JP3565140B2

JP3565140B2 - Array antenna device

Info

Publication number: JP3565140B2
Application number: JP2000167346A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎福間; 英樹伏見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2020-06-05
Also published as: JP2001345624A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機等に搭載されるアレーアンテナのレーダ断面積を低減し、相手方レーダにより探知されにくいアレーアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は特開平７−３０７６１７号公報に開示されたアレーアンテナの構成を示すブロック図である。図１３において３６は第１の素子アンテナ群、３７は第２の素子アンテナ群、３８は第１の平面、３９は第２の平面である。次に、上記構成のアレーアンテナの作用について説明する。複数個の素子アンテナは第１の素子アンテナ群３６と第２の素子アンテナ群３７とに分割される。第１の素子アンテナ群３６が配置された第１の平面３８と、第２の素子アンテナ群３７が配置された第２の平面３９との間には段差が設けられる。段差は相手方レーダ波長の約４分の１又はその奇数倍に設定される。この段差を設けることにより相手方レーダから到来して第１の平面３８において反射した反射波と、第２の平面３９に置いて反射した反射波は位相関係が逆位相となって互いに打ち消し合うため、上記構成のアレーアンテナのレーダ断面積が小さくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、相手方レーダ波がアレーアンテナの表面にて反射した反射波と、相手方レーダ波が素子アンテナ内部で反射して外部に放射された放射波がレーダ断面積を大きくする原因となっている。そして、レーダ断面積が大きくなると相手方レーダに探知される可能性がより高くなる。この点、従来のアレーアンテナは第一の平面３８および第二の平面３９間に相手方レーダ波長の約４分の１又はその奇数倍となるように設定された段差を設けて、第一の平面３８で反射した反射波と第二の平面３９で反射した反射波を互いに相殺させ、アレーアンテナ表面にて反射する反射波によりレーダ断面積が大きくなることを抑制するものである。
【０００４】
しかしながら、段差を設けて反射波どうしを相殺させるアレーアンテナでは、相手方レーダの波長が変わると、第一の平面３８及び第二の平面３９からの反射波が相殺されなくなり、レーダ断面積が大きくなる。また、レーダ断面積をより小さくするためには素子アンテナからの放射波を抑制することも必要である。本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、相手方レーダ波がアレーアンテナ表面にて反射する反射波を低減させることによりレーダ断面積を縮小させるアレーアンテナ装置を提供することを第一の目的とする。また、相手方レーダ波が素子アンテナの内部で全反射した結果生じる放射波がレーダ断面積を拡大することを防止することにより、レーダ断面積を縮小させるアレーアンテナ装置を提供することを第二の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記可変移相器を制御して、前記端子で全反射して前記素子アンテナ外部に放射される受信レーダ波の位相を前記アレーアンテナの表面で反射する前記レーダ波の位相と逆相になるように移相制御する制御処理装置を備えたものである。
【０００６】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、インピーダンスを変化させる可変抵抗器とレーダ波の位相を移相させる可変移相器とを有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、この受信機が計測した電力が所定値より大きくなるときの位相値に基づいて前記可変移相器を制御し、前記受信機が計測した電力が所定値より大きくなるときの抵抗値に基づいて前記可変抵抗器を制御することによって、前記素子アンテナが前記レーダ波を反射することを抑制する制御処理装置を備えたものである。
【０００７】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、相手方レーダから到来したレーダ波を受信する素子アンテナのうち、受信したレーダ波を全反射する開放端子と接続され、前記レーダ波と同じ位相のレーダ波を外部に放射する第一の素子アンテナと、前記レーダ波の位相をπだけ移相して全反射する短絡端子と接続され、前記第一の素子アンテナから放射されるレーダ波の位相と逆相のレーダ波を外部に放射する第二の素子アンテナとを備えたものである。
【０００８】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器、インピーダンスを変化させる可変抵抗器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、前記端子と接続された素子アンテナの前記可変移相器を制御して前記素子アンテナから放射されるレーダ波の位相を移相し、前記受信機と接続された素子アンテナの前記可変抵抗器を受信レーダ波の電力に応じて制御することにより前記素子アンテナのインピーダンスを整合させる制御処理装置と、前記素子アンテナの接続先を前記受信機、前記端子間で選択的に切り換えるスイッチとを備えたものである。
【０００９】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、前記素子アンテナの接続先を前記端子および前記受信機間で切り換えるスイッチと、前記受信機から入力された受信レーダ波より相手方レーダの方位を測定する方位検出装置と、前記スイッチを制御して前記素子アンテナを、前記方位検出装置に受信レーダ波を出力する受信機に接続し、前記方位検出装置により相手方レーダの方位を探知させ、さらに前記スイッチを制御して前記素子アンテナを前記端子に接続し、前記端子で全反射して各素子アンテナの外部に放射されるレーダ波の位相を、前記方位検出装置が検出した相手方レーダの方位に対する指向性を低減させるように、前記各素子アンテナの可変移相器を制御して移相する制御処理装置を備えたものである。
【００１０】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナとともに配設されてレーダ波を受信する受信素子と、この受信素子のインピーダンスを変化させて、前記受信素子が前記レーダ波を反射することを抑制する整合終端端子とを有するアレーアンテナを備えたものである。
【００１１】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、隣接する素子アンテナ同士を遮蔽する遮蔽部材を素子アンテナ間に配設したアレーアンテナを備えたものである。
【００１２】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナが配設された配設面が曲面形状に形成されたアレーアンテナを備えたものである。
【００１３】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、送受信するレーダ波を増幅する増幅器と、この増幅器において反射したレーダ波を消滅させる抵抗器とを備えたアレーアンテナを備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は相手方レーダから到来したレーダ波を受信する素子アンテナ、２は素子アンテナ１の負荷状態を開放（オープン）にする開放端子、３は素子アンテナ１のインピーダンスを変化させる可変抵抗器、４は開放端子２にて全反射したレーダ波の位相を移相させる可変移相器、５は可変抵抗器３を制御する抵抗器制御装置、６は可変移相器３を制御する移相器制御装置、９は開放端子２で全反射したレーダ波の位相がアレーアンテナ表面からの反射波と同振幅逆位相になるように、可変移相器４、可変抵抗器５を制御する制御処理装置である。
【００１５】
以下、アレーアンテナ装置の動作について図１を参照しながら説明する。アレーアンテナは、相手方レーダからのレーダ波を受信する素子アンテナ１が同一平面上に複数個配設されて構成される。相手方レーダからのレーダ波のうち一部は各素子アンテナ１によって受信され、一部はアレーアンテナの表面において反射される。素子アンテナ１が受信したレーダ波は開放端子２に入力される。開放端子２は素子アンテナ１が受信した受信レーダ波の位相を変えずに全反射させる。開放端子２が全反射したレーダ波は可変抵抗器３、可変移相器４に入力される。制御処理装置９は、素子アンテナ１から放射される放射波の振幅・位相がアレーアンテナ表面からの反射波の振幅・位相と同じ振幅でかつ逆相になる所定の位相値と、開放端子２で反射したレーダ波が素子アンテナ外部に放射可能な素子アンテナ１のインピーダンス（抵抗値）を求める。そして、この抵抗値、位相値を抵抗器制御装置５、移相器制御装置６に伝達する。抵抗器制御装置５、移相器制御装置６は制御処理装置９が求めた抵抗値、位相値をそれぞれ可変抵抗器３、可変移相器４に設定する。
【００１６】
可変移相器４は移相器制御装置６の制御に応じて、開放端子２にて全反射されたレーダ波の位相を移相する。可変移相器４から出力されたレーダ波は、可変抵抗器３によりレーダ波を放射可能なインピーダンスに設定された素子アンテナ１から放射波として放射される。素子アンテナ１からの放射波は、アレーアンテナ表面からの反射波と振幅が同じで位相が逆相になるように調整されており放射波と反射波は相互に打ち消し合う。したがって、相手方レーダは、上記アレーアンテナからの放射波および反射波を探知することが困難になる。
【００１７】
以上説明したように、上記説明によるアレーアンテナ装置は、本来、レーダ断面積を大きくする原因となる素子アンテナ１からの放射波を、アレーアンテナ表面からの反射波と同振幅逆位相になるように調整することにより、放射波と反射波を互いに打ち消しあわせる点に特徴を有する。なお、上記説明によるアレーアンテナ装置においては、開放端子２が素子アンテナ１の受信したレーダ波の位相を変えずに全反射させている。しかし、レーダ波を全反射させるのに必ずしも開放端子２を用いる必要はなく、素子アンテナ１が受信したレーダ波を全反射させる端子であればどのようなものでもよい。
【００１８】
例えば、図２は本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図２にしめす短絡端子７は素子アンテナ１が受信したレーダ波の位相をπだけ移相するとともに、この移相されたレーダ波を全反射させる端子である。短絡端子７を用いた図２に示すアレーアンテナ装置も、可変抵抗器３、可変移相器４が反射波と同振幅逆位相になるようにレーダ波の振幅・位相を調整するので、上記説明によるアレーアンテナ装置と同様の効果を奏する。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態１に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナ１からの放射波を、アレーアンテナ表面で反射した相手方レーダからのレーダ波である反射波と同振幅逆位相に調整することにより、放射波と反射波を互いに打ち消しあわせてレーダ断面積の低減を図っていた。以下説明するアレーアンテナ装置は、素子アンテナのインピーダンスを整合させ、素子アンテナがレーダ波を反射して素子アンテナ外部に放射することを抑制することにより、レーダ断面積を低減させるものである。
【００２０】
図３は本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図４は本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図３において、８は受信した相手方レーダ波の電力を計測する機能を有する受信機、９は受信機８が計測した電力が最大となるときの位相値、抵抗値を検出して抵抗器制御装置５、移相器制御装置６を制御する制御処理装置である。また、図４において１０は受信専用の素子アンテナとして用いられる受信素子、１１は受信素子１０の負荷を整合状態にする整合終端端子である。なお図３、図４において図１と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００２１】
