配置された一次放射
源を有すると理解される。
成るが、アンテナは対称に分配、すなわち同じ振幅で反
対の位相を有した中央の放射に対し機械的な許容値を除
き、更に製造上の誤差を除き対称に配置された一次放射
源を有すると理解される。
【００２５】このアンテナに対し、次の関係式により電
界を与える関係式（１）を変形することが可能である：
Ｎが奇数の時
界を与える関係式（１）を変形することが可能である：
Ｎが奇数の時
【数６】
Ｎが偶数の時
【数７】
【００２６】更に、横座標の始まりが対称の中心にあれ
ば、横座標の値ｘn を有する各放射源は方位コサインｕ
に向かうために振幅Ａn と、
ば、横座標の値ｘn を有する各放射源は方位コサインｕ
に向かうために振幅Ａn と、
【数８】
に等しい位相を有する信号を放射し、更に横座標ｘ-n＝
−ｘn を有する対称放射源は振幅Ａ-n＝−Ａn と反対の
位相：
−ｘn を有する対称放射源は振幅Ａ-n＝−Ａn と反対の
位相：
【数９】
を有する信号を放射する。
【００２７】本発明による装置には位相シフタが誤動作
をするとすぐ対称位相シフタを、常に補角である状態
と、２πと、更に誤動作位相シフタが置かれている状態
に置く手段が含まれている。このように、誤動作位相シ
フタが位相φの状態にあれば、対称位相シフタはπ−
φ、３π−φ、更にはｋが整数の時一般に（２ｋ＋１）
π−φの位相状態に置かれる。
をするとすぐ対称位相シフタを、常に補角である状態
と、２πと、更に誤動作位相シフタが置かれている状態
に置く手段が含まれている。このように、誤動作位相シ
フタが位相φの状態にあれば、対称位相シフタはπ−
φ、３π−φ、更にはｋが整数の時一般に（２ｋ＋１）
π−φの位相状態に置かれる。
【００２８】一番目の可能な実施態様では、誤動作位相
シフタは例えば固定位相状態φ0 にロックされこの状態
を恒久的に保つ。その対称位相シフタは例えばπ−φ0
または３π−φ0 の補角位相状態にロックされ、この位
相状態を恒久的に保つ。
シフタは例えば固定位相状態φ0 にロックされこの状態
を恒久的に保つ。その対称位相シフタは例えばπ−φ0
または３π−φ0 の補角位相状態にロックされ、この位
相状態を恒久的に保つ。
【００２９】二番目の可能な実施態様では、誤動作位相
シフタの使用を継続する位相状態が利用され続け、更に
対称位相シフタが補角の位相状態に常に置かれている。
シフタの使用を継続する位相状態が利用され続け、更に
対称位相シフタが補角の位相状態に常に置かれている。
【００３０】それ故、２つの位相シフタの位相状態は補
角が２πの間に同時にある間アンテナのビームで変化す
る。
角が２πの間に同時にある間アンテナのビームで変化す
る。
【００３１】誤動作から生ずる照準誤差はこのように打
ち消されるが、これは誤動作位相シフタにより放射され
る信号の打ち消しを記憶することなく行なわれる。実
際、放射源ｐを与える位相シフタの誤動作から生ずる照
準誤差は次式により与えられる。
ち消されるが、これは誤動作位相シフタにより放射され
る信号の打ち消しを記憶することなく行なわれる。実
際、放射源ｐを与える位相シフタの誤動作から生ずる照
準誤差は次式により与えられる。
【００３２】
【数１０】
ここに
【数１１】
【００３３】誤動作位相シフタが位相状態φ0 にロック
され、その対称位相シフタが例えば補角位相状態π−φ
0 または３π−φ0 にロックされると、補角固定状態φ
0 −πまたは３π−φ0 内での対称位相シフタのブロッ
キングから生ずる照準誤差は、照準方向および放射され
る信号の周波数がどのようであっても、誤動作位相シフ
タの固定状態φ0 により生ずる誤差に等しく反対であ
る。実際、誤動作位相シフタが選択された状態φ0 内に
ロックされると、誤動作位相シフタは関係式（５）によ
り与えられる誤差を発生し、対称位相シフタが例えばπ
−φ0 または３π−φ0 の状態にロックされれば、対称
位相シフタは次式で定まる誤差
され、その対称位相シフタが例えば補角位相状態π−φ
0 または３π−φ0 にロックされると、補角固定状態φ
0 −πまたは３π−φ0 内での対称位相シフタのブロッ
キングから生ずる照準誤差は、照準方向および放射され
る信号の周波数がどのようであっても、誤動作位相シフ
タの固定状態φ0 により生ずる誤差に等しく反対であ
る。実際、誤動作位相シフタが選択された状態φ0 内に
ロックされると、誤動作位相シフタは関係式（５）によ
り与えられる誤差を発生し、対称位相シフタが例えばπ
−φ0 または３π−φ0 の状態にロックされれば、対称
位相シフタは次式で定まる誤差
【数１２】
を発生する：
【００３４】
【数１３】
ここに
【数１４】
または
【数１５】
であり、ｘ-p＝−ｘp から
【数１６】
または
【数１７】
であり、何れの場合もｓｉｎφ-p＝ｓｉｎφp となる。
Ａ-p＝Ａp でありｘ-p＝−ｘp であるので次式が得られ
る： Ａ-pｘ-pｓｉｎφ-p＝−Ａp ｘp ｓｉｎφp それ故
Ａ-p＝Ａp でありｘ-p＝−ｘp であるので次式が得られ
る： Ａ-pｘ-pｓｉｎφ-p＝−Ａp ｘp ｓｉｎφp それ故
【数１８】
【００３５】従って、誤差
【数１９】
が加わることにより方位コサインｕ、それ故ビームの照
