JP3757574B2 - フェーズドアレーレーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子的にビーム走査を行うフェーズドアレーアンテナを用いたレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず従来のフェーズドアレーレーダ装置の例について説明する。図２５は通常のフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。１は素子アンテナ、２は複数個の素子アンテナ１の配列から成るアンテナ開口面、３は１個１個の素子アンテナ１と直結され、各素子アンテナ１に供給される送信信号あるいは各素子アンテナ１で受信された受信信号の透過位相制御の働きをする移相器、４は送信時に各素子アンテナ１への送信信号の分配供給、受信時に各素子アンテナ１からの受信信号の合成を行う電力合成分配回路であり、以上によりフェーズドアレーアンテナ５が構成される。５ａはフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子である。また６は信号の送受分離を行うサーキュレータで６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれその送信端子、共通端子、受信端子、８は上記サーキュレータ６の受信端子６ｃから給電線７を介して供給されるアレーアンテナ受信信号Ｓ３の増幅、ローカル信号Ｓ５の供給を受けて中間周波数信号Ｓ４への変換を行うフロントエンドで８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれそのアレーアンテナ受信信号入力端子、中間周波数に変換されたアレーアンテナ受信信号出力端子、ローカル信号入力端子、９は上記フロントエンド８で中間周波数信号Ｓ４を生成するためのローカル信号Ｓ５の送出、上記フロントエンド８から送出された中間周波数信号Ｓ４の受信処理、ビデオ信号Ｓ６の送出、送信信号Ｓ２のＲＦ原信号Ｓ１の励振等を行う励振受信機、１０は該励振受信機９からのＲＦ原信号Ｓ１を増幅してサーキュレータ６を経由してフェーズドアレーアンテナ５へ送信信号Ｓ２として送出する送信機、１１は該励振受信機９からのビデオ信号Ｓ６を受けての受信信号処理、アンテナビームマネージメント等の各種レーダ信号処理を行う信号処理器、１２は上記信号処理器１１からの指令信号Ｓ７によりアンテナビーム走査のための演算を行い各移相器３へビーム制御信号Ｓ８を送出する制御器である。
【０００３】
図２６はアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列を示す図である。この例ではアンテナ開口面２であるＸＹ平面上にＸ軸方向の素子間隔ｄx 、Ｙ軸方向の素子間隔ｄy の矩形配列で素子アンテナ１を並べている。配列はＸ軸及びＹ軸に関して対称でＸ軸方向の列の数、Ｙ軸方向の行の数は共に偶数でそれぞれ２Ｎx ，２Ｎy 全素子アンテナ数はＮとする。また図２７ではθ−φ座標系の角度と座標軸の関係を定義している。図中Ｐは無限遠方の観測点である。
【０００４】
次に動作原理を説明する。図２６に示すアンテナ開口面２上のＮ個の素子アンテナから成る平面アレーアンテナにおいてｉ番目の素子アンテナ１（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）の位置座標を（Ｘi ，Ｙi ）、励振振幅をＡi 、励振位相をψi 、放射指向性をｆi （θ，φ）とすると、フェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで見たアレーアンテナの放射指向性は指向性の積の原理により数１で表わされる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
数１においてｋは波数（ｋ＝２π／λ、λは波長）である。ここで簡単のために各素子アンテナ１の励振振幅を等振幅（Ａi ＝１）、放射指向性は全素子アンテナに共通でｆ（θ，φ）とすると数１は数２のように書き換えられる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
次にフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで見たアレーアンテナの放射指向性を空間内の任意の角度（θs ，φs ）で最大とする、即ち（θs ，φs ）方向にアンテナビームを走査するためには数２における各素子アンテナ１の励振位相ψi が数３の値を取るように各素子アンテナ１の１個１個に対応して接続される移相器３の透過位相を設定すればよい。
【０００９】
【数３】
【００１０】
さらに現象を簡略化した例としてビーム走査方向を図２７のＸＺ平面内、即ちφ＝０の面内とするとφs ＝０となり、数３は数４のように書き換えられる。
【００１１】
【数４】
【００１２】
このときフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで観測されるＸＺ平面内の角度θに関する放射指向性の式はビーム走査角θs をパラメータとして数５となる。
【００１３】
【数５】
【００１４】
ここで具体的な計算例を示す。図２６に示すアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列は一部間引きを含むｄx ＝ｄy の正方形配列、配列の行及び列の数は２Ｎx ＝２Ｎy ＝４４、素子数はＮ＝１０４４である。素子アンテナとしてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θで表される回転対称形の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用いる。ここで波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内４５゜及び５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。このときに得られる放射指向性の計算結果を図２８及び図２９に示す。
【００１５】
波長換算の素子間隔が広くなると、広角ビーム走査時、図２９に示すように可視領域内にグレーティングローブが発生することがわかる。グレーティングローブの発生角度θg はビーム走査方向の素子アンテナ配列間隔ｄ、波長λ、ビーム走査各θs の関数として数６で与えられる。
【００１６】
【数６】
【００１７】
数６においてｄ／λ＝０．５６、θs ＝５５゜とするとθg ＝−７５゜となり、図２９の角度−７５゜に高いレベルの放射が観測されることに対応する。可視領域内へのグレーティングローブの発生を避けるためには数６で表されるｓｉｎθg の絶対値が１以上の値となるよう素子間隔ｄ／λを狭くすればよい。しかしながら高い周波数、特にミリ波帯等において上記の条件を守って素子アンテナを配列する場合にはその配列間隔が極めて狭いものとなり、これと同一の間隔で素子アンテナと同数の移相器及びその周辺回路を実装しようとすると、これらに極限的な小型化が要求されることになり実現性が大きな問題となる。またレーダ装置が広帯域なものの場合には素子アンテナそのものにも広帯域性が要求されるためこの小型化が難しい。したがって配列の素子間隔が広くなり周波数帯域の上限周波数付近では波長換算の素子間隔ｄ／λが大きくなり、グレーティングローブの発生が避けられない状況となりやすい。グレーティングローブは主ビームとほぼ同等の放射強度を有しているためグレーティングローブ方向からの入射を通常のサイドローブブランカ等のレーダ信号処理によって判別除去することが難しく、レーダ装置の運用上誤探知、誤追尾等の不具合を招きやすい。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のフェーズドアレーレーダ装置はその使用周波数が高い場合、あるいは使用周波数帯域幅が広い場合に、素子アンテナ、移相器等の実装上の都合により配列の素子間隔を広く取ったことにより発生するグレーティングローブと主ビームの判別がつかず、誤探知、誤追尾等のレーダシステム運用上の悪影響がでやすいという問題点があった。
【００１９】
この発明に係わるフェーズドアレーレーダ装置は上記のような問題点を解消するためのもので、可視領域内にグレーティングローブが発生するような条件で設計されたフェーズドアレーアンテナを用いた場合にも、このアンテナによって受信された信号が主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判別し、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避けることで安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにし、さらにアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力を取り出せるようにし、アレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して位相比較し、その結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２１】
また、第２の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにし、さらにアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力を取り出せるようにし、アレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器によってこの両信号の振幅及び位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して振幅及び位相を比較し、その結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはその他のサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２２】
また、第３の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器によってこの両信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた電力合成器に投入して両信号を等位相合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅と第１の基準信号の振幅とを第１の基準信号伝送路経路に設けた可変減衰器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して振幅比較し、その大小関係によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２３】
また、第４の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかとなるように調整した後別に設けた電力合成器に投入して両信号を合成した信号を生成し、更にこの合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して位相比較し、両者が等位相関係にあるか逆位相関係にあるかによりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２４】
また、第５の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかとなるように調整した後別に設けた電力合成器に投入して両信号を合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅、位相と第１の基準信号の振幅、位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、両信号の振幅、位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２５】
また、第６の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力信号の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相が等位相となるように調整した後別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号を等位相合成した信号及び逆位相合成した信号を生成し、更にこの両合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、この３つの信号の位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２６】
また、第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力信号の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相が等位相となるように調整した後別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号を等位相合成した信号及び逆位相合成した信号を生成し、更にこの両合成信号の振幅、位相と第１の基準信号の振幅、位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、この３つの信号の振幅、位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２７】
また、第８の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置において、可変減衰器の減衰量とあるいは可変移相器の移相量のいずれか若しくはその両方を動作周波数に応じた最適値となるよう変化させ、信号比較回路において比較すべき２つの信号あるいは３つの信号の振幅比あるいは位相差が動作周波数帯域内の全ての周波数において所定の値となるよう調整できる手段を具備したものである。
【００２８】
また、第９の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置に対して、励振受信機内に校正信号送出機能を付加し、更にアレーアンテナでの受信信号伝送経路及び基準アンテナでの受信信号伝送経路のいずれか一方あるいはその両方にＲＦスイッチを付加し、更に上記校正信号を上記それぞれのＲＦスイッチに分配する電力分配器を付加し、レーダ運用時に適時上記ＲＦスイッチの接続を切り替えて校正信号を信号比較回路に投入してそれぞれの信号の伝送経路の透過振幅あるいは透過位相あるいはその両方を測定して事前に取得保持されている基準温度における測定結果と比較し、その比較結果から構成要素である可変減衰器の減衰量あるいは可変移相器の移相量を動作温度に応じた最適値に補正設定できるような手段を付加したものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。図中１３はアンテナ開口面２の中央に設けられた基準アンテナであり、その給電端子１３ａは給電線１４を介してフロントエンド８に設けられた第２の入力端子８ｄと接続される。この経路には基準信号Ｓ９が伝送される。１５はサーキュレータ６の受信端子６ｃに接続された方向性結合器であり１５ａはその入力端子、１５ｂはその出力端子、１５ｃはその結合端子である。上記結合端子１５ｃには可変減衰器１６と可変移相器１７が接続され、更に給電線１８を介してフロントエンド８に設けられた第３の入力端子８ｅと接続される。この経路にはアレーアンテナ受信信号Ｓ３の分岐出力Ｓ１０が伝送される。また出力端子１５ｂは給電線７を介してフロントエンド８の第１の入力端子であるアレーアンテナ受信信号入力端子８ａと接続されている。またフロントエンド８には増幅後中間周波数に変換された基準信号Ｓ１１の出力される第２の出力端子８ｆと、同じく増幅後中間周波数に変換されたアレーアンテナ受信信号の分岐出力Ｓ１２の出力される第３の出力端子８ｇが備わる。１９は信号比較回路であり、フロントエンド８の第２の出力端子８ｆと給電線２０を介して接続される第１の入力端子１９ａと、フロントエンド８の第３の出力端子８ｇと給電線２１を介して接続される第２の入力端子１９ｂを有している。その他図２５と同一符号を付した部分は図２５におけるのと同一または相当部分を示す。
【００３０】
図２はアンテナ開口面２内の素子アンテナ１の配列を示す図である。ＸＹ平面上にＸ軸方向の素子間隔ｄx 、Ｙ軸方向の素子間隔ｄy の矩形配列でＸ軸及びＹ軸に関して対称に素子アンテナ１が並び、Ｘ軸方向の列数２Ｎx ＝４４、Ｙ軸方向の行の数２Ｎy ＝４４である点は従来のフェーズドアレーレーダ装置の例である図２６と同様であるが、開口中央部の４つの素子アンテナを削除し、ここに素子アンテナ１と同じ種類のアンテナを１個設けてこれを基準アンテナ１３としている。フェーズドアレーアンテナ５の全素子アンテナ数Ｎは１０４０である。
【００３１】
ここで従来のフェーズドアレーレーダ装置の動作原理説明に用いた一例におけるのと同じくフェーズドアレーアンテナ５は素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、更に全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。フェーズドアレーアンテナの信号入力端子５ａで観測されるアレーアンテナの放射指向性は数７により計算される。
【００３２】
【数７】
【００３３】
得られる振幅指向性図を図３に示す。従来例に比べ中央の４素子を削除しているため図２８の指向性図と比較するとサイドローブレベルが上昇しているがその度合は微小である。また放射位相指向性図を図４に示す。図３、図４を見るとビーム走査角５５゜でピーク値を取る主ビームと−７５゜でピーク値を取るグレーティングローブとではその放射位相が互いに逆位相となっている。これはアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列において、その列の数２Ｎx 、行の数２Ｎy がいずれも偶数であることによるものである。一方基準アンテナ１３には素子アンテナ１と同種のアンテナを用いているから、その給電端子１３ａで観測される指向性を表す式は数８であり振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図５、図６に示すようなものとなる。
【００３４】
【数８】
【００３５】
次に動作について説明する。フェーズドアレーアンテナ５から空間に放射された送信信号は目標に当たって反射される。この反射信号がアンテナ開口面２上の素子アンテナ１及び基準アンテナ１３で受信される。素子アンテナ１で受信されたものはフェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れ、その主たる部分はサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される。これが第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３である。この信号Ｓ３はフロントエンド８内で信号増幅、中間周波数帯への周波数変換等が行われた後中間周波数信号Ｓ４となって第１の出力端子８ｂから励振受信機９に向けて送出される。またフェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号の一部はサーキュレータ６の受信端子６ｃを経て方向性結合器１５内で分岐されその結合端子１５ｃに出力され、更に可変減衰器１６、可変移相器１７、給電線１８を通ってフロントエンド８の第３の入力端子８ｅに入力される。これが第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０である。一方基準アンテナ１３で受信された目標からの反射信号はその給電端子１３ａに現れ、給電線１４を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが基準信号Ｓ９である。基準信号Ｓ９と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０もフロントエンド８内で信号増幅、中間周波数帯への周波数変換等が行われた後中間周波数信号Ｓ１１，Ｓ１２となって第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇに出力され、更に給電線２０，２１を介してそれぞれ信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂに入力される。
