JP6532305B2 - Antenna device and radar device - Google Patents

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Description

本発明は、ディジタル・ビーム・フォーミング(DBF:Digital Beam Forming)を利用してマルチビーム捜索を行うレーダ装置に適用可能なアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device applicable to a radar device that performs multi-beam search using digital beam forming (DBF).

アレーアンテナを適用し、DBFを用いてマルチビームを形成して目標を捜索するシステムは従来から考えられている。特許文献1では、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを別構成とし、送信系を無指向性アンテナ、受信系をアレーアンテナとしたフェースドアレイレーダが開示されている。特許文献1に記載のフェースドアレイレーダでは、ペンシルビームを複数配列してマルチビームを形成し、広角覆域をカバーするため、単一のペンシルビームで覆域内を走査して目標を捜索するシステムよりも捜索時間を短縮できる。   A system that applies an array antenna and forms multiple beams using a DBF to search for targets has been considered conventionally. Patent Document 1 discloses a faced array radar in which an antenna for transmission and an antenna for reception are separately configured, a transmission system is a nondirectional antenna, and a reception system is an array antenna. In the faced array radar described in Patent Document 1, a system in which a plurality of pencil beams are arrayed to form a multi-beam, and a single pencil beam is scanned within the coverage to search for a target in order to cover a wide coverage. Search time can be reduced more than that.

また、送信アンテナを受信アレーアンテナと共通化し、送信パターンをペンシルビーム化したレーダ装置が特許文献2に記載されている。   Further, Patent Document 2 describes a radar apparatus in which a transmission antenna is shared with a reception array antenna and a transmission pattern is formed into a pencil beam.

特開2000−171544号公報JP, 2000-171544, A 特開平11−142511号公報JP 11-142511 A

特許文献1に記載の発明では、無指向性アンテナを使用して電波を送信するため、送信パターンは低利得であり、送信電力が同じ場合、指向性アンテナを使用する場合と比較して目標までの探知距離を長く取れないという問題がある。   In the invention described in Patent Document 1, since radio waves are transmitted using a nondirectional antenna, the transmission pattern has a low gain, and when the transmission power is the same, the target is reached compared to using a directional antenna. The problem is that you can not get a long detection distance.

一方、特許文献2に記載の発明では、送信パターンをペンシルビーム化しているため、特許文献1に記載の発明と比較して高利得となり、高性能化を実現できる。しかしながら、特許文献1に記載の発明と同等の捜索範囲を実現するためには、ペンシルビームを電子走査する必要があり、捜索時間が長くなってしまう問題がある。   On the other hand, in the invention described in Patent Document 2, since the transmission pattern is formed into a pencil beam, the gain is high compared to the invention described in Patent Document 1, and high performance can be realized. However, in order to realize a search range equivalent to the invention described in Patent Document 1, it is necessary to electronically scan the pencil beam, and there is a problem that the search time becomes long.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、目標の捜索時間の短縮化と装置の高性能化を両立可能なアンテナ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain an antenna device capable of achieving both shortening of a search time for a target and high performance of the device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるアンテナ装置は、送受共用の複数の素子アンテナと、素子アンテナに接続され、素子アンテナを介して信号を送受信する送受信モジュールと、を備える。また、送受信モジュールの各々が受信した信号をサブアレー単位で合成するとともに、送信機で生成された送信信号を送受信モジュールの各々に分配する合成分配回路と、サブアレー単位で合成された受信信号を時間平均する時間平均処理部と、時間平均された後の受信信号に演算処理を行って受信マルチビームを形成するディジタル・ビーム・フォーミング部と、を備える。さらに、送受信モジュールの各々を制御し、規定時間が経過するごとに、複数の素子アンテナの各々から送信する信号の励振位相を異なる2つ位相の一方と他方の間で切り替えさせる制御部を備える。制御部は、複数の素子アンテナを、複数の素子アンテナによって形成されているアンテナ開口の中心からの距離に基づいて複数の素子アンテナ群に分け、同じ群に属する素子アンテナの各々から送信する信号の励振位相が同じとなるよう、送受信モジュールの各々を制御する。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, an antenna device according to the present invention includes: a plurality of element antennas for both transmission and reception; a transmitting and receiving module connected to the element antennas and transmitting and receiving signals via the element antennas; Equipped with In addition, the transmit / receive modules combine signals received by each of the transmit and receive modules in units of subarrays, and a distribution circuit for distributing the transmit signals generated by the transmitter to each of the transmit and receive modules, and time-averaged received signals combined in units of subarrays. And a digital beam forming unit that performs arithmetic processing on the time-averaged received signal to form a received multi-beam. Furthermore, the control unit is configured to control each of the transmission / reception modules, and switch the excitation phase of the signal transmitted from each of the plurality of element antennas between one of the two different phases and the other every time a specified time elapses. . The control unit divides the plurality of element antennas into a plurality of element antenna groups based on the distance from the center of the antenna aperture formed by the plurality of element antennas, and transmits signals from each of the element antennas belonging to the same group. Each of the transmitting and receiving modules is controlled so that the excitation phase is the same.

本発明によれば、目標の捜索時間の短縮化と装置の高性能化を両立可能なアンテナ装置を実現できる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to realize an antenna device capable of achieving both shortening of a search time for a target and high performance of the device.

アンテナ装置の構成例を示す図A diagram showing a configuration example of an antenna device 送信ビームおよび受信ビームの一例を示す図Diagram showing an example of transmit beam and receive beam 励振位相と励振振幅の対応関係の一例を示す図Diagram showing an example of correspondence between excitation phase and excitation amplitude ブロードビームを実現する励振振幅分布と励振位相分布の一例を示す図Diagram showing an example of excitation amplitude distribution and excitation phase distribution for realizing a broad beam 励振時間T1およびT2で設定する励振位相分布の一例を示す図A diagram showing an example of excitation phase distribution set by excitation times T1 and T2 実施の形態にかかるアンテナ装置が形成する送信ビームと従来のアンテナ装置で形成される送信ビームの一例を示す図The figure which shows an example of the transmission beam which the antenna apparatus concerning embodiment concerns, and the transmission beam formed with the conventional antenna apparatus. 従来のアンテナ装置の動作を示す図Diagram showing the operation of a conventional antenna device 励振位相を固定化して送信ビームのビーム幅を広げた場合の送信ビームの一例を示す図The figure which shows an example of a transmission beam at the time of fixing an excitation phase and widening the beam width of a transmission beam

以下に、本発明の実施の形態にかかるアンテナ装置およびレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an antenna device and a radar device according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.