以下、アレーアンテナ装置の動作について、図３を参照しながら説明する。受信機８は素子アンテナ１が受信したレーダ波の電力を測定する。レーダ波の電力を測定した受信機８は、その電力測定結果を制御処理装置９へ伝達する。制御処理装置９は、受信機８から伝達された電力測定結果より、レーダ波の電力が所定値より大きくなるとき、具体的には電力値が最大となるときの抵抗値および位相値を求める。そして、求めた抵抗値および位相値を用いて素子アンテナ１の負荷状態を設定するため、抵抗値を抵抗器制御装置５に、位相値を移相器制御装置６に伝達する。抵抗器制御装置５は、制御処理装置９から伝達された抵抗値に基づいて可変抵抗器３を制御する。同様に、移相器制御装置６は制御処理装置９から伝達された位相値に基づいて可変移相器４を制御する。このように、制御処理装置９は、レーダ波の電力値が最大となるときの抵抗値および位相値を求めて可変抵抗器３、可変移相器４を制御することで素子アンテナのインピーダンスを整合させて素子アンテナ１の負荷が整合状態になるよう設定する。
【００２２】
素子アンテナ１の負荷状態が整合すると、受信レーダ波が放射波として素子アンテナ１外部に放射されることを抑制することができる。素子アンテナ１がレーダ波を反射することを抑制すると、アレーアンテナパタンの全履域にわたってレーダ断面積を低減させることができる。
【００２３】
以上説明したアレーアンテナ装置は、素子アンテナ１から放射波が放射されることを抑制することによりレーダ断面積の低減を図ったものである。しかしながら、よりレーダ断面積を低減させるためには、アレーアンテナ表面からの反射波を低減させる必要がある。そこで、図４に示すように、アレーアンテナ表面に配設された素子アンテナ１間に受信素子１０を配設し、この受信素子１０の負荷を整合状態にする整合終端端子１１と受信素子１０を接続する。これにより、アレーアンテナ表面に入射するレーダ波の多くは受信素子１０で受信されたのち無反射となる。このように、素子アンテナ１と受信素子１０からアレーアンテナを構成すると、素子アンテナ１からの放射波を抑制するとともに、アレーアンテナ表面からの反射波をも低減させることが可能になり、レーダ断面積をより低減させることができる。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態１に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナからの放射波とアレーアンテナ表面からの反射波を互いに打ち消しあわせることによりレーダ断面積を低減させていた。また、実施の形態２に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナからの放射波を抑制するとともに、整合終端端子と接続された受信素子を備えることによりアレーアンテナ表面からの反射波をも抑制してレーダ断面積を低減させるものであった。以下説明するアレーアンテナ装置は、素子アンテナから放射される放射波どうしを互いに打ち消しあわせることによりレーダ断面積を低減させるものである。
【００２５】
図５は本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図５において、１２は第一の素子アンテナ、１３は第一の素子アンテナ１２の負荷を開放状態にする開放端子、１４は第一の素子アンテナ１２と隣り合う位置に配設された第二の素子アンテナ、１５は第二の素子アンテナ１４の負荷を短絡状態にする短絡端子である。なお、図５において、図１および図２に示す符号と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００２６】
以下、アレーアンテナの動作について図５を参照しながら説明する。第一の素子アンテナ１２、第二の素子アンテナ１４は、ともに相手方レーダからのレーダ波を受信する素子アンテナであり、同一平面上にそれぞれ隣り合うように複数個配設されてアレーアンテナが構成されている。第一の素子アンテナ１２が受信したレーダ波は開放端子１３に出力され、第二の素子アンテナ１４が受信したレーダ波は短絡端子１５に出力される。開放端子１３は第一の素子アンテナ１２が受信したレーダ波を同位相のまま全反射させる。開放端子１３にて全反射したレーダ波は可変抵抗器３、可変移相器４を経て第一の素子アンテナ１２から外部に放射される。説明の便宜上、第一の素子アンテナ１２から外部に放射された放射波を第一の放射波と記載する。
【００２７】
一方、短絡端子１５は第二の素子アンテナ１４が受信したレーダ波を、その位相をπだけ移相して全反射させる。短絡端子１５にて全反射したレーダ波は可変抵抗器３、可変移相器４を経て第二の素子アンテナ１４から外部に放射される。説明の便宜上、第二の素子アンテナ１４から外部に放射された放射波を第二の放射波と記載する。第一の放射波、第二の放射波はπだけ位相がずれた同振幅の波と考えることができる。互いに隣接した位置に配設された第一の素子アンテナ１２、第二の素子アンテナ１４からそれぞれ第一の放射波と第二の放射波が外部に放射されると、位相差がπの第一の放射波と第二の放射波は互いに打ち消し合い、アレーアンテナ付近の空中でキャンセルされるためレーダ断面積を低減させることができる。
【００２８】
以上説明したアレーアンテナ装置は、位相差がπの第一の放射波と第二の放射波を互いに打ち消し合わせることによりレーダ断面積を低減させるものである。しかしながら、上記説明によるアレーアンテナ装置は、アレーアンテナ表面にて反射する反射波を抑制することができないため、よりレーダ断面積を低減させるためには、図６に示すように、第一の素子アンテナ１２および第二の素子アンテナ１４間に受信素子１０を配設するとともに、この受信素子１０の負荷を整合状態にする整合終端端子と受信素子１０を接続する必要がある。このようにアレーアンテナ表面に反射波対策を講じることにより、上記説明によるアレーアンテナ装置は、アレーアンテナに入射するレーダ波の多くは受信素子１０で受信されたのち無反射となる。このように、第一の素子アンテナ１２、第二の素子アンテナ１４と受信素子１０からアレーアンテナを構成すると、素子アンテナからの放射波がレーダ断面積を大きくするのを抑制することができ、かつ、アレーアンテナ表面から反射する反射波をも低減させることが可能になり、レーダ断面積をより低減させることができる。
【００２９】
なお、図５に示すアレーアンテナ装置では、開放端子１３ないし短絡端子１５にて全反射したレーダ波の振幅および位相を、可変抵抗器３および可変移相器４にて調整することは必須の要件ではない。ただし、素子アンテナ外部の空中で第一の放射波と第二の放射波が効率よく打ち消し合うためには位相差が正確にπであり、かつ同じ振幅であることが好ましい。そこで、可変移相器４は開放端子１３ないし短絡端子１５にて全反射されたレーダ波の位相・振幅を適宜整えることにより、レーダ断面積をより小さくすることができる。
【００３０】
実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３において説明したアレーアンテナ装置は、アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナを使用してレーダ断面積を低減させていた。以下説明するアレーアンテナ装置は、アレーアンテナを構成する各素子アンテナの接続先を切りかえるスイッチを備え、複数の素子アンテナのうち任意の素子アンテナを選択するとともに、各素子アンテナの動作を切り換えて使用することを可能にするものである。
【００３１】
図７は本発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図７において、１６、１７、１８は素子アンテナ、１９はアレーアンテナから信号を送信するアレーアンテナ装置の動作時に、送信信号を素子アンテナに出力する送信機、２０は素子アンテナが受信した相手方レーダ波の電力を計測する機能を有する受信機、２１は素子アンテナの負荷を開放状態にする開放端子、２２は受信機２０が計測した電力が最大となるときの位相値、抵抗値を検出して抵抗器制御装置２３、移相器制御装置２４を制御する制御処理装置、２５は素子アンテナ１６、１７、１８の接続先を、送信機１９、受信機２０、開放端子２１から選択的に切り換えるスイッチ、２６はスイッチ２５の切換を制御するスイッチ制御装置である。なお、図７において図１と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００３２】
以下、アレーアンテナ装置の動作について図７を参照しながら説明する。アレーアンテナ装置が送信機１９からの信号を送信する場合、送信された信号に支障をきたさない範囲で反射波と同振幅逆位相の放射波を出してレーダ断面積を低減させる必要がある。このような場合、制御処理装置２２はスイッチ制御装置２６を介して、素子アンテナ１６と素子アンテナ１８を接続点ａに切り換えて送信機１９と接続し、素子アンテナ１７を接続点ｃに切り換えて開放端子２１と接続するようにスイッチ２５を制御する。一方、アレーアンテナ装置が相手方レーダからのレーダ波を受信する場合、素子アンテナ１６、素子アンテナ１８を接続点ｂに切り換えて受信機２０と接続し、素子アンテナ１７を接続点ｃに切り換えて開放端子２１と接続するようにスイッチ２５を制御する。
【００３３】
スイッチ２５が素子アンテナ１６、１８を送信機１９に接続すると、送信機１９は送信信号を素子アンテナ１６、１８に出力する。素子アンテナ１６、１８は送信機から伝達された送信信号を外部に送信する。すなわち、送信機１９と接続された素子アンテナ１６、１８は通常の送信用アンテナとしての機能を果す。一方、スイッチ２５が素子アンテナ１６、１８を受信機２０に接続すると、素子アンテナ１６、１８が受信した受信信号は受信機２０に入力される。受信機２０は、受信信号から受信情報を取り出すとともに、受信レーダ波の電力を計測する。制御処理装置２２は受信機２０が計測した受信レーダ波の電力が最大となるときの抵抗値、位相値に基づいて素子アンテナ１６、１８が放射波を出さないように、抵抗器制御装置２３、移相器制御装置２４を制御して素子アンテナ１６、１８のインピーダンスを整合させる。すなわち、受信機２０と接続された素子アンテナ１６、１８は、受信信号が素子アンテナで反射して外部に放射されることを抑制しながら、通常の受信用アンテナとしての機能を果す。
【００３４】
素子アンテナ１６、１８が送信機１９ないし受信機２０のいずれかと接続されて、送信用アンテナないし受信用アンテナとしての機能を果すのに対し、スイッチ２５により開放端子２１と接続された素子アンテナ１７は、アレーアンテナ表面からの反射波と逆位相の放射波を放射して、レーダ断面積を低減させる機能を果している。すなわち、開放端子２１は素子アンテナ１７が受信したレーダ波の位相を変えずに全反射させる。制御処理装置２２は、素子アンテナ１７の抵抗器制御装置２３を介して可変抵抗器３を制御し、素子アンテナ１７が放射波を出すように素子アンテナ１７のインピーダンスを変化させる。この一方で、制御処理装置２２は移相器制御装置２４を介して可変移相器４を制御して、開放端子２１にて全反射したレーダ波の位相をアレーアンテナ表面からの反射波と逆位相になるように移相する。素子アンテナ１７からの放射波はアレーアンテナ表面からの反射波と互いに打ち消し合うので、レーダ断面積が大きくなることを抑制することができる。
【００３５】
以上説明したアレーアンテナ装置は、アレーアンテナを構成する各素子アンテナの接続先を切りかえるスイッチを設け、制御処理装置は、受信機と接続された素子アンテナに対しては素子アンテナのインピーダンスを整合させて放射波を出さないようにする処理を行い、開放端子と接続された素子アンテナに対しては、放射波を出すように素子アンテナのインピーダンスを変化させるとともに、放射波の位相をアレーアンテナ表面からの反射波と逆位相になるように移相する処理を行うものである。したがって、アンテナ装置の送受信動作に支障をきたさない範囲で、任意の素子アンテナを選択して使用しながら、各素子アンテナの動作を切り換えることが可能であり、さらにアレーアンテナ装置のレーダ断面積を低減させることができる。なお、上記説明によるアレーアンテナ装置は、開放端子２１のかわりに短絡端子を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態５．
一般に周波数が高いレーダ波を出力するレーダ装置ほど目標探知能力は優れているため、探知される側にとっての脅威度は高くなる。したがって、目標探知能力の高い相手方レーダに補足されることを防ぐためには、特定の方向に対するレーダ断面積を低減させる必要がある。以下説明するアレーアンテナ装置は、複数の相手レーダから到来したレーダ波を受信するとともに、受信したレーダ波から最も周波数が高いレーダ波を検出する周波数検出装置と、最も周波数が高いレーダ波の発信源である相手方レーダの方位を検出する方位検出装置とを備え、その方位に対するレーダ断面積を低減させることにより、最も高い探知能力を持つ相手方レーダに探知されにくくするものである。具体的には、以下説明するアレーアンテナ装置は、アレーアンテナを構成する各素子アンテナごとに放射レーダ波の位相を移相制御し、これらの素子アンテナから放射されるレーダ波が、相手方レーダ方位に対するレーダ断面積の小さいビームパタンを形成するものである。このように、各素子アンテナごとに放射レーダ波の位相を移相制御する点で、アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナからの放射レーダ波の位相を、アレーアンテナ表面で反射する相手方レーダ波の位相と逆相になるように一律に移相制御する実施の形態１に係るアレーアンテナ装置と異なる。