【００３６】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号の伝送経路に設けられた可変移相器１５の移相量を制御器１２から送出される可変移相器制御信号Ｓ１３により調整することで、信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａに入力される中間周波数に変換された基準信号Ｓ１１の位相と、第２の入力端子１９ｂに入力される同じく中間周波数に変換された第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２の位相とを、図７に示すように放射指向性の主ビーム領域で等位相、グレーティングローブ領域で逆位相の関係となるように合わせ込むことができる。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２の位相を比較し、両者が互いに等位相であるか逆位相であるかの情報を信号処理器１１に識別信号Ｓ１５として送出する。信号処理器１１ではこの情報から、アレーアンテナ受信信号Ｓ３が、アレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。これが第１の判定である。これがグレーティングローブ方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができる。
【００３７】
また第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０に対しては、方向性結合器１５の結合量を適切に設定し、更に制御器１２からの可変減衰器制御信号Ｓ１４によりその伝送経路に設けられた可変減衰器１６の減衰量を制御、調整することで、信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａに入力される基準信号Ｓ１１のレベルと第２の入力端子１９ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルとを、例えば図８に示すような大小関係に合わせ込むことができる。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のレベルを比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルが基準信号Ｓ１１のレベルより高い場合にはアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルが基準信号Ｓ１２のレベルより低い場合にはアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向あるいはグレーティングローブ方向から到来したものと判定し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性のサイドローブ領域から到来したものと判定することができる。これが第２の判定である。
【００３８】
尚フェーズドアレーアンテナ５の利得、移相器３、電力合成分配回路４等の回路素子の透過特性、基準アンテナ１３の利得は周波数特性を持つので、レーダ装置の動作周波数帯域が広い場合、基準信号Ｓ９と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ３のレベル比、位相差は周波数によって異なる。そこで図７、図８のように両信号の振幅、位相の合わせ込みを行うための可変減衰器１６の減衰量、及び可変移相器１７の移相量の最適設定値も周波数により異なることとなるが、制御器１２からの可変減衰器制御信号Ｓ１４、可変移相器制御信号Ｓ１３による減衰量、移相量設定値を周波数によって変えてやれば動作周波数によらず常に最適な合わせ込みを実現できる。
【００３９】
以上上記第１の判定と第２の判定とを合わせて実行することで信号処理器１１はフェーズドアレーアンテナ５によって受信された空間からの到来波がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはその他のサイドローブ領域から到来したものかを判定することが可能となり、主ビーム以外の方向からの到来波と判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができる。これによりレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避けることで安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００４０】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。図中２２は電力分配器、２２ａ，２２ｂ，２２ｃはそれぞれの入力端子、第１の出力端子、第２の出力端子である。入力端子２２ａは基準アンテナ１３の給電端子１３ａと給電線１４により接続される。第１の出力端子２２ｂには可変減衰器２３と可変移相器２４が接続され、更にその出力は給電線２５を介してフロントエンド８の第２の入力端子８ｄと接続される。また２６は電力合成器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれの第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子２６ａは給電線２７を介して電力分配器２２の第２の出力端子２２ｃと、第２の入力端子２６ｂは給電線１８を介して可変移相器１７と、出力端子２６ｃは給電線２８を介してフロントエンド８の第３の入力端子８ｅとそれぞれ接続される。その他図１と同一符号を付した部分は図１におけるのと同一または相当部分を示す。
【００４１】
実施の形態１と同じく開口面２内の素子アンテナ１の配列は図２の通りであるものとする。また素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。
【００４２】
次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され、フェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号のうちサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３、及びサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の結合端子１５ｃ、可変減衰器１６、可変移相器１７、更に給電線１８を経て電力合成器２６の第２の入力端子２６ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０については、実施の形態１におけるのと同じく、その放射指向性を表す式は数７であり、得られる振幅指向性図は図３、位相指向性図は図４に示すとおりである。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４を通り、電力分配器２２の入力端子２２ａに入力される第２の基準信号Ｓ９については、これも実施の形態１におけるのと同じく、その放射指向性を表す式は数８であり、振幅指向性図は図５に、位相指向性図は図６に示すとおりである。この基準信号Ｓ９は電力分配器２２で２分配され、うち一方は第１の出力端子２２ｂから可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが第１の基準信号Ｓ１７である。他方は第２の出力端子２２ｃから給電線２７を通って電力合成器２６の第１の入力端子２６ａに入力される。これが第２の基準信号Ｓ１８である。電力合成器２６では第１の入力端子２６ａに入力される第２の基準信号Ｓ１８と、第２の入力端子２６ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０が合成され、その出力信号Ｓ１９が出力端子２６ｃに現れる。この出力信号Ｓ１９は更に給電線２８を経てフロントエンド８の第３の入力端子８ｅに至るが、上記２つの入力信号Ｓ１８，Ｓ１０の振幅、位相を表す係数をそれぞれＡ1ｅjδ1 、Ａ2ｅjδ2 とすると、第２の基準信号Ｓ１８の指向性が数８で表されることから、フロントエンド８の第３の入力端子８ｅで観測される合成信号Ｓ１９は数９のように書き表せる。
【００４３】
【数９】
【００４４】
第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０はその伝送経路に可変減衰器１６、可変移相器１７が備えられているので数９における振幅比Ｋ及び位相差Δを調整して電力合成器２６に投入することができる。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４、電力分配器２２の第１の出力端子２２ｂ、可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を経てフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに現れる第１の基準信号Ｓ１７の指向性は、上記第２の基準信号Ｓ１８と同じくその放射指向性が数９で表されるものである。ところで、この第１の基準信号Ｓ１７の伝送経路にも可変減衰器２３、可変移相器２４が備えられているので、フロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される信号Ｓ１７の振幅及び位相の調整が可能である。
【００４５】
以上のようにフロントエンド８の第２の入力端子８ｄ、第３の入力端子８ｅにそれぞれ所定の振幅比、所定の位相差をもって入力された第１の基準信号Ｓ１７及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８の合成出力信号Ｓ１９は、フロントエンド８内で上記振幅比、位相差が保たれたまま信号増幅、中間周波数帯への周波数変換が行われ、中間周波数信号Ｓ１１，Ｓ２０となってそれぞれ第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇに出力され、更に給電線２０，２１を通って信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂに入力される。
【００４６】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より小さくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで電力合成器２６に入力することとする。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝１／√２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。数９により求められる信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される合成信号Ｓ２０の振幅指向性は図１０に示すとおりである。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅を可変減衰器２３により調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０に対する相対振幅を図１１に示すような大小関係に合わせ込むこととする。図１１を見ると、第２の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では数ｄＢ高く、グレーティングローブ方向では１０ｄＢ程度低くなっている。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１とＳ２０のレベルを比較し、いずれが高いかの情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、この情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。これがグレーティングローブ方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００４７】
尚実施の形態１におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるのでこの場合は広帯域動作も保証される。
【００４８】
実施の形態３．
この実施の形態３は第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より大きくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで電力合成器２６に入力するものであり、それ以外の回路構成、基本的な動作原理は実施の形態２と同様である。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差がΔがＫ＝２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される合成信号Ｓ２０は数９を用いて計算され、結果として得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１２、図１３に示すものとなる。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相を可変減衰器２３、可変移相器２４を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図１４、図１５のような関係に合わせ込むこととする。図１４の振幅指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向でのみ数ｄＢ高く観測されている。また図１５の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相に対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０の位相が放射指向性のグレーティングローブ領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっている。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ２０の振幅を比較し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０のレベルが第１の基準信号Ｓ１１のレベルに比べてある一定のスレッショルドレベル値以上高いかどうかを判定する。これを第１の判定とする。また信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ２０の位相を比較し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０の位相が第１の基準信号Ｓ１１の位相と等位相か逆位相かを判定する。これを第２の判定とする。第１の判定結果、第２の判定結果のいずれか一方あるいはその両方の情報を信号処理器１１に識別信号Ｓ１５として送出する。信号処理器１１では、第１の判定結果の情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来した場合を特定することができ、また第２の判定結果の情報からはグレーティングローブ方向から到来した場合を特定することができる。
【００４９】
アレーアンテナ受信信号Ｓ３の到来方向がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向であるかグレーティングローブ方向であるかの識別は、上記第１の判定結果、第２の判定結果のいずれか一方を用いるだけで可能である。第１の判定結果だけを利用するためには実施の形態２と同様信号比較回路１９では振幅比較のみを行えばよいので回路構成は簡単でよいという利点があるが、第２の判定だけを利用するためには信号比較回路１９では位相比較のみを行えばよい。ここでの位相比較は比較されるべき信号間の位相差の値を知る必要はなく、２つの信号が等位相か逆位相かの２値判定でよいので誤判定の確率は極めて少なく確度の高い判定結果を得ることができる。更に第１の判定結果は、第２の判定結果の両方を利用するようにすればより識別確度の向上が図れる。
【００５０】
以上によりアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向以外から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００５１】
尚実施の形態１、実施の形態２におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるのでこの場合は広帯域動作も保証される。
【００５２】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。実施の形態２、実施の形態３を示す図９と異なる部分は電力合成器２６に代わって１８０゜ハイブリッド２９が備わっているところである。２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、和信号出力端子、差信号出力端子である。またフロントエンド８には新たに第４の入力端子８ｈと第４の出力端子８ｉとが備えられ、信号比較回路１９には新たに第３の入力端子１９ｃが備えられている。フロントエンド８の第３の入力端子８ｅは給電線２８を介して１８０゜ハイブリッド２９の和信号出力端子２９ｃと、第４の入力端子８ｈは給電線３０を介して１８０゜ハイブリッド２９の差信号出力端子２９ｄと、第４の出力端子８ｉは給電線３１を介して信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｃと接続される。その他図１、図９と同一符号を付した部分は図１、図９におけるのと同一または相当部分を示す。
【００５３】
実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と同じく開口面２内の素子アンテナ１の配列は図２の通りであるものとする。また素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔ｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。
【００５４】
