JPH02126703A - フェーズド・アレイアンテナ - 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） 本発明はフェーズド・アレイアンテナに関し、特にアン
テナエレメントへの多数の給電系統のいずれかに１Ｉｌ
Ｉ害が発生した場合に、その影響が他の系統に及ぶのを
防止するように構成したフェーズド・アレイアンテナに
関する。

（従来技術） アレイアンテナとは複数のアンテナエレメントを配列し
、その全部または一部のエレメントを励振することによ
って、単一のエレメントにては得られない様々なＩｌ＠
を持たせたもので、従来から多様な形態のものが実用に
供されている。

この中でも、各アンテナエレメントに給電する信号の位
相あるいは電力を電気的に変化させて放射ビーム方向及
びパターンを任意自在に制御するものを一般にフ′エー
ズド・アレイアンテナと称し、特に人工衛生を介した無
線通信用アンテナにはマイクロストリップ型のフェーズ
ド・アレイアンテナが多用されている。

フェーズド・アレイアンテナの基本的な構成は例えば第
５図に示す通りである。

同図においてＰ、Ａ、Ａはフェーズド・アレイアンテナ
全体を示し、その内部は所定間隔にて配列した複数のア
ンテナエレメントＡＩ、Ａ２、・・・Ａｎとその各々に
接続した移相器φ１、φ２、・・・φｎ及び分配器ＤＩ
Ｖとを有する。

更に、前記移相器φｌ、φ２、・・・φｎは図示と省略
した制御器ｃｏｎｔからの信号によって各々の移相量が
制御され、前記分配器Ｄ１．Ｖから供給される信号に所
要の位相推移を与えて各アンテナエレメントＡｌ、Ａ２
、・・・Ａｎに印加し、またはこれらアンテナエレメン
トに誘起した信号に同様の位相推移を付与して前記分配
器ＤＩＶに集め、これらを合成して一つの信号を作出す
るもので、この信号は例えば同図に示すように分離器Ｄ
ＬＸを介して送信１ＩＩＴＸ及び受信１１！ＲＸに接続
する。

このフェーズド・アレイアンテナの分配器ＤＩ■の電力
配分率の制御あるいは移相器φ１、φ２、・・・φｎに
おける位相の制御は一般にＰＩＮダイオード等のスイッ
チング素子あるいは可変リアクタンス素子を備え、各々
への制御電圧を変化することによりまたはスイッチング
すべき素子の組合せを変えることによって行うのが一般
的である。

一方、ＰＩＮダイオード等の半導体素子は比較的最大許
容損失が小さく、規定以上の電力を印加すると壊れるお
それが高く、設計上注意を要する。

しかしながら各制御素子における通過電力あるいは熱損
失発生を定格内に抑えたとしても、多数の移相器ＤＩＶ
及びアンテナエレメントあるいは各々を接続するケーブ
ル類のいずれかに障害を生じると、分配器から当該障害
系統部に供給された電力のほとんどまたは一部が障害部
分から反射し他の非障害系統に再配分される。

その結果、障害系統の数によっては他の系統へ供給され
る電力が大幅に増加して、前記許容定格値を越え非障害
系統の素子をも破壊してしまうおそれがある。

また、全ての系統に障害がない状態において初めて各々
の回路の入出力インピーダンス整合が保たれるが、その
うちの一つの系統にでも障害を生ずると、その影響を受
けて他の系統のインピーダンス整合状態が保てなくなる
こともある。

その結果、非障害系統の各ブロック入出力または内部回
路における電力反射または熱損失が増え、より一層回路
素子の破壊の危険が増加するという問題があった。

（発明の目的） 本発明は上述したような従来のフェーズド・アレイアン
テナの問題を解決するためになされたものであって、上
述したようなアレイアンテナシステムにおいてそのいく
つかの系統に障害を生じた場合に非障害系統にこの障害
が及ぶことを防止することを目的とする。

（発明の概要） この目的を達成するため、本発明においてはフェーズド
・アレイアンテナ各ブロックの所要部に障害の有無を検
出する手段を設けると共に、該手段にて得た結果に基づ
いて供給電力を遮断し、または障害系統に供給すべき電
力を規定の終端抵抗にて消費させる。

（実施例） 以下図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。

第１図は本発明の基本的概念を説明するためのブロック
図である。

同図においてＡ１．Ａ２、・・・Ａｎ及びφ１、φ２、
・・・φｎ、ＤＩＶは第５図と同様に各々複数のアンテ
ナエレメントとその各々に付加した移相器及び分配器φ
であって、この実施例では更に、前記移相器の入出力端
に障害検知回路ＤＥＴ１、ＤＥＴ２．・・・ＤＥＴｎを
又、位相器φと分配器ＤＩＶとの間にスイッチＳＷＩ、
ＳＷ２、・・・・・・・・・ＳＷｎと終端抵抗Ｒ，Ｒ１
・・・・・・・・・Ｒとを設け、前記障害検知回路ＤＥ
Ｔの出力に基づいて各スイッチＳＷを開閉するように構
成する。

この構成において障害検知回路ＤＥＴ及びスイッチＳＷ
の詳細については後述するが、いずれかの位相器φに障
害が発生すると、当該系統の障害検知回路ＤＥＴから信
号が出力され、対応する前記スイッチＳＷを起動して、
分配器ＤＩＶから位相器φに供給される電力を終端抵抗
Ｒに通電する。