【００３７】
図８は本発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図８において、２７は受信機２０から伝達された複数の相手方レーダからのレーダ波を含む受信レーダ波の周波数を分析し、最も周波数の高いレーダ波を検出する周波数検出装置、２８は周波数検出装置２７で検出された最も周波数が高いレーダ波の発信源である相手方レーダの方位を検出する方位検出装置、２９は方位検出装置２８が検出した方位に対するレーダ断面積を低減させるように移相器制御装置２４を介して各素子アンテナの可変移相器４を制御する制御処理装置である。なお、図８において図７と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００３８】
以下、アレーアンテナ装置の動作について図８を参照しながら説明する。相手方レーダが複数存在する場合、最も探知能力が高い相手方レーダ装置の方位を検出するために、制御処理装置２９はスイッチ制御装置２６を介して、素子アンテナ１６、１７、１８を受信機２０と接続するようにスイッチ２５を接続点ｂに切り換える。受信機２０は素子アンテナ１６、１７、１８が受信したレーダ波の電力を計測するとともに、周波数検出装置２７に受信レーダ波を出力する。周波数検出装置２７は受信機２０から伝達された複数の相手方レーダからのレーダ波を含む受信レーダ波の周波数を分析し、最も周波数の高いレーダ波を検出する。方位検出装置２８は周波数検出装置２７が検出した最も周波数が高いレーダ波の発信源である相手方レーダの方位を検出する。
【００３９】
制御処理装置２９は脅威度が高い相手方レーダの方位を認識すると、相手方レーダの方位に対するレーダ断面積が小さいビームパタンを形成するように、移相器制御装置２４を制御して各素子アンテナ１６、１７、１８の可変移相器４を設定する。さらに、抵抗器制御装置２３を制御して素子アンテナ１６、１７、１８のインピーダンスを変化させて、開放端子２１で全反射したレーダ波が放射波として素子アンテナ外部に放射されるように素子アンテナ１６、１７、１８の負荷を設定する。可変移相器４、抵抗器制御装置３を設定すると、制御処理装置２９はスイッチ制御装置２６を用いてスイッチ２５を接続点ｃに切り換え、アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナ１６、１７、１８を開放端子２１に接続する。
【００４０】
素子アンテナ１６、１７、１８が開放端子２１に接続されると、素子アンテナ１６、１７、１８が受信したレーダ波は開放端子２１に入力される。開放端子２１は入力されたレーダ波を同位相のまま全反射させる。開放端子２１にて全反射されたレーダ波は、制御処理装置２９により位相が設定された可変移相器４において所定の位相、すなわち、相手方レーダの方位に対する指向性を低減させたビームパタンを形成するような位相に移相され、放射波として素子アンテナ１６、１７、１８から外部に放射される。このように、相手方レーダの方位に対するレーダ断面積を低減させるように、制御処理装置２９は各素子アンテナの可変移相器４を設定するので、素子アンテナ１６、１７、１８から放射された放射波は脅威度が最も高い相手方レーダ波の方位に対する指向性が小さいビームパタンを形成する。
【００４１】
一方、脅威度が同じくらい高い相手方レーダが複数存在する場合、特定方位の指向性を低減させるビームパタンを形成するよりも、各素子アンテナからの放射波を抑制して履域に均一にレーダ断面積を低減させるほうが相手方レーダに補足されにくくなる。そこで、脅威度が同程度の複数の相手方レーダからレーダ波が到来する状況においては、制御処理装置２９はスイッチ制御装置２６を用いて、アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナ１６、１７、１８を接続点ｂに切り換えて受信機２０に接続するようスイッチ２５を制御する。素子アンテナ１６、１７、１８が受信機２０に接続されると受信したレーダ波は受信機２０に入力される。受信機２０は入力されたレーダ波の電力を計測して、電力測定結果を制御処理装置２９へ伝達する。制御処理装置２９は、レーダ波の電力値が最大となるときの抵抗値および位相値を求めて可変抵抗器３、可変移相器４を制御することで素子アンテナ１６、１７、１８のインピーダンスマッチングを行い素子アンテナ１６、１７、１８の負荷を整合させる。素子アンテナ１６、１７、１８の負荷状態が整合すると、素子アンテナ１６、１７、１８が受信した相手方レーダからのレーダ波は無反射になるので、アンテナパタンの履域に均一にレーダ断面積を低減させる。したがって、脅威度が高い複数の相手方レーダに対してレーダ断面積を低減させて、探知されにくくすることができる。
【００４２】
以上説明したアレーアンテナ装置は、複数の相手レーダから到来したレーダ波から最も周波数が高いレーダ波を検出する周波数検出装置と、最も周波数が高いレーダ波の発信源である相手方レーダの方位を検出する方位検出装置とを備え、その方位へのアンテナ指向性を低減させるように、各素子アンテナの位相値を制御することにより特定方向のレーダ断面積を小さくし、高い探知能力を持つ相手方レーダに探知されにくくするものである。また、探知能力の高い相手方レーダが複数ある場合には、すべての素子アンテナを整合状態にして放射波が外部に放射されるのを防止してアンテナパタンの履域において均一にレーダ断面積を低減させる。
【００４３】
なお、上記説明によるアレーアンテナ装置にも、アレーアンテナ表面に、受信素子を配設し、受信素子を整合終端端子と接続し、受信素子の負荷を整合させることにより、アレーアンテナ表面において相手方レーダ波が反射することを抑制することができ、レーダ断面積をより効果的に低減させることができる。
【００４４】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナの構成を示す斜視図である。図１０は図９に示すアレーアンテナの構成を示す平面図である。図９および図１０において、３０は素子アンテナ１間に配設された第一の遮蔽板、３１は素子アンテナ１間に配設された第二の遮蔽板、３２はアレーアンテナ表面に対して第一および第二の遮蔽板３０、３１を出し入れ可能にするスリットである。なお図９において図１と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００４５】
相手方レーダ波の周波数がアレーアンテナ装置の動作周波数よりも高い場合、すなわち相手レーダ波長よりも素子アンテナ１の配設間隔（図９、図１０に示すｄ）が広いときブラッグ回折が発生する。ブラッグ回折が発生すると、アレーアンテナ表面からの反射波は特定方向のレーダ断面積が高いローブいわゆるブラッグローブが形成されるため、特定方向におけるレーダ断面積が大きくなる。図１０（ａ）に示すように、ブラッグローブはアレー配列における隣り合った素子アンテナへ入射して散乱される往復の行路差が２πの整数倍となったときに発生する。以下説明するアレーアンテナ装置は、図１０（ｂ）に示すように、素子アンテナ間に遮蔽板を備えることにより素子間隔ｄをｄ’に変更して、ブラッグローブの発生を抑制するものである。
【００４６】
以下、図９を参照しながらアレーアンテナ装置の構成について説明する。第一の遮蔽板３０は、アレーアンテナ表面に配列された素子アンテナ１と水平方向に隣接する素子アンテナ１との間に配設されて、素子アンテナ１を構造的に遮蔽するとともに素子間隔ｄをｄ’に変更する。そして、第二の遮蔽板３１はアレーアンテナ表面に配列された素子アンテナ１と垂直方向に隣接する素子アンテナ１との間に配設され、素子アンテナ１を構造的に遮蔽するとともに素子間隔ｄをｄ’’に変更する。このように素子アンテナ１と水平方向および垂直方向に隣接する素子アンテナ１との間に第一および第二の遮蔽板３０、３１を配設することにより、素子アンテナ１を遮蔽して、隣接する素子アンテナ１から反射した反射波を受信しないようにすることができる。
【００４７】
また、第一および第二の遮蔽板３０、３１により素子アンテナ間の配列間隔を変えることができるので、相手レーダ波長よりも素子アンテナ１の配列間隔が広いときに発生するブラッグ回折を原因とするブラッグローブが形成されることを抑制することができる。第一の遮蔽板３０、第二の遮蔽板３１は、スリット３２よりアレーアンテナ表面に対して出し入れ可能に設けられており、相手方レーダ波長が頻繁に変化するときには、相手方レーダ波長と素子間隔に応じてブラッグローブが形成されないようにアレーアンテナ表面に対して出し入れして、ブラッグローブの発生を抑制する。なお、相手方レーダ波長がほぼ固定されているときには第一の遮蔽板３０、第二の遮蔽板３１をアレーアンテナ表面に固定して配設してもよい。
【００４８】
以上説明したように、ブラッグローブは、相手方レーダ波長よりも素子間隔が広いときに発生するブラッグ回折により生じる。上記説明によるアレーアンテナは、素子間隔がブラッグ回折の生じる条件を満たす場合、遮蔽板を素子アンテナ間に配設することにより素子間隔を変更し、ブラッグローブが形成されることを抑制するものである。また、上記説明によるアレーアンテナ装置は、実施の形態１から実施の形態５において説明したアレーアンテナ装置のいずれに適用することも可能である。
【００４９】
実施の形態７．
アレーアンテナ装置には、素子アンテナを介して送受信する信号を増幅する増幅器が備えられることがある。しかし、増幅器は能動デバイスであるため、素子アンテナが受信して増幅器に入力されたレーダ波の一部を反射させる。増幅器にて反射されたレーダ波は放射波として素子アンテナ外部に放射され、レーダ断面積を大きくする原因となる。以下、増幅器からの放射波を抑制してレーダ断面積を低減させるアレーアンテナ装置について説明する。
【００５０】
図１１は本発明の実施の形態７に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１１において、３３は各素子アンテナ１６、１７、１８に設けられて送受信される信号を増幅する増幅器、３４は増幅器３３に接続されるとともに終端させられた抵抗器である。なお、図１１において図７と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。
【００５１】
以下、アレーアンテナ装置の動作について図１１を参照しながら説明する。素子アンテナ１６、１７、１８が受信したレーダ波は増幅器３３に入力される。増幅器３３は入力されたレーダ波を増幅して出力する。増幅器３３から出力されたレーダ波は、スイッチ２５により形成された経路を通って送信機１９、受信機２０、開放端子２１のいずれかに伝達される。一方、素子アンテナ１６、１７、１８から増幅器３３に入力されたレーダ波の一部は反射されて素子アンテナ１６、１７、１８に出力される。増幅器３３にて反射されたレーダ波は素子アンテナ１６、１７、１８から放射される前に抵抗器３４に入力される。抵抗器３４は接地されて終端させられているため、増幅器３３から反射されたレーダ波は素子アンテナ１６、１７、１８から放射される前に、そのエネルギーは抵抗器３４において全て熱に変換される。したがって、増幅器３３において反射したレーダ波が放射波として素子アンテナ外部に放射されることを抑制できる。
【００５２】
以上説明したアレーアンテナ装置は、素子アンテナと増幅器の間に抵抗器を備えることにより、増幅器にて反射されたレーダ波のエネルギーをすべて熱に変換して、素子アンテナ外部に放射波が放射されるのを抑制するものである。なお、素子アンテナの動作周波数範囲は増幅器の動作周波数範囲より広いため、増幅器の使用周波数範囲全ての反射波を低減させることができ、レーダ断面積低減の効率を高めることができる。また、上記説明によるアレーアンテナ装置は、実施の形態１から実施の形態５において説明したアレーアンテナ装置のいずれに適用することも可能である。
【００５３】
実施の形態８．
