JPH02119302A - Multi-beam antenna device - Google Patents

Multi-beam antenna device

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JPH02119302A
JPH02119302A JP27203088A JP27203088A JPH02119302A JP H02119302 A JPH02119302 A JP H02119302A JP 27203088 A JP27203088 A JP 27203088A JP 27203088 A JP27203088 A JP 27203088A JP H02119302 A JPH02119302 A JP H02119302A
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antenna
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上道 裕之
Tsutomu Watabe
勉 渡部
Shinichi Takeya
晋一 竹谷
Yoshitaka Sasaki
喜隆 佐々木
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Abstract

PURPOSE:To form each multi-beam independently in an arbitrary direction and with high accuracy by forming a beam signal by generating complex weight data by a first arithmetic means, correcting the data by a second arithmetic means, and processing each antenna element signal by corrected data. CONSTITUTION:Plural pieces of independent initial phase data corresponding to the pointing direction of respective beam for the required number of beams are generated by each beam scan computing element 33 in azimuth plane circuit substrates 301-30N, and they are outputted to a null weight computing element 34. The null weight computing element 34 generates plural pieces of phase data in which respective beam forms null in the neighborhood of the peak direction of another beam based on the initial phase data. Such operation is executed repeatedly on each beam. A beam forming apparatus 35 performs weighting by the complex weight data corresponding to each of reception digital data and the accumulative addition of the data sequentially, then, a reception multi-beam controlled independently can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、主にレーダ装置に用いられて、アレーアン
テナを構成する各アンテナ素子の素子信号に対する所要
の処理に基づきマルチビームを形成するマルチビームア
ンテナ装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention is mainly used in radar equipment, and is a multi-purpose antenna based on required processing of element signals of each antenna element constituting an array antenna. The present invention relates to a multi-beam antenna device that forms beams.

(従来の技術) 股にレーダ[fにあって、単独のアンテナによって方位
面及び仰角面に利得低下の少ないマルチビームを形成す
る場合、第9図に示すようなアンテナHIi&が用いら
れる。
(Prior Art) When a single antenna is used to form a multi-beam with little loss in gain in the azimuth and elevation planes in a radar [f], an antenna HIi& as shown in FIG. 9 is used.

すなわちこのアンテナ装置は、方位面内に直交マルチビ
ームを形成する複数段の方位面回路基板111〜11N
と、仰角面内に直交マルチビームを形成する複数段の仰
角面回路基板121〜12Mと、の大きくは2つの部分
で構成される。
That is, this antenna device has multiple stages of azimuth plane circuit boards 111 to 11N that form orthogonal multi-beams in the azimuth plane.
It is mainly composed of two parts: and a plurality of stages of elevation plane circuit boards 121 to 12M that form orthogonal multi-beams in the elevation plane.

このうち、方位面回路基板111〜11Nは、それぞれ
同一方向に等間隔に配列されるM個のアレーアンテナ素
子a1〜aHを有して構成されるもので、これら各素子
a1〜aHから取出される高周波信号をそれぞれ移相器
b1〜bHを介してパトラ−マトリクス回路Cに入力し
、このパトラ−マトリクス回路Cを通じて方位面内にM
本の直交マルチビームを形成する。
Of these, the azimuth plane circuit boards 111 to 11N each include M array antenna elements a1 to aH arranged at equal intervals in the same direction. The high frequency signals of
Form orthogonal multi-beams.

他方、仰角面回路基板121〜12Mは、それぞれ方位
面回路基板111〜11Nの同一列のマルチビーム信号
を入力するよう構成されるもので、それぞれこの入力さ
れるマルチビーム信号を移相器d1〜d、を介してパト
ラ−マトリクス回路eに入力し、このバトラーマ!−リ
クス回路eを通じて仰角面内にN本の直交マルチビーム
を形成する。
On the other hand, the elevation plane circuit boards 121 to 12M are configured to receive the multi-beam signals of the same column of the azimuth plane circuit boards 111 to 11N, respectively, and pass the input multi-beam signals to the phase shifters d1 to 12M, respectively. d, to the Patler matrix circuit e, and this Butler matrix circuit ! - Form N orthogonal multi-beams in the elevation plane through the RIX circuit e.

このように、このアンテナ装置によれば、方位面及び仰
角面にMXN本の直交マルチビームが形成されるように
なる。
In this way, according to this antenna device, MXN orthogonal multibeams are formed in the azimuth plane and the elevation plane.

(発明が解決しようとする課題) ところで、こうした従来のアンテナ装置では、パトラ−
マトリクスを用いて各アンテナ素子のビームを互いに直
交させるようにしていることから、利得低下については
これを比較的少なく抑え得るものの、指向方向の制御に
制約を受け、上記形成されるビームを任意方向に高精度
に指向させることはできない。また、それぞれのビーム
のサイドローブを独立して制御することも極めて困nで
ある。こうした問題は、上記マルチビーム形成手段とし
て、パトラ−マトリクス回路と同等の機能を有するフー
リエ変換回路(例えばFFT)を用いた場合でも同様で
ある。
(Problem to be solved by the invention) By the way, in such conventional antenna devices, the patroller
Since the beams of each antenna element are made orthogonal to each other using a matrix, it is possible to suppress the gain reduction to a relatively small amount. cannot be pointed with high precision. Furthermore, it is extremely difficult to independently control the side lobes of each beam. These problems are the same even when a Fourier transform circuit (for example, FFT) having the same function as a Pattler matrix circuit is used as the multi-beam forming means.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたもので、任
意の方向に利得の高いマルチビームを高精度に形成する
ことができ、かつそれぞれのビー18のパターンを独立
して制御することができるとともに、これらビームの相
互干渉をも確実に回避することのできるマルチビームア
ンテナ装置を提供することを目的とする。
This invention was made in view of these circumstances, and it is possible to form multi-beams with high gain in any direction with high precision, and also to be able to independently control the pattern of each beam 18. It is an object of the present invention to provide a multi-beam antenna device that can reliably avoid mutual interference of these beams.

(発明の構成) (課題を解決するための手段) この発明では、所望のビームパターンに応じたビーム走
査のための複素ウェイトデータを前記アンテナ素子の素
子信号の各々に対応して生成する第1の演算手段と、こ
れら生成された複素ウェイトデータに基づき、それぞれ
他のビームのピーク方向に対してはヌル(nLIll>
を形成するよう前記各所望のビームパターンに応じたビ
ーム走査のための複素ウェイトデータを補正する第2の
演算手段と、この補正された複素ウェイトデータをもっ
て前記素子信号の各々に対する重み付け、並びにこれら
重み付けした信号の合成加算を行なってビーム信号を形
成するビーム信号形成手段と、を少なくとも具えるよう
にする。
(Structure of the Invention) (Means for Solving the Problems) In the present invention, a first antenna that generates complex weight data for beam scanning according to a desired beam pattern in correspondence with each element signal of the antenna element. and based on the generated complex weight data, null (nLIll>
a second calculation means for correcting complex weight data for beam scanning according to each desired beam pattern so as to form a beam pattern; weighting each of the element signals using the corrected complex weight data; and weighting these weights. and a beam signal forming means for forming a beam signal by synthesizing and adding the obtained signals.

