JP6223244B2 - Antenna device and antenna excitation method - Google Patents

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Description

この発明は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナの励振位相を調整して、低サイドローブ化を実現するアンテナ装置及びアンテナ励振方法に関するものである。   The present invention relates to an antenna apparatus and an antenna excitation method for realizing low side lobe by adjusting excitation phases of a plurality of element antennas constituting a phased array antenna.

複数の素子アンテナから構成されているフェーズドアレーアンテナでは、複数の素子アンテナの励振分布(励振振幅位相)を制御することにより、単一のアンテナでは実現することが難しいアンテナ放射パターンを形成することができる。
フェーズドアレーアンテナでは、複数の素子アンテナに接続される移相器の移相量を制御することで、電子的にアンテナ放射パターンを制御することができるため、各種のレーダシステムや衛星搭載用アンテナとして広く利用されている。
A phased array antenna composed of multiple element antennas can form an antenna radiation pattern that is difficult to achieve with a single antenna by controlling the excitation distribution (excitation amplitude phase) of the multiple element antennas. it can.
In a phased array antenna, the antenna radiation pattern can be controlled electronically by controlling the amount of phase shift of a phase shifter connected to multiple element antennas. Widely used.

上述の移相器には、移相量を連続的に可変するアナログ移相器と、移相量を離散的な値に切り換えるディジタル移相器とがある。
アナログ移相器では、高精度な制御が難しいため、一般的には、制御の点で有利なディジタル移相器が用いられることが多い。
ディジタル移相器を用いる場合、切り換えられる移相量が量子化ビット数に対応する離散的な値になるため、理想的な移相量とディジタル移相器で実現可能な移相量との間に量子化位相誤差が生じる。また、ディジタル移相器では、ダイオードやトランジスタなどの半導体スイッチによって移相量が切り換えられるため、半導体スイッチの個体毎の特性の違いに伴って通過振幅誤差及び通過位相誤差が生じる。上記の誤差の影響で、アンテナ特性の劣化が生じる。
The above-described phase shifter includes an analog phase shifter that continuously varies the amount of phase shift and a digital phase shifter that switches the amount of phase shift to a discrete value.
Since analog phase shifters are difficult to control with high accuracy, generally, digital phase shifters that are advantageous in terms of control are often used.
When a digital phase shifter is used, the phase shift amount to be switched is a discrete value corresponding to the number of quantization bits, and therefore, between the ideal phase shift amount and the phase shift amount achievable with the digital phase shifter. Quantization phase error occurs in In addition, in the digital phase shifter, the amount of phase shift is switched by a semiconductor switch such as a diode or a transistor, so that a pass amplitude error and a pass phase error are generated due to a difference in characteristics of each semiconductor switch. The antenna characteristics are deteriorated due to the influence of the error.

以下の特許文献1には、上記の誤差の影響を低減するために、メインアンテナの受信信号S1とサブアンテナの受信信号の分配信号S2,S3とが合成された際の電力が最小となるように素子アンテナの励振振幅位相を制御するアンテナ装置が開示されている。
ただし、フェーズドアレーアンテナにおける励振振幅を自在に制御することは容易ではない。
また、素子アンテナの励振振幅位相を制御するには、可変減衰器等のハードウェアをフェーズドアレーアンテナに追加する必要があるため、製造コストが大きくなる。
以下の特許文献2には、フェーズドアレーアンテナの励振振幅を自在に制御できるようにするために、時間ウエイトの概念を利用している時間変調アレーアンテナが開示されている。
これは、複数の励振位相で受信又は送信した信号を時間平均することにより、等価的に所定の振幅分布を与えた状態と同じ放射パターンを得るものである。
(例えば、特許文献1を参照)。
In Patent Document 1 below, in order to reduce the influence of the above error, the power when the received signal S1 of the main antenna and the distribution signals S2 and S3 of the received signal of the sub antenna are combined is minimized. Discloses an antenna device for controlling the excitation amplitude phase of an element antenna.
However, it is not easy to freely control the excitation amplitude in the phased array antenna.
In addition, in order to control the excitation amplitude phase of the element antenna, it is necessary to add hardware such as a variable attenuator to the phased array antenna, which increases the manufacturing cost.
Patent Document 2 below discloses a time-modulated array antenna that uses the concept of time weighting so that the excitation amplitude of a phased array antenna can be freely controlled.
This is to obtain the same radiation pattern as a state in which a predetermined amplitude distribution is equivalently given by averaging the signals received or transmitted at a plurality of excitation phases.
(For example, see Patent Document 1).

特開2013−118613号公報(図1)JP2013-118613A (FIG. 1) 特開2013−219742号公報(図1)JP 2013-219742 A (FIG. 1)

従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、特許文献2の場合、フェーズドアレーアンテナの励振振幅を自在に制御することができるが、ディジタル移相器の量子化誤差である振幅誤差や位相誤差を低減する手段を備えておらず、サイドローブレベルが劣化してしまうなどの課題があった。   Since the conventional antenna device is configured as described above, in the case of Patent Document 2, the excitation amplitude of the phased array antenna can be freely controlled. However, the amplitude error or the quantization error of the digital phase shifter can be controlled. There is a problem that a means for reducing the phase error is not provided and the side lobe level is deteriorated.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、可変減衰器等のハードウェアをフェーズドアレーアンテナに追加することなく、移相器の量子化誤差を低減して、低サイドローブ化を実現することができるアンテナ装置及びアンテナ励振方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the quantization error of the phase shifter without adding hardware such as a variable attenuator to the phased array antenna, thereby reducing the low side lobe. An object of the present invention is to obtain an antenna device and an antenna excitation method capable of realizing the above.

この発明に係るアンテナ装置は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと、素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する複数の移相器と、素子アンテナの励振分布及び移相器の励振位相を時分割に切り換える切換回数を設定する設定手段と、移相器について設定可能な励振位相の中から、切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、その励振位相の組み合わせ毎に、切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出手段と、合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択手段と、合成ベクトル選択手段により選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって移相器の移相量を制御する移相量制御手段と、複数の移相器により位相が調整された信号を合成する合成手段とを設け、時間平均処理手段が、合成手段により合成された信号の時間平均を算出するようにしたものである。   An antenna device according to the present invention includes a plurality of element antennas constituting a phased array antenna, a plurality of phase shifters for adjusting the phase of a signal received by the element antenna, an excitation distribution of the element antennas, and an excitation of the phase shifter From the setting means for setting the number of switching times to switch the phase in time division and the excitation phases that can be set for the phase shifter, select multiple combinations of excitation phases for the number of switching times, and switch for each combination of excitation phases. A combined vector calculation means for calculating a combined vector of phase vectors indicated by the number of excitation phases, and an excitation vector indicating an excitation distribution set by the setting means from the combined vectors calculated for each combination by the combined vector calculation means A combined vector selecting means for selecting a combined vector correlated with the combination vector selected by the combined vector selecting means. A phase shift amount control means for controlling the phase shift amount of the phase shifter according to the excitation phase indicated by the vector, and a synthesis means for synthesizing the signals whose phases are adjusted by the plurality of phase shifters; The time average of the signals synthesized by the synthesizing means is calculated.

この発明によれば、移相器について設定可能な励振位相の中から、切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、その励振位相の組み合わせ毎に、切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出手段と、合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択手段とを備え、移相量制御手段が、合成ベクトル選択手段により選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって移相器の移相量を制御するように構成したので、可変減衰器等のハードウェアをフェーズドアレーアンテナに追加することなく、移相器の量子化誤差を低減して、低サイドローブ化を実現することができる効果がある。   According to the present invention, a plurality of combinations of excitation phases corresponding to the number of times of switching are selected from the excitation phases that can be set for the phase shifter, and the phase vector indicated by the excitation phase corresponding to the number of times of switching is selected for each combination of the excitation phases. A combined vector calculating means for calculating the combined vector and a combined vector calculated for each combination by the combined vector calculating means and selecting a combined vector correlated with the excitation vector indicating the excitation distribution set by the setting means The phase shift amount control means is configured to control the phase shift amount of the phase shifter according to the excitation phase indicated by the composite vector selected by the composite vector selection means. Reduce the side lobe by reducing the quantization error of the phase shifter without adding hardware such as a phase detector There is an effect that can be current.

この発明の実施の形態1によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるアンテナ装置の処理内容(アンテナ励振方法)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content (antenna excitation method) of the antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. 励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルなどを示す説明図である。It is an explanatory view showing a synthetic vector which is the most correlated with the excitation vector V d. 切換回数Mを増やすことで、量子化誤差の低減精度が向上する旨を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that the reduction precision of a quantization error improves by increasing the frequency | count M of switching. この発明の実施の形態2によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2によるアンテナ装置の処理内容(アンテナ励振方法)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content (antenna excitation method) of the antenna device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 3 of this invention. 式(3)の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship of Formula (3).