次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され、フェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号のうちサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３、及びサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の結合端子１５ｃ、可変減衰器１６、可変移相器１７、更に給電線１８を経て１８０゜ハイブリッド１９の第２の入力端子２９ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０については、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じくその放射指向性を表す式が数７であり、得られる振幅指向性図は図３、位相指向性図が図４である。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４を通り、電力分配器２２の入力端子２２ａに入力される第２の基準信号Ｓ９については、これも実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じくその放射指向性を表す式が数８であり、振幅指向性図は図５に、位相指向性図は図６で表されるものとなる。この基準信号Ｓ９は電力分配器２２で２分配され、うち一方は第１の出力端子２２ｂから可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが第１の基準信号Ｓ１７である。他方は第２の出力端子２２ｃから給電線２７を通って１８０゜ハイブリッド２９の第１の入力端子２９ａに入力される。これが第２の基準信号Ｓ１８である。１８０゜ハイブリッド２９では、その第１の入力端子２９ａに第２の基準信号Ｓ１８が、第２の入力端子２９ｂに第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０がそれぞれ入力されると、両者が等位相合成された信号Ｓ１９がその和信号出力端子２９ｃに、両者が逆位相合成された信号Ｓ２１がその差信号出力端子２９ｄに現れる。これらの出力信号Ｓ１９、Ｓ２１は更に給電線２８，３０を経てフロントエンド８の第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈに至る。上記２つの入力信号Ｓ１８、Ｓ１０の振幅、位相を表す係数をそれぞれＡ1ｅjδ1 、Ａ2ｅjδ2 とすると、第２の基準信号Ｓ１８の指向性も数８で表されることから、フロントエンド８の第３の入力端子８ｅで観測される信号Ｓ１０とＳ１８の等位相合成出力信号Ｓ１９は実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく数９で表され、フロントエンド８の第４の入力端子８ｈで観測される信号Ｓ１０とＳ１８の逆位相合成出力信号Ｓ２１は数１０で表される。
【００５５】
【数１０】
【００５６】
第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０はその伝送経路に可変減衰器１６、可変移相器１７が備えられているので数９、数１０における振幅比Ｋ及び位相差Δを調整して１８０゜ハイブリッド２９に投入することができる。１８０゜ハイブリッド２９では上記により相対振幅、相対位相が調整された第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８を等位相合成、逆位相合成してそれぞれ合成信号Ｓ１９、Ｓ２１としフロントエンド８の第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈに送出する。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４、電力分配器２２の第１の出力端子２２ｂ、可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を経てフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される第１の基準信号Ｓ１７の指向性は、上記第２の基準信号Ｓ１８と同じくその放射指向性が数８で表されるものである。ところで、この第１の基準信号Ｓ１８の伝送経路にも可変減衰器２３、可変移相器２４が備えられているので、フロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される信号Ｓ１７の振幅及び位相の調整が可能である。
【００５７】
以上のようにフロントエンド８の第２の入力端子８ｄ、第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈにそれぞれ所定の振幅比、所定の位相差をもって入力された第１の基準信号Ｓ１７、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との等位相合成信号Ｓ１９、及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との逆位相合成信号Ｓ２１は、フロントエンド８内で上記振幅比、位相差が保たれたまま信号増幅、中間周波数帯への周波数変換が行われ、中間周波数信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２となってそれぞれその第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇ、第４の出力端子８ｉに出力され、更に給電線２０，２１，３１を介して信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂ、第３の入力端子１９ｃにそれぞれ入力される。
【００５８】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より小さくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相になるように位相を合わせて１８０゜ハイブリッド２９に投入することとする。例として数９、数１０における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝１／√２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する場合を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の指向性は実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく数９を用いて計算され、得られる振幅指向性は図１０に示す通りである。次に信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の指向性は数１０を用いて計算される、得られる振幅指向性は図１７に示すとおりである。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅を可変減衰器２３を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０に対する相対振幅を図１１のような大小関係に合わせ込むと同時に、第３の入力端子１９ｃに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２に対する相対振幅を図１８のような大小関係に合わせ込むこととする。図１１では第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では数ｄＢ高く、グレーティングローブ方向では１０ｄＢ程度低くなっているが、図１８では第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では１０ｄＢ程度低く、グレーティングローブ方向では数ｄＢ高くなっていることがわかる。信号比較回路では上記３つの信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２のレベルを比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、信号Ｓ１１と信号Ｓ２０の大小関係比較結果からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。更に、信号比較回路１９において適切なスレッショルドレベルを設けての判定を実施すればサイドローブでの受信と主ビームでの受信の識別も可能である。以上によりアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ方向あるいはサイドローブ領域から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００５９】
この実施の形態４は第１の基準信号と比較すべき第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の合成出力信号として等位相合成出力信号のみならず、逆位相合成出力信号も利用しているので、判定の冗長度が増し識別の確度向上が期待できる。
【００６０】
尚実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるので広帯域動作も保証される。
【００６１】
実施の形態５．
この実施の形態５は第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より大きくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで１８０゜ハイブリッド２９に入力するものであり、それ以外の回路構成、基本的な動作原理は実施の形態４と同様である。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の指向性は実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４におけるのと同じく数９を用いて計算され、得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１２、図１３に示すものである。次に信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｃで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の指向性は数１０を用いて計算され、得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１９、図２０に示すものである。一方信号比較回路１０の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相を可変減衰器２３、可変移相器２４を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図１４、図１５のような関係に合わせ込むと同時に、第３の入力端子１９ｃに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図２１、図２２のような関係に合わせ込むこととする。図１４の振幅指向性では、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向でのみ数ｄＢ高く観測されているが、図２１の振幅指向性では、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２のレベルがアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ方向でのみ１０ｄＢ程度高く観測されている。また図１５の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の位相とはアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっているが、図２２の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の位相とはアレーアンテナの放射指向性の主ビーム領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっている。信号比較回路１９では上記３つの信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅、位相を比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、この情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはサイドローブ方向から到来したものかを判定し、これが主ビーム方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００６２】
この実施の形態５は実施の形態４と同じく第１の基準信号と比較すべき第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の合成出力信号として等位相合成出力信号のみならず、逆位相合成出力信号も利用しているので、判定の冗長度が増し識別の確度向上が期待できる。
【００６３】
尚実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるので広帯域動作も保証される。
【００６４】
実施の形態６．
図２３、図２４はこの発明の実施の形態６を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図であり、実施の形態４、実施の形態５を示す図１６とは以下の部分が異なる。励振受信機９は校正信号Ｓ２４を送出する機能を具備する。３２は電力分配器であり３２ａ，３２ｂ，３２ｃはそれぞれその入力端子、第１の出力端子、第２の出力端子である。入力端子３２ａは給電線３３により励振受信機９と接続される。３４はアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の伝送経路に挿入されたＲＦスイッチであり、３４ａ，３４ｂ，３４ｃはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子３４ａは方向性結合器１５の結合端子１５ｃと、第２の入力端子３４ｂは給電線３５を介して電力分配器３２の第１の出力端子３２ｂと接続される。３６は基準信号Ｓ９の伝送経路に挿入されたＲＦスイッチであり、３６ａ，３６ｂ，３６ｃはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子３６ａは給電線１４を介して基準アンテナ１３の給電端子１３ａと、第２の入力端子３６ｂは給電線３７を介して電力分配器３２の第２の出力端子３２ｃと、出力端子３６ｃは電力分配器２２の入力端子２２ａとそれぞれ接続される。
【００６５】
次に動作について説明する。通常のレーダ運用動作時、図２３に示すようにＲＦスイッチ３４，３６は制御器１２からのＲＦスイッチ制御信号Ｓ２３によりそれぞれの第１の入力端子３４ａ，３６ａの側にある接点が接続される。この状態での装置の動作は実施の形態４、実施の形態５と同じである。一方校正動作時には図２４に示すように、ＲＦスイッチ３４，３６は制御器１２からのＲＦスイッチ制御信号Ｓ２３によりそれぞれの第２の入力端子３４ｂ，３６ｂの側に接点が接続される。同時に励振受信機９からは校正用ＲＦ信号Ｓ２４が出力され、これが給電線３３、電力分配器３２、給電線３５，３７を介してそれぞれのＲＦスイッチの第２の入力端子３４ｂ，３６ｂに投入される。この校正用ＲＦ信号Ｓ２４は第１の基準信号Ｓ１７の伝送経路、第２の基準信号Ｓ１８の伝送経路及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の伝送経路を経てフロントエンド８を通り、信号比較回路１９の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される。
【００６６】
フロントエンド８内には低雑音増幅器、ミキサ等の能動回路部品が含まれているため透過特性に温度特性があり、レーダ運用動作時に透過振幅、位相が経時変化しやすい。第１の基準信号Ｓ１７、第２の基準信号Ｓ１８と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０との等位相及び逆位相合成信号Ｓ１９、Ｓ２１が伝送されるフロントエンド８内の伝送経路毎の透過振幅、位相の変化に差異が生じた場合、可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４により例えば図１４、図１５、図２１、図２２のように合わせ込んだ第１の基準信号Ｓ１３と合成信号Ｓ２０、Ｓ２２のレベル差、位相差が保てなくなり、信号比較回路１９でのレベル差判定、位相差判定、及び信号処理器１１でのアレーアンテナ受信信号Ｓ３の到来方向識別の正確さが損なわれる可能性がある。この実施の形態６ではある一定の温度における基準状態でＲＦスイッチ３４，３６を図２４に示す状態にして信号比較回路１９の第１、第２、第３の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得しこれを第１の基準校正データとする。次にＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態としてこの基準状態における信号比較回路１９の第１、第２、第３の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得し、これを第２の基準校正データとする。第２の基準校正データから上記入力信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２を図１４、図１５、図２１、図２２のように示す関係に合わせ込むための可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４の設定値が求められる。これらを信号処理器１１に第３の基準校正データとして記憶させる。通常のレーダ運用動作時はＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態とするが、ここで適時図２４に示す校正動作状態に切り替えて励振受信機９から送出される校正用ＲＦ信号Ｓ２４を各信号の伝送経路を通して信号比較回路１９の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに投入し、信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得する。このデータは信号処理器１１に送られる。信号処理器１１ではこのデータと第１の基準校正データとを比較してその差異分を求め、これを第３の基準校正データに補正値として加算して可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４の新たな設定値とする。ここで再びＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態とし、上記手順で求めた新たな設定値を可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４に設定し通常のレーダ運用動作に移行する。この所作を適時行うことにより、フロントエンド８の透過振幅位相特性の温度特性を補償し、第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相と第２の基準信号Ｓ１８と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０との等位相及び逆位相合成信号Ｓ２０、Ｓ２２の振幅、位相とをレーダ装置の運用温度によらず常に最適の状態に合わせ込むことができ、アレーアンテナ受信信号の主ビーム受信、グレーティングローブ受信、サイドローブ受信の誤判定のない安定したレーダ運用動作が可能となる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明は以上に説明したように構成されているので、以下に記載される効果がある。
