JPH01162003A - 電子走査アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子走査アンテナに関し、特に円筒状の電子走
査アンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のアンテナは、円形または円筒状アレイの
一部を励振し、スイッチ制御によって１本の放射ビーム
を円周方向に走査している。この方式の従来技術の例を
第５図に示す。第５図の例は、円筒状に配列された２４
個のアンテナ素子２０−１〜２０−２４と、８個の５Ｐ
３Ｔ　（Ｓ　ｉｎｇｌｅ　　Ｐｏ１ｅ３　　Ｔｈｒｏｗ
）スイッチ２１−１〜２１−８及びバラトラ−マトリッ
クス２３から成るスイッチマトリックス２４と、８個の
移相器２５−１〜２５−８と、電力分配器２（：）と、
送受信部２７により構成されている。

以下、第５図のアンテナの動作について説明する。５Ｐ
３Ｔスイッチ２１−１〜２１−８が、第５図に示す接続
状態にあるとき、アンテナ素子２０−１〜２０−８が励
振され、アンテナ素子２０−１〜２０−８により構成さ
れる扇状部分の中心を通る半径方向に、単一のビームが
形成される。

このとき、バラトラ−マトリックス２３は、電子寸配器
２６の出力電力が所定のアンテナ素子に分配されるよう
に制御される。

移相器２５−１〜２５−８は、主にアンテナ素：１２０
−　ｔ〜２０−２４が円形状に配列されていることによ
りアンテナ開口面に生ずる励振位相歪みを補正するため
に用いられる。また、電力分配器２６は、均一または所
望の電力分布を各アンテナ素子に与えるためのものであ
る。なお、第５図においては、スイッチマトリックス２
４の位相器２５−１〜２５−８を制御する制御部は省略
しである。また、スイッチマトリックス２４とアンテナ
素子２０−１〜２０−２４間の接続は、繁雑さを避ける
ため記載の一部を省略しである。

ビーム走査を行うときは、５Ｐ３Ｔスイッチ２１−１〜
２１−８のスイッチの状態を順次切り替えて行くと共に
バラトラ−マトリックス２３の中のトランスファースイ
ッチ２２−１〜２２−１２の状態を制御することにより
、移相器２５−１〜２５−８の出力の順序が入れ替るこ
となく、ビームを円周方向に走査することができる。な
お、トランスファースイッチは、第５図に示すように、
外部からの制御信号により、接続状態を第６図（ａ）と
第６図（ｂ）の何れにも設定できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の円形状のアレイは、任意の方向にビーム
を指向できると共に高速でビーム走査できる特徴がある
が、励振される素子がアンテナ全開口の一部であるため
にアンテナ開口の利用効率が低いという欠点がある。ま
た、例えばレーダシステムに適用した場合は、任意の方
向に臨時にビームを指向できる特徴を生かし、追尾しな
がら捜索するなどの機能を持たせることができるが、単
一ビームであるため、全角度範囲を捜索する場合データ
レ−２夕の向上には限界があり、高速なビーム走査機能
を生かし切れないという欠点がある。

本発明の目的は上記欠点を除去し、アンテナ開口を有効
利用し、複数のビームを同時形成することによりデータ
レートを向上させた円筒状の電子走査アンテナを提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のアンテナは、複数のアンテナ素子と複数の移相
器とをそれぞれ組み合わせてなる複数のモジュールと前
記複数のモジュールに電力を給電するための電力分配器
とを備えて成る複数のコラムアレイを円筒状に配列し前
記複数のコラムアレイのそれぞれに電力を切り替え及び
分配するスイッチマトリックスおよび電力分配器ならび
に送受信部を備え前記移相器と前記スイッチマトリック
スを制御してビーム走査を行う円筒状の電子走査アンテ
ナにおいて、前記複数のスイッチマトリックスのうち１
つを選択するスイッチをそれぞれのコラムアレイに備え
前記スイッチマトリックスおよびスイッチならびに移送
器を制御する手段を備えて構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

また、第２図は、第１図の実施例のコラムアレイを詳細
に示すブロック図、第３図は第１図の実施例の動作説明
のための系統図である。なお、第１図、第２図及び第３
図においては、構成品を全数表すと繁雑になるため、同
一機能のものについては一部記載を省略しである。

第１図に示す実施例のアンテナは、円筒状に配列された
複数のコラムアレイ１−１〜１−Ｎ（ここで、Ｎは正の
整数を示す）と、その給電側に接続された５Ｐ３Ｔスイ
ッチ２−１〜２−Ｎと、さらにその給電側に第５図に示
しなと同様なスイッチマトリックス３−１〜３−３を配
、置している。

なお、電力分配器４−１〜４−３及び送受信部５−１〜
５−３はそれぞれスイッチマトリックス３−１〜３−３
に接続され、３系統の送受信系を構成している。なお、
制御部６は、コラムアレイ内の移送器８−１〜８−Ｍ（
ここで、Ｍは正の整数を示す＞、５Ｐ３Ｔスイッチ２−
１〜２−Ｎ、スイッチマトリックス３−１〜３−３及び
送受信部５−１〜５−３を制御するためのものである。