実施の形態1.
この実施の形態1では、アンテナ装置がN本の素子アンテナを備え、受信アンテナとして動作する場合を想定して説明する。
図1はこの発明の実施の形態1によるアンテナ装置を示す構成図である。
図1において、1−1〜1−Nはアンテナ開口を形成するN本の素子アンテナである。
移相器2−1〜2−Nは移相器制御装置5の制御の下で、素子アンテナ1−1〜1−Nにより受信された信号の位相を調整する。
電力合成器3は移相器2−1〜2−Nにより位相が調整された信号を合成し、その合成信号を受信機11に出力する合成手段である。
なお、素子アンテナ1−1〜1−N、移相器2−1〜2−N及び電力合成器3からフェーズドアレーアンテナ4が構成されている。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, description will be made assuming that the antenna apparatus includes N element antennas and operates as a receiving antenna.
1 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, reference numerals 1-1 to 1-N denote N element antennas that form antenna openings.
The phase shifters 2-1 to 2-N adjust the phase of the signals received by the element antennas 1-1 to 1-N under the control of the phase shifter control device 5.
The power combiner 3 combines signals whose phases have been adjusted by the phase shifters 2-1 to 2 -N, and outputs the combined signal to the receiver 11.
The phased array antenna 4 is configured by the element antennas 1-1 to 1-N, the phase shifters 2-1 to 2-N, and the power combiner 3.

移相器制御装置5は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、移相器2−1〜2−Nの移相量を制御する装置である。
移相器制御装置5の励振分布設定部6は所望の放射パターンを実現するために、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相を設定する設定部である。
位相切換回数設定部7は移相器2−1〜2−Nの励振位相を時分割で切り換える切換回数Mを設定する設定部である。
なお、励振分布設定部6及び位相切換回数設定部7から設定手段が構成されている。
The phase shifter control device 5 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit mounted with a CPU or a one-chip microcomputer, and is a device that controls the amount of phase shift of the phase shifters 2-1 to 2-N. .
The excitation distribution setting unit 6 of the phase shifter control device 5 is a setting unit that sets an excitation amplitude phase that is an ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N in order to realize a desired radiation pattern. .
The phase switching number setting unit 7 is a setting unit that sets a switching number M for switching the excitation phases of the phase shifters 2-1 to 2 -N in a time division manner.
The excitation distribution setting unit 6 and the phase switching number setting unit 7 constitute setting means.

合成ベクトル算出部8は移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相(移相器2−1〜2−Nの量子化ビット数から定まる全ての励振位相であり、例えば、量子化ビット数が5ビットであれば、設定可能な励振位相の個数は32個である)の中から、切換回数分(M個分)の励振位相βm,k(移相状態)の組み合わせを複数選択し、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、切換回数分(M個分)の励振位相βm,kが示す位相ベクトルの合成ベクトルvkを算出する処理を実施する。なお、合成ベクトル算出部8は合成ベクトル算出手段を構成している。 The combined vector calculation unit 8 is an excitation phase that can be set for the phase shifters 2-1 to 2-N (all excitation phases determined from the number of quantization bits of the phase shifters 2-1 to 2-N. If the number of conversion bits is 5 bits, the number of excitation phases that can be set is 32), and combinations of excitation phases β m, k (phase shift states) corresponding to the number of switching times (M) are selected. For each combination of excitation phases β m, k , a plurality of selections are performed, and a process of calculating a combined vector v k of the phase vectors indicated by the excitation phases β m, k for the number of times of switching is performed. The combined vector calculation unit 8 constitutes a combined vector calculation unit.

ベクトル比較部9は合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと相関している合成ベクトルvkを選択する処理を実施する。例えば、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkと、励振分布設定部6により設定された励振ベクトルVdとのユークリッド距離を算出し、そのユークリッド距離が最小の合成ベクトルを選択する。なお、ベクトル比較部9は合成ベクトル選択手段を構成している。
移相器制御信号出力部10は励振時間設定部12により設定された励振時間の間、ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルvkが示す励振位相を移相器2−1〜2−Nに設定することで、その移相器2−1〜2−Nの移相量を制御する処理を実施する。なお、移相器制御信号出力部10は移相量制御手段を構成している。
The vector comparison unit 9 is a composite vector correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6 out of the composite vectors v k calculated for each combination by the composite vector calculation unit 8. A process of selecting v k is performed. For example, the Euclidean distance between the combined vector v k calculated for each combination by the combined vector calculating unit 8 and the excitation vector V d set by the excitation distribution setting unit 6 is calculated, and the combined vector having the smallest Euclidean distance is calculated. select. The vector comparison unit 9 constitutes a combined vector selection unit.
The phase shifter control signal output unit 10 outputs the excitation phase indicated by the combined vector v k selected by the vector comparison unit 9 during the excitation time set by the excitation time setting unit 12 to the phase shifters 2-1 to 2-N. To set the phase shifter 2-1 to 2-N to control the amount of phase shift. The phase shifter control signal output unit 10 constitutes a phase shift amount control means.

受信機11は電力合成器3から出力された合成信号を検波して、その合成信号をディジタルデータに変換し、そのディジタルデータを時間平均処理部13に出力する。
励振時間設定部12は励振時間を設定する設定部である。
時間平均処理部13は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、受信機11から出力されたディジタルデータの時間平均を算出する処理を実施する。なお、時間平均処理部13は時間平均処理手段を構成している。
信号処理部14は時間平均処理部13により時間平均の算出結果から、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
なお、この発明の各実施の形態では、処理するデータをディジタルデータとして処理するが、ディジタルデータに限らず、アナログデータで処理してもよい。
The receiver 11 detects the combined signal output from the power combiner 3, converts the combined signal into digital data, and outputs the digital data to the time average processing unit 13.
The excitation time setting unit 12 is a setting unit that sets the excitation time.
The time average processing unit 13 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like, and performs a process of calculating a time average of digital data output from the receiver 11. The time average processing unit 13 constitutes a time average processing means.
The signal processing unit 14 performs, for example, processing for detecting a desired signal from the time average calculation result by the time average processing unit 13.
In each embodiment of the present invention, data to be processed is processed as digital data. However, the data is not limited to digital data, and may be processed as analog data.

図1の例では、アンテナ装置の構成要素であるフェーズドアレーアンテナ4、移相器制御装置5、受信機11、励振時間設定部12、時間平均処理部13及び信号処理部14のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、例えば、フェーズドアレーアンテナ4及び受信機11以外の構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
フェーズドアレーアンテナ4及び受信機11以外の構成要素をコンピュータで構成する場合、移相器制御装置5、励振時間設定部12、時間平均処理部13及び信号処理部14の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図2はこの発明の実施の形態1によるアンテナ装置の処理内容(アンテナ励振方法)を示すフローチャートである。
In the example of FIG. 1, each of the phased array antenna 4, the phase shifter control device 5, the receiver 11, the excitation time setting unit 12, the time average processing unit 13, and the signal processing unit 14 that are components of the antenna device is dedicated. Although what is comprised with the hardware was shown, for example, components other than the phased array antenna 4 and the receiver 11 may be comprised with the computer.
When the components other than the phased array antenna 4 and the receiver 11 are configured by a computer, the processing contents of the phase shifter control device 5, the excitation time setting unit 12, the time average processing unit 13, and the signal processing unit 14 are described. The program may be stored in the memory of the computer, and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents (antenna excitation method) of the antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.

次に動作について説明する。
この実施の形態1では、N本の素子アンテナ1−1〜1−Nが等間隔に配置されているリニアアレーアンテナである例を説明する。
まず、移相器制御装置5の励振分布設定部6は、所望の放射パターンを実現するために、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相An(n=1,2,・・・,N)を設定する(図2のステップST1)。
例えば、素子アンテナ1の本数が8本であれば、素子アンテナ1毎に、8個の励振振幅位相Anを設定する。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, an example in which N element antennas 1-1 to 1-N are linear array antennas arranged at equal intervals will be described.
First, the excitation distribution setting unit 6 of the phase shifter control device 5 provides an excitation amplitude phase An (n) that is an ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N in order to realize a desired radiation pattern. = 1, 2,..., N) is set (step ST1 in FIG. 2).
For example, if the number of element antennas 1 is 8, eight excitation amplitude phases An are set for each element antenna 1.

次に、位相切換回数設定部7は、移相器2−1〜2−Nの励振位相を時分割で切り換える切換回数Mを設定する(ステップST2)。
また、励振時間設定部12は、時分割で切り換えられる励振位相の励振時間を設定する(ステップST3)。時分割で切り換えられる励振位相の励振時間は、それぞれ異なる時間でもよいが、全て等しい時間であってもよい。
Next, the phase switching number setting unit 7 sets the switching number M for switching the excitation phases of the phase shifters 2-1 to 2-N in a time division manner (step ST2).
The excitation time setting unit 12 sets the excitation time of the excitation phase that is switched in a time division manner (step ST3). The excitation times of the excitation phases that are switched in time division may be different times, but may be all equal times.