【００６８】
第１の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号と、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とを、両信号の位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後信号比較回路に入力してその位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００６９】
また、第２の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号と、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とを、両信号の振幅比及び位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後信号比較回路に入力してその振幅、位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７０】
また、第３の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とをその振幅比及び位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後別に設けた電力分配器に投入して両信号を等位相合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅と第１の基準信号の振幅とを所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、その大小関係によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７１】
また、第４の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相あるいは逆位相のいずれかの位相関係と所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた電力合成器に投入して合成信号を生成し、更にこの合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７２】
また、第５の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相あるいは逆位相のいずれかの位相関係と所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた電力合成器に投入して合成信号を生成し、更にこの合成信号と第１の基準信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して振幅、位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第４の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７３】
また、第６の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相でかつ所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号の等位相合成信号及び逆位相合成信号を生成し、更にこれら合成信号と第１の基準信号の位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第４の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７４】
また、第７の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相でかつ所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号の等位相合成信号及び逆位相合成信号を生成し、更にこれら合成信号と第１の基準信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して振幅及び位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第６の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７５】
また、第８の発明によれば、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置において信号比較回路で比較される２種類もしくは３種類の信号の振幅、位相をフェーズドアレーレーダ装置の動作周波数に応じてそれぞれの最適値となるよう変化させるようにしたので、フェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかの判定が広帯域にわたって正確に行えるという効果がある。
【００７６】
また、第９の発明によれば、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置に対して、励振受信機内に校正信号送出機能を付加し、この校正信号をＲＦスイッチの切替により適時信号比較回路に投入して校正動作を行えるようにしたので、フェーズドアレーレーダ装置の構成回路要素部品の透過特性の温度特性を補償し、フェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかの判定が常に正確に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアンテナ開口面上の素子アンテナ等の配置を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射位相指向性を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置における基準アンテナの放射振幅指向性を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置における基準アンテナの放射位相指向性を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射位相指向性と基準アンテナの放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性と基準アンテナの放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２、実施の形態３のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２、実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態２、実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射位相指向性を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射位相指向性と第１の基準信号の放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態４、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図１７】 この発明の実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１８】 この発明の実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１９】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図２０】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射位相指向性を示す図である。
【図２１】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図２２】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射位相指向性と第１の基準信号の放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図２３】 この発明の実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置のレーダ運用動作時のブロック図である。
【図２４】 この発明の実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置の校正動作時のブロック図である。
【図２５】 従来のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図２６】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアンテナ開口面上の素子アンテナの配置を示す図である。
【図２７】 空間座標系の定義を示す図である。
【図２８】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性の一例を示す図である。
【図２９】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 素子アンテナ、２ アンテナ開口面、３ 移相器、４ 電力合成分配回路、５ フェーズドアレーアンテナ、５ａ 信号入出力端子、６ サーキュレータ、６ａ 送信端子、６ｂ 共通端子、６ｃ 受信端子、７ 給電線、８ フロントエンド、８ａ 第１の入力端子（アレーアンテナ信号入力端子）、８ｂ 第１の出力端子（アレーアンテナ信号出力端子）、８ｃ ローカル信号入力端子、８ｄ 第２の入力端子、８ｅ 第３の入力端子、８ｆ 第２の出力端子、８ｇ 第３の出力端子、８ｈ 第４の入力端子、８ｉ 第４の出力端子、９ 励振受信機、１０ 送信機、１１ 信号処理器、１２ 制御器、１３ 基準アンテナ、１３ａ 給電端子、１４ 給電線、１５ 方向性結合器、１５ａ 入力端子、１５ｂ出力端子、１５ｃ 結合端子、１６ 可変減衰器、１７ 可変移相器、１８ 給電線、１９ 信号比較回路、１９ａ 第１の入力端子、１９ｂ 第２の入力端子、１９ｃ 第３の入力端子、２０ 給電線、２１ 給電線、２２ 電力分配器、２２ａ 入力端子、２２ｂ 第１の出力端子、２２ｃ 第２の出力端子、２３可変減衰器、２４ 可変移相器、２５ 給電線、２６ 電力合成器、２６ａ 第１の入力端子、２６ｂ 第２の入力端子、２６ｃ 出力端子、２７ 給電線、２８ 給電線、２９ １８０゜ハイブリッド、２９ａ 第１の入力端子、２９ｂ第２の入力端子、２９ｃ 和信号出力端子、２９ｄ 差信号出力端子、３０ 給電線、３１ 給電線、３２ 電力分配器、３２ａ 入力端子、３２ｂ 第１の出力端子、３２ｃ 第２の出力端子、３３ 給電線、３４ ＲＦスイッチ、３４ａ 第１の入力端子、３４ｂ 第２の入力端子、３４ｃ 出力端子、３５ 給電線、３６ ＲＦスイッチ、３６ａ 第１の入力端子、３６ｂ 第２の入力端子、３６ｃ 出力端子、３７ 給電線、Ｓ１ 送信信号のＲＦ原信号、Ｓ２ 送信信号、Ｓ３ アレーアンテナ受信信号（第１のアレーアンテナ受信信号）、Ｓ４ 中間周波数信号、Ｓ５ ローカル信号、Ｓ６ ビデオ信号、Ｓ７ 指令信号、Ｓ８ ビーム制御信号、Ｓ９ 基準信号、Ｓ１０ アレーアンテナ受信信号の分岐出力（第２のアレーアンテナ受信信号）、Ｓ１１ 中間周波数に変換された基準信号、Ｓ１２ 中間周波数に変換された第２のアレーアンテナ受信信号、Ｓ１３可変移相器制御信号、Ｓ１４ 可変減衰器制御信号、Ｓ１５ 識別信号、Ｓ１６ ブランキングゲート信号、Ｓ１７ 第１の基準信号、Ｓ１８ 第２の基準信号、Ｓ１９ 第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の（等位相）合成出力信号、Ｓ２０ 中間周波数に変換された第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の（等位相）合成出力信号、Ｓ２１ 第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の逆位相合成出力信号、Ｓ２２ 中間周波数に変換された第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の逆位相出力信号、Ｓ２３ ＲＦスイッチ制御信号、Ｓ２４ 校正用ＲＦ信号。
【発明の属する技術分野】
この発明は電子的にビーム走査を行うフェーズドアレーアンテナを用いたレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず従来のフェーズドアレーレーダ装置の例について説明する。図２５は通常のフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。１は素子アンテナ、２は複数個の素子アンテナ１の配列から成るアンテナ開口面、３は１個１個の素子アンテナ１と直結され、各素子アンテナ１に供給される送信信号あるいは各素子アンテナ１で受信された受信信号の透過位相制御の働きをする移相器、４は送信時に各素子アンテナ１への送信信号の分配供給、受信時に各素子アンテナ１からの受信信号の合成を行う電力合成分配回路であり、以上によりフェーズドアレーアンテナ５が構成される。５ａはフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子である。また６は信号の送受分離を行うサーキュレータで６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれその送信端子、共通端子、受信端子、８は上記サーキュレータ６の受信端子６ｃから給電線７を介して供給されるアレーアンテナ受信信号Ｓ３の増幅、ローカル信号Ｓ５の供給を受けて中間周波数信号Ｓ４への変換を行うフロントエンドで８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれそのアレーアンテナ受信信号入力端子、中間周波数に変換されたアレーアンテナ受信信号出力端子、ローカル信号入力端子、９は上記フロントエンド８で中間周波数信号Ｓ４を生成するためのローカル信号Ｓ５の送出、上記フロントエンド８から送出された中間周波数信号Ｓ４の受信処理、ビデオ信号Ｓ６の送出、送信信号Ｓ２のＲＦ原信号Ｓ１の励振等を行う励振受信機、１０は該励振受信機９からのＲＦ原信号Ｓ１を増幅してサーキュレータ６を経由してフェーズドアレーアンテナ５へ送信信号Ｓ２として送出する送信機、１１は該励振受信機９からのビデオ信号Ｓ６を受けての受信信号処理、アンテナビームマネージメント等の各種レーダ信号処理を行う信号処理器、１２は上記信号処理器１１からの指令信号Ｓ７によりアンテナビーム走査のための演算を行い各移相器３へビーム制御信号Ｓ８を送出する制御器である。
【０００３】
図２６はアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列を示す図である。この例ではアンテナ開口面２であるＸＹ平面上にＸ軸方向の素子間隔ｄx 、Ｙ軸方向の素子間隔ｄy の矩形配列で素子アンテナ１を並べている。配列はＸ軸及びＹ軸に関して対称でＸ軸方向の列の数、Ｙ軸方向の行の数は共に偶数でそれぞれ２Ｎx ，２Ｎy 全素子アンテナ数はＮとする。また図２７ではθ−φ座標系の角度と座標軸の関係を定義している。図中Ｐは無限遠方の観測点である。
【０００４】
次に動作原理を説明する。図２６に示すアンテナ開口面２上のＮ個の素子アンテナから成る平面アレーアンテナにおいてｉ番目の素子アンテナ１（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）の位置座標を（Ｘi ，Ｙi ）、励振振幅をＡi 、励振位相をψi 、放射指向性をｆi （θ，φ）とすると、フェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで見たアレーアンテナの放射指向性は指向性の積の原理により数１で表わされる。
【０００５】
【数１】
数１においてｋは波数（ｋ＝２π／λ、λは波長）である。ここで簡単のために各素子アンテナ１の励振振幅を等振幅（Ａi ＝１）、放射指向性は全素子アンテナに共通でｆ（θ，φ）とすると数１は数２のように書き換えられる。
【０００７】
【数２】
次にフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで見たアレーアンテナの放射指向性を空間内の任意の角度（θs ，φs ）で最大とする、即ち（θs ，φs ）方向にアンテナビームを走査するためには数２における各素子アンテナ１の励振位相ψi が数３の値を取るように各素子アンテナ１の１個１個に対応して接続される移相器３の透過位相を設定すればよい。
【０００９】
【数３】
さらに現象を簡略化した例としてビーム走査方向を図２７のＸＺ平面内、即ちφ＝０の面内とするとφs ＝０となり、数３は数４のように書き換えられる。
【００１１】
【数４】
このときフェーズドアレーアンテナ５の信号入出力端子５ａで観測されるＸＺ平面内の角度θに関する放射指向性の式はビーム走査角θs をパラメータとして数５となる。
【００１３】
【数５】
ここで具体的な計算例を示す。図２６に示すアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列は一部間引きを含むｄx ＝ｄy の正方形配列、配列の行及び列の数は２Ｎx ＝２Ｎy ＝４４、素子数はＮ＝１０４４である。素子アンテナとしてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θで表される回転対称形の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用いる。ここで波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内４５゜及び５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。このときに得られる放射指向性の計算結果を図２８及び図２９に示す。
【００１５】
波長換算の素子間隔が広くなると、広角ビーム走査時、図２９に示すように可視領域内にグレーティングローブが発生することがわかる。グレーティングローブの発生角度θg はビーム走査方向の素子アンテナ配列間隔ｄ、波長λ、ビーム走査各θs の関数として数６で与えられる。
【００１６】
【数６】