準がどのようであっても、また放射信号の波長λがいか
なる値であっても、ゼロに等しい全ての誤差が生ずる。
準がどのようであっても、また放射信号の波長λがいか
なる値であっても、ゼロに等しい全ての誤差が生ずる。
【００３６】前述の二番目の可能な実施態様の場合、す
なわち位相シフタが固定の位相にロックされず、利用で
きる位相状態が使用され続ける場合、所定のポイントに
時間内に与えられるコマンドは誤動作が無い場合と同じ
であり、例えばまだ利用できる位相状態により所要の状
態にできるだけ近似できるように検出される誤差のタイ
プを考慮する必要がある。いずれの場合も、実際に得ら
れる位相φA は与えられたコマンドおよび位相シフタに
影響を与える誤動作の関数である。対称位相シフタは固
定状態にロックされないが、誤動作位相シフタに到達す
る位相φA に対し補角である位相φB 、すなわち例えば
φB ＝π−φA または３π−φA に置かれるコマンドを
受けている。
なわち位相シフタが固定の位相にロックされず、利用で
きる位相状態が使用され続ける場合、所定のポイントに
時間内に与えられるコマンドは誤動作が無い場合と同じ
であり、例えばまだ利用できる位相状態により所要の状
態にできるだけ近似できるように検出される誤差のタイ
プを考慮する必要がある。いずれの場合も、実際に得ら
れる位相φA は与えられたコマンドおよび位相シフタに
影響を与える誤動作の関数である。対称位相シフタは固
定状態にロックされないが、誤動作位相シフタに到達す
る位相φA に対し補角である位相φB 、すなわち例えば
φB ＝π−φA または３π−φA に置かれるコマンドを
受けている。
【００３７】本発明による装置はＭＬＳ着陸システムの
２つのアンテナ、すなわち水平アンテナと垂直アンテナ
のそれぞれがファンタイプのビーム、すなわち一方向に
狭い角度で他方向に広がった角度のタイプのビームを放
射するＭＬＳ着陸システムのアンテナに例えば使用でき
る。これらのビームの空間走査は例えば角度当たり５０
マイクロ秒の速さで電子的に走査することにより行なわ
れる。本発明による装置は照準精度に関しており、従っ
て飛行機案内精度に関して改善されるＭＬＳシステムを
得るため使用できるが、これは電子的に制御され位相シ
フタの誤動作により生ずる走査ビームアンテナの照準誤
差が本発明による装置により補償されるためである。
２つのアンテナ、すなわち水平アンテナと垂直アンテナ
のそれぞれがファンタイプのビーム、すなわち一方向に
狭い角度で他方向に広がった角度のタイプのビームを放
射するＭＬＳ着陸システムのアンテナに例えば使用でき
る。これらのビームの空間走査は例えば角度当たり５０
マイクロ秒の速さで電子的に走査することにより行なわ
れる。本発明による装置は照準精度に関しており、従っ
て飛行機案内精度に関して改善されるＭＬＳシステムを
得るため使用できるが、これは電子的に制御され位相シ
フタの誤動作により生ずる走査ビームアンテナの照準誤
差が本発明による装置により補償されるためである。
【００３８】ＭＬＳシステムの電子式水平走査アンテナ
は例えば水平に配置され、電力分配システムを通して加
えられ、更に送信機の出力に接続された放射導波管の平
面的なネットワークにより形成されている。このアンテ
ナには例えばＮが偶数であるＮ個の放射導波管がある。
これらの導波管は例えばｎと−ｎの番号のついた導波管
はアンテナの対称な平面に対し対称であり、電力分配も
対称である。
は例えば水平に配置され、電力分配システムを通して加
えられ、更に送信機の出力に接続された放射導波管の平
面的なネットワークにより形成されている。このアンテ
ナには例えばＮが偶数であるＮ個の放射導波管がある。
これらの導波管は例えばｎと−ｎの番号のついた導波管
はアンテナの対称な平面に対し対称であり、電力分配も
対称である。
【００３９】各放射導波管には、例えば４ビット位相シ
フタが内蔵されている。それ故、Ｎ個の位相シフタのそ
れぞれは０゜から３３７．５゜まで２２．５゜のステッ
プで２4 ＝１６の位相状態を取る。これらの位相シフタ
では例えば４つの位相シフタのセルが連続しており、そ
れぞれのセルは１８０°、９０°、４５°、２２．５°
の位相シフトを与えている。各セルには例えばオン状態
またはオフ状態に制御される２つのダイオードが使われ
ている。１つのセルの２つのダイオードは（誤動作の場
合を除いて）いつでも同一の制御信号を受けている、す
なわちこれらのダイオードはいつでもセルの一番目の位
相状態に対応するオン状態か、セルの二番目の位相状態
に対応するオフ状態のいずれかに置かれている。
フタが内蔵されている。それ故、Ｎ個の位相シフタのそ
れぞれは０゜から３３７．５゜まで２２．５゜のステッ
プで２4 ＝１６の位相状態を取る。これらの位相シフタ
では例えば４つの位相シフタのセルが連続しており、そ
れぞれのセルは１８０°、９０°、４５°、２２．５°
の位相シフトを与えている。各セルには例えばオン状態
またはオフ状態に制御される２つのダイオードが使われ
ている。１つのセルの２つのダイオードは（誤動作の場
合を除いて）いつでも同一の制御信号を受けている、す
なわちこれらのダイオードはいつでもセルの一番目の位