合成ベクトル算出部8は、位相切換回数設定部7が切換回数Mを設定すると、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相の中から、切換回数分(M個分)の励振位相βm,kの組み合わせを求める。ただし、m=1,2,・・・,M、k=1,2,・・・,Kであり、Kは励振位相の組み合わせ数である。
ここで、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相は、移相器2−1〜2−Nの量子化ビット数から定まる全ての励振位相であり、例えば、量子化ビット数が5ビットであれば、設定可能な励振位相の個数は32個であり、量子化ビット数が6ビットであれば、設定可能な励振位相の個数は64個である。
When the phase switching number setting unit 7 sets the switching number M, the composite vector calculation unit 8 sets the number of switching times (for M) from the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2-N. A combination of excitation phases β m, k is obtained. Here, m = 1, 2,..., M, k = 1, 2,..., K, and K is the number of combinations of excitation phases.
Here, the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2-N are all excitation phases determined from the number of quantization bits of the phase shifters 2-1 to 2-N. If the number is 5 bits, the number of settable excitation phases is 32, and if the number of quantization bits is 6 bits, the number of settable excitation phases is 64.

合成ベクトル算出部8は、K個の励振位相βm,kの組み合わせを求めると、下記の式(1)に示すように、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、当該組み合わせに係るM個分の励振位相βm,kが示す位相ベクトル(M本の位相ベクトル)の合成ベクトルvkを算出する(ステップST4)。

Figure 0006223244

Figure 0006223244
式(2)のVkは、合成ベクトル算出部8により算出されたK個の合成ベクトルvkを表している。 When the combined vector calculation unit 8 obtains a combination of K excitation phases β m, k , for each combination of the excitation phases β m, k , M associated with the combination is obtained as shown in the following equation (1). A combined vector v k of phase vectors (M phase vectors) indicated by the excitation phases β m, k is calculated (step ST4).
Figure 0006223244

Figure 0006223244
V k in Equation (2) represents K composite vectors v k calculated by the composite vector calculator 8.

ベクトル比較部9は、合成ベクトル算出部8がK個の合成ベクトルvkを算出すると、K個の合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルを選択する(ステップST5)。
ここで、図3は励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルなどを示す説明図である。
以下、図3を参照しながら合成ベクトル算出部8及びベクトル比較部9の処理内容を具体的に説明する。
When the combined vector calculation unit 8 calculates K combined vectors v k , the vector comparison unit 9 calculates an excitation vector indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6 from the K combined vectors v k. A composite vector most correlated with V d is selected (step ST5).
Here, FIG. 3 is an explanatory view showing the synthetic vector which is the most correlated with the excitation vector V d.
Hereinafter, the processing contents of the combined vector calculation unit 8 and the vector comparison unit 9 will be specifically described with reference to FIG.

図3の横軸は、1つの移相器2における励振位相の実数軸Reを示し、縦軸は励振位相の虚数軸Imを表している。
図3では、説明の簡単化のため、励振位相の切換回数Mが2回(M=2)である例を示している。
移相器2の量子化ビット数が5ビットであれば、上述したように、設定可能な励振位相βm,kの個数は32個であるが、図面の簡略化のために、図3では、3個の励振位相βi-1、βi、βi+1だけを代表的に表記している。
図3において、20は励振分布設定部6により設定された励振振幅位相Anを示す励振ベクトルVd(実数軸Reとのなす角がφ0のベクトル)であり、この励振振幅位相Anは、所望のアンテナ放射パターンを実現するための理想的な励振分布であるため、励振ベクトルVdの長さが図3に示す円の半径と一致している。
The horizontal axis in FIG. 3 represents the real axis Re of the excitation phase in one phase shifter 2, and the vertical axis represents the imaginary axis Im of the excitation phase.
FIG. 3 shows an example in which the excitation phase switching frequency M is 2 (M = 2) for the sake of simplicity.
If the number of quantization bits of the phase shifter 2 is 5, as described above , the number of excitation phases β m, k that can be set is 32, but in order to simplify the drawing, FIG. Only three excitation phases β i−1 , β i , β i + 1 are representatively shown.
3, 20 is the excitation vector V d showing the excitation amplitude and phase A n set by the excitation distribution setting unit 6 (vector of angle is phi 0 and the real axis Re), the excitation amplitude and phase A n is Since this is an ideal excitation distribution for realizing a desired antenna radiation pattern, the length of the excitation vector V d matches the radius of the circle shown in FIG.

位相ベクトル21は励振位相βiを示すベクトル(実数軸Reとのなす角がφ1のベクトル)であり、位相ベクトル21は量子化誤差があるため、ベクトル長が円の半径より長くなっている。また、なす角φ1も量子化誤差がない場合のなす角とずれている。
位相ベクトル22は励振位相βi+1を示すベクトル(実数軸Reとのなす角がφ2のベクトル)であり、位相ベクトル22は量子化誤差があるため、ベクトル長が円の半径より短くなっている。また、なす角φ2も量子化誤差がない場合のなす角とずれている。
位相ベクトル23は励振位相βi-1を示すベクトル(実数軸Reとのなす角がφ3のベクトル)であり、位相ベクトル23は量子化誤差があるため、ベクトル長が円の半径より長くなっている。また、なす角φ3も量子化誤差がない場合のなす角とずれている。
The phase vector 21 is a vector indicating the excitation phase β i (vector whose angle with the real axis Re is φ 1 ), and since the phase vector 21 has a quantization error, the vector length is longer than the radius of the circle. . Further, the angle φ 1 formed is also different from the angle formed when there is no quantization error.
The phase vector 22 is a vector indicating the excitation phase β i + 1 (a vector having an angle of φ 2 with the real axis Re). Since the phase vector 22 has a quantization error, the vector length is shorter than the radius of the circle. ing. Further, the angle φ 2 formed is also different from the angle formed when there is no quantization error.
The phase vector 23 is a vector indicating the excitation phase β i-1 (a vector whose angle with the real axis Re is φ 3 ), and the phase vector 23 has a quantization error, so that the vector length becomes longer than the radius of the circle. ing. Further, the angle φ 3 formed is also different from the angle formed when there is no quantization error.

合成ベクトル算出部8は、励振位相の切換回数Mが2回(M=2)である場合、励振位相βiを示す位相ベクトル21と、励振位相βi+1を示す位相ベクトル22とを合成して、その合成ベクトル24を算出したのち、その合成ベクトル24を切換回数M(=2)で平均化することで、合成ベクトル25を算出する。
また、合成ベクトル算出部8は、励振位相βiを示す位相ベクトル21と、励振位相βi-1を示す位相ベクトル23とを合成して、その合成ベクトル26を算出したのち、その合成ベクトル26を切換回数M(=2)で平均化することで、合成ベクトル27を算出する。
なお、合成ベクトル算出部8は、励振位相βi+1を示す位相ベクトル22と、励振位相βi-1を示す位相ベクトル23とを合成して、合成ベクトル25や合成ベクトル27に相当する合成ベクトルも算出するが、この合成ベクトルについては、図面の簡略化や説明の簡単化のために、図3には表記していない。
Synthetic vector calculation unit 8, when switching circuits the number M of the excitation phase is twice (M = 2), Synthesis and phase vector 21 indicating the excitation phase beta i, and phase vector 22 indicating the excitation phase beta i + 1 Then, after calculating the composite vector 24, the composite vector 25 is calculated by averaging the composite vector 24 with the number of switching times M (= 2).
The synthesized vector calculation unit 8 synthesizes the phase vector 21 indicating the excitation phase β i and the phase vector 23 indicating the excitation phase β i−1 , calculates the synthesized vector 26, and then combines the synthesized vector 26. Is averaged by the number of times of switching M (= 2) to calculate the composite vector 27.
Note that the synthesized vector calculation unit 8 synthesizes the phase vector 22 indicating the excitation phase β i + 1 and the phase vector 23 indicating the excitation phase β i−1 to generate a synthesized corresponding to the synthesized vector 25 and the synthesized vector 27. Although a vector is also calculated, this composite vector is not shown in FIG. 3 for simplification of the drawing and explanation.

ベクトル比較部9は、合成ベクトル算出部8が合成ベクトル25,27を算出すると、合成ベクトル25と励振ベクトルVd(ベクトル20)のユークリッド距離L1を算出するとともに、合成ベクトル27と励振ベクトルVd(ベクトル20)のユークリッド距離L2を算出する。
ベクトル比較部9は、ユークリッド距離L1,L2を算出すると、ユークリッド距離L1とユークリッド距離L2を比較し、励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルとして、そのユークリッド距離が最小の合成ベクトルを選択する。
図3の例では、L1<L2であるため、励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルとして、合成ベクトル25を選択する。
このように、合成ベクトル算出部8により算出された複数の合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルが選択されるため、移相器2の量子化誤差である振幅誤差や位相誤差が低減される。
When the combined vector calculation unit 8 calculates the combined vectors 25 and 27, the vector comparison unit 9 calculates the Euclidean distance L 1 between the combined vector 25 and the excitation vector V d (vector 20), and the combined vector 27 and the excitation vector V. d Calculate the Euclidean distance L 2 of (vector 20).
When the vector comparison unit 9 calculates the Euclidean distances L 1 and L 2 , the vector comparison unit 9 compares the Euclidean distance L 1 and the Euclidean distance L 2 , and the combined vector most correlated with the excitation vector V d has the smallest Euclidean distance. Select a composite vector.
In the example of FIG. 3, since L 1 <L 2 , the combined vector 25 is selected as the combined vector most correlated with the excitation vector V d .
In this way, the composite vector most correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6 is selected from the plurality of composite vectors v k calculated by the composite vector calculation unit 8. Therefore, the amplitude error and phase error, which are quantization errors of the phase shifter 2, are reduced.