実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかるアンテナ装置の構成例を示す図である。本実施の形態にかかるアンテナ装置は、送受共用の複数の素子アンテナ11から1mを備え、各素子アンテナから目標に向けて信号を送信し、目標で反射された信号を受信する。mは2以上の整数とし、素子アンテナ11から1mはアレーアンテナを形成している。また、素子アンテナ11から1mは複数のグループに分けられ、同じグループの各素子アンテナはサブアレーを形成している。本実施の形態にかかるアンテナ装置は、ディジタル・ビーム・フォーミングを利用してマルチビーム捜索を行うDBF(Digital Beam Forming)レーダ装置に適用することが可能である。
Embodiment.
FIG. 1 is a view showing a configuration example of an antenna device according to an embodiment of the present invention. The antenna device according to the present embodiment includes a 1 m from the plurality of element antennas 1 1 duplexer transmits a signal toward a target from the respective antenna elements, for receiving a signal reflected by a target. m is an integer of 2 or more, and the element antennas 11 to 1 m form an array antenna. Further, 1 m from the antenna element 1 1 is divided into a plurality of groups, each element antenna of the same group forms a sub-array. The antenna apparatus according to the present embodiment can be applied to a digital beam forming (DBF) radar apparatus that performs multi-beam search using digital beam forming.

また、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、素子アンテナ11から1mと1対1で接続され、信号の送信処理および受信処理を行う複数の送受信モジュール21から2mと、送受信モジュール21から2mの各々から出力された受信信号をサブアレー単位で合成するとともに、送信信号を各送受信モジュール21から2mに分配する合成分配回路3と、目標に向けて送信する信号を生成する送信機4と、反射波、すなわち、素子アンテナ11から1mにより送信され、目標で反射された信号を合成分配回路3経由で受け取る複数の受信機51から5nと、を備える。nは2以上m以下の整数であり、サブアレーの数を示す。送受信モジュール21から2mは、増幅器、移相器などを含んで構成されている。 The antenna device according to the present embodiment is connected from the element antenna 1 1 1 m and one-to-one, and 2 m of a plurality of transceiver modules 2 1 performs transmission processing and reception processing of signals, the transceiver module 2 the received signal output from the 1 from each of the 2 m as well as synthesized in subarrays units, and combining and distributing circuit 3 for distributing a transmission signal to 2 m from the transceiver module 2 1, generates a signal to be transmitted toward a target It comprises a transmitter 4, the reflected wave, i.e., sent by 1 m from the antenna elements 1 1, and 5 n from a plurality of receivers 5 1 to receive the reflected signal via combining the distribution circuit 3 at a target, a. n is an integer of 2 or more and m or less and indicates the number of subarrays. 2 m from the transceiver module 2 1 is configured to include an amplifier, phase shifter and the like.

また、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、受信機51から5nと1対1で接続され、接続されている受信機からの出力信号を時間平均する複数の時間平均処理部211から21nと、素子アンテナ11から1mの各々から送信する信号の励振位相を切り替える時間、すなわち排他的に設定する異なる複数の励振位相の各々の設定時間である励振時間を設定する励振時間設定部22と、受信信号に対して励振係数であるウェイトデータを乗算するとともに、励振係数を乗算した後の受信信号を加算して受信マルチビームを形成するDBF部6と、受信信号を解析して目標を探知する処理などを行う信号処理部7と、送受信モジュール21から2mおよび合成分配回路3を制御する制御部8と、を備える。 The antenna device according to the present embodiment is connected from the receiver 5 1 5 n one-to-one, from a plurality of time averaging the output signal from the receiver connected time averaging processing part 21 1 21 n and the time for switching the excitation phase of a signal transmitted from each of 1 m from the antenna elements 1 1, i.e. the excitation time setting to set the excitation time are each set time of the plurality of excitation phases different to set exclusively The reception signal is analyzed by multiplying the received signal by weight data which is an excitation coefficient, and adding the received signal after multiplication by the excitation coefficient to form a reception multi-beam; It comprises a signal processing unit 7 for performing processing such as detecting a target, a control unit 8 for controlling the transceiver module 2 1 2 m and combining the distribution circuit 3, a.

以下、素子アンテナ11から1mによって形成されたアレーアンテナをアンテナ開口10と呼ぶ。なお、本実施の形態では、アンテナ開口10は一様振幅分布を想定し、制御部8の主な機能は送受信モジュール21から2mの各々に組み込まれている移相器を制御することとする。 Hereinafter referred to as array antenna formed by 1 m from the antenna element 1 1 and the antenna aperture 10. In the present embodiment, and the antenna aperture 10 assumes a uniform amplitude distribution, the main function of the control unit 8 controls the phase shifter which is incorporated in each of the 2 m from the transceiver module 2 1 Do.

時間平均処理部211から21nおよび励振時間設定部22は、共役関係にある位相分布を設定して行う時間変調アレー技術を用いるために設けられている。ここで、時間変調アレー技術の概要を以下に説明する。 Time averaging processor 21 1 from 21 n and the excitation time setting unit 22 is provided in order to use the temporal modulation array technology done by setting the phase distribution in a conjugate relationship. Here, the outline of the time modulation array technology will be described below.

時間変調アレー技術は、特開2013−219742号公報などにも記載されているように、時間ウェイトの概念を利用している。具体的には、時間によって異なる励振位相を設定して送信あるいは受信した信号を時間平均すなわち時間積分することで、等価的に所望の振幅分布をアンテナ開口上に設定した場合と同じ放射パターンを成形する技術である。異なる励振位相としては、周波数軸上の鏡像発生周期が最も広くできる共役関係にある2状態の励振位相とする。そして、時間軸上で2状態を繰り返し設定して、すなわち、2状態を時分割で切り替えながら、送信あるいは受信を行う。   The time modulation array technology uses the concept of time weight as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-219742 and the like. Specifically, by setting different excitation phases depending on time and performing time averaging, that is, time integration of the transmitted or received signals, the same radiation pattern is formed equivalently as when the desired amplitude distribution is set on the antenna aperture. Technology. As different excitation phases, excitation phases of two states in a conjugate relationship in which the mirror image generation period on the frequency axis can be the widest are used. Then, two states are repeatedly set on the time axis, that is, transmission or reception is performed while switching the two states in time division.

次に、本実施の形態にかかるアンテナ装置の動作について説明する。まず、送信系の動作を説明する。   Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described. First, the operation of the transmission system will be described.