相状態に対応するオン状態か、セルの二番目の位相状態
に対応するオフ状態のいずれかに置かれている。
【００４０】本発明による装置は例えばダイオードの状
態を恒久的にモニタする手段を有している。各ダイオー
ドには制御ラインがあるが、ダイオードの状態は例えば
制御回路を通しこの制御ラインの電流の値および制御ラ
インの電圧の値によりモニタされている。実際、動作状
態のダイオードには通常オン状態で低電圧の大電流がオ
フ状態には数ボルトのほぼゼロの電流が流れる。このダ
イオードはダイオードの誤動作によりたまにオープン回
路内に、または一般的な場合はショート回路内に置かれ
る。制御回路はモニタを行い、照準装置と呼ばれる位相
シフタシステムに制御回路および位相シフタの状態の全
てを送る。本発明による装置は例えばこの照準装置の中
にある。本発明による装置には例えばこの照準装置の物
理的な回路があり、照準装置のソフトウェアプログラム
を補うソフトウェアプログラムがある。
態を恒久的にモニタする手段を有している。各ダイオー
ドには制御ラインがあるが、ダイオードの状態は例えば
制御回路を通しこの制御ラインの電流の値および制御ラ
インの電圧の値によりモニタされている。実際、動作状
態のダイオードには通常オン状態で低電圧の大電流がオ
フ状態には数ボルトのほぼゼロの電流が流れる。このダ
イオードはダイオードの誤動作によりたまにオープン回
路内に、または一般的な場合はショート回路内に置かれ
る。制御回路はモニタを行い、照準装置と呼ばれる位相
シフタシステムに制御回路および位相シフタの状態の全
てを送る。本発明による装置は例えばこの照準装置の中
にある。本発明による装置には例えばこの照準装置の物
理的な回路があり、照準装置のソフトウェアプログラム
を補うソフトウェアプログラムがある。
【００４１】図２は照準装置２１内にあり本発明による
装置のレイアウトをブロック図により例として示してい
る。位相シフタ２のダイオードの全ての制御ラインから
成るバス２２により位相シフタ２は照準装置２１に接続
されている。位相シフタ２には例えば位相シフタを誤動
作の状態に置き更に対称位相シフタを補角位相状態に置
くための手段２３により少なくとも形成されている本発
明による装置が含まれている。この位相シフタ２は更
に、例えば位相シフタの状態を読み出す手段２４により
構成されている。これらの状態は例えば前に述べた方法
で位相シフタのダイオードの電流と電圧をバス２２の制
御ラインにより伝えられる位置の次数と比較することに
より得られる。当業者に知られた照準装置２１の他の機
能は示していない。位相シフタ２は例えばこれらの状態
を作る手段２５により取り付けられているが、これらの
手段は例えばダイオードの電圧をバス２２により伝えら
れる制御電圧と比較することにより動作する。
装置のレイアウトをブロック図により例として示してい
る。位相シフタ２のダイオードの全ての制御ラインから
成るバス２２により位相シフタ２は照準装置２１に接続
されている。位相シフタ２には例えば位相シフタを誤動
作の状態に置き更に対称位相シフタを補角位相状態に置
くための手段２３により少なくとも形成されている本発
明による装置が含まれている。この位相シフタ２は更
に、例えば位相シフタの状態を読み出す手段２４により
構成されている。これらの状態は例えば前に述べた方法
で位相シフタのダイオードの電流と電圧をバス２２の制
御ラインにより伝えられる位置の次数と比較することに
より得られる。当業者に知られた照準装置２１の他の機
能は示していない。位相シフタ２は例えばこれらの状態
を作る手段２５により取り付けられているが、これらの
手段は例えばダイオードの電圧をバス２２により伝えら
れる制御電圧と比較することにより動作する。
【００４２】検出された誤動作が位相シフタ内に使用さ
れている２つのダイオードを備えた位相セルの一方のダ
イオードのみに関連する場合を処理するため、セルの他
のダイオードの処理は１つのダイオードの誤動作がダイ
オードを一部とする位相のセルのノーマルな状態の一方
にブロッキングされるように行なわれる。セルの二番目
のダイオードは例えば本発明による装置のダイオードの
状態を制御する手段により誤動作ダイオードと同じマイ
クロ波インピーダンスの状態で使用される。このように
例えば誤動作ダイオードがオープン回路内にあれば、二
番目のダイオードはオフ状態に置かれる。従って２つの
ダイオードはこれらのダイオードが動作状態にありロッ
クされるならば周波数の高い信号に対し同じインピーダ
ンス状態、すなわちオープン回路状態にある。この結
果、ダイオードの一方のみの誤動作は２つのノーマルな
状態の一方にロックされている部分の位相のセルに生ず
る。
れている２つのダイオードを備えた位相セルの一方のダ
イオードのみに関連する場合を処理するため、セルの他
のダイオードの処理は１つのダイオードの誤動作がダイ
オードを一部とする位相のセルのノーマルな状態の一方
にブロッキングされるように行なわれる。セルの二番目
のダイオードは例えば本発明による装置のダイオードの
状態を制御する手段により誤動作ダイオードと同じマイ
クロ波インピーダンスの状態で使用される。このように
例えば誤動作ダイオードがオープン回路内にあれば、二