移相器制御信号出力部10は、ベクトル比較部9が励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトル(図3の例では、合成ベクトル25)を選択すると、励振時間設定部12により設定された励振時間の間、ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルが示す励振位相β(ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルのベクトル長と、その合成ベクトルと実数軸Reのなす角とを示す位相情報)を移相器2−1〜2−Nに設定する(ステップST6)。 The phase shifter control signal output unit 10 is set by the excitation time setting unit 12 when the vector comparison unit 9 selects a combined vector (the combined vector 25 in the example of FIG. 3) most correlated with the excitation vector V d . During the excitation time, the excitation phase β indicated by the composite vector selected by the vector comparison unit 9 (the vector length of the composite vector selected by the vector comparison unit 9 and the angle formed by the composite vector and the real number axis Re are shown. (Phase information) is set in the phase shifters 2-1 to 2-N (step ST6).

移相器2−1〜2−Nは、素子アンテナ1−1〜1−Nが信号を受信すると、移相器制御信号出力部10により設定された励振位相が示す移相量だけ、素子アンテナ1−1〜1−Nにより受信された信号の位相を調整する(ステップST7)。
電力合成器3は、移相器2−1〜2−Nにより位相が調整された信号を合成し、その合成信号を受信機11に出力する。
受信機11は、電力合成器3から出力された合成信号を検波して、その合成信号をA/D変換し、ディジタルの合成信号(以下、「ディジタルデータ」と称する)を時間平均処理部13に出力する。
時間平均処理部13は、時間平均処理部13からディジタルデータを受けると、そのディジタルデータを蓄積する(ステップST8)。
When the element antennas 1-1 to 1 -N receive signals, the phase shifters 2-1 to 2 -N receive the element antennas by the amount of phase shift indicated by the excitation phase set by the phase shifter control signal output unit 10. The phase of the signal received by 1-1 to 1-N is adjusted (step ST7).
The power combiner 3 combines the signals whose phases are adjusted by the phase shifters 2-1 to 2 -N and outputs the combined signal to the receiver 11.
The receiver 11 detects the combined signal output from the power combiner 3, performs A / D conversion on the combined signal, and converts the combined signal (hereinafter referred to as “digital data”) into a time average processing unit 13. Output to.
When receiving the digital data from the time average processing unit 13, the time average processing unit 13 accumulates the digital data (step ST8).

移相器2−1〜2−Nに設定する励振位相βは、励振時間設定部12により設定された励振時間が経過する毎に、移相器制御信号出力部10によって切り換えられ、その励振位相βの切換回数がM回に到達するまでは、ステップST7〜ST8の処理が繰り返し実行される。その励振位相βm,kの切換回数がM回に到達すると、M個のディジタルデータが時間平均処理部13に蓄積されて、ステップST10の処理に移行する(ステップST9)。
時間平均処理部13は、M個のディジタルデータを蓄積すると、M個のディジタルデータの平均値(時間積分値)を算出する(ステップST10)。
信号処理部14は、時間平均処理部13からM個のディジタルデータの平均値を受けると、そのディジタルデータの平均値から、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
The excitation phase β set in the phase shifters 2-1 to 2 -N is switched by the phase shifter control signal output unit 10 every time the excitation time set by the excitation time setting unit 12 elapses. Until the number of switching times β reaches M times, the processes of steps ST7 to ST8 are repeatedly executed. When the number of switching of the excitation phase β m, k reaches M times, M digital data are accumulated in the time average processing unit 13, and the process proceeds to step ST10 (step ST9).
When the time average processing unit 13 accumulates M pieces of digital data, it calculates an average value (time integration value) of the M pieces of digital data (step ST10).
When the signal processing unit 14 receives the average value of the M pieces of digital data from the time average processing unit 13, the signal processing unit 14 performs, for example, processing for detecting a desired signal from the average value of the digital data.

この実施の形態1では、励振位相の切換回数Mが2回(M=2)である例を示したが、この切換回数Mは任意設定することが可能であり、この切換回数Mを増やせば、移相器2の量子化誤差の低減精度を上げることができる。
図4は切換回数Mを増やすことで、量子化誤差の低減精度が向上する旨を示す説明図である。
図4において、20は、図3の場合と同様に、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相Anを示す励振ベクトルVd(理想のベクトル)である。
位相ベクトル31,32,33は各々の励振位相を示すベクトルである。
In the first embodiment, the example in which the excitation phase switching frequency M is 2 times (M = 2) is shown. However, the switching frequency M can be arbitrarily set. The accuracy of reducing the quantization error of the phase shifter 2 can be increased.
FIG. 4 is an explanatory view showing that the accuracy of reducing the quantization error is improved by increasing the number M of switching times.
4, 20, as in the case of FIG. 3, a excitation vector V d showing the excitation amplitude and phase A n set by the excitation distribution setting unit 6 (the ideal vector).
The phase vectors 31, 32, and 33 are vectors indicating the respective excitation phases.

合成ベクトル34は位相ベクトル31と位相ベクトル32が合成されたベクトル(切換回数“2”で平均化された合成ベクトル)であって、切換回数Mが2回(M=2)であるときの複数の合成ベクトルの中で、励振ベクトルVd(理想のベクトル)とのユークリッド距離が最小の合成ベクトルである。
合成ベクトル35は位相ベクトル31と位相ベクトル32と位相ベクトル33が合成されたベクトル(切換回数“3”で平均化された合成ベクトル)であって、切換回数Mが3回(M=3)であるときの複数の合成ベクトルの中で、励振ベクトルVd(理想のベクトル)とのユークリッド距離が最小の合成ベクトルである。
The combined vector 34 is a vector obtained by combining the phase vector 31 and the phase vector 32 (a combined vector averaged by the number of times of switching “2”), and a plurality of times when the number of times of switching M is 2 (M = 2). Among these composite vectors, the composite vector has the minimum Euclidean distance from the excitation vector V d (ideal vector).
The combined vector 35 is a vector obtained by combining the phase vector 31, the phase vector 32, and the phase vector 33 (a combined vector averaged by the number of times of switching “3”), and the number of times of switching M is 3 (M = 3). Among a plurality of composite vectors at a certain time, the composite vector has the minimum Euclidean distance from the excitation vector V d (ideal vector).

図4の例では、切換回数Mが2回(M=2)である場合、合成ベクトル算出部8により算出された複数の合成ベクトルvkの中から、ベクトル比較部9によって合成ベクトル34が選択される。
また、切換回数Mが3回(M=3)である場合、合成ベクトル算出部8により算出された複数の合成ベクトルvkの中から、ベクトル比較部9によって合成ベクトル35が選択される。
このとき、図4からも明らかなように、切換回数Mが2回(M=2)である場合に選択される合成ベクトル34よりも、切換回数Mが3回(M=3)である場合に選択される合成ベクトル35の方が、ユークリッド距離が小さくて、より励振ベクトルVd(理想のベクトル)に近づいている。
したがって、切換回数Mが多い方が、量子化誤差の低減精度が向上する。
In the example of FIG. 4, when the number of times of switching M is 2 (M = 2), the combined vector 34 is selected by the vector comparing unit 9 from the plurality of combined vectors v k calculated by the combined vector calculating unit 8. Is done.
Further, when the number of times of switching M is 3 (M = 3), the combined vector 35 is selected by the vector comparing unit 9 from the plurality of combined vectors v k calculated by the combined vector calculating unit 8.
At this time, as is clear from FIG. 4, when the number of times of switching M is three (M = 3) rather than the composite vector 34 selected when the number of times of switching M is two (M = 2). The synthesized vector 35 selected in (1) has a smaller Euclidean distance and is closer to the excitation vector V d (ideal vector).
Therefore, as the number of times of switching M is larger, the quantization error reduction accuracy is improved.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相の中から、切換回数分の励振位相βm,kの組み合わせを複数選択し、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、切換回数分の励振位相βm,kが示す位相ベクトルの合成ベクトルvkを算出する合成ベクトル算出部8と、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを選択するベクトル比較部9とを設け、移相器制御信号出力部10が、ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルvkが示す励振位相βを移相器2−1〜2−Nに設定することで、その移相器2−1〜2−Nの移相量を制御するように構成したので、可変減衰器等のハードウェアをフェーズドアレーアンテナ4に追加することなく、移相器2−1〜2−Nの量子化誤差を低減して、低サイドローブ化を実現することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the first embodiment, among the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2 -N, a plurality of combinations of excitation phases β m, k corresponding to the number of times of switching are provided. selected for each combination of the excitation phase beta m, k, and the synthetic vector calculation unit 8 for calculating a resultant vector v k phasor indicated excitation phase beta m, k of the switching circuits minutes, the composite vector calculator 8 A vector comparison unit 9 for selecting a synthesis vector v k most correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6 from the synthesis vectors v k calculated for each combination; And the phase shifter control signal output unit 10 sets the excitation phase β indicated by the combined vector v k selected by the vector comparison unit 9 in the phase shifters 2-1 to 2-N, so that the phase shift is performed. To control the amount of phase shift in units 2-1 to 2-N Therefore, without adding hardware such as a variable attenuator to the phased array antenna 4, it is possible to reduce the quantization error of the phase shifters 2-1 to 2-N and realize low side lobe. There is an effect that can.