(作用) 上記第1の演専手段にて生成される複素ウェイトデータ
をもって上記のビーム信号形成を行なうようにすれば、
マルチビームを各々独立して、任意の方向に、しかも高
精度に形成することは少なくとも達せられる。したがっ
て、上記第2の演綽手段を通じて上記第1の演算手段に
て生成される複素ウェイトデータを上述の如く補正し、
この補正した複素ウェイトデータをもって上記同様のビ
ーム信号形成を行なうようにすれば、その各々独立して
、任意の方向に、精度良く形成される各ビームは、それ
ぞれ他のビームのピーク方向に対してはヌルを形成する
にうになり、これら各ビームが互いに干渉するようなこ
ともなくなる。
(Operation) If the above beam signal formation is performed using the complex weight data generated by the first demonstration means,
At least it is possible to form multiple beams independently, in any direction, and with high precision. Therefore, the complex weight data generated by the first calculation means is corrected as described above through the second calculation means,
If the same beam signal formation as above is performed using this corrected complex weight data, each beam that is formed independently and accurately in any direction will be able to form each beam with respect to the peak direction of the other beams. will now form a null, and these beams will no longer interfere with each other.

(実施例) 第1図〜第4図に、この弁明にかかるマルチビームアン
テナ装置についてその一実施例を示す。
(Embodiment) FIGS. 1 to 4 show an embodiment of the multi-beam antenna device according to this explanation.

この実施例アンテナ装置は、第1図に示されるように、
大きくは、所定間隔で平面状に配列されたアンテナ素子
1011〜1018.1021〜102M。
As shown in FIG. 1, this embodiment antenna device has the following features:
Broadly speaking, antenna elements 1011 to 1018 and 1021 to 102M are arranged in a plane at predetermined intervals.

・・・ 1ON1〜IQNHと、高周波(RF)信号を
送信受信し、受信信号についてはこれを周波数変換して
取り出す送信受信(゛丁/R)モジュール2011〜2
018.2021〜202M、・・・、2ON1〜20
8Mと、方位面内にマルチビームを形成する方位面回路
基板301〜3ONと、仰角面内にマルチビームを形成
する仰角面回路基板501〜50Hと、送信信号を生成
する送信信丹励振器60と、仰角方向に送信信号を分配
する仰角面送信信号分配器70と、方位方向に送信信号
を分配する方位面送信信号分配器401〜4ONと、そ
れぞれ有して構成される。
... Transmission/reception (゛D/R) modules 2011 to 2 that transmit and receive high frequency (RF) signals from 1ON1 to IQNH, and convert the received signals to take them out by frequency conversion.
018.2021~202M,...,2ON1~20
8M, azimuth plane circuit boards 301 to 3ON that form multi-beams in the azimuth plane, elevation plane circuit boards 501 to 50H that form multi-beams in the elevation plane, and a transmitter exciter 60 that generates transmission signals. , an elevation plane transmission signal distributor 70 that distributes transmission signals in the elevation direction, and azimuth plane transmission signal distributors 401 to 4ON that distribute transmission signals in the azimuth direction.