番目のダイオードはオフ状態に置かれる。従って２つの
ダイオードはこれらのダイオードが動作状態にありロッ
クされるならば周波数の高い信号に対し同じインピーダ
ンス状態、すなわちオープン回路状態にある。この結
果、ダイオードの一方のみの誤動作は２つのノーマルな
状態の一方にロックされている部分の位相のセルに生ず
る。
【００４３】本発明による装置は集中された送信機から
電力分配システムおよびダイオード位相シフタを通して
加えられることができるパッセブなアンテナに適用でき
る他、図３に図示したような送信機能を内蔵したアクテ
ィブなアンテナにも適用できる。この場合、低レベルの
分配システム３２の出力に接続された多数の増幅器３１
は種々の一次放射源となる。位相シフタ２は今度は例え
ば増幅器３１に対し上手に置かれており、増幅器に内蔵
させることができ、全てのシステムは例えば集積回路の
形で製造することも可能である。
電力分配システムおよびダイオード位相シフタを通して
加えられることができるパッセブなアンテナに適用でき
る他、図３に図示したような送信機能を内蔵したアクテ
ィブなアンテナにも適用できる。この場合、低レベルの
分配システム３２の出力に接続された多数の増幅器３１
は種々の一次放射源となる。位相シフタ２は今度は例え
ば増幅器３１に対し上手に置かれており、増幅器に内蔵
させることができ、全てのシステムは例えば集積回路の
形で製造することも可能である。
【００４４】１以上の位相シフタの誤動作またはそれら
の制御に関連した照準誤差を打ち消すことにより、本発
明による装置は照準精度の誤動作の影響から生ずる制限
からアンテナの設計を自由にできる。それ故、影響の主
な原因を除去することにより、価格の安い簡単な設計を
行なうことが可能となる。更に現在使用されている技術
であるか否かに拘らずあらゆるタイプの電子的に制御さ
れた位相シフタに適用できる。特にフェライト位相シフ
タ、ダイオード位相シフタ、またはＭＭＩＣ（マイクロ
波モノリシック集積回路）位相シフタにも特に適用でき
る。更に誤動作の時放射を防ぐ手段を位相シフタに内蔵
させる必要がない。これは位相シフタが多くのユニット
を電子式走査アンテナの中で使用するエレメントである
ためかなり好都合である。それ故、アンテナの価格が大
部分を占めることを表している。位相シフタの複雑性が
増すことにより、アンテナの価格に悪影響を及ぼす。本
発明による装置は更に柔軟に使用できるが、これは例え
ば位相φ0 、π−φ0 、または３π−φ0 を選択する解
が多数あり、誤動作および対称位相シフタがいずれもロ
ックされていることによる。これは対称位相シフタのそ
れぞれが２つの位相状態のそれぞれにロックされるビッ
トを１つ有しており、誤動作の後、殆ど全ての場合、残
されたビットの上で動作することにより所要の条件を満
たす位相状態に両方の位相シフタを置くことができる十
分な自由度がある。
の制御に関連した照準誤差を打ち消すことにより、本発
明による装置は照準精度の誤動作の影響から生ずる制限
からアンテナの設計を自由にできる。それ故、影響の主
な原因を除去することにより、価格の安い簡単な設計を
行なうことが可能となる。更に現在使用されている技術
であるか否かに拘らずあらゆるタイプの電子的に制御さ
れた位相シフタに適用できる。特にフェライト位相シフ
タ、ダイオード位相シフタ、またはＭＭＩＣ（マイクロ
波モノリシック集積回路）位相シフタにも特に適用でき
る。更に誤動作の時放射を防ぐ手段を位相シフタに内蔵
させる必要がない。これは位相シフタが多くのユニット
を電子式走査アンテナの中で使用するエレメントである
ためかなり好都合である。それ故、アンテナの価格が大
部分を占めることを表している。位相シフタの複雑性が
増すことにより、アンテナの価格に悪影響を及ぼす。本
発明による装置は更に柔軟に使用できるが、これは例え
ば位相φ0 、π−φ0 、または３π−φ0 を選択する解
が多数あり、誤動作および対称位相シフタがいずれもロ
ックされていることによる。これは対称位相シフタのそ
れぞれが２つの位相状態のそれぞれにロックされるビッ
トを１つ有しており、誤動作の後、殆ど全ての場合、残
されたビットの上で動作することにより所要の条件を満
たす位相状態に両方の位相シフタを置くことができる十
分な自由度がある。
【００４５】本発明による装置は更に平面的な対称アン
テナであり、ビームの設計法則が振幅と位相に対し対称
であることを与える計算により形状ビームアンテナの場
合に置き換えることができる。この場合、所定の放射パ
ターンを計算するため使用される位相の値の１つのφ0
が、誤りのあるまたは簡単に疑われるものとして示され
る時、本発明は放射パターンに対して対称放射源に関係
のある位相の値を補角の位相状態に置くことができる。
従って、誤りのある位相の値φ0 に関する照準誤差は打
ち消される。
テナであり、ビームの設計法則が振幅と位相に対し対称
であることを与える計算により形状ビームアンテナの場
合に置き換えることができる。この場合、所定の放射パ
ターンを計算するため使用される位相の値の１つのφ0
が、誤りのあるまたは簡単に疑われるものとして示され
る時、本発明は放射パターンに対して対称放射源に関係
のある位相の値を補角の位相状態に置くことができる。