数６においてｄ／λ＝０．５６、θs ＝５５゜とするとθg ＝−７５゜となり、図２９の角度−７５゜に高いレベルの放射が観測されることに対応する。可視領域内へのグレーティングローブの発生を避けるためには数６で表されるｓｉｎθg の絶対値が１以上の値となるよう素子間隔ｄ／λを狭くすればよい。しかしながら高い周波数、特にミリ波帯等において上記の条件を守って素子アンテナを配列する場合にはその配列間隔が極めて狭いものとなり、これと同一の間隔で素子アンテナと同数の移相器及びその周辺回路を実装しようとすると、これらに極限的な小型化が要求されることになり実現性が大きな問題となる。またレーダ装置が広帯域なものの場合には素子アンテナそのものにも広帯域性が要求されるためこの小型化が難しい。したがって配列の素子間隔が広くなり周波数帯域の上限周波数付近では波長換算の素子間隔ｄ／λが大きくなり、グレーティングローブの発生が避けられない状況となりやすい。グレーティングローブは主ビームとほぼ同等の放射強度を有しているためグレーティングローブ方向からの入射を通常のサイドローブブランカ等のレーダ信号処理によって判別除去することが難しく、レーダ装置の運用上誤探知、誤追尾等の不具合を招きやすい。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のフェーズドアレーレーダ装置はその使用周波数が高い場合、あるいは使用周波数帯域幅が広い場合に、素子アンテナ、移相器等の実装上の都合により配列の素子間隔を広く取ったことにより発生するグレーティングローブと主ビームの判別がつかず、誤探知、誤追尾等のレーダシステム運用上の悪影響がでやすいという問題点があった。
【００１９】
この発明に係わるフェーズドアレーレーダ装置は上記のような問題点を解消するためのもので、可視領域内にグレーティングローブが発生するような条件で設計されたフェーズドアレーアンテナを用いた場合にも、このアンテナによって受信された信号が主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判別し、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避けることで安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにし、さらにアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力を取り出せるようにし、アレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して位相比較し、その結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２１】
また、第２の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにし、さらにアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力を取り出せるようにし、アレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器によってこの両信号の振幅及び位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して振幅及び位相を比較し、その結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはその他のサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２２】
また、第３の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器によってこの両信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせた後別に設けた電力合成器に投入して両信号を等位相合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅と第１の基準信号の振幅とを第１の基準信号伝送路経路に設けた可変減衰器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して振幅比較し、その大小関係によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２３】
また、第４の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかとなるように調整した後別に設けた電力合成器に投入して両信号を合成した信号を生成し、更にこの合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して位相比較し、両者が等位相関係にあるか逆位相関係にあるかによりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２４】
また、第５の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかとなるように調整した後別に設けた電力合成器に投入して両信号を合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅、位相と第１の基準信号の振幅、位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、両信号の振幅、位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２５】
また、第６の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力信号の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相が等位相となるように調整した後別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号を等位相合成した信号及び逆位相合成した信号を生成し、更にこの両合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、この３つの信号の位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２６】
また、第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、アンテナ開口面中央部に指向性の広い独立した基準アンテナを設けてこれによる受信信号を取り出せるようにした上でこの出力側に電力分配器を設けて上記受信信号を第１の基準信号、第２の基準信号に分割し、更にアレーアンテナでの受信信号出力部には方向性結合器を設けて分岐出力信号を取り出せるようにし、更にアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変減衰器によってこの両信号がアレーアンテナによる受信信号の分岐出力信号の方が大振幅となるような所定の振幅比を持つように調整し、更に同じくアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号伝送経路に設けた可変移相器によってこの両信号の位相が等位相となるように調整した後別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号を等位相合成した信号及び逆位相合成した信号を生成し、更にこの両合成信号の振幅、位相と第１の基準信号の振幅、位相とを第１の基準信号伝送経路に設けた可変減衰器と可変移相器により所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、この３つの信号の振幅、位相比較結果からフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるような手段を備えたものである。
【００２７】
また、第８の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置において、可変減衰器の減衰量とあるいは可変移相器の移相量のいずれか若しくはその両方を動作周波数に応じた最適値となるよう変化させ、信号比較回路において比較すべき２つの信号あるいは３つの信号の振幅比あるいは位相差が動作周波数帯域内の全ての周波数において所定の値となるよう調整できる手段を具備したものである。
【００２８】
また、第９の発明によるフェーズドアレーレーダ装置は、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置に対して、励振受信機内に校正信号送出機能を付加し、更にアレーアンテナでの受信信号伝送経路及び基準アンテナでの受信信号伝送経路のいずれか一方あるいはその両方にＲＦスイッチを付加し、更に上記校正信号を上記それぞれのＲＦスイッチに分配する電力分配器を付加し、レーダ運用時に適時上記ＲＦスイッチの接続を切り替えて校正信号を信号比較回路に投入してそれぞれの信号の伝送経路の透過振幅あるいは透過位相あるいはその両方を測定して事前に取得保持されている基準温度における測定結果と比較し、その比較結果から構成要素である可変減衰器の減衰量あるいは可変移相器の移相量を動作温度に応じた最適値に補正設定できるような手段を付加したものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。図中１３はアンテナ開口面２の中央に設けられた基準アンテナであり、その給電端子１３ａは給電線１４を介してフロントエンド８に設けられた第２の入力端子８ｄと接続される。この経路には基準信号Ｓ９が伝送される。１５はサーキュレータ６の受信端子６ｃに接続された方向性結合器であり１５ａはその入力端子、１５ｂはその出力端子、１５ｃはその結合端子である。上記結合端子１５ｃには可変減衰器１６と可変移相器１７が接続され、更に給電線１８を介してフロントエンド８に設けられた第３の入力端子８ｅと接続される。この経路にはアレーアンテナ受信信号Ｓ３の分岐出力Ｓ１０が伝送される。また出力端子１５ｂは給電線７を介してフロントエンド８の第１の入力端子であるアレーアンテナ受信信号入力端子８ａと接続されている。またフロントエンド８には増幅後中間周波数に変換された基準信号Ｓ１１の出力される第２の出力端子８ｆと、同じく増幅後中間周波数に変換されたアレーアンテナ受信信号の分岐出力Ｓ１２の出力される第３の出力端子８ｇが備わる。１９は信号比較回路であり、フロントエンド８の第２の出力端子８ｆと給電線２０を介して接続される第１の入力端子１９ａと、フロントエンド８の第３の出力端子８ｇと給電線２１を介して接続される第２の入力端子１９ｂを有している。その他図２５と同一符号を付した部分は図２５におけるのと同一または相当部分を示す。
【００３０】
図２はアンテナ開口面２内の素子アンテナ１の配列を示す図である。ＸＹ平面上にＸ軸方向の素子間隔ｄx 、Ｙ軸方向の素子間隔ｄy の矩形配列でＸ軸及びＹ軸に関して対称に素子アンテナ１が並び、Ｘ軸方向の列数２Ｎx ＝４４、Ｙ軸方向の行の数２Ｎy ＝４４である点は従来のフェーズドアレーレーダ装置の例である図２６と同様であるが、開口中央部の４つの素子アンテナを削除し、ここに素子アンテナ１と同じ種類のアンテナを１個設けてこれを基準アンテナ１３としている。フェーズドアレーアンテナ５の全素子アンテナ数Ｎは１０４０である。
【００３１】
ここで従来のフェーズドアレーレーダ装置の動作原理説明に用いた一例におけるのと同じくフェーズドアレーアンテナ５は素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、更に全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。フェーズドアレーアンテナの信号入力端子５ａで観測されるアレーアンテナの放射指向性は数７により計算される。
【００３２】
【数７】
得られる振幅指向性図を図３に示す。従来例に比べ中央の４素子を削除しているため図２８の指向性図と比較するとサイドローブレベルが上昇しているがその度合は微小である。また放射位相指向性図を図４に示す。図３、図４を見るとビーム走査角５５゜でピーク値を取る主ビームと−７５゜でピーク値を取るグレーティングローブとではその放射位相が互いに逆位相となっている。これはアンテナ開口面２上の素子アンテナ１の配列において、その列の数２Ｎx 、行の数２Ｎy がいずれも偶数であることによるものである。一方基準アンテナ１３には素子アンテナ１と同種のアンテナを用いているから、その給電端子１３ａで観測される指向性を表す式は数８であり振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図５、図６に示すようなものとなる。
【００３４】
【数８】
次に動作について説明する。フェーズドアレーアンテナ５から空間に放射された送信信号は目標に当たって反射される。この反射信号がアンテナ開口面２上の素子アンテナ１及び基準アンテナ１３で受信される。素子アンテナ１で受信されたものはフェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れ、その主たる部分はサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される。これが第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３である。この信号Ｓ３はフロントエンド８内で信号増幅、中間周波数帯への周波数変換等が行われた後中間周波数信号Ｓ４となって第１の出力端子８ｂから励振受信機９に向けて送出される。またフェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号の一部はサーキュレータ６の受信端子６ｃを経て方向性結合器１５内で分岐されその結合端子１５ｃに出力され、更に可変減衰器１６、可変移相器１７、給電線１８を通ってフロントエンド８の第３の入力端子８ｅに入力される。これが第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０である。一方基準アンテナ１３で受信された目標からの反射信号はその給電端子１３ａに現れ、給電線１４を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが基準信号Ｓ９である。基準信号Ｓ９と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０もフロントエンド８内で信号増幅、中間周波数帯への周波数変換等が行われた後中間周波数信号Ｓ１１，Ｓ１２となって第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇに出力され、更に給電線２０，２１を介してそれぞれ信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂに入力される。
【００３６】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号の伝送経路に設けられた可変移相器１５の移相量を制御器１２から送出される可変移相器制御信号Ｓ１３により調整することで、信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａに入力される中間周波数に変換された基準信号Ｓ１１の位相と、第２の入力端子１９ｂに入力される同じく中間周波数に変換された第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２の位相とを、図７に示すように放射指向性の主ビーム領域で等位相、グレーティングローブ領域で逆位相の関係となるように合わせ込むことができる。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２の位相を比較し、両者が互いに等位相であるか逆位相であるかの情報を信号処理器１１に識別信号Ｓ１５として送出する。信号処理器１１ではこの情報から、アレーアンテナ受信信号Ｓ３が、アレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。これが第１の判定である。これがグレーティングローブ方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができる。
【００３７】
また第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０に対しては、方向性結合器１５の結合量を適切に設定し、更に制御器１２からの可変減衰器制御信号Ｓ１４によりその伝送経路に設けられた可変減衰器１６の減衰量を制御、調整することで、信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａに入力される基準信号Ｓ１１のレベルと第２の入力端子１９ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルとを、例えば図８に示すような大小関係に合わせ込むことができる。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のレベルを比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルが基準信号Ｓ１１のレベルより高い場合にはアレーアンテナ受信信号Ｓ１２のレベルが基準信号Ｓ１２のレベルより低い場合にはアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向あるいはグレーティングローブ方向から到来したものと判定し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性のサイドローブ領域から到来したものと判定することができる。これが第２の判定である。
【００３８】
尚フェーズドアレーアンテナ５の利得、移相器３、電力合成分配回路４等の回路素子の透過特性、基準アンテナ１３の利得は周波数特性を持つので、レーダ装置の動作周波数帯域が広い場合、基準信号Ｓ９と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ３のレベル比、位相差は周波数によって異なる。そこで図７、図８のように両信号の振幅、位相の合わせ込みを行うための可変減衰器１６の減衰量、及び可変移相器１７の移相量の最適設定値も周波数により異なることとなるが、制御器１２からの可変減衰器制御信号Ｓ１４、可変移相器制御信号Ｓ１３による減衰量、移相量設定値を周波数によって変えてやれば動作周波数によらず常に最適な合わせ込みを実現できる。
【００３９】
以上上記第１の判定と第２の判定とを合わせて実行することで信号処理器１１はフェーズドアレーアンテナ５によって受信された空間からの到来波がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはその他のサイドローブ領域から到来したものかを判定することが可能となり、主ビーム以外の方向からの到来波と判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができる。これによりレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避けることで安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００４０】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。図中２２は電力分配器、２２ａ，２２ｂ，２２ｃはそれぞれの入力端子、第１の出力端子、第２の出力端子である。入力端子２２ａは基準アンテナ１３の給電端子１３ａと給電線１４により接続される。第１の出力端子２２ｂには可変減衰器２３と可変移相器２４が接続され、更にその出力は給電線２５を介してフロントエンド８の第２の入力端子８ｄと接続される。また２６は電力合成器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれの第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子２６ａは給電線２７を介して電力分配器２２の第２の出力端子２２ｃと、第２の入力端子２６ｂは給電線１８を介して可変移相器１７と、出力端子２６ｃは給電線２８を介してフロントエンド８の第３の入力端子８ｅとそれぞれ接続される。その他図１と同一符号を付した部分は図１におけるのと同一または相当部分を示す。