またこのうち、上記T/Rモジュール2011〜201
8.2021〜202M、  ・・・、2ON1〜20
+1は、第2図に示されるように、上記送信信号を受入
してその信号位相を上記方位面回路基板301〜3ON
の各対応するものから与えられる位相データに応じて所
要に移相せしめる移相器21、この位相制御された送信
信号を高電力信号に増幅サ−るハイパワー増幅′a22
、この増幅された送信信号を各対応するアンテナ素子へ
供給するサーキュレータ23、同アンテナ素子に受信さ
れこのサーキュレータ23を介して取り出される高周波
(RF)信号を増幅するRF則幅器24、この増幅され
たRF倍信号局部梵振信号08C1を混合して中間周波
(IF)信号に変換する混合器25、この変換されたI
F@号から不要な周波数成分を除去づるIF受信処理器
26、そしてこのIF受信処理された信号にハイブリッ
ド27を介して!うえられる互いに90°位相の程なる
局部北振信号08C2をそれぞれ混合して同IF信号の
位相検波を行なう、すなわち同IF信号から直交成分1
.Q(1,0はそれぞれ実数部、虚数部を表わす)を取
り出す混合器28および29、をそれぞれ具えて構成さ
れ、上記方位面回路基板301〜3ONは、これら各T
 / Rモジュールの出力(受信信号)をそれぞれデジ
タルデータに変換する複数のアナログ・デジタル変換器
311〜31H1各アナログ・デジタル変換器311〜
31Hの出力データを段階的に設定された各界なる「延
時間をもって各別に遅延する複数の遅延器321〜32
H1送<g時には任意のビーム指向方向に応じた初期位
相データを生成し、受信時には任意のビーム指向方向に
応じた初期ウェイトデータを算出するビーム走査演算器
33、送信時にはこのビーム走査演算器33による上記
初期位相データを用いて他のビームのピーク方向に対し
てはヌル(null)を形成するようなビームパターン
に応じた位相データを算出し、受信時には同ビーム走査
演惇器33による初期ウェイトデータを用いて他のビー
ムのピーク方向に対してはヌルな形成するようなビーム
パターンに応じたウェイトデータを算出するヌルウェイ
ト演算器34、そしていわゆるシストリックアレイ回路
を通じて、上記遅延器321〜32Hの出力データ列に
ヌルウェイ1へ油篇器34の算出する上記ウェイトデー
タによって各々車み付Cノを行ないつつ、この市み付け
したデータを順次累積加算することにより、方位面に関
してのマルチど−ムを形成するビーム形成器35、をそ
れぞれ具えて構成され、上記仰角面回路基板501〜5
0Mは、この方位面回路基板301〜3ONにおける各
ビーム形成器35の演算結末を入力して上記遅延器32
1〜328と同様これを段階的に設定された各界なる「
延時間をちって各別に遅延する複数の遅延器511〜5
1N、仰角面での任意のビーム指向方向に応じた初期ウ
ェイトデータを算出するビーム走査演算器52、このビ
ーム走査演算器52による上記初期ウェイ!・データを
用いて他のビームのピーク方向に対してはヌルを形成す
るようなビームパターンに応じたウェイトデータを算出
するヌルウェイト演算器53、そして上記ビーム形成器
35と同様、いわゆるシス!−リックアレイ回路を通じ
て、上記遅延器511〜51Nの出力データ列にヌルウ
ェイト演篩器53の算出する上記ウェイトデータによっ
て各々重み伺けを行ないつつ、この重み付けしたデータ
を順次累積側口することにより、仰角面に関してのマル
チビームを形成するビーム形成器54、をそれぞれ具え
て構成される。なお、方位面回路基板301〜3ONお
よび仰角面回路基板501〜50Mにおける上記ビーム
形成器35若しくは54の構成については、上記ビーム
走査波口器33若しくは52およびヌルウェイト演算器
34若しくは53との関連も含めて第3図に詳細に図示
した。ただし、この第3図では便宜上、方位面回路基板
301〜3ONにおけるビーム形成器35の構成を代表
して示している。第4図は、このビーム形成器35(若
しくは54)を構成する各演算セル(811〜5HN)
の詳細構成を参考までに図示したものである。同第4図
において、Saは乗篩(重み付け)器を示し、sbは加
算器を示す。また、この人、出力信号の各添字1.0は
、T/Rモジュール(第2図)について前述した受信信
号直交成分の実数部、虚数部をそれぞれ示している。
Also, among these, the above T/R modules 2011 to 201
8.2021~202M, ..., 2ON1~20
+1, as shown in FIG.
A phase shifter 21 that shifts the phase as required according to the phase data given from each corresponding one, and a high power amplifier 'a22 that amplifies this phase-controlled transmission signal to a high power signal.
, a circulator 23 that supplies this amplified transmission signal to each corresponding antenna element, an RF amplifier 24 that amplifies the radio frequency (RF) signal received by the antenna element and taken out via this circulator 23, and this amplified signal. A mixer 25 that mixes the RF multiplied signal local vibration signal 08C1 and converts it into an intermediate frequency (IF) signal;
An IF reception processor 26 that removes unnecessary frequency components from the F@ signal, and a hybrid 27 to this IF reception processed signal! The phase detection of the same IF signal is performed by mixing the received local northerly signals 08C2 that have a phase of 90 degrees with each other, that is, the orthogonal component 1 is extracted from the same IF signal.
.. The azimuth plane circuit boards 301 to 3ON are configured to include mixers 28 and 29, respectively, which extract Q (1 and 0 represent the real part and imaginary part, respectively).
/ A plurality of analog-to-digital converters 311 to 31H1 each converting the output (received signal) of the R module into digital data Each analog to digital converter 311 to
A plurality of delay devices 321 to 32 each delay the output data of 31H with delay times set in stages.
A beam scanning calculator 33 that generates initial phase data according to an arbitrary beam orientation direction when H1 transmission < g, and calculates initial weight data according to an arbitrary beam orientation direction when receiving, and this beam scanning calculator 33 when transmitting. The above initial phase data is used to calculate phase data corresponding to a beam pattern that forms a null in the peak direction of other beams, and upon reception, the initial weight is calculated by the beam scanning modulator 33. A null weight calculator 34 uses the data to calculate weight data corresponding to a beam pattern that is null in the peak direction of other beams, and the delay units 321 to 32H are processed through a so-called systolic array circuit. By sequentially cumulatively adding the determined data to the null way 1 using the weight data calculated by the oil compensator 34 to the output data string of The elevation plane circuit boards 501 to 5
0M inputs the calculation result of each beamformer 35 on the azimuth plane circuit boards 301 to 3ON and outputs the result to the delay unit 32.
Similar to 1 to 328, this is a step-by-step set of various fields.
A plurality of delay devices 511 to 5 each delaying the extension time separately.
1N, a beam scanning calculator 52 that calculates initial weight data according to an arbitrary beam pointing direction in the elevation plane, and the above-mentioned initial way! by this beam scanning calculator 52! - A null weight calculator 53 that uses the data to calculate weight data according to a beam pattern that forms a null in the peak direction of other beams, and, like the beam former 35, a so-called system! - By weighting each of the output data strings of the delay units 511 to 51N using the weight data calculated by the null weight sieve 53 through the block array circuit, and sequentially accumulating the weighted data. , and a beam former 54 that forms multiple beams in the elevation plane. The configuration of the beam former 35 or 54 in the azimuth plane circuit boards 301 to 3ON and the elevation plane circuit boards 501 to 50M is related to the beam scanning waveform device 33 or 52 and the null weight calculator 34 or 53. It is illustrated in detail in Figure 3, including the following. However, for convenience, FIG. 3 representatively shows the configuration of the beam former 35 in the azimuth plane circuit boards 301 to 3ON. FIG. 4 shows each arithmetic cell (811 to 5HN) constituting this beamformer 35 (or 54).
The detailed configuration is shown for reference. In FIG. 4, Sa indicates a multiplication sieve (weighting) device, and sb indicates an adder. Further, each subscript 1.0 of this person's output signal indicates the real part and imaginary part of the orthogonal component of the received signal described above for the T/R module (FIG. 2), respectively.

以下、こうして構成される該実施例アンテナ装置の動作
について詳述する。
The operation of the antenna device of this embodiment constructed in this manner will be described in detail below.

はじめに、送信時の動作について説明する。First, the operation during transmission will be explained.

送信時、送信信号励振器60は例えばパルス状の送信信
号を生成する。この生成された送信信号は、仰角面送信
信丹分配器70に入力され、ここで仰角方向にN分配さ
れて方位面送信信号分配器401〜4ONの各々に入力
される。方位面送信信号分配器401〜4ONでは、こ
れら分配入力された送信信号をざらにM分配して、T/
Rモジュール2011〜2018.2021〜202M
、・・・2ON1〜2ONHの各々対応するモジュール
へ(正確にはその移相器21へ)この分配送信信号を供
給する。
During transmission, the transmission signal exciter 60 generates, for example, a pulsed transmission signal. The generated transmission signal is input to the elevation plane transmission signal distributor 70, where it is divided into N in the elevation direction and input to each of the azimuth plane transmission signal distributors 401 to 4ON. The azimuth plane transmission signal distributors 401 to 4ON roughly divide the inputted transmission signals into M and divide them into T/
R module 2011~2018.2021~202M
, . . 2ON1 to 2ONH (more precisely, to the phase shifter 21 thereof).

他方、方位面回路基板301〜3ONの各ビーム走査演
算器33では、必要なビーム数に対してそのそれぞれの
ビームの指向方向に応じた独立な複数の初期位相データ
を生成し、これをヌルウェイト演算器34に対して出力
する。ヌルウェイト演算器34では、このビーム走査演
算器33から入力された初期位相データをもとに、それ
ぞれのビームが他のビームのピーク方向付近でヌルを形
成するような複数の位相データを生成する。これには、
例えば次のようなアルゴリズムを用いる(銘木、千葉共
著:“位相Φのみによるパターン形成法”8社団法人電
子通信学会技報、^P85−64(1985年10月1
7日)参照)。
On the other hand, each beam scanning calculator 33 of the azimuth plane circuit boards 301 to 3ON generates a plurality of independent initial phase data according to the direction of each beam for the required number of beams, and null-weights this data. It is output to the arithmetic unit 34. The null weight calculator 34 generates a plurality of phase data such that each beam forms a null near the peak direction of the other beams based on the initial phase data input from the beam scanning calculator 33. . This includes:
For example, the following algorithm is used (co-authored by Meiki and Chiba: "Pattern formation method using only phase Φ", 8 IEICE technical report, p. 85-64 (October 1, 1985).
7th)).