アンテナ装置が捜索対象の目標に向けて信号を送信する際、励振時間設定部22は、時分割で切り替えが可能な、異なる複数の励振位相の励振時間を制御部8に設定するとともに、時間平均処理部211から21nに通知する。すなわち、励振時間設定部22は、複数の励振位相の各々を継続させる時間を制御部8に設定し、また、これを時間平均処理部211から21nに通知する。この励振時間は、励振位相ごとに全て異なってもよいし、全て同一でも構わない。制御部8は、励振時間設定部22により設定された励振時間に従い、合成分配回路3および送受信モジュール21から2mを制御する。時間平均処理部211から21nは、励振時間設定部22から通知された励振時間に従い、受信機51から5nより出力されるディジタル受信信号を時間平均する。 When the antenna apparatus transmits a signal toward the target to be searched, the excitation time setting unit 22 sets excitation times of a plurality of different excitation phases that can be switched in a time division manner in the control unit 8, and The processing units 21 1 to 21 n are notified. That is, the excitation time setting unit 22 sets the time to continue the each of the plurality of excitation phase to the control unit 8, also notifies this from the time average processing unit 21 1 to 21 n. The excitation time may be all different for each excitation phase or may be the same. Control unit 8 in accordance with excitation time set by the excitation time setting unit 22, controls the 2 m from the synthesis distributing circuit 3 and the transceiver module 2 1. Time averaging processor 21 1 from 21 n in accordance with the notified excited time from the excitation time setting unit 22 averages the digital reception signal output from the 5 n from the receiver 5 1 time.

具体的には、アンテナ装置において、ある励振時間T1では、送信機4から発せられた送信信号は合成分配回路3に達し、制御部8からの制御信号に従って合成分配回路3内の送信系分配回路が選択され、選択された回路を介して送受信モジュール21から2mへ送信信号が分配される。送受信モジュール21から2mは、制御部8からの制御信号に従い、送信回路を選択し、合成分配回路3から送信信号が入力されると、入力された送信信号の位相を、所望の励振振幅分布を実現するための2つの励振位相、すなわち共役関係にある2つの励振位相の一方である励振位相P1に設定して出力する。送受信モジュール21から2mで励振位相P1に位相が設定された送信信号は、素子アンテナ11から1mに到達し、素子アンテナ11から1mにより放射された後、空間にて合成される。これにより、励振時間T1における送信パターンが形成される。 Specifically, in the antenna device, at a certain excitation time T1, the transmission signal emitted from the transmitter 4 reaches the combining and distributing circuit 3, and the transmission system distributing circuit in the combining and distributing circuit 3 according to the control signal from the control unit 8. It is selected and transmitted signal from the transceiver module 2 1 to 2 m is distributed through the selected circuit. 2 m from the transceiver module 2 1, in accordance with control signals from the control unit 8, selects a transmission circuit, the transmission signal from the combining and distributing circuit 3 is inputted, the phase of the input transmission signal, a desired excitation amplitude It sets and outputs to the excitation phase P1 which is one of two excitation phases, ie, two excitation phases in conjugate relation, for implement | achieving distribution. Transmission signal whose phase is set to the excitation phase P1 from the transceiver module 2 1 by 2 m reaches the antenna elements 1 1 to 1 m, after being emitted by 1 m from the antenna elements 1 1, is synthesized in space Ru. Thereby, the transmission pattern at the excitation time T1 is formed.

また、励振時間T1が経過した後の励振時間T2では、送信機4から発せられた送信信号は合成分配回路3に達し、制御部8からの制御信号に従って合成分配回路3内の送信系分配回路が選択され、選択された回路を介して送受信モジュール21から2mへ送信信号が分配される。送受信モジュール21から2mは、制御部8からの制御信号に従い、送信回路を選択し、合成分配回路3から送信信号が入力されると、入力された送信信号の位相を励振位相P2に設定して出力する。送受信モジュール21から2mで励振位相P2に位相が設定された送信信号は、素子アンテナ11から1mに到達し、素子アンテナ11から1mにより放射された後、空間にて合成される。これにより、励振時間T2における送信パターンが形成される。 Also, at excitation time T2 after the excitation time T1 has elapsed, the transmission signal emitted from the transmitter 4 reaches the combining and distributing circuit 3, and the transmission system distribution circuit in the combining and distributing circuit 3 according to the control signal from the control unit 8. It is selected and transmitted signal from the transceiver module 2 1 to 2 m is distributed through the selected circuit. 2 m from the transceiver module 2 1 In accordance with the control signal from the control unit 8, selects a transmission circuit, the transmission signal from the combining and distributing circuit 3 is input, sets the phase of the input transmission signal to the excitation phase P2 Output. Transmission signal whose phase is set to the excitation phase P2 from the transceiver module 2 1 by 2 m reaches the antenna elements 1 1 to 1 m, after being emitted by 1 m from the antenna elements 1 1, is synthesized in space Ru. Thereby, the transmission pattern at the excitation time T2 is formed.

励振時間T2が経過した後は励振時間T1となり、送受信モジュール21から2mは、制御部8からの制御信号に従い、合成分配回路3から送信信号が入力されると、入力された送信信号の位相を励振位相P1に設定して出力する。以下、同様にして、送受信モジュール21から2mは、励振時間T1が経過した後の励振時間T2では送信信号の位相を励振位相P2に設定し、励振時間T2が経過した後の励振時間T1では送信信号の位相を励振位相P1に設定する。 2 m next excitation time T1, from the transceiver module 2 1 After excitation time T2 has elapsed, in accordance with a control signal from the control unit 8, the transmitted signal from the combining and distributing circuit 3 is input, the input transmission signal The phase is set to the excitation phase P1 and output. In the same manner, 2 m from the transceiver module 2 1, the phase of the transmission signal in the excitation time T2 after the excitation time T1 has elapsed is set to the excitation phase P2, after the excitation time T2 has elapsed excitation time T1 Then, the phase of the transmission signal is set to the excitation phase P1.

このように、制御部8は、励振時間T1では送信信号の位相が励振位相P1となるように送受信モジュール21から2mを制御し、励振時間T2では送信信号の位相が励振位相P2となるように送受信モジュール21から2mを制御する。 Thus, the control unit 8, the phase of the excitation time T1 the transmission signal to control the 2 m from the transceiver module 2 1 so that the excitation phase P1, the phase of the transmitted signal at the excitation time T2 is the excitation phase P2 controlling the 2 m from the transceiver module 2 1 as.