【００４１】
実施の形態１と同じく開口面２内の素子アンテナ１の配列は図２の通りであるものとする。また素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔がｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。
【００４２】
次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され、フェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号のうちサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３、及びサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の結合端子１５ｃ、可変減衰器１６、可変移相器１７、更に給電線１８を経て電力合成器２６の第２の入力端子２６ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０については、実施の形態１におけるのと同じく、その放射指向性を表す式は数７であり、得られる振幅指向性図は図３、位相指向性図は図４に示すとおりである。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４を通り、電力分配器２２の入力端子２２ａに入力される第２の基準信号Ｓ９については、これも実施の形態１におけるのと同じく、その放射指向性を表す式は数８であり、振幅指向性図は図５に、位相指向性図は図６に示すとおりである。この基準信号Ｓ９は電力分配器２２で２分配され、うち一方は第１の出力端子２２ｂから可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが第１の基準信号Ｓ１７である。他方は第２の出力端子２２ｃから給電線２７を通って電力合成器２６の第１の入力端子２６ａに入力される。これが第２の基準信号Ｓ１８である。電力合成器２６では第１の入力端子２６ａに入力される第２の基準信号Ｓ１８と、第２の入力端子２６ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０が合成され、その出力信号Ｓ１９が出力端子２６ｃに現れる。この出力信号Ｓ１９は更に給電線２８を経てフロントエンド８の第３の入力端子８ｅに至るが、上記２つの入力信号Ｓ１８，Ｓ１０の振幅、位相を表す係数をそれぞれＡ1ｅjδ1 、Ａ2ｅjδ2 とすると、第２の基準信号Ｓ１８の指向性が数８で表されることから、フロントエンド８の第３の入力端子８ｅで観測される合成信号Ｓ１９は数９のように書き表せる。
【００４３】
【数９】
第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０はその伝送経路に可変減衰器１６、可変移相器１７が備えられているので数９における振幅比Ｋ及び位相差Δを調整して電力合成器２６に投入することができる。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４、電力分配器２２の第１の出力端子２２ｂ、可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を経てフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに現れる第１の基準信号Ｓ１７の指向性は、上記第２の基準信号Ｓ１８と同じくその放射指向性が数９で表されるものである。ところで、この第１の基準信号Ｓ１７の伝送経路にも可変減衰器２３、可変移相器２４が備えられているので、フロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される信号Ｓ１７の振幅及び位相の調整が可能である。
【００４５】
以上のようにフロントエンド８の第２の入力端子８ｄ、第３の入力端子８ｅにそれぞれ所定の振幅比、所定の位相差をもって入力された第１の基準信号Ｓ１７及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８の合成出力信号Ｓ１９は、フロントエンド８内で上記振幅比、位相差が保たれたまま信号増幅、中間周波数帯への周波数変換が行われ、中間周波数信号Ｓ１１，Ｓ２０となってそれぞれ第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇに出力され、更に給電線２０，２１を通って信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂに入力される。
【００４６】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より小さくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで電力合成器２６に入力することとする。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝１／√２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。数９により求められる信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される合成信号Ｓ２０の振幅指向性は図１０に示すとおりである。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅を可変減衰器２３により調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０に対する相対振幅を図１１に示すような大小関係に合わせ込むこととする。図１１を見ると、第２の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では数ｄＢ高く、グレーティングローブ方向では１０ｄＢ程度低くなっている。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１とＳ２０のレベルを比較し、いずれが高いかの情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、この情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。これがグレーティングローブ方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００４７】
尚実施の形態１におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるのでこの場合は広帯域動作も保証される。
【００４８】
実施の形態３．
この実施の形態３は第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より大きくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで電力合成器２６に入力するものであり、それ以外の回路構成、基本的な動作原理は実施の形態２と同様である。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差がΔがＫ＝２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される合成信号Ｓ２０は数９を用いて計算され、結果として得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１２、図１３に示すものとなる。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相を可変減衰器２３、可変移相器２４を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図１４、図１５のような関係に合わせ込むこととする。図１４の振幅指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向でのみ数ｄＢ高く観測されている。また図１５の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相に対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０の位相が放射指向性のグレーティングローブ領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっている。信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ２０の振幅を比較し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０のレベルが第１の基準信号Ｓ１１のレベルに比べてある一定のスレッショルドレベル値以上高いかどうかを判定する。これを第１の判定とする。また信号比較回路１９では上記２つの信号Ｓ１１、Ｓ２０の位相を比較し、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との合成出力信号Ｓ２０の位相が第１の基準信号Ｓ１１の位相と等位相か逆位相かを判定する。これを第２の判定とする。第１の判定結果、第２の判定結果のいずれか一方あるいはその両方の情報を信号処理器１１に識別信号Ｓ１５として送出する。信号処理器１１では、第１の判定結果の情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来した場合を特定することができ、また第２の判定結果の情報からはグレーティングローブ方向から到来した場合を特定することができる。
【００４９】
アレーアンテナ受信信号Ｓ３の到来方向がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向であるかグレーティングローブ方向であるかの識別は、上記第１の判定結果、第２の判定結果のいずれか一方を用いるだけで可能である。第１の判定結果だけを利用するためには実施の形態２と同様信号比較回路１９では振幅比較のみを行えばよいので回路構成は簡単でよいという利点があるが、第２の判定だけを利用するためには信号比較回路１９では位相比較のみを行えばよい。ここでの位相比較は比較されるべき信号間の位相差の値を知る必要はなく、２つの信号が等位相か逆位相かの２値判定でよいので誤判定の確率は極めて少なく確度の高い判定結果を得ることができる。更に第１の判定結果は、第２の判定結果の両方を利用するようにすればより識別確度の向上が図れる。
【００５０】
以上によりアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向以外から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００５１】
尚実施の形態１、実施の形態２におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるのでこの場合は広帯域動作も保証される。
【００５２】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図である。実施の形態２、実施の形態３を示す図９と異なる部分は電力合成器２６に代わって１８０゜ハイブリッド２９が備わっているところである。２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、和信号出力端子、差信号出力端子である。またフロントエンド８には新たに第４の入力端子８ｈと第４の出力端子８ｉとが備えられ、信号比較回路１９には新たに第３の入力端子１９ｃが備えられている。フロントエンド８の第３の入力端子８ｅは給電線２８を介して１８０゜ハイブリッド２９の和信号出力端子２９ｃと、第４の入力端子８ｈは給電線３０を介して１８０゜ハイブリッド２９の差信号出力端子２９ｄと、第４の出力端子８ｉは給電線３１を介して信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｃと接続される。その他図１、図９と同一符号を付した部分は図１、図９におけるのと同一または相当部分を示す。
【００５３】
実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と同じく開口面２内の素子アンテナ１の配列は図２の通りであるものとする。また素子アンテナ１としてｆ（θ，φ）＝ｃｏｓ0.425 θの回転対称形状の振幅指向性と可視領域内で一様な位相指向性を有するものを用い、全素子アンテナの励振振幅を等振幅とし、波長換算の素子間隔ｄx ／λ＝ｄy ／λ＝０．５６となるような周波数においてＸＺ平面内５５゜の角度方向にビーム走査を行うものとする。
【００５４】
次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され、フェーズドアレーアンテナの信号入出力端子５ａに現れたアレーアンテナ受信信号のうちサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の出力端子１５ｂを経て給電線７を通りフロントエンド８の第１の入力端子８ａに入力される第１のアレーアンテナ受信信号Ｓ３、及びサーキュレータ６の受信端子６ｃ、方向性結合器１５の結合端子１５ｃ、可変減衰器１６、可変移相器１７、更に給電線１８を経て１８０゜ハイブリッド１９の第２の入力端子２９ｂに入力される第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０については、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じくその放射指向性を表す式が数７であり、得られる振幅指向性図は図３、位相指向性図が図４である。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４を通り、電力分配器２２の入力端子２２ａに入力される第２の基準信号Ｓ９については、これも実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じくその放射指向性を表す式が数８であり、振幅指向性図は図５に、位相指向性図は図６で表されるものとなる。この基準信号Ｓ９は電力分配器２２で２分配され、うち一方は第１の出力端子２２ｂから可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を通ってフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される。これが第１の基準信号Ｓ１７である。他方は第２の出力端子２２ｃから給電線２７を通って１８０゜ハイブリッド２９の第１の入力端子２９ａに入力される。これが第２の基準信号Ｓ１８である。１８０゜ハイブリッド２９では、その第１の入力端子２９ａに第２の基準信号Ｓ１８が、第２の入力端子２９ｂに第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０がそれぞれ入力されると、両者が等位相合成された信号Ｓ１９がその和信号出力端子２９ｃに、両者が逆位相合成された信号Ｓ２１がその差信号出力端子２９ｄに現れる。これらの出力信号Ｓ１９、Ｓ２１は更に給電線２８，３０を経てフロントエンド８の第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈに至る。上記２つの入力信号Ｓ１８、Ｓ１０の振幅、位相を表す係数をそれぞれＡ1ｅjδ1 、Ａ2ｅjδ2 とすると、第２の基準信号Ｓ１８の指向性も数８で表されることから、フロントエンド８の第３の入力端子８ｅで観測される信号Ｓ１０とＳ１８の等位相合成出力信号Ｓ１９は実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく数９で表され、フロントエンド８の第４の入力端子８ｈで観測される信号Ｓ１０とＳ１８の逆位相合成出力信号Ｓ２１は数１０で表される。
【００５５】
【数１０】
第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０はその伝送経路に可変減衰器１６、可変移相器１７が備えられているので数９、数１０における振幅比Ｋ及び位相差Δを調整して１８０゜ハイブリッド２９に投入することができる。１８０゜ハイブリッド２９では上記により相対振幅、相対位相が調整された第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８を等位相合成、逆位相合成してそれぞれ合成信号Ｓ１９、Ｓ２１としフロントエンド８の第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈに送出する。一方基準アンテナ１３の給電端子１３ａから給電線１４、電力分配器２２の第１の出力端子２２ｂ、可変減衰器２３、可変移相器２４、給電線２５を経てフロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される第１の基準信号Ｓ１７の指向性は、上記第２の基準信号Ｓ１８と同じくその放射指向性が数８で表されるものである。ところで、この第１の基準信号Ｓ１８の伝送経路にも可変減衰器２３、可変移相器２４が備えられているので、フロントエンド８の第２の入力端子８ｄに入力される信号Ｓ１７の振幅及び位相の調整が可能である。
【００５７】
以上のようにフロントエンド８の第２の入力端子８ｄ、第３の入力端子８ｅ、第４の入力端子８ｈにそれぞれ所定の振幅比、所定の位相差をもって入力された第１の基準信号Ｓ１７、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との等位相合成信号Ｓ１９、及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８との逆位相合成信号Ｓ２１は、フロントエンド８内で上記振幅比、位相差が保たれたまま信号増幅、中間周波数帯への周波数変換が行われ、中間周波数信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２となってそれぞれその第２の出力端子８ｆ、第３の出力端子８ｇ、第４の出力端子８ｉに出力され、更に給電線２０，２１，３１を介して信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａ、第２の入力端子１９ｂ、第３の入力端子１９ｃにそれぞれ入力される。
【００５８】