すなわち、ν回!!返し計口したn番目の素子のexp
(jDn(θ1.ψ1))] ・・・ (1) められる。なおここで、 n二1 On(1)、  ψ)=  2yr (yn  −Si
n  θ−sin  ψ+ zn−cos  θ)/λ ただし、 μ:収束係数、〜:素子数、M:ヌル点の数yn、zn
:n番目の素子のy、z座標θm、φm−m番目のヌル
点の方向 へ〇:n番目の素子の振幅ウェイト とする。
That is, ν times! ! exp of the nth element calculated back
(jDn(θ1.ψ1))] ... (1) It is observed. Note that here, n21 On(1), ψ)=2yr (yn −Si
n θ-sin ψ+ zn-cos θ)/λ where, μ: convergence coefficient, ~: number of elements, M: number of null points yn, zn
: Y, z coordinates θm of the n-th element, φm - toward the m-th null point ○: Set as the amplitude weight of the n-th element.

このように、これらビーム走査演算器33およびヌルウ
ェイト洩算器34における位相データ生成動作は、所望
とされる全ビームの方向内容に基づきそのビーム1つ1
つに対して繰り返し実行されるものであり、例えば上記
所望とされるビームの数がP個である場合、これらビー
ム走査演算器33およびヌルウェイト演算器34では、
それぞれ第5図(a)および(b)に示される手順をも
って、台ビームに対応する都度の位相データを生成する
In this way, the phase data generation operations in the beam scanning calculator 33 and the null weight loss calculator 34 are performed for each beam individually based on the desired directional content of all the beams.
For example, when the desired number of beams is P, the beam scanning calculator 33 and the null weight calculator 34 perform the following steps:
Each phase data corresponding to the platform beam is generated using the procedures shown in FIGS. 5(a) and 5(b), respectively.

因みに、ビーム走査演算器33では、第5図(a)に示
されるように、外部からの適宜な入力手段を通じてのP
個のビーム各々に関する方向データの入力に応じて、q
番目(q:任意値、1≦q≦P)のビーム方向よりq番
目のビームの初期位相データを算出し、この算出したq
番目のビームの初期位相データと他のビームの方向デー
タをヌルウェイト演算器34に出力する、といった動作
を各々のビームに対応してP回繰り返し、他方のヌルウ
ェイト演算器34では、第5図[b)に示されるように
、このビーム走査演算器33から上記算出されたq番目
のビームの初期位相データと他のビームの方向データと
が与えられる毎に、q番目のビームに対応して、他のビ
ームのピーク方向(好ましくはそのメインローブを覆う
ような幅をもって)に対してヌルを形成し得る位相デー
タを例えば上記(1)の演算を繰り返すことにより算出
し、この算出した位相データを各対応するT/Rモジュ
ールに対し出力する、といった動作をこれも各々のビー
ムに対応してP回繰り返す。
Incidentally, in the beam scanning calculator 33, as shown in FIG.
Depending on the input of direction data for each of the q beams,
The initial phase data of the q-th beam is calculated from the beam direction of the q-th (q: arbitrary value, 1≦q≦P), and this calculated q
The operation of outputting the initial phase data of the second beam and the direction data of the other beams to the null weight calculator 34 is repeated P times for each beam, and the other null weight calculator 34 outputs the initial phase data of the second beam and the direction data of the other beams to the null weight calculator 34. As shown in [b], each time the initial phase data of the q-th beam calculated above and the direction data of other beams are given from this beam scanning calculator 33, the , calculate phase data that can form a null in the peak direction of other beams (preferably with a width that covers the main lobe), for example, by repeating the calculation in (1) above, and calculate this calculated phase data. The operation of outputting the signal to each corresponding T/R module is repeated P times for each beam.

さて、上述の如く分配された送信信号が供給され、かつ
こうして生成された位相データが順次加えられるように
なる各T/Rモジュール2011〜2018.2021
〜202H,・・・、2ON1〜2ONM(第2図参照
)では、その移相器21を通じて、上記送信信号をビー
ム数だけ時分割するとともに、その各々に対して、上記
位相データに応じた位相勾配をつけ、さらにハイパワー
増幅器22を通じてこの位相勾配をつけた送信信号を所
要に増幅した後、サーキュレータ23を介してこれをM
XN個の平面状に配列されたアレーアンテナ素子101
1〜10114.1021〜102M、・・・、1ON
1〜1ONHのうちの各対応する素子へ供給するよう動
作する。これにより、これら各送信信号は電波として放
射され、この実施例アンテナ装置の曲面には、この時分
割された送信信号の長さの時間だけ続くビームが時間的
に切替わりながら、その指向方向が各々独立に制御され
るマルチビームとしてビーム形成されるようになる。し
かも、これらのビームは全て、互いに他のビームのピー
ク方向付近ではヌルを形成しており、これら相互の間で
干渉することはない。
Now, each T/R module 2011 to 2018.2021 is supplied with the transmission signal distributed as described above, and the phase data thus generated is sequentially added.
~202H, . After adding a gradient and further amplifying the transmission signal with this phase gradient as required through the high power amplifier 22, it is sent to the M through the circulator 23.
XN array antenna elements 101 arranged in a plane
1~10114.1021~102M,...,1ON
It operates to supply each corresponding element among 1 to 1 ONH. As a result, each of these transmission signals is radiated as a radio wave, and on the curved surface of the antenna device of this embodiment, a beam that lasts for the length of the time-divided transmission signal changes over time, and its directivity direction is changed over time. The beams are formed as multiple beams, each of which is controlled independently. Moreover, all of these beams form a null near the peak direction of the other beams, and there is no interference between them.

次に、同実施例アンテナ装置の受信時の動作について説
明する。
Next, the operation of the antenna device of the same embodiment during reception will be explained.