時間変調アレー技術によれば、上記の励振時間T1における送信パターンと励振時間T2における送信パターンを時間平均することにより所望のビーム幅の送信パターンが形成される。これは、図1に示したアンテナ装置において、受信信号が時間平均処理部21を介してDBF部6に到達した後の演算処理の段階を経て得られる送受積パターンにて確認される。但し、ここでは、説明の便宜上、励振時間T2にて信号が放射された段階で励振時間T1での送信パターンと励振時間T2での送信パターンを時間平均した後のブロード化された送信パターンが形成されるものとする。なお、送受積パターンとは、送信パターンと受信パターンの積をとることにより得られたパターンである。   According to the time modulation array technology, a transmission pattern of a desired beam width is formed by time averaging the transmission pattern at the excitation time T1 and the transmission pattern at the excitation time T2. This is confirmed by the transmission / reception product pattern obtained through the stage of arithmetic processing after the reception signal reaches the DBF unit 6 via the time averaging processing unit 21 in the antenna device shown in FIG. However, here, for the convenience of explanation, when the signal is radiated at the excitation time T2, the transmission pattern at the excitation time T1 and the transmission pattern at time after the transmission pattern at the excitation time T2 are averaged are formed. Shall be The transmission / reception product pattern is a pattern obtained by taking the product of the transmission pattern and the reception pattern.

送信波のブロードビームは図2(a)に示すとおりである。なお、図2では、メインビームのみ図示し、サイドローブは省略している。図2(a)では、アンテナ開口10上の励振位相分布をアンテナ開口10の正面方向で共相となるようにした場合の送信ブロードビーム25を示している。なお、図2(b)は、本実施の形態のアンテナ装置における受信ビームを示しており、受信ビームは、ペンシルビーム12から18が同時に形成されたマルチビームとなっている。DBFを用いて受信マルチビームを形成する従来のレーダ装置における送信ビームは、既に説明したように単一のペンシルビームであり、捜索覆域を確保するためにはビームの電子走査が必要である。これに対して、本実施の形態のアンテナ装置は、時間変調アレー技術により送信ビームの幅の拡大を図っているので、送信ビームの幅が捜索覆域をカバーしている場合、捜索覆域内でビームの電子走査をする必要がない。また、仮に、捜索覆域内で電子走査が必要な場合でも、電子走査が必要となる幅、すなわち送信ビームの幅と捜索覆域の差はペンシルビームを使用する場合と比較して小さくなる。このため、本実施の形態のアンテナ装置によれば、捜索時間を短縮できる。   The broad beam of the transmission wave is as shown in FIG. In FIG. 2, only the main beam is shown, and the side lobes are omitted. FIG. 2A shows the transmission broad beam 25 in the case where the excitation phase distribution on the antenna aperture 10 is cophased in the front direction of the antenna aperture 10. FIG. 2B shows the receiving beam in the antenna device of the present embodiment, and the receiving beam is a multi-beam in which pencil beams 12 to 18 are simultaneously formed. The transmit beam in a conventional radar system that uses DBF to form receive multi-beams is a single pencil beam as described above and requires electronic scanning of the beam to ensure a search coverage. On the other hand, in the antenna apparatus of this embodiment, since the width of the transmission beam is expanded by the time modulation array technology, when the width of the transmission beam covers the search coverage area, it is within the search coverage area. There is no need to scan the beam electronically. Also, even if electronic scanning is required within the search area, the difference between the width required for the electronic scan, ie, the width of the transmitting beam and the area covered by the search, is smaller than that when using a pencil beam. Therefore, according to the antenna device of the present embodiment, the search time can be shortened.

ここで、所望のブロードビームを得るための励振位相分布の設定方法について説明する。共役関係にある励振位相をφ1およびφ2とする。時間平均した結果として、各素子アンテナでの所望励振振幅の相対値Pは次式(1)にて表せる。
P=20log10(cosφ)[dB]、 0≦φ≦90[deg] …(1)
Here, a method of setting the excitation phase distribution to obtain a desired broad beam will be described. Let excitation phases in a conjugate relationship be φ1 and φ2. As a result of time averaging, the relative value P of the desired excitation amplitude at each element antenna can be expressed by the following equation (1).
P = 20 log 10 (cos φ) [dB], 0 ≦ φ ≦ 90 [deg] (1)

上式(1)をグラフ化すると図3となる。例えば、ある素子アンテナ1k(kは1からmのいずれか)の励振位相をφ1=60°およびφ2=−60°としたとき、等価的な励振振幅はP=−6dBとなる。これはアンテナ開口10内の励振振幅最大値に対する相対値である。換言すれば、所望励振振幅値が相対的に−6dBであると定まれば、それを実現する励振位相はφ1=60°およびφ2=−60°と得られる。すなわち、ブロードビームを得るための励振振幅が決まれば、式(1)に従って励振位相も決まる。 It will become FIG. 3 if above Formula (1) is graphed. For example, when the excitation phase of a certain element antenna 1 k (k is 1 to m) is φ1 = 60 ° and φ2 = −60 °, the equivalent excitation amplitude is P = −6 dB. This is a relative value to the excitation amplitude maximum value in the antenna aperture 10. In other words, if the desired excitation amplitude value is relatively determined to be -6 dB, the excitation phase to realize it is obtained as φ1 = 60 ° and φ2 = −60 °. That is, if the excitation amplitude for obtaining a broad beam is determined, the excitation phase is also determined according to equation (1).

一例として、小開口アレーアンテナにおいて、時間変調アレー技術によるブロードビーム化を行う場合について説明する。ここでのブロードビームの条件は、小開口アレーアンテナにて一様励振分布を与えた際に得られるペンシルビームのビーム幅に対して4倍以上とする。   As an example, in the case of a small aperture array antenna, the case of performing broadening by time modulation array technology will be described. Here, the condition of the broad beam is at least four times the beam width of the pencil beam obtained when the uniform excitation distribution is given by the small aperture array antenna.