従って、誤りのある位相の値φ0 に関する照準誤差は打
ち消される。
【図１】電子式走査平面アンテナの構造。
【図２】本発明による装置を構成する手段のレイアウト
のブロック図。
のブロック図。
【図３】本発明による装置を使用できるアクティブアン
テナの例。
テナの例。
１ 一次放射源
２ 位相シフタ
３ マイクロ波電力分配器
４ 電力送信機
２１ 照準装置
２２ バス
２３ 誤動作位相シフタおよび対称位相シフタを補角位
相状態に置く手段 ２４ 位相シフタの状態の読み出し手段 ３１ 増幅器 ３２ 分配システム
相状態に置く手段 ２４ 位相シフタの状態の読み出し手段 ３１ 増幅器 ３２ 分配システム
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−179006（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−107654（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−51302（ＪＰ，Ａ)
米国特許4697141（ＵＳ，Ａ)
米国特許508313（ＵＳ，Ａ)
米国特許4926186（ＵＳ，Ａ)
米国特許4649393（ＵＳ，Ａ)
特許367167（ＪＰ，Ｃ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 3/38
H01Q 2/26
Claims (10)
- 【請求項１】 振幅および位相が対称である電力分配を
有する電子式走査平面アンテナ内の位相シフタの誤動作
により生ずる照準誤差を補償するためであり、誤動作位
相シフタと対称位相シフタを補角位相状態に置く手段を
備えている装置。 - 【請求項２】 誤動作位相シフタと対称位相シフタが置
かれている補角位相状態がアンテナのビームの照準の関
数として修正されない状態に固定されている請求項１に
記載の装置。 - 【請求項３】 誤動作位相シフタの使用を継続する位相
状態が利用され続けており、更に対称位相シフタが誤動
作位相シフタの位相状態に対し補角の位相状態に常に置
かれている請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 位相シフタのダイオードの状態をモニタ
する手段を備えている請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 位相シフタが２つのダイオードを備えて
いる位相セルから構成されているため、セルの一方のダ
イオードが誤動作の状態にあり、二番目のダイオードが
誤動作のダイオードと同じマイクロ波インピーダンスの
状態に置かれるようにダイオードの状態を制御する手段
を備えている請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 電子式走査アンテナがアクティブであ
り、マイクロ波増幅器が位相シフタとアンテナの一次放
射源との間に直列に接続されている請求項１に記載の装
置。 - 【請求項７】 位相シフタとマイクロ波増幅器が１つの
同じ回路内に組み込まれている請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 アンテナがＭＬＳタイプの着陸システム
に属する請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 アンテナがアンテナの照準装置の中に組
み込まれている請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 振幅および位相が対称である計算法則
を使用して計算したビームの形を有する平面的な対称構
造のアンテナを計算した係数の値であり誤りとなる値に
より生ずる照準誤差を補償するためであり、誤った位相
係数と対称放射源に関係した位相係数を補角位相状態に
置く手段を備えている装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9400635A FR2715511B1 (fr) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Dispositif de compensation des erreurs de pointage causées par des pannes de déphaseurs d'antennes à balayage électronique ou de coefficients d'antennes à formation de faisceaux par le calcul. |