上記MXN個のアレーアンテナ素子”1011〜101
8、1021〜102M、−、10N11〜1 ONM
は平面状に等間隔で配列されており、受信時、これら各
アンテナ素子を通じて冑られるへ周波(RF)信号はそ
れぞれT/Rモジュール2011〜201M、2021
〜202M、  ・・・、2081〜2ONHの各対応
するモジュールに入力される。これらT/Rモジュール
は、第2図に示したように、上記得られたRF信号をサ
ーキュレータ23を介して取り込むとともに、これをR
F増幅器24で増幅し、混合器25でこの増幅RF低信
号局部発振信号08C1を混合して同RF信号を中間周
波(IF)信号に変換し、さらにIF受信処理器26を
通じてこの変換したIF倍信号ら不要な周波数成分を除
去した後、この受信処理したIF倍信号混合器28.2
9に入力して、前述した同IF信号についての位相検波
を行なうものであり、これら各T/Rモジュールからは
、これらIF倍信号直交成分1.0を示す信号がそれぞ
れ取出されるようになる。こうして各T/Rモジュール
2011〜2018.2021〜202M、・・・、2
ON1〜2ONHから取出された1、Q成分の各信号は
、次に方位面回路基板301〜3ONの各対応するもの
に入力される。これら各方位面回路基板では、この入力
される各信号をそれぞれアナログ・デジタル変換器31
1〜31Mでデジタル信号(時系列データX1  (n
) 〜XH(n)(それぞれ(XI 、 XQ )から
なる、、添字の1.0はそれぞれ実数部、虚数部をしめ
す。)に変換した後、それらを「延器321〜32Mで
前述した如く互いに一定間隔で遅延してビーム形成器3
5に取り込むようになる。
The above MXN array antenna elements "1011 to 101"
8, 1021~102M, -, 10N11~1 ONM
are arranged at equal intervals on a plane, and during reception, the frequency (RF) signals received through each of these antenna elements are sent to T/R modules 2011 to 201M and 2021, respectively.
~202M, . . . , 2081~2ONH are input to corresponding modules. These T/R modules, as shown in FIG.
The F amplifier 24 amplifies the amplified RF low signal local oscillation signal 08C1, and the mixer 25 mixes the amplified RF low signal local oscillation signal 08C1 to convert the same RF signal into an intermediate frequency (IF) signal. After removing unnecessary frequency components from the signal, the received and processed IF multiplied signal mixer 28.2
9 and performs phase detection on the same IF signal mentioned above, and signals representing the orthogonal component 1.0 of these IF multiplied signals are extracted from each of these T/R modules. . In this way, each T/R module 2011~2018.2021~202M,...,2
The 1 and Q component signals taken out from ON1-2ONH are then input to corresponding ones of azimuth plane circuit boards 301-3ON. Each of these azimuth plane circuit boards converts each input signal into an analog-to-digital converter 31.
Digital signal (time series data X1 (n
) ~XH(n) (consisting of (XI, The beamformer 3 is delayed from each other at regular intervals.
5.

このビーム形成器35は、第3図に示したように、演算
セル811〜SHNをM行N列に配列して構成されるも
ので、初段性の演算セル811〜S旧は・それぞれ遅延
器321〜32Mからの時系列データX1  (n)〜
XH(n>を順次入力し、以下次段からは前行の時系列
データを順次入力する。また各演算セル811〜SH旧
よ、ヌルウェイト演算器34からの複素ウェイトデータ
Wll〜WMNをも併せ入力する。
As shown in FIG. 3, this beam former 35 is constructed by arranging arithmetic cells 811 to SHN in M rows and N columns. Time series data X1 (n) from 321 to 32M
XH(n> is input sequentially, and from the next stage onwards, the time series data of the previous row is input sequentially. In addition, each calculation cell 811 to SH also receives complex weight data Wll to WMN from the null weight calculator 34. Also enter.

ここで、上記演算セルSit〜SMNは、それぞれメモ
リ機能(図示せず)を有しており、ヌルウェイト演算器
35からの上記複素ウェイトデータw11〜wHHにつ
いてはこれを一時記・鷹するようになっている。また、
その演算構造は、f!54図に示したように、前行から
の時系4列データxinを(Xlin 、 XQin)
、前列からの演締結宋yinを(Ylin、YQin 
) 、複素ウェイトデータWを(Wl、WQ )とする
とぎ、出力データyout = (Yl。
Here, the arithmetic cells Sit to SMN each have a memory function (not shown), and the complex weight data w11 to wHH from the null weight arithmetic unit 35 are temporarily stored and stored. It has become. Also,
Its calculation structure is f! As shown in Figure 54, the time-series 4-column data xin from the previous row is (Xlin, XQin)
, Song Yin from the front row (Ylin, YQin
), and the complex weight data W is (Wl, WQ), then the output data yout = (Yl.

ut、 Y Qout)を次式により演算して求めるm
造となっている。
ut, Y Qout) using the following formula.
It is constructed.

YIout=XIin  −Wl  −XQ+n  −
WQ  +”yMin・・・ (2) YQout=XIin  −WQ  +XQin  −
Wl  +YQin・・・ (3) なお、上記左添字の1.Qはそれぞれ実数部、虚数部を
表し、右添字のin、outはそれぞれ入力信号、出力
信号を表している。
YIout=XIin −Wl −XQ+n −
WQ +”yMin... (2) YQout=XIin −WQ +XQin −
Wl +YQin... (3) Note that the above left subscript 1. Q represents the real part and imaginary part, respectively, and the right subscripts in and out represent the input signal and output signal, respectively.

また、上記アナログ・デジタル変換器311〜37Hの
サンプリング周波数及び遅延器321〜32Hの遅延量
は、それぞれこうした演算セルS11〜SONの演算速
度に応じて設定されている。
Further, the sampling frequency of the analog-to-digital converters 311-37H and the delay amount of the delay devices 321-32H are set according to the calculation speed of the calculation cells S11-SON, respectively.

他方、同方位面回路基板301〜3ONにある各ビーム
走査演i3?!i33は、該受信時には、必要なビーム
数に対してそのそれぞれのビームの指向方向に応じた独
立な複数の初期ウェイトデータ(複素ウェイ1−データ
)を1成して、これをヌルウェイト演算器34に対し出
力する。これによりヌルウェイト演算器34では、この
ビーム走査演算器33から入力された初期ウェイトデー
タをもとに、それぞれ他のビームのピーク方向付近に対
してはヌルを形成するようなビームパターンに応じた複
素ウェイトデータW11〜WHNを生成する。
On the other hand, each beam scanning operation i3? ! At the time of reception, the i33 generates a plurality of independent initial weight data (complex way 1-data) according to the direction of each beam for the required number of beams, and applies this to a null weight calculator. Output to 34. As a result, the null weight calculator 34 uses the initial weight data input from the beam scanning calculator 33 to calculate a beam pattern that forms a null in the vicinity of the peak direction of each other beam. Generate complex weight data W11 to WHN.

これには、例えば次のようなアルゴリズムを用いる(オ
ーム社「アンテナ工学ハンドブック」電子通信学会編2
28ページ参照)。
For example, the following algorithm is used (Ohmsha's "Antenna Engineering Handbook" edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol. 2).
(See page 28).