図4(a)は、ペンシルビームのビーム幅に対して4倍の幅となるブロードビームを得るための所望な励振振幅分布を示し、図4(b)は、このブロードビームを得るための所望な励振位相分布を示している。図4(a)では、横軸をアンテナ開口10の中心からの距離Rとし、縦軸はアンテナ開口10を中心から端部までの距離に応じて4つの領域に分割した場合の各領域の周方向の振幅平均Pとしている。なお、距離Rを最も外側領域の距離、すなわち中心から最も遠い領域までの距離にて規格化している。加えて、4つの領域のうち、最も内側の領域すなわちアンテナ開口10の中心である開口中心に最も近い領域の振幅平均値を基準である0dBとしている。一方、図4(b)の所望励振位相分布は、最も内側の領域の位相平均値を基準である0°とした場合の相対位相として記載している。開口中心側から第3番目の領域の位相が180°である以外は0°である。   FIG. 4 (a) shows a desired excitation amplitude distribution for obtaining a broad beam having a width four times the beam width of the pencil beam, and FIG. 4 (b) shows a desired for obtaining this broad beam. Excitation phase distribution. In FIG. 4A, the horizontal axis represents the distance R from the center of the antenna opening 10, and the vertical axis represents the circumference of each area when the antenna opening 10 is divided into four areas according to the distance from the center to the end. Amplitude average P in the direction. The distance R is normalized by the distance of the outermost region, that is, the distance from the center to the region farthest from the center. In addition, the amplitude average value of the innermost area among the four areas, ie, the area closest to the aperture center which is the center of the antenna aperture 10, is set to 0 dB as a reference. On the other hand, the desired excitation phase distribution in FIG. 4B is described as a relative phase when the phase average value of the innermost area is set to 0 ° as a reference. It is 0 ° except that the phase of the third region from the opening center side is 180 °.

図3に示した励振位相φと励振振幅Pとの関係から、励振振幅Pが極小である場合の位相φの変化は急峻のため、量子化誤差や移相器の持つ位相値設定誤差などの影響で精度よく位相設定することは難しい。そこで、図4に示した例では、励振振幅Pが極小となる領域である開口中心側から第2番目の領域内の素子アンテナの各々と接続されている各送受信モジュールの送信系をOFFとしている。この励振振幅Pが極小である場合には送受信モジュールそのものをOFFとするようにしてもよい。   From the relationship between the excitation phase φ and the excitation amplitude P shown in FIG. 3, since the change of the phase φ in the case where the excitation amplitude P is minimum is steep, such as the quantization error and the phase value setting error of the phase shifter It is difficult to set the phase accurately with the influence. Therefore, in the example shown in FIG. 4, the transmission system of each transmission / reception module connected to each of the element antennas in the second area from the aperture center side which is the area where the excitation amplitude P becomes a minimum is turned OFF. . If the excitation amplitude P is a minimum, the transmission / reception module itself may be turned off.

時間変調アレー技術において、励振位相は通常、共役位相φ(φ1=φとφ2=−φの2状態)として与えられる。しかしながら、前記の通りペンシルビームのビーム幅に対して4倍の幅となるブロードビームを得るためには、図4(b)に示した励振位相分布をとする必要がある。図4(b)に示した励振位相分布において開口中心側から第3番目の領域内の素子アンテナ全ての励振位相を180°とし、他の素子アンテナに対して逆相としているのは、アンテナ正面方向であるビーム指向方向からみてアンテナ開口径を等価的に小さくするためである。本実施の形態のアンテナ装置における励振位相の設定では、図4(b)に示した励振位相分布に従い、各送信信号の励振位相を設定する。励振時間T1とT2において共役位相の関係を維持できていれば、励振位相の設定を自由に行ってよい。ビーム走査時の走査位相を付加するようにしても問題ない。   In time modulated array technology, the excitation phase is usually given as the conjugate phase φ (2 states: φ1 = φ and φ2 = −φ). However, in order to obtain a broad beam having a width four times the beam width of the pencil beam as described above, it is necessary to have the excitation phase distribution shown in FIG. In the excitation phase distribution shown in FIG. 4B, the excitation phase of all the element antennas in the third region from the aperture center side is 180 °, and the phase is opposite to that of the other element antennas. This is for equivalently reducing the antenna aperture diameter as viewed from the beam pointing direction which is the direction. In the setting of the excitation phase in the antenna device of the present embodiment, the excitation phase of each transmission signal is set in accordance with the excitation phase distribution shown in FIG. 4 (b). If the relationship of the conjugate phase can be maintained at the excitation times T1 and T2, the setting of the excitation phase may be freely performed. There is no problem if a scanning phase is added during beam scanning.

図3に示した関係を考慮して励振時間T1およびT2のそれぞれで設定する励振位相分布の例を図5に示す。図4と同様に、横軸は開口中心からの距離Rにて規格化している。なお、ここでは、アナログ移相器を想定して距離Rを算出している。開口中心から第1番目(最も内側)の領域内の各素子アンテナの励振位相の平均値を0°すなわち基準としている。図5(a)および(b)に示したように、励振時間T1とT2の間で同一領域内の素子アンテナの励振位相平均値が共役の関係となっている。   An example of the excitation phase distribution set at each of the excitation times T1 and T2 in consideration of the relationship shown in FIG. 3 is shown in FIG. As in FIG. 4, the horizontal axis is normalized by the distance R from the opening center. Here, the distance R is calculated assuming an analog phase shifter. The average value of the excitation phase of each element antenna in the first (innermost) region from the aperture center is taken as 0 °, ie, as a reference. As shown in FIGS. 5A and 5B, the excitation phase average values of the element antennas in the same region are in a conjugate relationship between the excitation times T1 and T2.

時間変調アレー技術を適用し、励振時間T1とT2におけるそれぞれの送信パターンの反射波を受信して時間平均処理部21にて時間平均した後に得られる送信パターンであるブロードビームを図6(a)に示す。図6(b)に示すペンシルビーム、すなわち時間変調アレー技術を適用しない従来のアンテナ装置で形成される送信ビームと比較すると、ビーム幅が4倍以上になっていることがわかる。これは、時間変調アレー技術によるブロードビーム化の有効性を示している。なお、図6(b)に示したペンシルビーム型の送信パターンを使用する場合、図7(a)に示したように、捜索覆域内でペンシルビーム11を電子走査させる必要がある。   As shown in FIG. 6A, a broad beam which is a transmission pattern obtained after applying the time modulation array technology and receiving the reflected waves of the respective transmission patterns at the excitation times T1 and T2 and performing time averaging by the time averaging processing unit 21. Shown in. Compared with the pencil beam shown in FIG. 6 (b), that is, the transmission beam formed by the conventional antenna device to which the time modulation array technology is not applied, it can be seen that the beam width is four times or more. This shows the effectiveness of broadening with time modulation array technology. When using the pencil beam type transmission pattern shown in FIG. 6 (b), it is necessary to electronically scan the pencil beam 11 within the search area as shown in FIG. 7 (a).

このように、時間変調アレー技術、すなわち、送信信号の励振位相として共役関係にある2つの位相φ1およびφ2を使用し、これら2つの位相を励振時間T1およびT2に従って送信信号の励振位相に設定することにより、送信ビームの幅を広げることができる。   Thus, using time-modulated array technology, that is, using two phases φ1 and φ2 in conjugate relation as the excitation phase of the transmission signal, these two phases are set to the excitation phase of the transmission signal according to the excitation times T1 and T2 Thus, the width of the transmission beam can be expanded.