図１２は本発明の実施の形態８に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１２において３５は素子アンテナ１が配設された配設面である。なお、図１２において図４と同一の符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。実施の形態１から実施の形態７にて説明したアレーアンテナ装置は、素子アンテナ１を同一平面上に配設することにより構成されたアレーアンテナを備えていた。以下、説明するアレーアンテナ装置は、曲面状に形成された配設面３５に素子アンテナ１を配設することにより構成されたアレーアンテナを備えたものである。
【００５４】
以下、アレーアンテナ装置の動作について図１２を参照しながら説明する。素子アンテナ１を配設する配設面３５を曲面状に形成すると、相手方レーダから配設面３５に入射したレーダ波は散乱し、相手方レーダの方位への反射を低減させる。そして、実施の形態２で説明したとおり、素子アンテナ１の負荷は制御処理装置９により整合状態に設定されるので、素子アンテナ１が受信したレーダ波は無反射となり、素子アンテナ１からの放射波は抑制される。配設面を曲面状に形成することは、実施の形態１から実施の形態７にて説明したアレーアンテナ装置のいずれにも適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記可変移相器を制御して、前記端子で全反射して前記素子アンテナ外部に放射される受信レーダ波の位相を前記アレーアンテナの表面で反射する前記レーダ波の位相と逆相になるように移相制御する制御処理装置を備えたので、アレーアンテナ表面からの反射波と素子アンテナからの放射波を互いに相殺させて、レーダ断面積を低減させることができる。
【００５６】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、インピーダンスを変化させる可変抵抗器とレーダ波の位相を移相させる可変移相器とを有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、この受信機が計測した電力が所定値より大きくなるときの位相値に基づいて前記可変移相器を制御し、前記受信機が計測した電力が所定値より大きくなるときの抵抗値に基づいて前記可変抵抗器を制御することによって、前記素子アンテナが前記レーダ波を反射することを抑制する制御処理装置を備えたので、素子アンテナに入力された相手方レーダ波が全反射して放射波として外部に放射されることを抑制することができる。
【００５７】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、相手方レーダから到来したレーダ波を受信する素子アンテナのうち、受信したレーダ波を全反射する開放端子と接続され、前記レーダ波と同じ位相のレーダ波を外部に放射する第一の素子アンテナと、前記レーダ波の位相をπだけ移相して全反射する短絡端子と接続され、前記第一の素子アンテナから放射されるレーダ波の位相と逆相のレーダ波を外部に放射する第二の素子アンテナとを備えたので、第一の素子アンテナからの放射波と第二の素子アンテナからの放射波が互いに打ち消し合い、素子アンテナからの放射波によってレーダ断面積が大きくなるのを抑制することができる。
【００５８】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器、インピーダンスを変化させる可変抵抗器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、前記端子と接続された素子アンテナの前記可変移相器を制御して前記素子アンテナから放射されるレーダ波の位相を移相し、前記受信機と接続された素子アンテナの前記可変抵抗器を受信レーダ波の電力に応じて制御することにより前記素子アンテナのインピーダンスを整合させる制御処理装置と、前記素子アンテナの接続先を前記受信機、前記端子間で選択的に切り換えるスイッチとを備えたので、アレーアンテナ表面からの反射波と素子アンテナからの放射波を互いに相殺させる機能と、素子アンテナに入力された相手方レーダ波が全反射して放射波として外部に放射されることを抑制する機能を切り換えることができる。
【００５９】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、レーダ波の位相を移相させる可変移相器を有する素子アンテナが複数個配設されたアレーアンテナと、前記素子アンテナが受信した受信レーダ波を全反射させる端子と、前記各素子アンテナが受信した受信レーダ波の電力を計測する受信機と、前記素子アンテナの接続先を前記端子および前記受信機間で切り換えるスイッチと、前記受信機から入力された受信レーダ波より相手方レーダの方位を測定する方位検出装置と、前記スイッチを制御して前記素子アンテナを、前記方位検出装置に受信レーダ波を出力する受信機に接続し、前記方位検出装置により相手方レーダの方位を探知させ、さらに前記スイッチを制御して前記素子アンテナを前記端子に接続し、前記端子で全反射して各素子アンテナの外部に放射されるレーダ波の位相を、前記方位検出装置が検出した相手方レーダの方位に対する指向性を低減させるように、前記各素子アンテナの可変移相器を制御して移相する制御処理装置を備えたので、所定の相手方レーダに対するレーダ断面積を低減させることができる。
【００６０】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナとともに配設されてレーダ波を受信する受信素子と、この受信素子のインピーダンスを変化させて、前記受信素子が前記レーダ波を反射することを抑制する整合終端端子とを有するアレーアンテナを備えたので、相手方レーダ波がアレーアンテナ表面で反射する反射波を抑制することが可能になり、レーダ断面積を低減する効果がさらに向上する。
【００６１】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、隣接する素子アンテナ同士を遮蔽する遮蔽部材を素子アンテナ間に配設したアレーアンテナを備えたので、ブラックローブによる影響を抑制することができる。
【００６２】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、素子アンテナが配設された配設面が曲面形状に形成されたアレーアンテナを備えたので、配設面に入射した相手方レーダ波を散乱させ、相手方レーダ方位への反射を低減させることができる。
【００６３】
また、本発明に係るアレーアンテナ装置は、送受信するレーダ波を増幅する増幅器と、この増幅器において反射したレーダ波を消滅させる抵抗器とを備えたアレーアンテナを備えたので、増幅器から素子アンテナ外部にレーダ波が放射されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナの構成を示す斜視図である。
【図１０】図９に示すアレーアンテナの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係るアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来のアレーアンテナの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１素子アンテナ、２開放端子、３可変抵抗器、４可変移相器、
５抵抗器制御装置、６移相器制御装置、７短絡端子、８受信機、
９制御処理装置、１０受信素子、１１整合終端端子、
１２第一の素子アンテナ、１３開放端子、１４第二の素子アンテナ、
１５短絡端子、１６、１７、１８素子アンテナ、１９送信機、
２０受信機、２１開放端子、２２制御処理装置、２３抵抗器制御装置、
２４移相器制御装置、２５スイッチ、２６スイッチ制御装置、
２７周波数検出装置、２８方位検出装置、２９制御処理装置、
３０第一の遮蔽板、３１第二の遮蔽板、３２スリット、３３増幅器、
３４抵抗器、３５配設面、３６第１の素子アンテナ群、
３７第２の素子アンテナ群、３８第１の平面、３９第２の平面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an array antenna device which reduces a radar cross-sectional area of an array antenna mounted on an aircraft or the like and is hard to be detected by a counterpart radar.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an array antenna disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-307617. In FIG. 13, reference numeral 36 denotes a first element antenna group, 37 denotes a second element antenna group, 38 denotes a first plane, and 39 denotes a second plane. Next, the operation of the array antenna having the above configuration will be described. The plurality of element antennas are divided into a first element antenna group 36 and a second element antenna group 37. A step is provided between a first plane 38 on which the first element antenna group 36 is arranged and a second plane 39 on which the second element antenna group 37 is arranged. The step is set to about one-fourth of the other party's radar wavelength or an odd multiple thereof. By providing this step, the reflected wave arriving from the other party's radar and reflected on the first plane 38 and the reflected wave reflected on the second plane 39 have opposite phase relationships and cancel each other. The radar cross-sectional area of the array antenna having the above configuration is reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the reflected wave of the other party's radar wave reflected on the surface of the array antenna and the radiated wave of the other party's radar wave reflected inside the element antenna and radiated outside cause the radar cross-sectional area to increase. Then, as the radar cross-sectional area increases, the possibility of detection by the opponent radar increases. In this regard, the conventional array antenna has a step set between the first plane 38 and the second plane 39 so as to be approximately one-fourth of the counterpart radar wavelength or an odd multiple thereof, and The reflected wave reflected by 38 and the reflected wave reflected by the second plane 39 cancel each other, and the increase in the radar cross-sectional area due to the reflected wave reflected on the surface of the array antenna is suppressed.