コラムアレイ１−１〜１−Ｎは、第２図に示すようにア
ンテナ素子７−１〜７−Ｍと移相器８−１〜８−Ｍと電
力分配器９から成り、第１図の制御部６からの制御信号
により、移相器８−１〜８−一の位相が制御される。

つぎ、に、第３図を用いて本実施例の動作について説明
する。なお、第３図に於いては、例としてコラムアレイ
の数Ｎを２４としている。

コラムアレイに接続されている５Ｐ３Ｔスイッチ２−１
〜２−２４が、すべて第３図に示す状態にあるときは、
スイッチマトリックス３−１にのみ接続されるので、単
一ビームが形成される。しかし、例えばコラムアレイ１
−１〜１−８の範囲をスイッチマトリックス３−１に接
続し、コラムアレイ１−９〜１−１６をスイッチマトリ
ックス３−２に接続し、コラムアレイ１−１７〜１−２
４をスイッチマトリックス３−３に接続すれば、同時に
３本のピークを形成することができる。即ち、コラムア
レイ側の５Ｐ３Ｔスイッチ２−１〜２−２４は、任意に
スイッチマトリックス３−１〜３−３を選択でき、スイ
ッチマトリックス３−１〜３−３は、任意にコラムアレ
イ１−１〜１−２４を選択できるので、互いに干渉しな
いように制御部６で制御することにより、単一ビームか
ら最大３ビームまで形成することができると共に、ビー
ム方向をスイッチの制御により任意に変えることができ
る。

なお、５Ｐ３Ｔスイッチ２−１〜２−及びスイッチマト
リックス３−１〜３−３内のスイッチ素子にＰＩＮダイ
オードスイッチ等を用いることにより、上記のビームを
高速に走査することができる。

第４図は、複数ビーム同時形成の概念を平面的に示す説
明図で、第４図（ａ）は３本同時形成の様子を示し、第
４図（ｂ）は２本同時形成の様子を示す。データレート
は、ビーム幅が一定の場合、ビームの数に比例するので
、第４図（ａ）、（ｂ）は単一ビームに比較してそれぞ
れ３倍、２倍のデータレートになる。

本実施例は、アンテナ開口の３分の１を１つの開口とし
ているので最大のビーム数が３本であるが、５Ｐ３Ｔス
イツチを５Ｐ４Ｔとし、それに対応してスイッチマトリ
ックス、分配器及び送受信部を４系統設けることにより
、４本のビームを形成することもできる。さらに、５Ｐ
ＫＴスイツチ（ここで、Ｋは正の整数）とに系統の分配
器及び送受信部とを設けることにより、Ｋ本のビームを
同時形成できる。

本実施例によれば、円周方向のスイッチ制御によるビー
ム走査だけでなく、移相器制御による垂直方向のビーム
走査ができ、複数本のビームを方位及び高低方向に高速
に走査できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、複数の給電系と、これら
給電系を選択するスイッチをそれぞれのコラムアレイと
給電系との間に設けることにより、同時に複数のビーム
を形成できてアンテナ開口を有効利用できると共に、デ
ータレートを著しく向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図の実施例のコラムアレイの構成を詳細に示すブロック
図、第３図は第１図の実施例の動作を説明するための系
統図、第４図は第１図の実施例における複数ビーム同時
形成を説明するための概念図、第５図は従来の電子走査
アンテナの構成を示すブロック図、第６図はトランスフ
ァースイッチの機能説明のための回路図である。 １−１〜１−Ｎ・・・コラムアレイ、２−１〜２−Ｎ、
１０−１〜１０−８．２１−１〜２１−８・・・５Ｐ３
Ｔスイツチ、３−１〜３−３．２４・・・スイッチマト
リックス、４−１〜４−３．９．２６・・・電力分配器
、５−１〜５−３．２７・・・送受信部、６・・・制御
部、７−１〜７−Ｍ、２０−１〜２〇−２４・・・アン
テナ素子、８−１〜８−Ｍ、２５−１〜２５−８・・・
移相器、１１．２３・・・バラトラ−マトリックス、１
２・・・励振されているアンテナ開口、１３・・・形成
されているビーム、２２−１〜２２−１２．２８・・・
トランスファースイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のアンテナ素子と複数の移相器とをそれぞれ組み合
   わせてなる複数のモジュールと前記複数のモジュールに
   電力を給電するための電力分配器とを備えて成る複数の
   コラムアレイを円筒状に配列し前記複数のコラムアレイ
   のそれぞれに電力を切り替え及び分配するスイッチマト
   リックスおよび電力分配器ならびに送受信部を備え前記
   移相器と前記スイッチマトリックスを制御してビーム走
   査を行う円筒状の電子走査アンテナにおいて、前記複数
   のスイッチマトリックスのうち１つを選択するスイッチ
   をそれぞれのコラムアレイに備え前記スイッチマトリッ
   クスおよびスイッチならびに移相器を制御する手段を備
   えて成ることを特徴とする電子走査アンテナ。