この結果、障害を生じた位相器φへの供給電力が遮断さ
れて、当該系統の分配器出力端は規定のインピーダンス
抵抗器にて終端されることになるから、前記位相器のそ
れ以上の障害が発生することがなく、また、インピーダ
ンスの乱れは生じない、従って、一部系統の障害が他に
及ぶのを防止することができる。

次に上記障害検知回路ＤＥＴの具体例について説明する
。

第２図は前記障害検知回路ＤＥＴの一実施例を示す構成
図であって、移相器φの入力、出力各々のストリップ線
路ラインＩＮとＯＵＴにわずかな間隙をもって所要長の
ストリップライン５Ｌｉｎ、５Ｌｏｕ　ｔ、を平行に設
け、該ストリップライン５Ｌｉｎ、５Ｌｏｕｔに誘起す
る信号電流をダイオードＤ１、Ｄ２、コンデンサＣ１，
Ｃ２及び抵抗Ｒ１、Ｒ２により整流した後、比較器ＣＯ
Ｍによって両者の大小関係を検出するよう構成したもの
である。

この構成によれば、前記移相器φに障害を生ずれば入力
する電力と出力する電力に所定以上の差が生じるから、
前記比較器ＣＯＭ出力はそれに対応した出力電圧となる
。

従って、この電圧を監視することによって、少なくとら
移相器φの障害を検知することができる。

ｆｉｆ＆に上記スイッチＳＷの具体例について説明する
。前記スイッチＳＷとしては同軸リレーを用いれば簡単
であるが、本例においては第３図に示すような回路を用
いる。

同図において１はスイッチＳＷの入力端であり、Ａは通
常時に高周波電流が流れる回路、Ｂはアンブナ系統に障
害が生じた場合に高周波電流が流れる回路である。

回路Ａにおいて２はλ／４伝送路であり、コンデンサ３
及びコンデンサ４を介して出力端５に接続している。コ
ンデンサ３と４の間にはダイオード６、コイル７及びダ
イオード８が並列に接続され、前記コイル７には図示を
省略した前記障害検知回路ＤＥＴの出力に基づくバイア
ス電流を流すよう構成する。

回路Ｂも同様の構成にするが、回路Ｂの出力端には終端
抵抗Ｒを接続する。

同図における動作は次のようになる。即ち、コイル７に
バイアス電流を流すとダイオード６．８に電流が流れて
該ダイオードが導通し、その結果入力端１から見た回路
Ａのインピーダンスが■となり、入力端１から見て回路
Ａには高周波電流が流入せず、結果的に該スイッチＳＷ
がＯＦＦとなることになる。

この時回路Ｂのコイル７にはバイアスを流を流さないこ
とにすれば、回路Ａとは逆に入力端１から見たインピー
ダンスが０となり、回路Ｂに高周波電流が流れ、該スイ
ッチＳＷはＯＮとなる。この両バイアス電流を前記障害
検知回路ＤＥＴの出力に基づいて変化させることによっ
て、スイッチＳ　Ｗを起動し、高周波電流の通路を切り
替えることができる。

なお、前記障害検知回路ＤＥＴは上述した方法に限らず
種々のものが考えられる。

例えば第４図に示すように移相器φの入力端に入力信号
電力と反射信号電力の比を検出する手段を備え、その比
が所定値以上になった時、障害と判断する方法でもよい
。

又、このような反射電力測定手段を各アンテナエレメン
トの入力端に設ければ、アンテナエレメントの障害を検
出可能であり、同様にその他のブロックの入力端に設け
てもよいことはいうまでもない。

更に本発明の変形実施例として障害検知回路ＤＥＴの出
力を制御器Ｃｏｎｔに入力し、前記出力に基づいて制御
器Ｃｏｎｔを動作させ、送信−機ＴＸ、スイッチＳＷ等
を制御し、又は障害箇所を表示してもよい。

こうすることによって他系統へのｉｓの波及を防止する
ことがより確実になる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成し、動作するものであ
るからアレイアンテナシステムにおいてそのいくつかの
系統に障害を生じた場合に非障害系統に障害が及ぶこと
を防止するうえで著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すためのブロック図、第２図
及び第４図は位相器の障害検知手段の一例を示すブロッ
ク図、第３図はスイッチの一例を示す回路図、第５図は
従来のフェーズド・アレイアンテナを示すブロック図で
ある。 ＡＩ、Ａ２、・・・Ａｎ・・・・・・・・アンテナφ１
、φ２、・・・φｎ・・・・・・・・・位相器ＤＥＴ１
．ＤＥＴ２、・・・Ｄ　Ｅ　Ｔ　ｎ・・・・・・・・・
障害検知回路、 ＳＷｌ、ＳＷ２、・・・ＳＷｎ・・・・・・・・・スイ
ッチＲ・・・・・・・・・終端抵抗 ＤＩＶ・・・・・・・・・分配器 特許出願人　東洋通信機株式会社 Ｔ久Ｘ 第 囚 第 図 第 因 第 斗 囚 第 囚 手 続 補 正 書 平成 １年 ７月 １１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のアンテナエレメントとこれらに対応して設けた移
   相器に分配器を介して信号を入力しまたは出力するフェ
   ーズド・アレイアンテナにおいて、前記複数のアンテナ
   エレメントまたはこれらへの給電系統のいずれかに障害
   を生じた場合、障害を生じた給電系統の入出力端を規定
   の抵抗にて終端し、供給すべき電力を該抵抗にて消費し
   たことを特徴とするフェーズド・アレイアンテナ。