[0004]
However, in an array antenna in which reflected waves are offset by providing a step, when the wavelength of the other radar changes, reflected waves from the first plane 38 and the second plane 39 are not canceled out, and the radar cross-sectional area increases. . Further, in order to further reduce the radar cross-sectional area, it is necessary to suppress the radiation wave from the element antenna. The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an array antenna device that reduces a radar cross-sectional area by reducing a reflected wave of a counterpart radar wave reflected on an array antenna surface. One purpose. It is a second object of the present invention to provide an array antenna device for reducing a radar cross-sectional area by preventing a radiation wave generated as a result of total reflection of a counterpart radar wave inside an element antenna, thereby preventing the radar cross-sectional area from expanding. And
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An array antenna device according to the present invention includes an array antenna having a plurality of element antennas each having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave, and a terminal for totally reflecting a received radar wave received by the element antenna. Controlling the variable phase shifter so that the phase of the received radar wave totally reflected at the terminal and radiated outside the element antenna is opposite to the phase of the radar wave reflected at the surface of the array antenna. And a control processor for performing phase shift control.
[0006]
An array antenna device according to the present invention is a variable resistor that changes impedance. And a variable phase shifter that shifts the phase of radar waves An array antenna having a plurality of element antennas having the same, a receiver for measuring the power of the received radar wave received by the element antenna, and a phase value when the power measured by the receiver becomes larger than a predetermined value Controlling the variable phase shifter on the basis of, by controlling the variable resistor based on the resistance value when the power measured by the receiver is greater than a predetermined value And a control processing device for suppressing the element antenna from reflecting the radar wave.
[0007]
An array antenna device according to the present invention is connected to an open terminal for totally reflecting a received radar wave among element antennas for receiving a radar wave arriving from a counterpart radar, and externally outputting a radar wave having the same phase as the radar wave. A first element antenna that radiates, and a short-circuit terminal that shifts the phase of the radar wave by π and totally reflects, and has a phase opposite to that of the radar wave radiated from the first element antenna. And a second element antenna for radiating the light to the outside.
[0008]
The array antenna device according to the present invention is configured such that a variable phase shifter that shifts the phase of a radar wave, an array antenna in which a plurality of element antennas each having a variable resistor that changes impedance are provided, and the element antenna receives A terminal for total reflection of the received radar wave, a receiver for measuring the power of the received radar wave received by the element antenna, and controlling the variable phase shifter of the element antenna connected to the terminal from the element antenna. A control processing device for shifting the phase of a radiated radar wave and matching the impedance of the element antenna by controlling the variable resistor of the element antenna connected to the receiver according to the power of the received radar wave And a switch for selectively switching the connection destination of the element antenna between the receiver and the terminal.
[0009]
Further, an array antenna device according to the present invention includes an array antenna in which a plurality of element antennas each having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave are provided, and a reception radar wave received by the element antenna is totally reflected. Terminal, a receiver for measuring the power of the received radar wave received by the element antenna, a switch for switching the connection destination of the element antenna between the terminal and the receiver, and a reception radar input from the receiver An azimuth detection device that measures the azimuth of the other radar from the wave, and the element antenna that controls the switch is connected to a receiver that outputs a received radar wave to the azimuth detection device. The direction is detected, and the switch is further controlled to connect the element antenna to the terminal. A control processing device that controls the variable phase shifters of the element antennas to shift the phase of the radar wave radiated to the unit so as to reduce the directivity with respect to the azimuth of the other radar detected by the azimuth detecting device. It is provided with.
[0010]
Further, the array antenna device according to the present invention is provided with a receiving element that is disposed together with the element antenna and receives a radar wave, and suppresses the receiving element from reflecting the radar wave by changing the impedance of the receiving element. And an array antenna having matching termination terminals.
[0011]
Further, an array antenna device according to the present invention includes an array antenna in which a shielding member for shielding adjacent element antennas is provided between the element antennas.
[0012]
Further, an array antenna device according to the present invention includes an array antenna in which an arrangement surface on which an element antenna is arranged is formed in a curved shape.
[0013]
Further, an array antenna device according to the present invention includes an array antenna including an amplifier for amplifying a radar wave to be transmitted and received, and a resistor for eliminating the radar wave reflected by the amplifier.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the array antenna device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an element antenna for receiving a radar wave arriving from a counterpart radar, 2 an open terminal for opening the load state of the element antenna 1, and 3 a variable resistor for changing the impedance of the element antenna 1. 4, a variable phase shifter for shifting the phase of the radar wave totally reflected at the open terminal 2, 5 a resistor control device for controlling the variable resistor 3, 6 a phase shift for controlling the variable phase shifter 3 The control unit 9 controls the variable phase shifter 4 and the variable resistor 5 so that the phase of the radar wave totally reflected at the open terminal 2 becomes the same amplitude and opposite phase as the wave reflected from the surface of the array antenna. Device.
[0015]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. The array antenna is configured by arranging a plurality of element antennas 1 for receiving radar waves from a counterpart radar on the same plane. A part of the radar wave from the other radar is received by each element antenna 1, and a part is reflected on the surface of the array antenna. The radar wave received by the element antenna 1 is input to the open terminal 2. The open terminal 2 totally reflects the received radar wave received by the element antenna 1 without changing the phase. The radar wave totally reflected by the open terminal 2 is input to the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4. The control processing device 9 determines whether the amplitude / phase of the radiation wave radiated from the element antenna 1 is the same as the amplitude / phase of the reflected wave from the surface of the array antenna and opposite to the predetermined phase value. The impedance (resistance value) of the element antenna 1 capable of radiating the reflected radar wave to the outside of the element antenna is obtained. Then, the resistance value and the phase value are transmitted to the resistor controller 5 and the phase shifter controller 6. The resistor control device 5 and the phase shifter control device 6 set the resistance value and the phase value obtained by the control processing device 9 to the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4, respectively.
[0016]
The variable phase shifter 4 shifts the phase of the radar wave totally reflected at the open terminal 2 under the control of the phase shifter controller 6. The radar wave output from the variable phase shifter 4 is radiated as a radiated wave from the element antenna 1 set to have an impedance capable of radiating the radar wave by the variable resistor 3. The radiated wave from the element antenna 1 is adjusted to have the same amplitude and the opposite phase as the reflected wave from the surface of the array antenna, and the radiated wave and the reflected wave cancel each other. Therefore, it is difficult for the counterpart radar to detect the radiation wave and the reflected wave from the array antenna.
[0017]
As described above, the array antenna apparatus according to the above description is configured so that the radiated wave from the element antenna 1 which originally increases the radar cross-sectional area has the same amplitude and opposite phase as the reflected wave from the array antenna surface. The characteristic is that the radiation wave and the reflected wave cancel each other out by adjusting. In the array antenna device described above, the open terminal 2 totally reflects the radar wave received by the element antenna 1 without changing the phase. However, it is not always necessary to use the open terminal 2 to totally reflect the radar wave, and any terminal may be used as long as it is a terminal that totally reflects the radar wave received by the element antenna 1.
[0018]
For example, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the array antenna device according to Embodiment 1 of the present invention. The short-circuit terminal 7 shown in FIG. 2 is a terminal for shifting the phase of the radar wave received by the element antenna 1 by π and totally reflecting the shifted radar wave. The array antenna device shown in FIG. 2 using the short-circuit terminal 7 also adjusts the amplitude and phase of the radar wave so that the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4 have the same amplitude and opposite phase as the reflected wave. Has the same effect as the array antenna device according to the first embodiment.
[0019]
Embodiment 2 FIG.
The array antenna apparatus according to the first embodiment adjusts the radiated wave from element antenna 1 to the same amplitude and opposite phase as the reflected wave that is the radar wave reflected from the surface of the array antenna and reflected from the counterpart radar, so that the radiated wave The reflected waves were canceled each other to reduce the radar cross-sectional area. The array antenna device described below matches the impedance of the element antenna and suppresses the reflection of the radar wave by the element antenna to radiate outside the element antenna, thereby reducing the radar cross-sectional area.
[0020]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the array antenna device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the array antenna device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 8 denotes a receiver having a function of measuring the power of the other party's radar wave received. Reference numeral 9 denotes a resistor control device that detects a phase value and a resistance value when the power measured by the receiver 8 is maximized. 5. A control processing device for controlling the phase shifter control device 6. In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a receiving element used as a receiving-only element antenna, and reference numeral 11 denotes a matching termination terminal for bringing the load of the receiving element 10 into a matching state. 3 and 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will not be repeated.
[0021]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. The receiver 8 measures the power of the radar wave received by the element antenna 1. The receiver 8 that has measured the power of the radar wave transmits the power measurement result to the control processing device 9. The control processing device 9 obtains a resistance value and a phase value when the power of the radar wave becomes larger than a predetermined value, specifically, when the power value becomes maximum, from the power measurement result transmitted from the receiver 8. The resistance value is transmitted to the resistor control device 5 and the phase value is transmitted to the phase shifter control device 6 in order to set the load state of the element antenna 1 using the obtained resistance value and phase value. The resistor control device 5 controls the variable resistor 3 based on the resistance value transmitted from the control processing device 9. Similarly, the phase shifter control device 6 controls the variable phase shifter 4 based on the phase value transmitted from the control processing device 9. As described above, the control processing device 9 matches the impedance of the element antenna by controlling the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4 by obtaining the resistance value and the phase value when the power value of the radar wave is maximum. Then, the load of the element antenna 1 is set so as to be in a matching state.
[0022]
When the load state of the element antenna 1 is matched, it is possible to suppress the reception radar wave from being radiated outside the element antenna 1 as a radiation wave. When the element antenna 1 suppresses the reflection of the radar wave, the radar cross-sectional area can be reduced over the entire coverage area of the array antenna pattern.