| FR9400635 | 1994-01-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235824A JPH07235824A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3477884B2 true JP3477884B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=9459255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02449495A Expired - Fee Related JP3477884B2 (ja) | 1994-01-21 | 1995-01-20 | 電子式走査アンテナ用位相シフタの誤動作または整形ビームを有するアンテナの係数の計算ミスにより生ずる誤差に対する補償装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5650786A (ja) |
| EP (1) | EP0664574B1 (ja) |
| JP (1) | JP3477884B2 (ja) |
| DE (1) | DE69506290T2 (ja) |
| FR (1) | FR2715511B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2762937B1 (fr) * | 1997-05-05 | 1999-06-11 | Alsthom Cge Alcatel | Antenne active a reseau d'elements rayonnants a architecture redondante |
| FR2775347B1 (fr) * | 1998-02-24 | 2000-05-12 | Thomson Csf | Procede de determination de l'erreur de calage de la face rayonnante d'une antenne reseau a balayage electronique |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3747098A (en) * | 1970-07-23 | 1973-07-17 | Univ Syracuse Res Corp | Phased array antenna |
| FR2153164B1 (ja) * | 1971-09-22 | 1976-10-29 | Thomson Csf | |
| FR2292370A1 (fr) * | 1974-11-21 | 1976-06-18 | Thomson Csf | Generateur hyperfrequence de puissance a diodes a resistance negative et emetteur comportant un tel generateur |
| US4005361A (en) * | 1975-11-04 | 1977-01-25 | Lockheed Electronics Co., Inc. | Performance assurance apparatus for phased antenna array drives |
| US4191960A (en) * | 1978-01-27 | 1980-03-04 | Hazeltine Corporation | Phased array antenna with reduced phase quantization error |
| US4359740A (en) * | 1978-02-06 | 1982-11-16 | Hazeltine Corporation | Phased array antenna with extinguishable phase shifters |
| FR2429505A1 (fr) * | 1978-06-20 | 1980-01-18 | Thomson Csf | Systeme d'alimentation periscopique pour antenne bi-gamme |
| US4176354A (en) * | 1978-08-25 | 1979-11-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Phased-array maintenance-monitoring system |
| FR2527785A1 (fr) * | 1982-05-27 | 1983-12-02 | Thomson Csf | Procede et dispositif de reduction de la puissance des signaux de brouillage recus par les lobes lateraux d'une antenne radar |
| FR2548836B1 (fr) * | 1983-07-08 | 1986-02-21 | Thomson Csf | Antenne a couverture quasi torique a deux reflecteurs |
| JPS6051302A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 移相器制御回路 |
| FR2557737B1 (fr) * | 1983-12-30 | 1987-12-18 | Thomson Csf | Antenne a deux reflecteurs cylindro-paraboliques croises et son procede de fabrication |