すなわち、ν回繰返し計拝したn番目の素子の複素つ・
イトをvJWνすると exo(−jkdnsin(0m)) ・・・ (4) によって、それぞれ所望される複素ウェイトデータ唱”
91%求められる。なおここで、k=2π/λ ただし、 μa:収束係数、N:素子数、M:ヌル点の数S: ス
テアリングベクトル dn:n番目の素子の原点からの距離 θl:m番目のヌル点の方向 とする。
In other words, the complex number of the n-th element measured ν times is
When the weight is set to vJWν, exo(-jkdnsin(0m))... (4) The desired complex weight data is written respectively.
91% required. Here, k=2π/λ where μa: convergence coefficient, N: number of elements, M: number of null points S: Steering vector dn: distance from the origin of the nth element θl: distance of the mth null point direction.

このように、これらビーム走査演算器33およびヌルウ
ェイト演算器34における受信時の複素ウェイトデータ
生成動作も、所望とされる全ビームの方向内容に基づき
そのビーム1つ1つに対して繰り返し実行されるもので
あり、例えば上記所望とされるビームの数がP個である
場合、これらビーム走査演算器33およびヌルウェイト
演算器34では、それぞれ第6図(a) iよび(b)
に示される手順をもって、各ビームに対応する都度の位
相データを生成する。
In this way, the operation of generating complex weight data at the time of reception in the beam scanning calculator 33 and the null weight calculator 34 is also repeatedly executed for each beam based on the desired direction contents of all the beams. For example, when the desired number of beams is P, the beam scanning calculator 33 and the null weight calculator 34 perform the operations shown in FIGS. 6(a) i and (b), respectively.
Phase data corresponding to each beam is generated each time using the procedure shown in .

因みに、ビーム走査演算器33では、第6図(a)に示
されるように、外部からの適宜な入力手段を通じてのP
個のビーム各々に関する方向データの入力に応じて、q
番目(q:任意値、1≦q≦P)のビーム方向よりq番
目のビームの初期ウェイトデータを篩出し、この算出し
たq番目のビームの初期ウェイトデータと他のビームの
方向データとをヌルウェイト演算器34に出力する、と
いった動作を各々のビームに対応してP回繰り返し、他
方のヌルウェイト演算器34では、第6図1b)に示さ
れるように、このビーム走査W5ti器3.3から上記
算出されたq番目のビームの初期ウェイトデータと他の
ビームの方向データとが与えられる毎に、q番目のビー
ムに対応して、他のビームのピーク方向(好ましくはそ
のメインローブを覆うような幅をもって)に対してヌル
を形成し得る複素ウェイトデータを例えば上記(4〕の
演樟を繰り返すことにより痒出し、この算出した複素ウ
ェイトデータを上記ビームの形成器35の各対応する演
算セルに対し出力する、といった動作をこれも各々のビ
ームに対応してP回繰り返す。
Incidentally, in the beam scanning calculator 33, as shown in FIG. 6(a), P
Depending on the input of direction data for each of the q beams,
Sieve the initial weight data of the q-th beam from the beam direction of the q-th beam (q: arbitrary value, 1≦q≦P), and null the calculated initial weight data of the q-th beam and the direction data of other beams. The operation of outputting the output to the weight calculation unit 34 is repeated P times for each beam, and the other null weight calculation unit 34 outputs the output to the weight calculation unit 34 as shown in FIG. 6 1b). Each time the initial weight data of the q-th beam calculated above and the direction data of other beams are given, the peak direction of the other beam (preferably covering its main lobe) is determined corresponding to the q-th beam. For example, by repeating the operation (4) above, the complex weight data that can form a null for (with a width such as The operation of outputting to the cell is repeated P times for each beam.

さて、上述の如く遅延器321〜32Hによって段階遅
延された時系列な受信デジタルデータXI  (n)〜
XH<n)が入力され、かつヌルウェイト演障器34か
らこうして生成された複素ウェイl−データW11〜W
MNが与えられるビーム形成器35では、先の(2)式
および(3)式に基づき、上記受信デジタルデータの各
々に対する各対応する複素ウェイトデータによる重み付
け、並びに該重み付けされたデータの順次の累積加算を
実行する。これにより、方位面について、その指向方向
が各々独立に制御される複数のビーム、すなわち受信マ
ルチビームが形成されることとなる。勿論、これらのビ
ームも全て、互いに他のビームのピータ方向付近ではヌ
ルを形成しており、これら相互の間で干渉することはな
い。
Now, as mentioned above, the time-series received digital data XI (n) ~
XH<n) is input, and the complex way l-data W11 to W generated in this way from the null weight disabler 34
The beamformer 35 to which the MN is given weights each of the received digital data with corresponding complex weight data and sequentially accumulates the weighted data based on the above equations (2) and (3). Perform addition. As a result, a plurality of beams whose directivity directions are independently controlled with respect to the azimuth plane, that is, reception multi-beams are formed. Of course, all of these beams also form a null in the vicinity of the Peter direction of the other beams, and there is no interference between them.

一方、仰角面回路基板501〜50Mは、それぞれ方位
面回路基板301〜3ONのビーム形成器35の各同一
列の出力データ(ビーム信号b1(1)〜bN(n))
を入力し、これをそれぞれ遅延器511〜51Nによっ
て遅延した後、ビーム形成器54に入力する。ただし、
このビーム形成器54は、方位面回路基板301〜3O
Nのビーム形成器35と行数、列数が逆である以外全く
同じ構成であるので、このビーム形成器54の説明は省
略する。勿論、この回路基板501〜50Hにおけるビ
ーム走査演算器52およびヌルウェイト演算器53の機
能、vJ作も、上記ビーム走査演算器33およびヌルウ
ェイト演算器34のそれぞれ受信時における機能、動作
に共通する。
On the other hand, the elevation plane circuit boards 501 to 50M contain the output data (beam signals b1(1) to bN(n)) of the same column of the beam former 35 of the azimuth plane circuit boards 301 to 3ON, respectively.
are input to the beamformer 54 after being delayed by delay devices 511 to 51N, respectively. however,
This beam former 54 is connected to the azimuth plane circuit boards 301 to 3O.
Since it has exactly the same configuration as the N beamformer 35 except that the number of rows and columns is reversed, a description of this beamformer 54 will be omitted. Of course, the functions and operations of the beam scanning calculator 52 and the null weight calculator 53 on the circuit boards 501 to 50H are also common to the functions and operations of the beam scanning calculator 33 and the null weight calculator 34 during reception, respectively. .

以上により、結果として方位面、仰角面の双方の任意の
方向にマルチビームが形成されることとなる。しかもこ
の場合、マルチビームの指向方向および相互の干渉の除
去態様、また各ビームのサイドローブなどのビームパタ
ーンは、ビーム走査演算器33.52およびヌルウェイ
1〜演算器34゜53を通じて初期設定され演算される
複素ウェイ1−データによって任意に制御される。
As a result, multi-beams are formed in any direction in both the azimuth plane and the elevation plane. Moreover, in this case, the direction of directivity of the multi-beams, the mode of removing mutual interference, and the beam patterns such as the side lobes of each beam are initialized and calculated through the beam scanning calculator 33.52 and the null way 1 to calculator 34.53. Controlled arbitrarily by complex way 1-data.