この実施の形態1では、合成ベクトル算出部8が、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相の中から、切換回数分(M個分)の励振位相βm,kの組み合わせを求め、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、当該組み合わせに係るM個分の励振位相βm,kが示す位相ベクトルの合成ベクトルvkを算出する例を示したが、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相のうち、理想のベクトルである励振ベクトルVdとのユークリッド距離が予め設定された閾値より小さい位相ベクトルの励振位相だけを残し(励振ベクトルVdとのユークリッド距離が閾値より大きい位相ベクトルの励振位相を除外する)、残っている励振位相の中から、切換回数分(M個分)の励振位相βm,kの組み合わせを求め、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、当該組み合わせに係るM個分の励振位相βm,kが示す位相ベクトルの合成ベクトルvkを算出するようにしてもよい。 In the first embodiment, the combined vector calculation unit 8 selects excitation phases β m, k corresponding to the number of switching times (M) from among the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2-N. seek combinations, each combination of the excitation phase beta m, k, although an example of calculating the combined vector v k of the phase vector representing the excitation phase beta m, k of the M component in accordance with the combination, the phase shift Among the excitation phases that can be set for the devices 2-1 to 2 -N, only the excitation phase of the phase vector whose Euclidean distance from the ideal excitation vector V d is smaller than a preset threshold value is left (excitation vector V Exclude the excitation phase of the phase vector whose Euclidean distance from d is greater than the threshold), and find the combination of excitation phases β m, k for the number of switching times (M) from the remaining excitation phases, and the excitation for each combination of phase β m, k, May be calculated synthetic vector v k phasor indicated excitation phase beta m, k of the M component in accordance with the combination.

実施の形態2.
この実施の形態2では、アンテナ装置がN本の素子アンテナを備え、送受信アンテナとして動作する場合を想定して説明する。
図5はこの発明の実施の形態2によるアンテナ装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
送信機41は送信信号を生成し、その送信信号を電力合成分配器42に出力する。
電力合成分配器42は送信機41から送信信号を受けると、その送信信号の電力をN分配して、複数の信号を移相器2−1〜2−Nに出力する一方、移相器2−1〜2−Nが素子アンテナ1−1〜1−Nにより受信された信号の位相を調整すると、位相調整後の複数の信号を合成して、その合成信号を受信機11に出力する。なお、電力合成分配器42は合成手段及び分配手段を構成している。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, description will be made assuming that the antenna apparatus includes N element antennas and operates as a transmission / reception antenna.
FIG. 5 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The transmitter 41 generates a transmission signal and outputs the transmission signal to the power combiner / distributor 42.
When the power combiner / distributor 42 receives a transmission signal from the transmitter 41, the power combiner / distributor 42 distributes the power of the transmission signal to N and outputs a plurality of signals to the phase shifters 2-1 to 2-N, while the phase shifter 2 When -1 to 2-N adjust the phase of the signal received by the element antennas 1-1 to 1-N, a plurality of signals after phase adjustment are combined and the combined signal is output to the receiver 11. The power combiner / distributor 42 constitutes a combiner and a distributor.

図5の例では、アンテナ装置の構成要素であるフェーズドアレーアンテナ4、移相器制御装置5、受信機11、送信機41、励振時間設定部12、時間平均処理部13及び信号処理部14のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを示したが、例えば、フェーズドアレーアンテナ4、受信機11及び送信機41以外の構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
フェーズドアレーアンテナ4、受信機11及び送信機41以外の構成要素をコンピュータで構成する場合、移相器制御装置5、励振時間設定部12、時間平均処理部13及び信号処理部14の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図6はこの発明の実施の形態2によるアンテナ装置の処理内容(アンテナ励振方法)を示すフローチャートである。
In the example of FIG. 5, the phased array antenna 4, the phase shifter control device 5, the receiver 11, the transmitter 41, the excitation time setting unit 12, the time average processing unit 13, and the signal processing unit 14 that are components of the antenna device. Although each of them is configured with dedicated hardware, for example, components other than the phased array antenna 4, the receiver 11, and the transmitter 41 may be configured with a computer.
When components other than the phased array antenna 4, the receiver 11, and the transmitter 41 are configured by a computer, the processing contents of the phase shifter control device 5, the excitation time setting unit 12, the time average processing unit 13, and the signal processing unit 14 are described. The described program may be stored in the memory of the computer, and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.
FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents (antenna excitation method) of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.

次に動作について説明する。
まず、移相器制御装置5の励振分布設定部6は、上記実施の形態1と同様に、所望の放射パターンを実現するために、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相An(n=1,2,・・・,N)を設定する(図6のステップST11)。
次に、位相切換回数設定部7は、上記実施の形態1と同様に、移相器2−1〜2−Nの励振位相を時分割で切り換える切換回数Mを設定する(ステップST12)。
また、励振時間設定部12は、上記実施の形態1と同様に、時分割で切り換えられる励振位相の励振時間を設定する(ステップST13)。
Next, the operation will be described.
First, the excitation distribution setting unit 6 of the phase shifter control device 5 is the ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N in order to realize a desired radiation pattern, as in the first embodiment. The excitation amplitude phase An (n = 1, 2,..., N) is set (step ST11 in FIG. 6).
Next, similarly to the first embodiment, the phase switching number setting unit 7 sets the switching number M for switching the excitation phases of the phase shifters 2-1 to 2-N in a time division manner (step ST12).
Moreover, the excitation time setting part 12 sets the excitation time of the excitation phase switched by a time division similarly to the said Embodiment 1 (step ST13).

合成ベクトル算出部8は、位相切換回数設定部7が切換回数Mを設定すると、上記実施の形態1と同様に、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相の中から、切換回数分(M個分)の励振位相βm,kの組み合わせを求める。
合成ベクトル算出部8は、K個の励振位相βm,kの組み合わせを求めると、上記実施の形態1と同様に、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、当該組み合わせに係るM個分の励振位相βm,kが示す位相ベクトル(M本の位相ベクトル)の合成ベクトルvkを算出する(ステップST14)。
When the phase switching number setting unit 7 sets the switching number M, the combined vector calculation unit 8 can select among the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2-N, as in the first embodiment. A combination of excitation phases β m, k corresponding to the number of switching times (M) is obtained .
When the combined vector calculation unit 8 obtains a combination of K excitation phases β m, k , for each combination of the excitation phases β m, k , M combinations related to the combination are obtained as in the first embodiment. The combined vector v k of the phase vectors (M phase vectors) indicated by the excitation phase β m, k is calculated (step ST14).

ベクトル比較部9は、合成ベクトル算出部8がK個の合成ベクトルvkを算出すると、上記実施の形態1と同様に、K個の合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを選択する(ステップST15)。
移相器制御信号出力部10は、ベクトル比較部9が励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを選択すると、上記実施の形態1と同様に、励振時間設定部12により設定された励振時間の間、ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルvkが示す励振位相βを移相器2−1〜2−Nに設定する(ステップST16)。
When the composite vector calculation unit 8 calculates K composite vectors v k , the vector comparison unit 9 is set by the excitation distribution setting unit 6 from among the K composite vectors v k as in the first embodiment. The synthesized vector v k most correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase thus selected is selected (step ST15).
The phase shifter control signal output unit 10 is set by the excitation time setting unit 12 as in the first embodiment when the vector comparison unit 9 selects the combined vector v k most correlated with the excitation vector V d. During the excitation time, the excitation phase β indicated by the combined vector v k selected by the vector comparison unit 9 is set in the phase shifters 2-1 to 2-N (step ST16).