比較参照用として、送受信モジュール21から2mが備えている移相器が送信信号に設定する励振位相を固定化して送信パターンのビーム幅を広げる場合について簡単に説明する。例えば、小開口アレーアンテナにおいて、開口中心から2次関数に従いテーパ状に位相遅れを伴う励振位相分布を与えた場合の放射パターンは図8に示したようになる。図8に示した例は、一様励振分布とした場合に形成されるペンシルビームに対して約4倍のビーム幅となるように励振位相を設定したものであるが、小開口径、すなわち、素子数に起因したリップルがビーム内に生じ、ある角度では相対電力が大きく落ち込んでしまうので所望の性能を実現することが難しい。また、小開口アレーアンテナは素子数が少ないため、位相設定の自由度が不十分となり、励振位相を1つの特定位相に設定する制御のみでのブロードビーム化は困難である。 For comparison reference, the transceiver module 2 1 from phase shifter is 2 m has easily explained when widening the beam width of immobilized by the transmission pattern of the excitation phase of setting the transmit signal. For example, in a small aperture array antenna, a radiation pattern in the case of providing an excitation phase distribution with a phase delay in a tapered manner from the aperture center according to a quadratic function is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 8, the excitation phase is set to be about 4 times the beam width of the pencil beam formed in the case of uniform excitation distribution, but the small aperture diameter, ie, It is difficult to achieve the desired performance because ripples due to the number of elements occur in the beam and the relative power drops significantly at a certain angle. In addition, since the small aperture array antenna has a small number of elements, the degree of freedom in phase setting is insufficient, and it is difficult to achieve broad beam formation only by control of setting the excitation phase to one specific phase.

次に、本実施の形態にかかるアンテナ装置の受信系の動作を説明する。   Next, the operation of the reception system of the antenna device according to the present embodiment will be described.

アンテナ装置は、目標に向けて送信した信号の反射波を受信する場合、目標からの反射波を広角覆域(広い角度範囲)にて受信するために、図2(b)に示すマルチビームを形成する。図2(b)では、ペンシルビーム12から18が受信マルチビームを形成する場合の例を示している。受信マルチビームの形成方法を以下に示す。   When the antenna apparatus receives the reflected wave of the signal transmitted toward the target, it receives the multi-beam shown in FIG. 2 (b) in order to receive the reflected wave from the target in a wide angle coverage (wide angle range). Form. FIG. 2 (b) shows an example where pencil beams 12 to 18 form a receiving multi-beam. The formation method of the reception multi beam is shown below.

目標からの反射波は素子アンテナ11から1mの各々にて受信される。以後、反射波を受信信号と呼ぶ。各素子アンテナで受信された受信信号は送受信モジュール21から2mの各々に入力され、各送受信モジュールは、制御部8からの制御信号に従って受信回路を選択する。各送受信モジュールは、素子アンテナから入力された信号の位相を所望の励振位相分布(アレーアンテナとして所望の指向方向を実現する共相のこと)となるように設定し、合成分配回路3に出力する。合成分配回路3は、制御部8からの制御信号に従って内部の受信系合成回路を選択する。合成分配回路3の受信系合成回路は、各送受信モジュールから入力された受信信号をサブアレー単位で合成する。なお、1つ以上の素子アンテナがサブアレーを形成し、どのアンテナがどのサブアレーを形成するかは予め決められているものとする。 A reflected wave from the target is received at each of the element antennas 11 to 1 m . Hereinafter, the reflected wave is called a reception signal. Received signal received at each antenna element is input from the transceiver module 2 1 to each of the 2 m, each transceiver module selects a receiving circuit in accordance with a control signal from the control unit 8. Each transmission / reception module sets the phase of the signal input from the element antenna to have a desired excitation phase distribution (a cophase that achieves a desired directivity direction as an array antenna), and outputs the phase to the combining and distributing circuit 3 . The combining and distributing circuit 3 selects an internal receiving system combining circuit in accordance with a control signal from the control unit 8. The reception system synthesis circuit of the synthesis and distribution circuit 3 synthesizes the reception signals inputted from the respective transmission / reception modules in units of sub-arrays. In addition, it is assumed that one or more element antennas form a sub-array, and which antenna forms which sub-array.

合成分配回路3においてサブアレー単位で合成された受信信号は、サブアレーと同数の受信機51から5nに出力される。受信機51から5nはA/D(Analog/digital)変換器を含んでおり、合成分配回路3から入力されたサブアレー単位の受信信号をディジタル信号に変換する。受信機51から5nの各々でディジタル化された受信信号は、時間平均処理部211から21nへ出力される。時間平均処理部211から21nは、受信機51から5nより入力された、サブアレー毎のディジタル受信信号を前述の励振時間T1とT2の間で時間平均する。なお、時間平均処理部211から21nは、励振時間T1およびT2の通知を励振時間設定部22から受けているので、時間平均処理すべき受信信号は既知である。また、本実施の形態では受信機51から5nと時間平均処理部211から21nとを別構成としているが、これらを一つに纏めた構成としてもよい。すなわち、受信機51から5nが行う処理を時間平均処理部211から21nで行うようにしてもよいし、時間平均処理部211から21nが行う処理を受信機51から5nで行うようにしてもよい。時間平均処理部211から21nで時間平均された受信信号は、DBF部6に出力され、DBF部6は、時間平均処理部211から21nで時間平均された受信信号とビーム本数分の励振係数であるウェイトデータとを用いたディジタル演算処理を行い、所望の覆域をカバーするマルチビームを形成する。具体的には、DBF部6は、時間平均処理部211から21nで時間平均された受信信号の各々に対して励振係数であるウェイトデータを乗算し、さらに、励振係数を乗算した後の受信信号を加算し、所望の覆域をカバーするマルチビームを形成する。DBF部6による演算結果は信号処理部7に出力される。アンテナ装置がレーダ装置を構成している場合、信号処理部7は、DBF部6から出力された演算結果に基づき目標からの反射信号を探知する処理などを行う。 Received signal synthesized by the sub-array units in the synthesis distributing circuit 3 is output from the sub-array and the same number of receiver 5 1 to 5 n. 5 n from the receiver 5 1 includes a A / D (Analog / digital) converter, converts the received signal of the sub-array units input from the combining and distributing circuit 3 into a digital signal. The digitized received signal at each of the receiver 5 1 5 n is outputted from the time average processing unit 21 1 to 21 n. Time averaging processor 21 1 from 21 n is input from 5 n from the receiver 5 1, to time average between the digital reception signal for each subarray and the excitation time T1 above T2. The time average processing unit 21 1 to 21 n, since notified excitation time T1 and T2 from the excitation time setting unit 22, the received signal to be time-averaging process is known. Further, although in the present embodiment are configured separately and and 5 n from the receiver 5 1 Time averaging processor 21 1 from 21 n, it may have a configuration in which collectively into one. That is, it may be to perform a process of the receiver 5 1 performed by 5 n at time averaging processor 21 1 from 21 n, the processing performed by the time-average processing unit 21 1 to 21 n from the receiver 5 1 5 It may be performed by n . Received signal average time from the time average processing unit 21 1 21 n is output to the DBF unit 6, DBF unit 6, the time average processing unit 21 time-averaged received signal 1 from 21 n and the beam number min Digital arithmetic processing is performed using weight data, which is an excitation coefficient, to form a multi-beam covering a desired coverage area. Specifically, DBF unit 6 multiplies the weight data is excitation coefficients for each time-average processing unit 21 time-averaged received signal 1 from in 21 n, further after multiplying the excitation coefficients The received signals are summed to form a multi-beam that covers the desired coverage. The calculation result by the DBF unit 6 is output to the signal processing unit 7. When the antenna device configures a radar device, the signal processing unit 7 performs processing of detecting a reflection signal from a target based on the calculation result output from the DBF unit 6.