[0023]
The above-described array antenna device is designed to reduce the cross-sectional area of the radar by suppressing the emission of the radiation wave from the element antenna 1. However, in order to further reduce the radar cross-sectional area, it is necessary to reduce the reflected waves from the surface of the array antenna. Therefore, as shown in FIG. 4, the receiving element 10 is disposed between the element antennas 1 disposed on the surface of the array antenna, and the matching terminating terminal 11 and the receiving element 10 for bringing the load of the receiving element 10 into a matching state are arranged. Connecting. As a result, most of the radar waves incident on the surface of the array antenna are non-reflective after being received by the receiving element 10. As described above, when the array antenna is configured by the element antenna 1 and the receiving element 10, it is possible to suppress the radiated wave from the element antenna 1 and to reduce the reflected wave from the surface of the array antenna. Can be further reduced.
[0024]
Embodiment 3 FIG.
In the array antenna device according to the first embodiment, the radar cross-sectional area is reduced by canceling out the radiation wave from the element antenna and the reflected wave from the surface of the array antenna. Further, the array antenna apparatus according to the second embodiment suppresses the radiated wave from the element antenna and also suppresses the reflected wave from the surface of the array antenna by including the receiving element connected to the matching terminal. This was to reduce the cross-sectional area. The array antenna device described below reduces a radar cross-sectional area by canceling out radiation waves radiated from element antennas.
[0025]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the array antenna device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 12 denotes a first element antenna, 13 denotes an open terminal for releasing the load of the first element antenna 12, and 14 denotes a second element disposed at a position adjacent to the first element antenna 12. The element antenna 15 is a short-circuit terminal for short-circuiting the load of the second element antenna 14. In FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will not be repeated.
[0026]
Hereinafter, the operation of the array antenna will be described with reference to FIG. The first element antenna 12 and the second element antenna 14 are both element antennas for receiving radar waves from the other party's radar, and are arranged in a plurality so as to be adjacent to each other on the same plane to form an array antenna. ing. The radar wave received by the first element antenna 12 is output to the open terminal 13, and the radar wave received by the second element antenna 14 is output to the short terminal 15. The open terminal 13 totally reflects the radar wave received by the first element antenna 12 while keeping the same phase. The radar wave totally reflected at the open terminal 13 is radiated outside from the first element antenna 12 via the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4. For convenience of explanation, a radiation wave radiated outside from the first element antenna 12 is referred to as a first radiation wave.
[0027]
On the other hand, the short-circuit terminal 15 totally reflects the radar wave received by the second element antenna 14 by shifting its phase by π. The radar wave totally reflected at the short-circuit terminal 15 is radiated outside from the second element antenna 14 via the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4. For convenience of explanation, a radiation wave radiated outside from the second element antenna 14 is referred to as a second radiation wave. The first radiation wave and the second radiation wave can be considered to be waves having the same amplitude and shifted in phase by π. When the first radiation wave and the second radiation wave are respectively radiated to the outside from the first element antenna 12 and the second element antenna 14 disposed adjacent to each other, a first phase difference of π is obtained. The radiated wave and the second radiated wave cancel each other and are canceled in the air near the array antenna, so that the radar cross-sectional area can be reduced.
[0028]
The array antenna device described above reduces the radar cross-sectional area by canceling out the first radiation wave and the second radiation wave having a phase difference of π. However, the array antenna device according to the above description cannot suppress the reflected wave reflected on the surface of the array antenna. Therefore, in order to further reduce the radar cross-sectional area, as shown in FIG. It is necessary to dispose the receiving element 10 between the second element antenna 12 and the second element antenna 14 and to connect the receiving element 10 to a matching terminal for bringing the load of the receiving element 10 into a matching state. By taking measures against reflected waves on the surface of the array antenna as described above, in the array antenna device according to the above description, most of the radar waves incident on the array antenna are non-reflective after being received by the receiving element 10. As described above, when the array antenna is configured by the first element antenna 12, the second element antenna 14, and the receiving element 10, it is possible to suppress the radiation wave from the element antenna from increasing the radar cross-sectional area, and Also, it is possible to reduce the reflected wave reflected from the surface of the array antenna, and it is possible to further reduce the radar cross-sectional area.
[0029]
In the array antenna device shown in FIG. 5, it is essential that the amplitude and phase of the radar wave totally reflected at the open terminal 13 to the short-circuit terminal 15 be adjusted by the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4. is not. However, in order for the first radiation wave and the second radiation wave to effectively cancel each other in the air outside the element antenna, it is preferable that the phase difference be exactly π and have the same amplitude. Therefore, the variable phase shifter 4 can further reduce the radar cross-sectional area by appropriately adjusting the phase and amplitude of the radar wave totally reflected at the open terminal 13 or the short-circuit terminal 15.
[0030]
Embodiment 4 FIG.
In the array antenna devices described in the first to third embodiments, the radar cross-sectional area is reduced by using all the element antennas constituting the array antenna. The array antenna device described below includes a switch for switching a connection destination of each element antenna constituting the array antenna, selects an arbitrary element antenna among a plurality of element antennas, and switches and uses the operation of each element antenna. Is what makes it possible.
[0031]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 7, reference numerals 16, 17, and 18 denote element antennas, 19 denotes a transmitter that outputs a transmission signal to the element antenna when the array antenna apparatus transmits a signal from the array antenna, and 20 denotes a counterpart radar wave received by the element antenna. A receiver having a function of measuring the power of the antenna, 21 is an open terminal for releasing the load of the element antenna, 22 is a phase value when the power measured by the receiver 20 is maximized, and a resistance is detected by detecting a resistance value. A control processing device for controlling the device control device 23 and the phase shifter control device 24; a switch 25 for selectively switching the connection destination of the element antennas 16, 17, and 18 from the transmitter 19, the receiver 20, and the open terminal 21; 26 is a switch control device for controlling the switching of the switch 25. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof is omitted.
[0032]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. When the array antenna apparatus transmits a signal from the transmitter 19, it is necessary to reduce the radar cross-sectional area by emitting a radiation wave having the same amplitude and opposite phase as the reflected wave within a range that does not interfere with the transmitted signal. In such a case, the control processing device 22 switches the element antenna 16 and the element antenna 18 to the connection point a to connect to the transmitter 19 via the switch control device 26, and switches the element antenna 17 to the connection point c to open. The switch 25 is controlled so as to be connected to the terminal 21. On the other hand, when the array antenna apparatus receives a radar wave from the other party's radar, the element antenna 16 and the element antenna 18 are switched to the connection point b to connect to the receiver 20, and the element antenna 17 is switched to the connection point c to open the terminal. The switch 25 is controlled so as to connect to the switch 21.
[0033]
When the switch 25 connects the element antennas 16 and 18 to the transmitter 19, the transmitter 19 outputs a transmission signal to the element antennas 16 and 18. The element antennas 16 and 18 transmit a transmission signal transmitted from the transmitter to the outside. That is, the element antennas 16 and 18 connected to the transmitter 19 function as a normal transmitting antenna. On the other hand, when the switch 25 connects the element antennas 16 and 18 to the receiver 20, the received signals received by the element antennas 16 and 18 are input to the receiver 20. The receiver 20 extracts the reception information from the reception signal and measures the power of the reception radar wave. The control processing device 22 controls the resistor control device 23, so that the element antennas 16 and 18 do not emit a radiation wave based on the resistance value and the phase value when the power of the received radar wave measured by the receiver 20 is maximized. The impedance of the element antennas 16 and 18 is matched by controlling the phase shifter control device 24. That is, the element antennas 16 and 18 connected to the receiver 20 function as a normal receiving antenna while suppressing the reception signal from being reflected by the element antenna and radiated to the outside.
[0034]
The element antennas 16 and 18 are connected to one of the transmitter 19 and the receiver 20 to function as a transmission antenna or a reception antenna, whereas the element antenna 17 connected to the open terminal 21 by the switch 25 is In this case, a radiation wave having a phase opposite to that of the reflected wave from the surface of the array antenna is radiated to reduce the radar cross-sectional area. That is, the open terminal 21 totally reflects the radar wave received by the element antenna 17 without changing the phase. The control processing device 22 controls the variable resistor 3 via the resistor control device 23 of the element antenna 17 and changes the impedance of the element antenna 17 so that the element antenna 17 emits a radiation wave. On the other hand, the control processing device 22 controls the variable phase shifter 4 via the phase shifter control device 24 to reverse the phase of the radar wave totally reflected at the open terminal 21 to the phase of the reflected wave from the surface of the array antenna. The phase is shifted to be in phase. The radiated wave from the element antenna 17 and the reflected wave from the surface of the array antenna cancel each other, so that it is possible to suppress an increase in the radar cross-sectional area.
[0035]
The array antenna device described above is provided with a switch for switching the connection destination of each element antenna constituting the array antenna, and the control processing device matches the impedance of the element antenna to the element antenna connected to the receiver. Performs processing to prevent emission of radiation waves.For the element antenna connected to the open terminal, changes the impedance of the element antenna to emit radiation waves, and changes the phase of the radiation waves from the surface of the array antenna. This is a process for shifting the phase so that the phase is opposite to that of the reflected wave. Therefore, it is possible to switch the operation of each element antenna while selecting and using an arbitrary element antenna within a range that does not hinder the transmission / reception operation of the antenna apparatus, and further reduce the radar cross-sectional area of the array antenna apparatus. Can be done. In the array antenna device according to the above description, the same effect can be obtained even if a short-circuit terminal is used instead of the open terminal 21.
[0036]
Embodiment 5 FIG.
In general, a radar device that outputs a radar wave with a higher frequency has a higher target detection capability, and thus has a higher threat level on the detected side. Therefore, it is necessary to reduce the radar cross-sectional area in a specific direction in order to prevent the radar from being captured by the counterpart radar having a high target detection capability. An array antenna device to be described below receives a radar wave arriving from a plurality of partner radars, and detects a radar wave having the highest frequency from the received radar waves, and a transmission source of the radar wave having the highest frequency. And an azimuth detecting device for detecting the azimuth of the other party's radar, and by reducing the radar cross-sectional area in that azimuth, it is difficult for the other party's radar having the highest detection capability to be detected. Specifically, the array antenna device described below controls the phase shift of the radiated radar wave for each element antenna constituting the array antenna, and the radar wave radiated from these element antennas A beam pattern having a small radar cross-sectional area is formed. Thus, in terms of controlling the phase of the radiated radar wave for each element antenna, the phases of the radiated radar waves from all the element antennas constituting the array antenna are compared with those of the other radar wave reflected on the surface of the array antenna. This is different from the array antenna apparatus according to the first embodiment in which phase shift control is uniformly performed so that the phase is opposite to the phase.