送信機41は、送信信号を生成し、その送信信号を電力合成分配器42に出力する。
電力合成分配器42は、送信機41から送信信号を受けると、その送信信号の電力をN分配して、複数の信号を移相器2−1〜2−Nに出力する。
移相器2−1〜2−Nは、電力合成分配器42により分配された信号を受けると、移相器制御信号出力部10により設定された励振位相βが示す移相量だけ、その信号の位相を調整し、位相調整後の信号を素子アンテナ1−1〜1−Nに出力する(ステップST17)。
これにより、素子アンテナ1−1〜1−Nから位相調整後の信号が空間に放射される(ステップST18)。
The transmitter 41 generates a transmission signal and outputs the transmission signal to the power combiner / distributor 42.
When the power combiner / distributor 42 receives the transmission signal from the transmitter 41, the power combiner / distributor 42 distributes the power of the transmission signal to N and outputs a plurality of signals to the phase shifters 2-1 to 2-N.
When the phase shifters 2-1 to 2 -N receive the signal distributed by the power combiner / distributor 42, the phase shifters 2-1 to 2 -N receive the signal by the amount of phase shift indicated by the excitation phase β set by the phase shifter control signal output unit 10. And the phase-adjusted signal is output to the element antennas 1-1 to 1-N (step ST17).
Thereby, the signal after phase adjustment is radiated | emitted to space from the element antenna 1-1 to 1-N (step ST18).

素子アンテナ1−1〜1−Nから放射された信号の一部は、観測対象である目標物によって反射(あるいは散乱)されてフェーズドアレーアンテナ4に戻ってくる。
素子アンテナ1−1〜1−Nは、目標物により反射されて戻ってきた信号を受信する(ステップST19)。
A part of the signal radiated from the element antennas 1-1 to 1-N is reflected (or scattered) by the target to be observed and returns to the phased array antenna 4.
The element antennas 1-1 to 1-N receive the signal that has been reflected back by the target (step ST19).

移相器2−1〜2−Nは、素子アンテナ1−1〜1−Nが信号を受信すると、移相器制御信号出力部10により設定された励振位相βが示す移相量だけ、素子アンテナ1−1〜1−Nにより受信された信号の位相を調整する(ステップST20)。
電力合成分配器42は、移相器2−1〜2−Nにより位相が調整された信号を合成し、その合成信号を受信機11に出力する。
受信機11は、電力合成分配器42から出力された合成信号を検波して、その合成信号をA/D変換し、ディジタルの合成信号であるディジタルデータを時間平均処理部13に出力する。
時間平均処理部13は、時間平均処理部13からディジタルデータを受けると、そのディジタルデータを蓄積する(ステップST21)。
When the element antennas 1-1 to 1 -N receive signals, the phase shifters 2-1 to 2 -N receive the element by the amount of phase shift indicated by the excitation phase β set by the phase shifter control signal output unit 10. The phase of the signal received by antennas 1-1 to 1-N is adjusted (step ST20).
The power combiner / distributor 42 combines the signals whose phases are adjusted by the phase shifters 2-1 to 2 -N and outputs the combined signal to the receiver 11.
The receiver 11 detects the combined signal output from the power combiner / distributor 42, performs A / D conversion on the combined signal, and outputs digital data that is a digital combined signal to the time average processing unit 13.
When receiving the digital data from the time average processing unit 13, the time average processing unit 13 accumulates the digital data (step ST21).

移相器2−1〜2−Nに設定する励振位相βは、励振時間設定部12により設定された励振時間が経過する毎に、移相器制御信号出力部10によって切り換えられ、その励振位相βの切換回数がM回に到達するまでは、ステップST17〜ST21の処理が繰り返し実行される。その励振位相βの切換回数がM回に到達すると、M個のディジタルデータが時間平均処理部13に蓄積されて、ステップST23の処理に移行する(ステップST22)。
時間平均処理部13は、M個のディジタルデータを蓄積すると、M個のディジタルデータの平均値(時間積分値)を算出する(ステップST23)。
信号処理部14は、時間平均処理部13からM個のディジタルデータの平均値を受けると、そのディジタルデータの平均値から、例えば、所望の信号を探知する処理などを実施する。
The excitation phase β set in the phase shifters 2-1 to 2 -N is switched by the phase shifter control signal output unit 10 every time the excitation time set by the excitation time setting unit 12 elapses. Until the number of switching times β reaches M times, the processes of steps ST17 to ST21 are repeatedly executed. When the number of switching of the excitation phase β reaches M times, M digital data are accumulated in the time average processing unit 13, and the process proceeds to step ST23 (step ST22).
When the time average processing unit 13 accumulates the M digital data, the time average processing unit 13 calculates an average value (time integration value) of the M digital data (step ST23).
When the signal processing unit 14 receives the average value of the M pieces of digital data from the time average processing unit 13, the signal processing unit 14 performs, for example, processing for detecting a desired signal from the average value of the digital data.

以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、移相器2−1〜2−Nについて設定可能な励振位相の中から、切換回数分の励振位相βm,kの組み合わせを複数選択し、その励振位相βm,kの組み合わせ毎に、切換回数分の励振位相βm,kが示す位相ベクトルの合成ベクトルvkを算出する合成ベクトル算出部8と、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkの中から、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを選択するベクトル比較部9とを設け、移相器制御信号出力部10が、ベクトル比較部9により選択された合成ベクトルvkが示す励振位相βを移相器2−1〜2−Nに設定することで、その移相器2−1〜2−Nの移相量を制御するように構成したので、可変減衰器等のハードウェアをフェーズドアレーアンテナ4に追加することなく、移相器2−1〜2−Nの量子化誤差を低減して、低サイドローブ化を実現することができる効果を奏する。
また、この実施の形態2によれば、信号の送信と受信で連携しているので、時間平均処理部13によるディジタルデータの平均化の効果が大きく、送受信合わせた量子化誤差(通過振幅誤差、通過位相誤差)の最小化を図ることができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, a plurality of combinations of excitation phases β m, k corresponding to the number of switching times are selected from the excitation phases that can be set for the phase shifters 2-1 to 2 -N. selected for each combination of the excitation phase beta m, k, and the synthetic vector calculation unit 8 for calculating a resultant vector v k phasor indicated excitation phase beta m, k of the switching circuits minutes, the composite vector calculator 8 A vector comparison unit 9 for selecting a synthesis vector v k most correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6 from the synthesis vectors v k calculated for each combination; And the phase shifter control signal output unit 10 sets the excitation phase β indicated by the combined vector v k selected by the vector comparison unit 9 in the phase shifters 2-1 to 2-N, so that the phase shift is performed. To control the amount of phase shift in units 2-1 to 2-N Therefore, without adding hardware such as a variable attenuator to the phased array antenna 4, it is possible to reduce the quantization error of the phase shifters 2-1 to 2-N and realize low side lobe. There is an effect that can.
Further, according to the second embodiment, since the transmission and reception of the signal are linked, the effect of averaging the digital data by the time average processing unit 13 is great, and the quantization error (passing amplitude error, An effect of minimizing the (passing phase error) can be achieved.

実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3によるアンテナ装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
校正行列設定部51は素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響を示す相互結合行列G(振幅と位相の情報を有する複素数)の逆行列である校正行列G-1を設定する設定部である。
励振分布設定部52は図1の励振分布設定部6と同様に、所望の放射パターンを実現するために、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相V1を設定したのち、校正行列設定部51により設定された校正行列G-1を用いて、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合を校正している励振振幅位相V0を算出する設定部である。
なお、位相切換回数設定部7、校正行列設定部51及び励振分布設定部52から設定手段が構成されている。
Embodiment 3 FIG.
7 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The calibration matrix setting unit 51 sets a calibration matrix G −1 which is an inverse matrix of a mutual coupling matrix G (a complex number having amplitude and phase information) indicating the influence of mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N. It is a setting part.
As with the excitation distribution setting unit 6 in FIG. 1, the excitation distribution setting unit 52 has an excitation amplitude phase V 1 that is an ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N in order to realize a desired radiation pattern. Then, using the calibration matrix G −1 set by the calibration matrix setting unit 51, the excitation amplitude phase V 0 calibrating the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N is calculated. It is a setting part.
The phase switching frequency setting unit 7, the calibration matrix setting unit 51, and the excitation distribution setting unit 52 constitute setting means.

この実施の形態3では、校正行列設定部51及び励振分布設定部52を図1のアンテナ装置に適用する例を示しているが、校正行列設定部51及び励振分布設定部52を図5のアンテナ装置に適用するようにしてもよい。   In the third embodiment, an example in which the calibration matrix setting unit 51 and the excitation distribution setting unit 52 are applied to the antenna apparatus of FIG. 1 is shown. However, the calibration matrix setting unit 51 and the excitation distribution setting unit 52 are replaced with the antenna of FIG. You may make it apply to an apparatus.

次に動作について説明する。
ただし、校正行列設定部51及び励振分布設定部52以外は、上記実施の形態1,2と同様であるため、ここでは、校正行列設定部51及び励振分布設定部52の処理内容だけを説明する。
校正行列設定部51は、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響を示す相互結合行列Gの逆行列である校正行列G-1を設定する。
Next, the operation will be described.
However, since the components other than the calibration matrix setting unit 51 and the excitation distribution setting unit 52 are the same as those in the first and second embodiments, only the processing contents of the calibration matrix setting unit 51 and the excitation distribution setting unit 52 will be described here. .
The calibration matrix setting unit 51 sets a calibration matrix G −1 that is an inverse matrix of the mutual coupling matrix G indicating the influence of mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N.