第7図および第8図は、それぞれ従来のマルチビームア
ンテナ装置によって形成されるマルチビームと、上記実
施例アンテナ装置を通じて形成されるマルチビームとを
対比して示すものである。
FIGS. 7 and 8 show a comparison between a multibeam formed by a conventional multibeam antenna device and a multibeam formed through the antenna device of the above embodiment, respectively.

例えばいま、送信、受信共に2つのビームを形成するも
のとすると、従来のアンテナ装置を通じて形成されるビ
ーム(2マルチビーム)は、第7図fa)および(b)
に示されるように、送信ビーム1、受信ビーム1の各ビ
ーム方向に対して送信ビーム2、受信ビーム2のサイド
ローブが存在し、また逆に、送信ビーム2、受信ビーム
2の各ビーム方向に対しても、送信ビーム1.受信ビー
ム1のサイドローブが存在している。したがって、2ウ
エイビーム、つまり送信ビームおよび受信ビームの双方
をかけ合わせたビームは、第7図fc)に示される態様
となる。ここで、同第7図(C)に示される2ウエイビ
ーム1に注目すると、他方の2ウエイビーム2のビーム
の方向に大きなサイドローブができていることがわかる
。すなわちこれにより、ビーム1がビーム2に対して干
渉していることがわかる。逆も同様で・ある。
For example, if two beams are to be formed for both transmission and reception, the beams (2 multi-beams) formed through the conventional antenna device are shown in Figure 7 fa) and (b).
As shown in , there are sidelobes of transmitting beam 2 and receiving beam 2 in each beam direction of transmitting beam 1 and receiving beam 1, and conversely, sidelobes exist in each beam direction of transmitting beam 2 and receiving beam 2. For transmit beam 1. Side lobes of receive beam 1 are present. Therefore, a two-way beam, that is, a beam obtained by multiplying both the transmitting beam and the receiving beam, has the form shown in FIG. 7fc). If we pay attention to the two-way beam 1 shown in FIG. 7(C), it can be seen that a large side lobe is formed in the direction of the other two-way beam 2. That is, it can be seen that beam 1 interferes with beam 2. The opposite is also true.

これに対し、上記実施例アンテナ装置を通じて形成され
るビーム(2マルチビーム)は、第8図(a)および(
b)に示されるように、送信ビーム、受信ビーム共に、
互いに他方のビームの指向方向に対してはヌルが生じて
いる。したがってこの場合、2ウエイビームも、第8図
(C)に示されるように、互いに他方のビームの指向方
向に対してはヌルが生じるようになる。これにより、こ
れらビーム相互の干渉は回避されていることがわかる。
On the other hand, the beams (2 multi-beams) formed through the antenna device of the above embodiment are as shown in FIGS. 8(a) and (
As shown in b), both the transmit beam and the receive beam,
A null occurs with respect to the direction of direction of the other beam. Therefore, in this case, the two-way beam also has a null with respect to the pointing direction of the other beam, as shown in FIG. 8(C). This shows that mutual interference between these beams is avoided.

該実施例アンテナ装置によるこうした効果が、更にビー
ム数が多くなる場合でも同様に得られることは勿論であ
る。
It goes without saying that the above effects of the antenna device of this embodiment can be similarly obtained even when the number of beams is further increased.

このように、上記構成によるマルチビームアンテナ装置
によれば、位相データを適当なアルゴリズムにより調整
することで、任意の方向に送信マルチビームを形成する
ことができるとともに、複素ウェイトデータを適当なア
ルゴリズムにより調整することで、方位面、仰角面の任
意の方向に受信マルチビームを形成することができ、デ
ータのビット数の増加によってはその高精度化も容易で
ある。しかも、送信、受信共に各ビームの方向によらず
ビーム相互間の干渉が起こらないため、極めて安定な動
作が保証される。
As described above, according to the multi-beam antenna device having the above configuration, it is possible to form a transmission multi-beam in any direction by adjusting the phase data using an appropriate algorithm, and also to form a transmission multi-beam in an arbitrary direction by adjusting the complex weight data using an appropriate algorithm. By adjusting, a receiving multi-beam can be formed in any direction in the azimuth plane and the elevation plane, and it is easy to increase the precision by increasing the number of data bits. Moreover, since no interference occurs between beams in both transmission and reception, regardless of the direction of each beam, extremely stable operation is guaranteed.

なお、上記実施例では、それぞれ他のビームのピーク方
向に対してヌルを形成する機能を、送信ビーム形成系お
よび受信ビーム形成系の双方に持たせる構成としたガ、
他に、受信ビーム形成系についてのみこうした機能を持
たせるようにしても、上記に準する十分な効果を得るこ
とはできる。
In addition, in the above embodiment, the configuration is such that both the transmitting beam forming system and the receiving beam forming system have the function of forming a null in the peak direction of each other beam.
Alternatively, even if only the receiving beam forming system is provided with such a function, sufficient effects similar to those described above can be obtained.

また、上記実施例では、この発明にかかるアンテナ装置
を平面アレイに適用した場合について説明したが、この
発明にかかるアンテナ装置は、アンテナ素子の配列が直
線状である直線アレイであっても、その直線に垂直な方
向へのビーム形成に適用でき、更にアンテナ素子の配列
が横方向と縦方向に配列されている場合には、任意の面
上のアレイにも適用可能である。また、仰角面のビーム
形成を方位面のビーム形成より先に行なっても良いこと
は勿論である。
Further, in the above embodiment, the antenna device according to the present invention is applied to a planar array, but the antenna device according to the present invention can also be applied to a linear array in which the antenna elements are arranged in a straight line. It can be applied to beam formation in a direction perpendicular to a straight line, and can also be applied to an array on any plane if the antenna elements are arranged in the horizontal and vertical directions. Furthermore, it goes without saying that the beam formation in the elevation plane may be performed before the beam formation in the azimuth plane.