本実施の形態のアンテナ装置におけるマルチビームは、送受積パターンとして得られるものであるが、前述のとおり、送信パターン1本にて覆域内をカバーできるブロードビームとなっているため、マルチビーム間、すなわち、ビーム形成角度方向での利得ばらつきは小さく、捜索目標までの距離を誤認しにくい特徴がある。また、送信パターンのブロードビーム化により、覆域内でビーム走査する時間を省けるので捜索時間を短縮できる。   The multi-beams in the antenna apparatus of the present embodiment are obtained as transmission / reception product patterns, but as described above, since they are broad beams that can be covered within the coverage by one transmission pattern, That is, there is a feature that the gain variation in the beam forming angle direction is small and the distance to the search target is difficult to be mistaken. In addition, by broadening the transmission pattern, the time for beam scanning in the coverage area can be saved, so that the search time can be shortened.

また、時間変調アレー技術にて任意の励振振幅分布を等価的に得ることが可能なので、励振時間を2Tとすると、2Tが経過する毎に送信パターンにおけるブロードビームのビーム幅をペンシルビームのビーム幅の2倍、3倍などに変更できる。すなわち、アンテナ装置は、2Tが経過するごとに、必要に応じてブロードビームのビーム幅を変更し、最適なビーム幅を選択することが可能である。そのため、例えば、アンテナ装置は、捜索時間内で目標の所在が限定されてきたら、送信ブロードビームによる覆域を目標周辺の狭い範囲に絞り込み、より詳細に捜索するという方法を取るなど、柔軟な動作を実現することができる。ブロードビームのビーム幅をペンシルビームのビーム幅の2倍または3倍とする場合、アンテナ装置において、例えば制御部8が、アンテナ開口10を開口中心からの距離に応じて2つまたは3つの領域に分け、同じ領域内の素子アンテナ群ごとに、すなわち、領域単位で素子アンテナの励振位相を制御するよう、送受信モジュール21から2mに対して指示を行う。同様に、ブロードビームのビーム幅をペンシルビームのビーム幅の5倍以上とすることも可能である。 Moreover, since it is possible to obtain an arbitrary excitation amplitude distribution equivalently by time modulation array technology, assuming that the excitation time is 2T, the beam width of the broad beam in the transmission pattern is the beam width of the pencil beam every time 2T passes. It can be changed to 2 times, 3 times, etc. That is, the antenna device can change the beam width of the broad beam as needed and select the optimum beam width each time 2T elapses. Therefore, for example, when the location of the target has been limited within the search time, the antenna apparatus has a flexible operation such as narrowing the coverage area by the transmission broad beam to a narrow area around the target and searching in more detail. Can be realized. When the beam width of the broad beam is twice or three times the beam width of the pencil beam, for example, in the antenna device, the control unit 8 sets the antenna aperture 10 in two or three regions depending on the distance from the aperture center. divided, each antenna element group in the same region, i.e., to control the excitation phase of the antenna elements in the region unit, an instruction with respect to the transceiver module 2 1 2 m. Similarly, the beam width of the broad beam may be five or more times the beam width of the pencil beam.

また、時間変調アレー技術では、送受信モジュールに組み込まれている既存の移相器を制御し、励振位相分布の調整にて、等価的に所望の励振振幅分布を達成するので、直接的に送受信モジュールにて振幅制御による励振振幅分布調整を実施する場合に比べて、ハードウェアの変更が少なく、コスト面でのメリットも大きい。   In addition, in time modulation array technology, the existing phase shifters incorporated in the transmission / reception module are controlled, and the desired excitation amplitude distribution is equivalently achieved by adjusting the excitation phase distribution, so that the transmission / reception module directly As compared with the case where the excitation amplitude distribution adjustment is performed by the amplitude control, the change in hardware is small and the cost merit is large.

本実施の形態のアンテナ装置では、送信パターンのブロードビーム化に時間変調アレー技術を用いることとしたが、任意に所望の励振振幅分布を設定可能であることから、サイドローブ抑圧パターン形成、複数ビームパターン形成など成形ビーム化にも対応できる。また、送信系ではなく、受信系にこのビーム形成手法を同一構成にて用いることも可能である。   In the antenna device of the present embodiment, time modulation array technology is used to broaden the transmission pattern, but a desired excitation amplitude distribution can be set arbitrarily, so side lobe suppression pattern formation, multiple beams It is possible to cope with forming beam formation such as pattern formation. Moreover, it is also possible to use this beam forming method with the same configuration not for the transmission system but for the reception system.

このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、複数の素子アンテナと、各素子アンテナに接続された送受信モジュールとを備え、各送受信モジュールは、信号を送信する際、第1の期間である励振時間T1では、各素子アンテナから送信する信号の励振位相を共役関係にある2つ位相の一方に設定し、第1の期間が終了した後の第2の期間である励振時間T2では、各素子アンテナから送信する信号の励振位相を共役関係にある2つ位相の他方に設定する。また、各素子アンテナから送信した信号の反射波をサブアレー単位で合成して得られた受信信号の励振時間T1における時間平均値と励振時間T2における時間平均値とをそれぞれ算出し、サブアレー単位の受信信号の時間平均値に基づいて受信ビームを形成する。これにより、時間変調アレー技術による等価的振幅制御によってアンテナ開口上の励振分布を調整して送信放射パターンのビーム幅をペンシルビームのそれから拡大することができ、捜索時間の短縮を実現できる。特に、小開口アレーアンテナでは、位相制御のみでのビーム幅調整は電気性能的に難しく、また、振幅制御はハードウェアとしての送受信モジュール変更を要するため適用しがたい。この時間変調アレー技術では共役関係にある励振位相分布2状態の繰り返し制御による時間平均から任意の等価的振幅分布を任意に設定できるため、電気性能および適用性に優れる。   As described above, the antenna device according to the present embodiment includes a plurality of element antennas and transmission / reception modules connected to each element antenna, and each transmission / reception module transmits a signal during a first period. At the excitation time T1, the excitation phase of the signal transmitted from each element antenna is set to one of two phases in a conjugate relationship, and at the excitation time T2 which is the second period after the first period ends, each The excitation phase of the signal transmitted from the element antenna is set to the other of the two phases in a conjugate relationship. In addition, the time average value at excitation time T1 and the time average value at excitation time T2 of the received signal obtained by combining the reflected waves of the signals transmitted from each element antenna in units of subarrays are calculated, and reception in units of subarrays The receive beam is formed based on the time average value of the signal. As a result, it is possible to adjust the excitation distribution on the antenna aperture by equivalent amplitude control by the time modulation array technology to expand the beam width of the transmission radiation pattern from that of the pencil beam, and to shorten the search time. In particular, in a small aperture array antenna, beam width adjustment only with phase control is difficult in terms of electrical performance, and amplitude control is not suitable because it requires a change in transmission / reception modules as hardware. In this time modulation array technology, since an arbitrary equivalent amplitude distribution can be arbitrarily set from the time average by repetitive control of the excitation phase distribution 2 state in a conjugate relationship, it is excellent in electrical performance and applicability.

また、本実施の形態のアンテナ装置を適用したレーダ装置は、受信マルチビーム形成により捜索時間の短縮を図っているが、時間ウェイト概念を利用した時間変調アレー技術による送信パターンのブロードビーム化により、送信ビーム電子走査時間を必要とせず、更なる捜索時間の短縮を実現できる。また、ビーム幅を任意に調整できるので、捜索覆域範囲を時間的に可変させて、捜索方法を高精度化できる。加えて、時間変調アレー技術の適用により、ハードウェア変更やコスト面で優位となる。   The radar apparatus to which the antenna apparatus of this embodiment is applied is intended to shorten the search time by receiving multi-beam formation, but by broadening the transmission pattern by the time modulation array technology using the time weight concept, Further reduction in search time can be realized without the need for the transmission beam electronic scan time. In addition, since the beam width can be arbitrarily adjusted, the search coverage area can be varied temporally to make the search method more accurate. In addition, the application of the time modulation array technology provides an advantage in hardware change and cost.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。   The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. Parts can be omitted or changed.

1から1m 素子アンテナ、21から2m 送受信モジュール、3 合成分配回路、4 送信機、51から5n 受信機、6 DBF部、7 信号処理部、8 制御部、10 アンテナ開口、211から21n 時間平均処理部、22 励振時間設定部。 1 1 from 1 m element antenna, 2 1 from 2 m transceiver modules, 3 synthesis distributing circuit, 4 a transmitter, 5 1 from 5 n receivers, 6 DBF unit, 7 a signal processing unit, 8 a control unit, 10 an antenna aperture, 21 1 to 21 n time averaging processing unit, 22 excitation time setting unit.

Claims (4)

送受共用の複数の素子アンテナと、
前記素子アンテナに接続され、前記素子アンテナを介して信号を送受信する、前記素子アンテナと同数の送受信モジュールと、
前記送受信モジュールの各々が受信した信号をサブアレー単位で合成するとともに、送信機で生成された送信信号を前記送受信モジュールの各々に分配する合成分配回路と、
前記サブアレー単位で合成された受信信号を時間平均する、前記サブアレーと同数の時間平均処理部と、
前記時間平均処理部で時間平均された後の受信信号に演算処理を行って受信マルチビームを形成するディジタル・ビーム・フォーミング部と、
前記送受信モジュールの各々を制御し、規定時間が経過するごとに、前記複数の素子アンテナの各々から送信する信号の励振位相を異なる2つ位相の一方と他方の間で切り替えさせる制御部と、
を備え
前記制御部は、前記複数の素子アンテナを、前記複数の素子アンテナによって形成されているアンテナ開口の中心からの距離に基づいて複数の素子アンテナ群に分け、同じ群に属する素子アンテナの各々から送信する信号の励振位相が同じとなるよう、前記送受信モジュールの各々を制御する、
ことを特徴とするアンテナ装置。
Multiple element antennas for both transmission and reception,
As many transmission / reception modules as the element antennas, which are connected to the element antennas and transmit / receive signals via the element antennas;
A combining and distributing circuit that combines the signals received by each of the transmitting and receiving modules in units of subarrays, and distributes transmitting signals generated by a transmitter to each of the transmitting and receiving modules;
Time averaging processing units as many as the sub-arrays that time-average the received signals combined in the sub-array units;
A digital beam forming unit that performs arithmetic processing on the reception signal that has been time-averaged by the time averaging processing unit to form a reception multi-beam;
A control unit configured to control each of the transmission / reception modules and switch an excitation phase of a signal transmitted from each of the plurality of element antennas between one of the two different phases and the other every time a specified time elapses;
Equipped with
The control unit divides the plurality of element antennas into a plurality of element antenna groups based on the distance from the center of the antenna aperture formed by the plurality of element antennas, and transmits from each of the element antennas belonging to the same group Control each of the transmitting and receiving modules so that the excitation phase of the input signal is the same,
An antenna device characterized by
前記異なる2つの位相を共役関係にある2つの位相とする、
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
Let the two different phases be two phases in a conjugate relationship,
The antenna device according to claim 1, characterized in that:
前記制御部は、各素子アンテナ群に属する素子アンテナの数を前記規定時間の2倍の時間が経過するごとに変更する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。
The control unit changes the number of element antennas belonging to each element antenna group each time a time twice as long as the specified time elapses .
The antenna device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
請求項1からのいずれか一つに記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とするレーダ装置。 A radar apparatus comprising the antenna apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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