励振分布設定部52は、図1の励振分布設定部6と同様に、所望の放射パターンを実現するために、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相V1を設定する。
ただし、励振振幅位相V1は、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響を考慮していないため、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響が大きい場合には、移相器2−1〜2−Nの量子化誤差の低減精度が劣化する可能性がある。
励振分布設定部52により設定された励振振幅位相V1と、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響を示す相互結合行列Gと、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合を校正している励振振幅位相V0との間には、下記の式(3)に示す関係がある。
1=GV0 (3)
図8は式(3)の関係を示す概念図である。
As with the excitation distribution setting unit 6 in FIG. 1, the excitation distribution setting unit 52 has an excitation amplitude phase V that is an ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N in order to realize a desired radiation pattern. Set 1
However, since the excitation amplitude phase V 1 does not consider the influence of the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1 -N, the influence of the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N is large. In this case, there is a possibility that the reduction accuracy of the quantization error of the phase shifters 2-1 to 2-N is deteriorated.
The excitation amplitude phase V 1 set by the excitation distribution setting unit 52, the mutual coupling matrix G indicating the influence of mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N, and the element antennas 1-1 to 1-N There is a relationship expressed by the following equation (3) with the excitation amplitude phase V 0 calibrating the mutual coupling between the two.
V 1 = GV 0 (3)
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the relationship of equation (3).

式(3)を下記の式(4)のように変形すれば、励振分布設定部52により設定された励振振幅位相V1と、校正行列設定部51により設定された校正行列G-1(相互結合行列Gの逆行列)とを用いて、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合を校正している励振振幅位相V0を算出することができる。
0=G-11 (4)
したがって、励振分布設定部52は、式(4)にしたがって素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合を校正している励振振幅位相V0を算出し、その励振振幅位相V0をベクトル比較部9に出力する。
If the equation (3) is transformed into the following equation (4), the excitation amplitude phase V 1 set by the excitation distribution setting unit 52 and the calibration matrix G −1 set by the calibration matrix setting unit 51 (mutually) And the excitation amplitude phase V 0 calibrating the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N can be calculated using the inverse matrix of the coupling matrix G).
V 0 = G −1 V 1 (4)
Therefore, the excitation distribution setting unit 52 calculates the excitation amplitude phase V 0 calibrating the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N according to the equation (4), and calculates the excitation amplitude phase V 0 . The result is output to the vector comparison unit 9.

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、励振分布設定部52が、素子アンテナ1−1〜1−Nの理想的な励振分布である励振振幅位相V1を設定したのち、校正行列設定部51により設定された校正行列G-1を用いて、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合を校正している励振振幅位相V0を算出するように構成したので、素子アンテナ1−1〜1−Nの間の相互結合の影響が大きい場合でも、移相器2−1〜2−Nの量子化誤差の低減精度を高めることができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the third embodiment, after the excitation distribution setting unit 52 sets the excitation amplitude phase V 1 that is an ideal excitation distribution of the element antennas 1-1 to 1-N, Since the calibration matrix G −1 set by the calibration matrix setting unit 51 is used, the excitation amplitude phase V 0 calibrating the mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N is calculated. Even when the influence of mutual coupling between the element antennas 1-1 to 1-N is large, there is an effect that it is possible to increase the accuracy of reducing the quantization error of the phase shifters 2-1 to 2-N.

実施の形態4.
上記実施の形態1〜3では、励振分布設定部6により設定された励振振幅位相を示す励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを選択する方法として、ベクトル比較部9が、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkと励振ベクトルVdとのユークリッド距離Lを算出し、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkの中から、その励振ベクトルVdとのユークリッド距離Lが最小の合成ベクトルを選択するものを示したが、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkと励振ベクトルVdとの相関係数cosθを算出し、合成ベクトル算出部8により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルvkの中から、その励振ベクトルVdとの相関係数cosθが最も1に近い合成ベクトルを選択するようにしてもよい。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, as a method for selecting the combined vector v k most correlated with the excitation vector V d indicating the excitation amplitude phase set by the excitation distribution setting unit 6, the vector comparison unit 9 performs synthesis. The Euclidean distance L between the combined vector v k calculated for each combination by the vector calculating unit 8 and the excitation vector V d is calculated, and the combined vector v k calculated for each combination by the combined vector calculating unit 8 Although Euclidean distance L between the excitation vector V d showed that selecting a minimum resultant vector, the correlation coefficient between the resultant vector v k that has been calculated for each combination with the excitation vector V d by combining vector calculator 8 cos [theta] And a coefficient of correlation co with the excitation vector V d out of the combined vectors v k calculated for each combination by the combined vector calculation unit 8. A combined vector having sθ closest to 1 may be selected.

具体的には、以下のようにして、励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルを選択する。
ベクトル比較部9は、合成ベクトル算出部8がK個の合成ベクトルvkを算出すると、下記の式(5)に示すように、K個の合成ベクトルvkと励振ベクトルVdとの相関係数cosθを算出する。

Figure 0006223244
式(5)において、Aは励振ベクトルVd、Bkは合成ベクトルvkである。 Specifically, the combined vector most correlated with the excitation vector V d is selected as follows.
When the composite vector calculation unit 8 calculates K composite vectors v k , the vector comparison unit 9 calculates the phase relationship between the K composite vectors v k and the excitation vector V d as shown in the following equation (5). The number cos θ is calculated.
Figure 0006223244
In Expression (5), A is an excitation vector V d , and B k is a composite vector v k .

ベクトル比較部9は、K個の合成ベクトルvkと励振ベクトルVdとの相関係数cosθを算出すると、それらの相関係数cosθの中で、最も1に近い相関係数cosθを特定し、励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkとして、その励振ベクトルVdとの相関係数cosθが最も1に近い合成ベクトルを選択する。
この選択方法によれば、励振ベクトルVdと最も相関している合成ベクトルvkを簡易なアルゴリズムで選択することができる。
Vector comparison unit 9 calculates the correlation coefficient cos [theta] and the K resultant vector v k and the excitation vector V d, in those correlation coefficients cos [theta], identifies a correlation coefficient cos [theta] closest to 1, as the resultant vector v k which is the most correlated with the excitation vector V d, selects the combined vector is close to the correlation coefficient cosθ most 1 between its excitation vector V d.
According to this selection method, the combined vector v k most correlated with the excitation vector V d can be selected with a simple algorithm.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1−1〜1−N 素子アンテナ、2−1〜2−N 移相器、3 電力合成器(合成手段)、4 フェーズドアレーアンテナ、5 移相器制御装置、6 励振分布設定部(設定手段)、7 位相切換回数設定部(設定手段)、8 合成ベクトル算出部(合成ベクトル算出手段)、9 ベクトル比較部(合成ベクトル選択手段)、10 移相器制御信号出力部(移相量制御手段)、11 受信機、12 励振時間設定部、13 時間平均処理部(時間平均処理手段)、14 信号処理部、20 励振ベクトルVd、21〜23 位相ベクトル、24,26 合成ベクトル、25,27 切換回数で平均化された合成ベクトル、31,32,33 位相ベクトル、34,35 切換回数で平均化された合成ベクトル、41 送信機、42 電力合成分配器(合成手段、分配手段)、51 校正行列設定部(設定手段)、52 励振分布設定部(設定手段)。 1-1 to 1-N element antenna, 2-1 to 2-N phase shifter, 3 power combiner (combining means), 4 phased array antenna, 5 phase shifter controller, 6 excitation distribution setting unit (setting means) ), 7 Phase switching number setting unit (setting unit), 8 combined vector calculating unit (combined vector calculating unit), 9 vector comparing unit (combined vector selecting unit), 10 phase shifter control signal output unit (phase shift amount control unit) ), 11 receiver, 12 excitation time setting unit, 13 time average processing unit (time average processing means), 14 signal processing unit, 20 excitation vector V d , 21-23 phase vector, 24, 26 composite vector, 25, 27 Composite vector averaged by the number of switchings, 31, 32, 33 phase vector, 34, 35 Composite vector averaged by the number of switchings, 41 Transmitter, 42 Power combiner / distributor (combining means, distributing means), 51 calibration matrix setting unit (setting unit), 52 excitation distribution setting unit (setting unit).