| US4649393A (en) * | 1984-02-17 | 1987-03-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Phased array antennas with binary phase shifters |
| FR2580868B1 (fr) * | 1985-04-19 | 1988-04-08 | Thomson Csf | Dispositif reflechissant les ondes electromagnetiques d'une polarisation et son procede de realisation |
| US4697141A (en) * | 1986-07-31 | 1987-09-29 | Hazeltine Corporation | Testing of RF diode phase shifters |
| US4924232A (en) * | 1988-10-31 | 1990-05-08 | Hughes Aircraft Company | Method and system for reducing phase error in a phased array radar beam steering controller |
| FR2640821B1 (fr) * | 1988-12-16 | 1991-05-31 | Thomson Csf | Antenne a couverture tridimensionnelle et balayage electronique, du type reseau volumique rarefie aleatoire |
| US4926186A (en) * | 1989-03-20 | 1990-05-15 | Allied-Signal Inc. | FFT-based aperture monitor for scanning phased arrays |
| FR2645281B1 (fr) * | 1989-03-31 | 1991-05-31 | Thomson Csf | Mesure de la stabilite en emission-reception d'un radar |
| US5083131A (en) * | 1990-05-31 | 1992-01-21 | Hughes Aircraft Company | Local compensation of failed elements of an active antenna array |
| FR2664985B1 (fr) * | 1990-07-20 | 1992-11-27 | Thomson Csf | Dispositif de mesure de l'angle de site pour un radar equipe d'une antenne a reflecteur du type a double courbure. |
| FR2678375B1 (fr) * | 1991-06-27 | 1997-01-24 | Thomson Csf | Procede et dispositif de mesure d'efforts lies au vent sur un systeme tournant. |
-
1994
- 1994-01-21 FR FR9400635A patent/FR2715511B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-01-13 DE DE69506290T patent/DE69506290T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-13 EP EP95400071A patent/EP0664574B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-20 US US08/376,886 patent/US5650786A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-20 JP JP02449495A patent/JP3477884B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| EP0664574B1 (fr) | 1998-12-02 |
| FR2715511A1 (fr) | 1995-07-28 |
| EP0664574A1 (fr) | 1995-07-26 |
| JPH07235824A (ja) | 1995-09-05 |
| US5650786A (en) | 1997-07-22 |
| FR2715511B1 (fr) | 1996-02-23 |
| DE69506290T2 (de) | 1999-05-12 |
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