ここで第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より小さくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相になるように位相を合わせて１８０゜ハイブリッド２９に投入することとする。例として数９、数１０における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝１／√２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する場合を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の指向性は実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく数９を用いて計算され、得られる振幅指向性は図１０に示す通りである。次に信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の指向性は数１０を用いて計算される、得られる振幅指向性は図１７に示すとおりである。一方信号比較回路１９の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅を可変減衰器２３を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０に対する相対振幅を図１１のような大小関係に合わせ込むと同時に、第３の入力端子１９ｃに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２に対する相対振幅を図１８のような大小関係に合わせ込むこととする。図１１では第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では数ｄＢ高く、グレーティングローブ方向では１０ｄＢ程度低くなっているが、図１８では第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向では１０ｄＢ程度低く、グレーティングローブ方向では数ｄＢ高くなっていることがわかる。信号比較回路では上記３つの信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２のレベルを比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、信号Ｓ１１と信号Ｓ２０の大小関係比較結果からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができる。更に、信号比較回路１９において適切なスレッショルドレベルを設けての判定を実施すればサイドローブでの受信と主ビームでの受信の識別も可能である。以上によりアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ方向あるいはサイドローブ領域から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００５９】
この実施の形態４は第１の基準信号と比較すべき第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の合成出力信号として等位相合成出力信号のみならず、逆位相合成出力信号も利用しているので、判定の冗長度が増し識別の確度向上が期待できる。
【００６０】
尚実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるので広帯域動作も保証される。
【００６１】
実施の形態５．
この実施の形態５は第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の振幅が第２の基準信号Ｓ１８の振幅より大きくなるような振幅比をつけ、両者の位相が等位相となるように位相を合わせ込んで１８０゜ハイブリッド２９に入力するものであり、それ以外の回路構成、基本的な動作原理は実施の形態４と同様である。例として数９における振幅比Ｋ及び位相差ΔがＫ＝２、Δ＝０となるように可変減衰器１６の減衰量、可変移相器１７の移相量を調整する例を取り上げて説明する。信号比較回路１９の第２の入力端子１９ｂで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の指向性は実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４におけるのと同じく数９を用いて計算され、得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１２、図１３に示すものである。次に信号比較回路１９の第３の入力端子１９ｃで観測される、第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の指向性は数１０を用いて計算され、得られる振幅指向性、位相指向性はそれぞれ図１９、図２０に示すものである。一方信号比較回路１０の第１の入力端子１９ａで観測される第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相を可変減衰器２３、可変移相器２４を用いて調整し、第２の入力端子１９ｂに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図１４、図１５のような関係に合わせ込むと同時に、第３の入力端子１９ｃに入力される上記第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２に対する相対振幅、相対位相をそれぞれ図２１、図２２のような関係に合わせ込むこととする。図１４の振幅指向性では、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０のレベルがアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向でのみ数ｄＢ高く観測されているが、図２１の振幅指向性では、第１の基準信号Ｓ１１のレベルに対する第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２のレベルがアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ方向でのみ１０ｄＢ程度高く観測されている。また図１５の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の第２の基準信号Ｓ１８が等位相合成された信号Ｓ２０の位相とはアレーアンテナの放射指向性のグレーティングローブ領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっているが、図２２の位相指向性を見ると、第１の基準信号Ｓ１１の位相と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０と第２の基準信号Ｓ１８が逆位相合成された信号Ｓ２２の位相とはアレーアンテナの放射指向性の主ビーム領域でのみ逆位相となり、それ以外の領域では等位相となっている。信号比較回路１９では上記３つの信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅、位相を比較し、結果の情報を識別信号Ｓ１５として信号処理器１１に送出する。信号処理器１１では、この情報からアレーアンテナ受信信号Ｓ３がアレーアンテナの放射指向性の主ビーム方向から到来したものかグレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはサイドローブ方向から到来したものかを判定し、これが主ビーム方向から到来したものと判定された場合には励振受信機９にブランキングゲート信号Ｓ１６を送出して信号除去を行わせることができるので、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４と同じくレーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置を得ることができる。
【００６２】
この実施の形態５は実施の形態４と同じく第１の基準信号と比較すべき第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の合成出力信号として等位相合成出力信号のみならず、逆位相合成出力信号も利用しているので、判定の冗長度が増し識別の確度向上が期待できる。
【００６３】
尚実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４におけるのと同じく、２つの信号の振幅、位相合わせ込みのための可変減衰器、可変移相器の設定を周波数対応で変えてレーダ装置の動作周波数帯域内全ての周波数で最適値に設定することができるので広帯域動作も保証される。
【００６４】
実施の形態６．
図２３、図２４はこの発明の実施の形態６を示すフェーズドアレーレーダ装置のブロック図であり、実施の形態４、実施の形態５を示す図１６とは以下の部分が異なる。励振受信機９は校正信号Ｓ２４を送出する機能を具備する。３２は電力分配器であり３２ａ，３２ｂ，３２ｃはそれぞれその入力端子、第１の出力端子、第２の出力端子である。入力端子３２ａは給電線３３により励振受信機９と接続される。３４はアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の伝送経路に挿入されたＲＦスイッチであり、３４ａ，３４ｂ，３４ｃはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子３４ａは方向性結合器１５の結合端子１５ｃと、第２の入力端子３４ｂは給電線３５を介して電力分配器３２の第１の出力端子３２ｂと接続される。３６は基準信号Ｓ９の伝送経路に挿入されたＲＦスイッチであり、３６ａ，３６ｂ，３６ｃはそれぞれその第１の入力端子、第２の入力端子、出力端子である。第１の入力端子３６ａは給電線１４を介して基準アンテナ１３の給電端子１３ａと、第２の入力端子３６ｂは給電線３７を介して電力分配器３２の第２の出力端子３２ｃと、出力端子３６ｃは電力分配器２２の入力端子２２ａとそれぞれ接続される。
【００６５】
次に動作について説明する。通常のレーダ運用動作時、図２３に示すようにＲＦスイッチ３４，３６は制御器１２からのＲＦスイッチ制御信号Ｓ２３によりそれぞれの第１の入力端子３４ａ，３６ａの側にある接点が接続される。この状態での装置の動作は実施の形態４、実施の形態５と同じである。一方校正動作時には図２４に示すように、ＲＦスイッチ３４，３６は制御器１２からのＲＦスイッチ制御信号Ｓ２３によりそれぞれの第２の入力端子３４ｂ，３６ｂの側に接点が接続される。同時に励振受信機９からは校正用ＲＦ信号Ｓ２４が出力され、これが給電線３３、電力分配器３２、給電線３５，３７を介してそれぞれのＲＦスイッチの第２の入力端子３４ｂ，３６ｂに投入される。この校正用ＲＦ信号Ｓ２４は第１の基準信号Ｓ１７の伝送経路、第２の基準信号Ｓ１８の伝送経路及び第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０の伝送経路を経てフロントエンド８を通り、信号比較回路１９の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される。
【００６６】
フロントエンド８内には低雑音増幅器、ミキサ等の能動回路部品が含まれているため透過特性に温度特性があり、レーダ運用動作時に透過振幅、位相が経時変化しやすい。第１の基準信号Ｓ１７、第２の基準信号Ｓ１８と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０との等位相及び逆位相合成信号Ｓ１９、Ｓ２１が伝送されるフロントエンド８内の伝送経路毎の透過振幅、位相の変化に差異が生じた場合、可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４により例えば図１４、図１５、図２１、図２２のように合わせ込んだ第１の基準信号Ｓ１３と合成信号Ｓ２０、Ｓ２２のレベル差、位相差が保てなくなり、信号比較回路１９でのレベル差判定、位相差判定、及び信号処理器１１でのアレーアンテナ受信信号Ｓ３の到来方向識別の正確さが損なわれる可能性がある。この実施の形態６ではある一定の温度における基準状態でＲＦスイッチ３４，３６を図２４に示す状態にして信号比較回路１９の第１、第２、第３の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得しこれを第１の基準校正データとする。次にＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態としてこの基準状態における信号比較回路１９の第１、第２、第３の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入力される信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得し、これを第２の基準校正データとする。第２の基準校正データから上記入力信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２を図１４、図１５、図２１、図２２のように示す関係に合わせ込むための可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４の設定値が求められる。これらを信号処理器１１に第３の基準校正データとして記憶させる。通常のレーダ運用動作時はＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態とするが、ここで適時図２４に示す校正動作状態に切り替えて励振受信機９から送出される校正用ＲＦ信号Ｓ２４を各信号の伝送経路を通して信号比較回路１９の入力端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに投入し、信号Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２２の振幅位相データを取得する。このデータは信号処理器１１に送られる。信号処理器１１ではこのデータと第１の基準校正データとを比較してその差異分を求め、これを第３の基準校正データに補正値として加算して可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４の新たな設定値とする。ここで再びＲＦスイッチ３４，３６を図２３に示す状態とし、上記手順で求めた新たな設定値を可変減衰器１６，２３、可変移相器１７，２４に設定し通常のレーダ運用動作に移行する。この所作を適時行うことにより、フロントエンド８の透過振幅位相特性の温度特性を補償し、第１の基準信号Ｓ１１の振幅、位相と第２の基準信号Ｓ１８と第２のアレーアンテナ受信信号Ｓ１０との等位相及び逆位相合成信号Ｓ２０、Ｓ２２の振幅、位相とをレーダ装置の運用温度によらず常に最適の状態に合わせ込むことができ、アレーアンテナ受信信号の主ビーム受信、グレーティングローブ受信、サイドローブ受信の誤判定のない安定したレーダ運用動作が可能となる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明は以上に説明したように構成されているので、以下に記載される効果がある。
【００６８】
第１の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号と、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とを、両信号の位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後信号比較回路に入力してその位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００６９】
また、第２の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号と、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とを、両信号の振幅比及び位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後信号比較回路に入力してその振幅、位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７０】
また、第３の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とをその振幅比及び位相差が所定の最適値となるよう合わせ込んだ後別に設けた電力分配器に投入して両信号を等位相合成した信号を生成し、更にこの合成信号の振幅と第１の基準信号の振幅とを所定の最適値に合わせた後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、その大小関係によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７１】
また、第４の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相あるいは逆位相のいずれかの位相関係と所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた電力合成器に投入して合成信号を生成し、更にこの合成信号の位相と第１の基準信号の位相とを所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、安定動作の可能なフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７２】
また、第５の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相あるいは逆位相のいずれかの位相関係と所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた電力合成器に投入して合成信号を生成し、更にこの合成信号と第１の基準信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して振幅、位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第４の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７３】
また、第６の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相でかつ所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号の等位相合成信号及び逆位相合成信号を生成し、更にこれら合成信号と第１の基準信号の位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第４の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７４】
また、第７の発明によれば、フェーズドアレーレーダ装置を構成するアンテナ開口面中央部に設けた基準アンテナによる受信信号を電力分配器によって第１、第２の基準信号に２分割し、方向性結合器を介して得られるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第２の基準信号とを、両信号が等位相でかつ所定の振幅比を有するように調整した上で別に設けた１８０゜ハイブリッド回路に投入して両信号の等位相合成信号及び逆位相合成信号を生成し、更にこれら合成信号と第１の基準信号の振幅比及び位相差を所定の最適値に合わせ込んだ後別に設けた信号比較回路に入力して振幅及び位相を比較し、その比較結果によりフェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかを判定できるようにしたので、レーダシステム運用上の誤探知、誤追尾等の不具合を避け、第６の発明に比較しても更に動作の確実性の向上したフェーズドアレーレーダ装置が得られるという効果がある。
【００７５】
また、第８の発明によれば、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置において信号比較回路で比較される２種類もしくは３種類の信号の振幅、位相をフェーズドアレーレーダ装置の動作周波数に応じてそれぞれの最適値となるよう変化させるようにしたので、フェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかの判定が広帯域にわたって正確に行えるという効果がある。
【００７６】