Claims (8)

フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと、
前記素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記素子アンテナの励振分布及び前記移相器の励振位相を時分割に切り換える切換回数を設定する設定手段と、
前記移相器について設定可能な励振位相の中から、前記切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、前記励振位相の組み合わせ毎に、前記切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出手段と、
前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択手段と、
前記合成ベクトル選択手段により選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって前記移相器の移相量を制御する移相量制御手段と、
前記複数の移相器により位相が調整された信号を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された信号の時間平均を算出する時間平均処理手段と
を備えたアンテナ装置。
A plurality of element antennas constituting a phased array antenna;
A plurality of phase shifters for adjusting the phase of the signal received by the element antenna;
Setting means for setting the number of times of switching the time distribution of the excitation distribution of the element antenna and the excitation phase of the phase shifter;
A plurality of combinations of excitation phases corresponding to the number of switching times are selected from excitation phases that can be set for the phase shifter, and a combined vector of phase vectors indicated by the excitation phases corresponding to the number of switching times for each combination of the excitation phases. Combined vector calculation means for calculating
A synthesized vector selecting means for selecting a synthesized vector correlated with an excitation vector indicating an excitation distribution set by the setting means from the synthesized vectors calculated for each combination by the synthesized vector calculating means;
A phase shift amount control means for controlling the phase shift amount of the phase shifter according to the excitation phase indicated by the composite vector selected by the composite vector selection means;
Combining means for combining signals whose phases are adjusted by the plurality of phase shifters;
An antenna device comprising: a time average processing means for calculating a time average of the signals synthesized by the synthesis means.
送信信号を複数の信号に分配する分配手段と、
上記分配手段により分配された信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記複数の移相器により位相が調整された信号を送信する複数の素子アンテナと、
前記素子アンテナの励振分布及び前記移相器の励振位相を時分割に切り換える切換回数を設定する設定手段と、
前記移相器について設定可能な励振位相の中から、前記切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、前記励振位相の組み合わせ毎に、前記切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出手段と、
前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択手段と、
前記合成ベクトル選択手段により選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって前記移相器の移相量を制御する移相量制御手段と
を備えたアンテナ装置。
Distribution means for distributing the transmission signal into a plurality of signals;
A plurality of phase shifters for adjusting the phase of the signal distributed by the distribution means;
A plurality of element antennas for transmitting signals whose phases are adjusted by the plurality of phase shifters;
Setting means for setting the number of times of switching the time distribution of the excitation distribution of the element antenna and the excitation phase of the phase shifter;
A plurality of combinations of excitation phases corresponding to the number of switching times are selected from excitation phases that can be set for the phase shifter, and a combined vector of phase vectors indicated by the excitation phases corresponding to the number of switching times for each combination of the excitation phases. Combined vector calculation means for calculating
A synthesized vector selecting means for selecting a synthesized vector correlated with an excitation vector indicating an excitation distribution set by the setting means from the synthesized vectors calculated for each combination by the synthesized vector calculating means;
An antenna apparatus comprising: a phase shift amount control unit that controls a phase shift amount of the phase shifter in accordance with an excitation phase indicated by the combined vector selected by the combined vector selection unit.
前記複数の素子アンテナが、前記複数の移相器により位相が調整された信号を送信する送信アンテナとして用いられる他に、信号を受信する受信アンテナとして用いられる場合、
前記複数の移相器は、前記分配手段により分配された信号の位相を調整する一方、前記素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する機能を備え、
前記複数の移相器により位相が調整された信号を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された信号の時間平均を算出する時間平均処理手段とを備えたことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。
When the plurality of element antennas are used as receiving antennas for receiving signals in addition to being used as transmitting antennas for transmitting signals whose phases are adjusted by the plurality of phase shifters,
The plurality of phase shifters have a function of adjusting a phase of a signal received by the element antenna while adjusting a phase of a signal distributed by the distributing unit;
Combining means for combining signals whose phases are adjusted by the plurality of phase shifters;
3. The antenna apparatus according to claim 2, further comprising time average processing means for calculating a time average of the signals synthesized by the synthesis means.
前記設定手段は、前記複数の素子アンテナ間の相互結合を校正する校正行列を用いて、前記素子アンテナの励振分布を設定することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。   The said setting means sets the excitation distribution of the said element antenna using the calibration matrix which calibrates the mutual coupling between these element antennas, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The antenna device according to item. 前記合成ベクトル選択手段は、前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルと前記設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルとのユークリッド距離を算出し、前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記励振ベクトルとのユークリッド距離に基づいて合成ベクトルを選択することを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。   The synthesized vector selecting means calculates a Euclidean distance between the synthesized vector calculated for each combination by the synthesized vector calculating means and the excitation vector indicating the excitation distribution set by the setting means, and the combined vector calculating means 5. The antenna device according to claim 1, wherein a composite vector is selected from composite vectors calculated every time based on a Euclidean distance from the excitation vector. 6. 前記合成ベクトル選択手段は、前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルと前記設定手段により設定された励振分布を示す励振ベクトルとの相関係数を算出し、前記合成ベクトル算出手段により組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記励振ベクトルとの相関係数に基づいて合成ベクトルを選択することを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。   The synthesized vector selecting means calculates a correlation coefficient between the synthesized vector calculated for each combination by the synthesized vector calculating means and the excitation vector indicating the excitation distribution set by the setting means, and the synthesized vector calculating means The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein a composite vector is selected from composite vectors calculated for each combination based on a correlation coefficient with the excitation vector. apparatus. 複数の移相器が、フェーズドアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより受信された信号の位相を調整する位相調整処理ステップと、
設定手段が、前記素子アンテナの励振分布及び前記移相器の励振位相を時分割に切り換える切換回数を設定する設定処理ステップと、
合成ベクトル算出手段が、前記移相器について設定可能な励振位相の中から、前記切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、前記励振位相の組み合わせ毎に、前記切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出処理ステップと、
合成ベクトル選択手段が、前記合成ベクトル算出処理ステップで組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記設定処理ステップで設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択処理ステップと、
移相量制御手段が、前記合成ベクトル選択処理ステップで選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって前記移相器の移相量を制御する移相量制御処理ステップと、
合成手段が、前記位相調整処理ステップで位相が調整された複数の信号を合成する合成処理ステップと、
時間平均処理手段が、前記合成処理ステップで合成された信号の時間平均を算出する時間平均処理ステップと
を備えたアンテナ励振方法。
A phase adjustment processing step in which a plurality of phase shifters adjust phases of signals received by a plurality of element antennas constituting the phased array antenna;
A setting processing step for setting a switching frequency for switching the time distribution of the excitation distribution of the element antenna and the excitation phase of the phase shifter;
A combined vector calculating means selects a plurality of combinations of excitation phases for the number of switching times from among excitation phases that can be set for the phase shifter, and for each combination of excitation phases, the excitation phase for the number of switching times is selected. A combined vector calculation processing step for calculating a combined vector of the phase vectors shown;
A synthesis vector selecting unit selects a synthesis vector correlated with an excitation vector indicating the excitation distribution set in the setting processing step from the synthesis vectors calculated for each combination in the synthesis vector calculation processing step. A vector selection processing step;
A phase shift amount control processing step for controlling a phase shift amount of the phase shifter according to an excitation phase indicated by the composite vector selected in the composite vector selection processing step;
A synthesizing unit that synthesizes a plurality of signals whose phases have been adjusted in the phase adjustment processing step;
An antenna excitation method comprising: a time average processing step, wherein a time average processing means calculates a time average of the signals combined in the combining processing step.
分配手段が、送信信号を複数の信号に分配する分配処理ステップと、
複数の移相器が、上記分配処理ステップで分配された信号の位相を調整し、位相調整後の信号を複数の素子アンテナに出力する位相調整処理ステップと、
設定手段が、前記素子アンテナの励振分布及び前記移相器の励振位相を時分割に切り換える切換回数を設定する設定処理ステップと、
合成ベクトル算出手段が、前記移相器について設定可能な励振位相の中から、前記切換回数分の励振位相の組み合わせを複数選択し、前記励振位相の組み合わせ毎に、前記切換回数分の励振位相が示す位相ベクトルの合成ベクトルを算出する合成ベクトル算出処理ステップと、
合成ベクトル選択手段が、前記合成ベクトル算出処理ステップで組み合わせ毎に算出された合成ベクトルの中から、前記設定処理ステップで設定された励振分布を示す励振ベクトルと相関している合成ベクトルを選択する合成ベクトル選択処理ステップと、
移相量制御手段が、前記合成ベクトル選択処理ステップで選択された合成ベクトルが示す励振位相にしたがって前記移相器の移相量を制御する移相量制御処理ステップと
を備えたアンテナ励振方法。
A distribution processing step in which the distribution means distributes the transmission signal into a plurality of signals;
A plurality of phase shifters adjust the phase of the signal distributed in the distribution processing step, and output a phase-adjusted signal to a plurality of element antennas; and
A setting processing step for setting a switching frequency for switching the time distribution of the excitation distribution of the element antenna and the excitation phase of the phase shifter;
A combined vector calculating means selects a plurality of combinations of excitation phases for the number of switching times from among excitation phases that can be set for the phase shifter, and for each combination of excitation phases, the excitation phase for the number of switching times is selected. A combined vector calculation processing step for calculating a combined vector of the phase vectors shown;
A synthesis vector selecting unit selects a synthesis vector correlated with an excitation vector indicating the excitation distribution set in the setting processing step from the synthesis vectors calculated for each combination in the synthesis vector calculation processing step. A vector selection processing step;
An antenna excitation method comprising: a phase shift amount control unit that controls a phase shift amount of the phase shifter in accordance with an excitation phase indicated by the combined vector selected in the combined vector selection processing step.
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