[0037]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 27 denotes a frequency detecting device that analyzes the frequency of a received radar wave including radar waves transmitted from a plurality of counterpart radars transmitted from the receiver 20 and detects a radar wave having the highest frequency, and 28 denotes a frequency detecting device. An azimuth detecting device for detecting the azimuth of the other radar which is the source of the radar wave having the highest frequency detected at 27. 29 is a phase shifter control for reducing the radar cross-sectional area with respect to the azimuth detected by the azimuth detecting device. This is a control processing device that controls the variable phase shifter 4 of each element antenna via the device 24. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG.
[0038]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. When there are a plurality of counterpart radars, the control processing unit 29 connects the element antennas 16, 17, and 18 to the receiver 20 via the switch control unit 26 in order to detect the direction of the counterpart radar device having the highest detection capability. Switch 25 is switched to the connection point b. The receiver 20 measures the power of the radar wave received by the element antennas 16, 17, and 18, and outputs the received radar wave to the frequency detection device 27. The frequency detection device 27 analyzes the frequency of the received radar wave including the radar waves transmitted from the receiver 20 from a plurality of partner radars, and detects the radar wave having the highest frequency. The azimuth detecting device 28 detects the azimuth of the counterpart radar which is the source of the radar wave having the highest frequency detected by the frequency detecting device 27.
[0039]
When recognizing the azimuth of the counterpart radar having a high threat level, the control processing unit 29 controls the phase shifter control unit 24 so as to form a beam pattern having a small radar cross-sectional area with respect to the azimuth of the counterpart radar, and controls each element antenna 16, The variable phase shifters 4 of 17 and 18 are set. Further, the impedance of the element antennas 16, 17, and 18 is changed by controlling the resistor control device 23 so that the radar wave totally reflected at the open terminal 21 is radiated to the outside of the element antenna as a radiation wave. , 17, and 18 are set. When the variable phase shifter 4 and the resistor control device 3 are set, the control processing device 29 switches the switch 25 to the connection point c by using the switch control device 26, and all the element antennas 16, 17, and 18 constituting the array antenna are controlled. Is connected to the open terminal 21.
[0040]
When the element antennas 16, 17, 18 are connected to the open terminal 21, the radar waves received by the element antennas 16, 17, 18 are input to the open terminal 21. The open terminal 21 totally reflects the input radar wave while keeping the same phase. The radar wave totally reflected at the open terminal 21 forms a beam pattern in which the directivity in the predetermined phase, that is, the azimuth of the other radar is reduced in the variable phase shifter 4 whose phase is set by the control processing device 29. And is radiated to the outside from the element antennas 16, 17, and 18 as radiated waves. As described above, the control processing device 29 sets the variable phase shifter 4 of each element antenna so as to reduce the radar cross-sectional area with respect to the azimuth of the counterpart radar, so that the radiation waves radiated from the element antennas 16, 17, 18 Forms a beam pattern with a small directivity to the azimuth of the radar wave of the other party with the highest threat level.
[0041]
On the other hand, if there are multiple opposing radars with the same threat level, radar waves are suppressed from each element antenna and the radar is cut evenly over the track, rather than forming a beam pattern that reduces the directivity in a specific direction. Reducing the area makes it more difficult for the radar to be captured by the other party's radar. Therefore, in a situation where radar waves arrive from a plurality of counterpart radars having the same threat level, the control processing device 29 uses the switch control device 26 to control all the element antennas 16, 17, and 18 constituting the array antenna. The switch 25 is controlled to switch to the connection point b and connect to the receiver 20. When the element antennas 16, 17, 18 are connected to the receiver 20, the received radar wave is input to the receiver 20. The receiver 20 measures the power of the input radar wave and transmits the power measurement result to the control processing device 29. The control processing device 29 obtains the resistance value and the phase value when the power value of the radar wave becomes the maximum, and controls the variable resistor 3 and the variable phase shifter 4 so that the impedance matching of the element antennas 16, 17 and 18 is performed. Is performed to match the loads of the element antennas 16, 17, and 18. When the load conditions of the element antennas 16, 17, and 18 match, the radar waves received by the element antennas 16, 17, and 18 from the counterpart radar become non-reflective, so that the radar cross-sectional area is reduced uniformly over the coverage of the antenna pattern. Let it. Therefore, it is possible to reduce the radar cross-sectional area of a plurality of counterpart radars having a high threat level, thereby making it difficult to detect the radar.
[0042]
The array antenna device described above detects the highest frequency radar wave from radar waves arriving from a plurality of other radars, and detects the azimuth of the other radar that is the source of the highest frequency radar wave. An azimuth detecting device, which controls the phase value of each element antenna so as to reduce the antenna directivity in that azimuth, reduces the radar cross-sectional area in a specific direction, and detects the target radar with high detection capability It is hard to be done. Also, if there are multiple opponent radars with high detection capabilities, all element antennas are matched to prevent radiated waves from being radiated to the outside, and the radar cross-sectional area is reduced uniformly over the coverage of the antenna pattern Let it.
[0043]
In the array antenna device according to the above description, a receiving element is arranged on the surface of the array antenna, the receiving element is connected to the matching termination terminal, and the load of the receiving element is matched. Can be suppressed, and the radar cross-sectional area can be reduced more effectively.
[0044]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of an array antenna according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the array antenna shown in FIG. 9 and 10, reference numeral 30 denotes a first shielding plate disposed between the element antennas 1, 31 denotes a second shielding plate disposed between the element antennas 1, and 32 denotes a second shielding plate with respect to the surface of the array antenna. These slits allow the first and second shielding plates 30 and 31 to be taken in and out. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG.
[0045]
Bragg diffraction occurs when the frequency of the other party's radar wave is higher than the operating frequency of the array antenna device, that is, when the arrangement interval of the element antenna 1 (d shown in FIGS. 9 and 10) is wider than the other party's radar wavelength. When Bragg diffraction occurs, a reflected wave from the surface of the array antenna forms a lobe having a high radar cross-sectional area in a specific direction, that is, a so-called black globe, so that the radar cross-sectional area in a specific direction increases. As shown in FIG. 10A, black globes are generated when the round-trip path difference between incident and scattered incident and adjacent element antennas in the array becomes an integral multiple of 2π. As shown in FIG. 10B, the array antenna device described below changes the element interval d to d 'by providing a shielding plate between the element antennas to suppress the occurrence of black gloves.
[0046]
Hereinafter, the configuration of the array antenna device will be described with reference to FIG. The first shielding plate 30 is disposed between the element antennas 1 arranged on the surface of the array antenna and the horizontally adjacent element antennas 1 to structurally shield the element antennas 1 and reduce the element spacing d. Change to d '. The second shielding plate 31 is disposed between the element antennas 1 arranged on the surface of the array antenna and the element antennas 1 adjacent in the vertical direction, and structurally shields the element antennas 1 and reduces the element spacing d. Change to d ''. By arranging the first and second shielding plates 30 and 31 between the element antenna 1 and the element antenna 1 adjacent in the horizontal direction and the vertical direction in this way, the element antenna 1 is shielded and adjacent to the element antenna 1. The reflected wave reflected from the element antenna 1 can be prevented from being received.
[0047]
In addition, since the arrangement interval between the element antennas can be changed by the first and second shield plates 30 and 31, the Bragg diffraction caused when the arrangement interval of the element antenna 1 is wider than the radar wavelength of the partner is caused. The formation of black gloves can be suppressed. The first shield plate 30 and the second shield plate 31 are provided so as to be able to be inserted into and removed from the surface of the array antenna through the slit 32, and when the radar wavelength of the other party changes frequently, it is determined according to the other party's radar wavelength and the element spacing. In order to prevent the formation of black gloves, the black gloves are put in and out of the surface of the array antenna so that black gloves are not generated. When the other party's radar wavelength is almost fixed, the first shielding plate 30 and the second shielding plate 31 may be fixedly arranged on the surface of the array antenna.
[0048]
As described above, the black globe is generated by Bragg diffraction that occurs when the element interval is wider than the radar wavelength of the other party. In the array antenna according to the above description, when the element spacing satisfies the condition that causes Bragg diffraction, the element spacing is changed by disposing a shielding plate between the element antennas, and the formation of the Bragg globe is suppressed. . Further, the array antenna device described above can be applied to any of the array antenna devices described in Embodiments 1 to 5.
[0049]
Embodiment 7 FIG.
The array antenna device may include an amplifier that amplifies a signal transmitted and received via the element antenna. However, since the amplifier is an active device, the element antenna reflects a part of the radar wave received by the element antenna and input to the amplifier. The radar wave reflected by the amplifier is radiated to the outside of the element antenna as a radiated wave, and causes an increase in the radar cross-sectional area. Hereinafter, an array antenna device that suppresses a radiation wave from an amplifier to reduce a radar cross-sectional area will be described.
[0050]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 11, reference numeral 33 denotes an amplifier provided in each of the element antennas 16, 17, and 18 for amplifying transmitted and received signals, and reference numeral 34 denotes a resistor connected to the amplifier 33 and terminated. In FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG.
[0051]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. The radar waves received by the element antennas 16, 17, and 18 are input to the amplifier 33. The amplifier 33 amplifies and outputs the input radar wave. The radar wave output from the amplifier 33 is transmitted to any of the transmitter 19, the receiver 20, and the open terminal 21 through a path formed by the switch 25. On the other hand, a part of the radar wave input from the element antennas 16, 17, 18 to the amplifier 33 is reflected and output to the element antennas 16, 17, 18. The radar wave reflected by the amplifier 33 is input to the resistor 34 before being radiated from the element antennas 16, 17, and 18. Since the resistor 34 is grounded and terminated, the radar wave reflected from the amplifier 33 is all converted to heat in the resistor 34 before being radiated from the element antennas 16, 17, 18. . Therefore, it is possible to suppress the radar wave reflected by the amplifier 33 from being radiated outside the element antenna as a radiation wave.