また、第９の発明によれば、第１の発明、あるいは第２の発明、あるいは第３の発明、あるいは第４の発明、あるいは第５の発明、あるいは第６の発明、あるいは第７の発明によるフェーズドアレーレーダ装置に対して、励振受信機内に校正信号送出機能を付加し、この校正信号をＲＦスイッチの切替により適時信号比較回路に投入して校正動作を行えるようにしたので、フェーズドアレーレーダ装置の構成回路要素部品の透過特性の温度特性を補償し、フェーズドアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、更にはサイドローブ方向から到来したものかの判定が常に正確に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアンテナ開口面上の素子アンテナ等の配置を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射位相指向性を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置における基準アンテナの放射振幅指向性を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置における基準アンテナの放射位相指向性を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射位相指向性と基準アンテナの放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態１のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性と基準アンテナの放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２、実施の形態３のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２、実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態２、実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射位相指向性を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態３、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との等位相合成信号の放射位相指向性と第１の基準信号の放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態４、実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図１７】 この発明の実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図１８】 この発明の実施の形態４のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図１９】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性を示す図である。
【図２０】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置における第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射位相指向性を示す図である。
【図２１】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射振幅指向性と第１の基準信号の放射振幅指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図２２】 この発明の実施の形態５のフェーズドアレーレーダ装置において、第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号との逆位相合成信号の放射位相指向性と第１の基準信号の放射位相指向性とが所定の関係に合わせ込まれた状態を示す図である。
【図２３】 この発明の実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置のレーダ運用動作時のブロック図である。
【図２４】 この発明の実施の形態６のフェーズドアレーレーダ装置の校正動作時のブロック図である。
【図２５】 従来のフェーズドアレーレーダ装置を示すブロック図である。
【図２６】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアンテナ開口面上の素子アンテナの配置を示す図である。
【図２７】 空間座標系の定義を示す図である。
【図２８】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性の一例を示す図である。
【図２９】 従来のフェーズドアレーレーダ装置におけるアレーアンテナの放射振幅指向性の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 素子アンテナ、２ アンテナ開口面、３ 移相器、４ 電力合成分配回路、５ フェーズドアレーアンテナ、５ａ 信号入出力端子、６ サーキュレータ、６ａ 送信端子、６ｂ 共通端子、６ｃ 受信端子、７ 給電線、８ フロントエンド、８ａ 第１の入力端子（アレーアンテナ信号入力端子）、８ｂ 第１の出力端子（アレーアンテナ信号出力端子）、８ｃ ローカル信号入力端子、８ｄ 第２の入力端子、８ｅ 第３の入力端子、８ｆ 第２の出力端子、８ｇ 第３の出力端子、８ｈ 第４の入力端子、８ｉ 第４の出力端子、９ 励振受信機、１０ 送信機、１１ 信号処理器、１２ 制御器、１３ 基準アンテナ、１３ａ 給電端子、１４ 給電線、１５ 方向性結合器、１５ａ 入力端子、１５ｂ出力端子、１５ｃ 結合端子、１６ 可変減衰器、１７ 可変移相器、１８ 給電線、１９ 信号比較回路、１９ａ 第１の入力端子、１９ｂ 第２の入力端子、１９ｃ 第３の入力端子、２０ 給電線、２１ 給電線、２２ 電力分配器、２２ａ 入力端子、２２ｂ 第１の出力端子、２２ｃ 第２の出力端子、２３可変減衰器、２４ 可変移相器、２５ 給電線、２６ 電力合成器、２６ａ 第１の入力端子、２６ｂ 第２の入力端子、２６ｃ 出力端子、２７ 給電線、２８ 給電線、２９ １８０゜ハイブリッド、２９ａ 第１の入力端子、２９ｂ第２の入力端子、２９ｃ 和信号出力端子、２９ｄ 差信号出力端子、３０ 給電線、３１ 給電線、３２ 電力分配器、３２ａ 入力端子、３２ｂ 第１の出力端子、３２ｃ 第２の出力端子、３３ 給電線、３４ ＲＦスイッチ、３４ａ 第１の入力端子、３４ｂ 第２の入力端子、３４ｃ 出力端子、３５ 給電線、３６ ＲＦスイッチ、３６ａ 第１の入力端子、３６ｂ 第２の入力端子、３６ｃ 出力端子、３７ 給電線、Ｓ１ 送信信号のＲＦ原信号、Ｓ２ 送信信号、Ｓ３ アレーアンテナ受信信号（第１のアレーアンテナ受信信号）、Ｓ４ 中間周波数信号、Ｓ５ ローカル信号、Ｓ６ ビデオ信号、Ｓ７ 指令信号、Ｓ８ ビーム制御信号、Ｓ９ 基準信号、Ｓ１０ アレーアンテナ受信信号の分岐出力（第２のアレーアンテナ受信信号）、Ｓ１１ 中間周波数に変換された基準信号、Ｓ１２ 中間周波数に変換された第２のアレーアンテナ受信信号、Ｓ１３可変移相器制御信号、Ｓ１４ 可変減衰器制御信号、Ｓ１５ 識別信号、Ｓ１６ ブランキングゲート信号、Ｓ１７ 第１の基準信号、Ｓ１８ 第２の基準信号、Ｓ１９ 第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の（等位相）合成出力信号、Ｓ２０ 中間周波数に変換された第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の（等位相）合成出力信号、Ｓ２１ 第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の逆位相合成出力信号、Ｓ２２ 中間周波数に変換された第２の基準信号と第２のアレーアンテナ受信信号の逆位相出力信号、Ｓ２３ ＲＦスイッチ制御信号、Ｓ２４ 校正用ＲＦ信号。
Claims (9)
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナと、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記基準アンテナでの受信信号と上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とが所定の位相差を持つように調整する可変移相器と、並びに上記基準アンテナでの受信信号とアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号が入力されることにより両者の位相を比較する信号比較回路と、上記信号比較回路での両信号の位相比較結果からアレーアンテナでの受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナと、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記基準アンテナでの受信信号と上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号とが所定の振幅比、所定の位相差を持つように調整する可変減衰器及び可変移相器、並びに上記基準アンテナでの受信信号とアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号が入力されることにより両信号の振幅、位相を比較する信号比較回路と、上記信号比較回路での両信号の振幅位相比較結果からアレーアンテナでの受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはその他のサイドローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナ、上記基準アンテナによる受信信号を分配して第１の基準信号、第２の基準信号を生成する電力分配器、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅と第１の基準信号の振幅とが所定の振幅比を持つように調整する第１の可変減衰器、並びに上記２つの信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかになるよう調整する可変移相器、並びに上記両信号を等位相合成あるいは逆位相合成して新たな合成信号を生成する電力合成器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが所定の振幅比を持つように調整する第２の可変減衰器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号が入力されることにより両者の振幅を比較する信号比較回路、並びに上記信号比較回路での振幅比較結果からアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナ、上記基準アンテナによる受信信号を分配して第１の基準信号、第２の基準信号を生成する電力分配器、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅と第１の基準信号の振幅とをアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅が第１の基準信号の振幅より大きくなるような所定の振幅比を持つように調整する可変減衰器、並びに上記２つの信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかになるよう調整する第１の可変移相器、並びに上記両信号を等位相あるいは逆位相で合成して新たな合成信号を生成する電力合成器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが所定の位相差を持つように調整する第２の可変移相器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号が入力されることにより両信号の位相を比較する信号比較回路、並びに上記信号比較回路での上記両信号の位相比較結果からアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナ、上記基準アンテナによる受信信号を分配して第１の基準信号、第２の基準信号を生成する電力分配器、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅と第１の基準信号の振幅とをアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅が第１の基準信号の振幅より大きくなるような所定の振幅比を持つように調整する第１の可変減衰器、並びに上記２つの信号の位相が等位相あるいは逆位相のいずれかになるよう調整する第１の可変移相器、並びに上記両信号を等位相あるいは逆位相で合成して新たな合成信号を生成する電力合成器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが所定の振幅比を持つように調整する第２の可変減衰器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが所定の位相差を持つように調整する第２の可変移相器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号が入力されることにより両信号の振幅及び位相を比較する信号比較回路、並びに上記信号比較回路での上記両信号の振幅及び位相の比較結果からアレーアンテナによる受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはその他のサイドローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナ、上記基準アンテナによる受信信号を分配して第１の基準信号、第２の基準信号を生成する電力分配器、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第１の基準信号とをアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅が第１の基準信号の振幅より大きくなるような所定の振幅比を持つように調整する可変減衰器、並びに上記両信号の位相が等位相になるよう調整する第１の可変移相器、並びに上記両信号の等位相合成出力信号及び逆移相合成出力信号を生成する１８０゜ハイブリッド回路、並びに上記１８０゜ハイブリッド回路で生成された新たな２種類の合成信号と第２の基準信号と並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが所定の位相差を持つように調整する第２の可変移相器、並びに新たな合成信号と第２の基準信号とが入力されることにより３信号の位相を比較する信号比較回路と、上記信号比較回路での３信号の位相比較結果からアレーアンテナによる合成受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはサイドローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、アンテナ開口面内に素子アンテナを配列の行数及び列数が偶数となるように並べ、更にアンテナ開口面中央に設けられた単一の基準アンテナ、上記基準アンテナによる受信信号を分配して第１の基準信号、第２の基準信号を生成する電力分配器、フェーズドアレーアンテナ合成信号出力部に設けられた方向性結合器、上記方向性結合器によるアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号と第１の基準信号とをアレーアンテナでの受信信号の分岐出力信号の振幅が第１の基準信号の振幅より大きくなるような所定の振幅比を持つように調整する第１の可変減衰器、並びに上記両信号の位相が等位相になるよう調整する第１の可変移相器、並びに上記両信号の等位相合成出力信号及び逆位相合成出力信号を生成する１８０゜ハイブリッド回路、並びに上記１８０゜ハイブリッド回路で生成された新たな２種類の合成信号と第２の基準信号とが所定の振幅比を持つように調整する第２の可変減衰器、並びに上記１８０゜ハイブリッド回路で生成された新たな２種類の合成信号と第２の基準信号とが所定の位相差を持つように調整する第２の可変移相器、並びに上記新たな合成信号と第２の基準信号とが入力されることにより３信号の振幅と位相を比較する信号比較回路と、上記信号比較回路での３信号の振幅及び位相の比較結果からアレーアンテナによる合成受信信号がアレーアンテナの主ビーム方向から到来したものか、グレーティングローブ方向から到来したものか、あるいはサイドローブ方向から到来したものかを判定することができるような手段とを具備したことを特徴とするフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、その構成要素である可変減衰器の減衰量あるいは可変移相器の移相量のいずれか若しくはその両方が動作周波数に応じたそれぞれの最適値となるように制御する手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のフェーズドアレーレーダ装置。
- 各々に移相器が接続された複数個の素子アンテナからなるアンテナ開口面、上記素子アンテナの励振位相を制御する移相器、この移相器を介してアンテナ開口面への送信電力の分配供給及びアンテナ開口面で受信された信号の合成を行う電力合成分配回路を備え、空間への信号放射と空間からの信号受信を行うフェーズドアレーアンテナと、上記フェーズドアレーアンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、上記送信機からの送信信号と上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号の分離を行うサーキュレータと、上記フェーズドアレーアンテナでの受信信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理と上記フロントエンドで周波数変換を行うのに必要なローカル信号の送信及び送信信号のＲＦ原信号の生成と上記送信機への送出を行う励振受信機と、上記励振受信機で受信処理された受信信号を受けてのレーダ信号処理、フェーズドアレーアンテナでのビームマネージメント等を行う信号処理器と、上記信号処理器からの指令を受けてフェーズドアレーアンテナのビーム走査演算を行い移相器に対し制御信号を送出する制御器とから成り、送受信アンテナビームを電子的に走査するフェーズドアレーレーダ装置において、励振受信機内に校正信号送出機能を付加し、更にアレーアンテナでの受信信号伝送経路及び基準アンテナでの受信信号伝送経路のいずれか一方あるいはその両方に設けられたＲＦスイッチと、上記校正信号を上記それぞれのＲＦスイッチに分配する電力分配器とを備え、レーダ運用時に適時上記ＲＦスイッチの接続を切り替えて校正信号を信号比較回路に投入してそれぞれの信号の伝送経路の透過振幅あるいは透過位相のいずれか、若しくはその両方を測定して事前に取得保持されている基準温度における測定結果と比較し、その比較結果から構成要素である可変減衰器の減衰量あるいは可変移相器の移相量を動作温度に応じた最適値に補正設定できるような手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のフェーズドアレーレーダ装置。
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