さらに、上記実施例では、ビーム制御にかかる各回路を
方位面回路基板及び仰角面回路基板上にそれぞれ各別に
設けているが、1つの回路で集中して演算処理を行なう
ようにすれば、小型化に供することもできる。また特に
、前記位相データの生成や複素ウェイトデータの生成に
かかる演算処理に際しては、その各データを予めテーブ
ル化したROM(リードオンリーメモリ)等を用いるこ
とも可能である。
Furthermore, in the above embodiment, each circuit related to beam control is provided separately on the azimuth plane circuit board and the elevation plane circuit board, but if the calculation processing is concentrated in one circuit, the size can be reduced. It can also be submitted to In particular, when performing calculation processing related to generation of the phase data and complex weight data, it is also possible to use a ROM (read only memory) or the like in which each data is made into a table in advance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によれば、相互の干渉が
起こらない利得の高いマルチビームを任意の方向に、か
つ高1i度に形成することができる。しかも、各ビーム
のパターンは、独立に制御するこくができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form multi-beams with high gain in any direction and at a high angle of 1i degrees without mutual interference. Moreover, the pattern of each beam can be controlled independently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明にかかるマルチビームアンテナ装置
の一実施例についてその全体の概略構成を示す斜視略図
、第2図は、この第1図に示した実施例装置のT/Rモ
ジュールについてその具体構成を示すブロック図、第3
図は、同実施例装置の特にビーム形成器についてその具
体構成を示すブロック図、第4図は、第3図に示したビ
ーム形成器における各演算セルのセル構成を示すブロッ
ク図、第5図は、第1図に示した実施例装置のビーム走
査演算器およびヌルウェイト演算器における送信時の動
作例を示すフローチャート、第6図は、同ビーム走査P
7Q算器およびヌルウェイト演算器における受信時の動
作例を示すフローチャート、第7図は、従来のマルチビ
ームアンテナHalfによって形成されるマルチビーム
態様を示す縮図、第8図は、第1図に示した実施例装置
によって形成されるマルチビーム態様を示す線図、第9
図は、従来のマルチビームアンテナ装置の構成例を示す
斜視略図である。 1011〜101N、 1021〜102N、・・・、
1ON1〜1ONM・・・アレイアンテナ素子、201
1〜2018.2021〜202H,・・・ 2ON1
〜2ONM・・・T/Rモジュール、 21・・・移相器、22・・・ハイパワー増幅器、23
・・・サーキュレータ、24・・・RF増幅器、25.
28゜29・・・混合器、26・・・IF受信処理器、
27・・・90°ハイブリツド、301〜3ON・・・
方位面回路基板、311〜31M・・・アナログ・デジ
タル変換器、321〜328,511〜51N・・・遅
延器、33.52・・・ビーム走査演算器、34.53
・・・ヌルウェイト演算器、35.54・・・ビーム形
成器、401〜4ON・・・方位方向送信信号分配器、
501〜50M・・・仰角面回路基板、60・・・送信
信号励振器、70・・・仰角方向送信信号分配器。 (X+rn 、 XoIn) 第4図 第5図 (b) 第6図 (b)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of an embodiment of the multi-beam antenna device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating the T/R module of the embodiment device shown in FIG. Block diagram showing specific configuration, Part 3
4 is a block diagram showing the specific configuration of the beamformer of the device according to the embodiment; FIG. 4 is a block diagram showing the cell configuration of each calculation cell in the beamformer shown in FIG. 3; and FIG. is a flowchart showing an example of the operation at the time of transmission in the beam scanning calculator and the null weight calculator of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG.
A flowchart showing an example of the operation at the time of reception in the 7Q calculator and the null weight calculator, FIG. 7 is a miniature diagram showing the multi-beam aspect formed by the conventional multi-beam antenna Half, and FIG. 8 is the same as shown in FIG. 1. Diagram showing the multi-beam aspect formed by the embodiment device shown in FIG.
The figure is a schematic perspective view showing a configuration example of a conventional multi-beam antenna device. 1011~101N, 1021~102N,...
1ON1 to 1ONM...Array antenna element, 201
1~2018.2021~202H,... 2ON1
~2ONM...T/R module, 21...Phase shifter, 22...High power amplifier, 23
...Circulator, 24...RF amplifier, 25.
28°29...Mixer, 26...IF reception processor,
27...90°hybrid, 301~3ON...
Azimuth plane circuit board, 311-31M...Analog-digital converter, 321-328, 511-51N...Delay device, 33.52...Beam scanning calculator, 34.53
... Null weight calculator, 35.54... Beam former, 401-4ON... Azimuth direction transmission signal distributor,
501 to 50M... Elevation plane circuit board, 60... Transmission signal exciter, 70... Elevation direction transmission signal distributor. (X+rn, XoIn) Figure 4 Figure 5 (b) Figure 6 (b)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アレーアンテナを構成する各アンテナ素子の素子
信号を所要に処理してマルチビームを形成するマルチビ
ームアンテナ装置において、所望のビームパターンに応
じたビーム走査のための複素ウェイトデータを前記素子
信号の各々に対応して生成する第1の演算手段と、 これら生成された複素ウェイトデータに基づき、それぞ
れ他のビームのピーク方向に対してはヌルを形成するよ
う前記各所望のビームパターンに応じたビーム走査のた
めの複素ウエイトデータを補正する第2の演算手段と、 この補正された複素ウェイトデータをもって前記素子信
号の各々に対する重み付け、並びにこれら重み付けした
信号の合成加算を行なつてビーム信号を形成するビーム
信号形成手段と、 を具えたことを特徴とするマルチビームアンテナ装置。
(1) In a multi-beam antenna device that processes the element signals of each antenna element constituting an array antenna as required to form a multi-beam, complex weight data for beam scanning according to a desired beam pattern is transferred to the element signal. and a first calculation means that generates data corresponding to each of the desired beam patterns, and based on these generated complex weight data, a first calculation means that generates data corresponding to each of the desired beam patterns so as to form a null in the peak direction of each of the other beams. a second calculation means for correcting complex weight data for beam scanning; using the corrected complex weight data, weighting each of the element signals and combining and adding these weighted signals to form a beam signal; A multi-beam antenna device comprising: a beam signal forming means for forming a beam;
(2)前記マルチビームアンテナ装置は、 前記マルチビームの各々任意の指向方向に応じた位相デ
ータを、前記各アンテナ素子へ供給する送信信号の各々
に対応して生成する第3の演算手段と、 この生成された位相データに基づき、それぞれ他のビー
ムのピーク方向に対してはヌルを形成するよう前記各任
意の指向方向に応じた位相データを補正する第4の演算
手段と、 この補正された位相データをもつて前記各送信信号を移
相制御し、この移相制御した送信信号を前記各対応する
アンテナ素子へ供給する送信制御手段と、 を更に具える 請求項(1)記載のマルチビームアンテナ装置。
(2) the multi-beam antenna device includes third calculation means that generates phase data corresponding to an arbitrary pointing direction of each of the multi-beams, corresponding to each of the transmission signals supplied to each of the antenna elements; a fourth calculation means for correcting the phase data corresponding to each arbitrary pointing direction so as to form a null with respect to the peak direction of each other beam, based on the generated phase data; The multi-beam according to claim 1, further comprising: transmission control means for controlling the phase shift of each of the transmission signals using phase data and supplying the phase-shifted transmission signal to each of the corresponding antenna elements. antenna device.
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