[0052]
The array antenna device described above includes a resistor between the element antenna and the amplifier, thereby converting all the energy of the radar wave reflected by the amplifier into heat, and radiating the radiation outside the element antenna. It is to suppress. Since the operating frequency range of the element antenna is wider than the operating frequency range of the amplifier, it is possible to reduce the reflected waves in the entire operating frequency range of the amplifier, and to increase the efficiency of reducing the radar cross-sectional area. Further, the array antenna device described above can be applied to any of the array antenna devices described in Embodiments 1 to 5.
[0053]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 12, reference numeral 35 denotes an arrangement surface on which the element antenna 1 is arranged. Note that, in FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG. The array antenna device described in the first to seventh embodiments has an array antenna configured by arranging element antennas 1 on the same plane. The array antenna device described below includes an array antenna configured by disposing the element antenna 1 on the disposing surface 35 formed in a curved shape.
[0054]
Hereinafter, the operation of the array antenna device will be described with reference to FIG. If the arrangement surface 35 on which the element antenna 1 is arranged is formed in a curved shape, the radar wave incident on the arrangement surface 35 from the counterpart radar is scattered, and the reflection in the azimuth of the counterpart radar is reduced. As described in the second embodiment, since the load on the element antenna 1 is set to the matching state by the control processing device 9, the radar wave received by the element antenna 1 becomes non-reflective, and the radiation wave from the element antenna 1 becomes Is suppressed. Forming the arrangement surface in a curved shape is applicable to any of the array antenna devices described in the first to seventh embodiments.
[0055]
【The invention's effect】
An array antenna device according to the present invention includes an array antenna having a plurality of element antennas each having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave, and a terminal for totally reflecting a received radar wave received by the element antenna. Controlling the variable phase shifter so that the phase of the received radar wave totally reflected at the terminal and radiated outside the element antenna is opposite to the phase of the radar wave reflected at the surface of the array antenna. Since the control processing device for controlling the phase shift is provided, the reflected wave from the array antenna surface and the radiated wave from the element antenna cancel each other, and the radar cross-sectional area can be reduced.
[0056]
An array antenna device according to the present invention is a variable resistor that changes impedance. And a variable phase shifter that shifts the phase of radar waves An array antenna having a plurality of element antennas having the same, a receiver for measuring the power of the received radar wave received by the element antenna, and a phase value when the power measured by the receiver becomes larger than a predetermined value Controlling the variable phase shifter on the basis of, by controlling the variable resistor based on the resistance value when the power measured by the receiver is greater than a predetermined value Since the control processing device for suppressing the element antenna from reflecting the radar wave is provided, it is possible to suppress the counterpart radar wave input to the element antenna from being totally reflected and radiated to the outside as a radiation wave. Can be.
[0057]
An array antenna device according to the present invention is connected to an open terminal for totally reflecting a received radar wave among element antennas for receiving a radar wave arriving from a counterpart radar, and externally outputting a radar wave having the same phase as the radar wave. A first element antenna that radiates, and a short-circuit terminal that shifts the phase of the radar wave by π and totally reflects, and has a phase opposite to that of the radar wave radiated from the first element antenna. And a second element antenna that radiates the radiation to the outside, the radiation wave from the first element antenna and the radiation wave from the second element antenna cancel each other, and the radiation cross section of the radar is increased by the radiation wave from the element antenna. Can be suppressed from increasing.
[0058]
The array antenna device according to the present invention is configured such that a variable phase shifter that shifts the phase of a radar wave, an array antenna in which a plurality of element antennas each having a variable resistor that changes impedance are provided, and the element antenna receives A terminal for total reflection of the received radar wave, a receiver for measuring the power of the received radar wave received by the element antenna, and controlling the variable phase shifter of the element antenna connected to the terminal from the element antenna. A control processing device for shifting the phase of a radiated radar wave and matching the impedance of the element antenna by controlling the variable resistor of the element antenna connected to the receiver according to the power of the received radar wave And a switch for selectively switching the connection destination of the element antenna between the receiver and the terminal. It is possible to switch between the function of canceling out the reflected wave from the element antenna and the wave radiated from the element antenna, and the function of suppressing the counterpart radar wave input to the element antenna from being totally reflected and radiated to the outside as a radiation wave .
[0059]
Further, an array antenna device according to the present invention includes an array antenna in which a plurality of element antennas each having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave are provided, and a reception radar wave received by the element antenna is totally reflected. Terminal, a receiver that measures the power of the received radar wave received by each of the element antennas, a switch that switches the connection destination of the element antenna between the terminal and the receiver, and a reception input from the receiver. An azimuth detecting device for measuring the azimuth of the other party's radar from radar waves, and connecting the element antenna to the receiver for controlling the switch and outputting a received radar wave to the azimuth detecting device; , The element antenna is connected to the terminal by further controlling the switch, and the total reflection is performed at the terminal so that each element antenna is detected. A control processing device that controls the variable phase shifters of the element antennas to shift the phase of the radar wave radiated to the outside so as to reduce the directivity with respect to the azimuth of the other radar detected by the azimuth detecting device. , It is possible to reduce a radar cross-sectional area with respect to a predetermined counterpart radar.
[0060]
Further, the array antenna device according to the present invention is provided with a receiving element that is disposed together with the element antenna and receives a radar wave, and suppresses the receiving element from reflecting the radar wave by changing the impedance of the receiving element. Since the array antenna having the matching termination terminal is provided, it is possible to suppress the reflected wave of the other party's radar wave reflected on the surface of the array antenna, and the effect of reducing the radar cross-sectional area is further improved.
[0061]
Further, the array antenna device according to the present invention includes the array antenna in which the shielding member that shields the adjacent element antennas is provided between the element antennas, so that the influence of the black lobe can be suppressed.
[0062]
In addition, the array antenna device according to the present invention includes the array antenna on which the element antenna is disposed, and the arrangement surface on which the element antenna is disposed is formed in a curved shape. Reflection in the azimuth can be reduced.
[0063]
In addition, the array antenna device according to the present invention includes an array antenna including an amplifier for amplifying a radar wave to be transmitted and received, and a resistor for eliminating the radar wave reflected by the amplifier. The radiation of the radar wave can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of an array antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the array antenna shown in FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an array antenna device according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a conventional array antenna.
[Explanation of symbols]
1 element antenna, 2 open terminals, 3 variable resistors, 4 variable phase shifters,
5 Resistor control device, 6 Phase shifter control device, 7 Short circuit terminal, 8 Receiver,
9 control processing device, 10 receiving element, 11 matching termination terminal,
12 first element antenna, 13 open terminal, 14 second element antenna,
15 short-circuit terminal, 16, 17, 18 element antenna, 19 transmitter,
Reference Signs List 20 receiver, 21 open terminal, 22 control processing device, 23 resistor control device,
24 phase shifter controller, 25 switch, 26 switch controller,
27 frequency detector, 28 azimuth detector, 29 control processor,
30 first shielding plate, 31 second shielding plate, 32 slit, 33 amplifier,
34 resistor, 35 mounting surface, 36 first element antenna group,
37 second element antenna group, 38 first plane, 39 second plane

Claims

An array antenna in which a plurality of element antennas having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave are provided,
A terminal for totally reflecting the received radar wave received by the element antenna,
Controlling the variable phase shifter so that the phase of the received radar wave totally reflected at the terminal and radiated outside the element antenna is opposite to the phase of the radar wave reflected at the surface of the array antenna. An array antenna device comprising a control processing device for performing phase shift control.

An array antenna in which a plurality of element antennas having a variable resistor that changes impedance and a variable phase shifter that shifts the phase of a radar wave are arranged,
A receiver that measures the power of the received radar wave received by the element antenna,
The variable phase shifter is controlled based on a phase value when the power measured by the receiver is larger than a predetermined value, and the resistance is determined based on a resistance value when the power measured by the receiver is larger than a predetermined value. An array antenna device comprising: a control processing device that controls a variable resistor to prevent the element antenna from reflecting the radar wave.

Among the element antennas that receive the radar wave arriving from the other radar, a first element antenna that is connected to an open terminal that totally reflects the received radar wave and radiates a radar wave having the same phase as the radar wave to the outside,
A second element that is connected to a short-circuit terminal that shifts the phase of the radar wave by π and totally reflects, and radiates a radar wave having a phase opposite to that of the radar wave radiated from the first element antenna to the outside. An array antenna device comprising an antenna.

A variable phase shifter for shifting the phase of the radar wave, an array antenna in which a plurality of element antennas having a variable resistor for changing the impedance are arranged,
A terminal for totally reflecting the received radar wave received by the element antenna,
A receiver that measures the power of the received radar wave received by the element antenna,
Controlling the variable phase shifter of the element antenna connected to the terminal to shift the phase of the radar wave radiated from the element antenna,
A control processing device that matches the impedance of the element antenna by controlling the variable resistor of the element antenna connected to the receiver according to the power of the received radar wave,
An array antenna device, comprising: a switch for selectively switching a connection destination of the element antenna between the receiver and the terminal.

An array antenna in which a plurality of element antennas having a variable phase shifter for shifting the phase of a radar wave are provided,
A terminal for totally reflecting the received radar wave received by the element antenna,
A receiver that measures the power of the received radar wave received by the element antenna,
A switch for switching a connection destination of the element antenna between the terminal and the receiver,
An azimuth detecting device that measures the azimuth of the other radar from a received radar wave input from the receiver,
By controlling the switch, the element antenna is connected to a receiver that outputs a received radar wave to the azimuth detecting device, and the azimuth detecting device detects the azimuth of the other radar,
Further controlling the switch, connecting the element antenna to the terminal, the phase of a radar wave totally reflected by the terminal and radiated to the outside of each element antenna, and the azimuth of the partner radar detected by the azimuth detecting device. An array antenna device comprising: a control processing device that controls a variable phase shifter of each of the element antennas to shift a phase so as to reduce directivity of the array antenna.

An array antenna, which is arranged together with the element antenna and receives a radar wave,
6. The matching terminal according to claim 1, further comprising a matching termination terminal that changes impedance of the receiving element and suppresses the receiving element from reflecting the radar wave. 7. Array antenna device.

The array antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the array antenna includes a shielding member that shields adjacent element antennas between the element antennas.

The array antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the arrangement surface of the array antenna on which the element antennas are arranged is formed in a curved shape.

The array antenna according to any one of claims 1 to 5, further comprising an amplifier for amplifying a radar wave to be transmitted and received, and a resistor for eliminating the radar wave reflected by the amplifier. Array antenna device.