JPH02179006A - フェイズドアレイレーダビーム操縦制御装置における位相エラーを減少する方法およびシステム - Google Patents

フェイズドアレイレーダビーム操縦制御装置における位相エラーを減少する方法およびシステム

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JPH02179006A
JPH02179006A JP1282058A JP28205889A JPH02179006A JP H02179006 A JPH02179006 A JP H02179006A JP 1282058 A JP1282058 A JP 1282058A JP 28205889 A JP28205889 A JP 28205889A JP H02179006 A JPH02179006 A JP H02179006A
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JP1282058A
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Ralph E Hudson
ラルフ・イー・ハドソン
Stanley O Aks
スタンレイ・オー・アクス
Peter P Bogdanovic
ピーター・ピー・ボグダノビチ
David D Lynch
デイビッド・デイー・リンチ
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Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • H01Q3/38—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters the phase-shifters being digital
    • H01Q3/385—Scan control logics

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

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］ 本発明は一般的にフェイズドアレイレーダシステム用の
ビーム操縦制御装置に関し、特にフェイズドアレイレー
ダ用のビーム操縦制御装置におけるデジタル的に制御さ
れる位相シフタの位相エラーを減少する方法に関する。
［従来技術〕 通常のレーダシステムは典型的に機械的に操縦されるレ
ーダデイツシュの規則的な回転を使用し、非常に多数の
目標に関する広い領域にわたる情報を収集することがで
きる。しかしながら、最新の速度すなわちレータが新た
に目標を読取る速度は、レーダデイツシュがその軸で回
転する速度によって制限されている。単一の機械的に操
縦されるレーダは、１つまたは少数の近接した間隔の目
標に関する制限された情報を提供することができるが、
多く状況で広い領域にわたる多数の目標を追跡する必要
がある。最近まで、それぞれ１つまたは複数の目標に割
り当てられたレーダ群だけがその目的を果たすことがで
きた。フェイズドアレイレーダにおける革新により情報
収集能力が改善されて、広範囲の空間に分散された数百
の目標が同時に監視され、レーダビームはマイクロ秒で
目標から目標に電子工学的に再び導かれることができる
。
フェイズドアレイレーダの電子ビーム操縦は、隣接した
放射源からの波パターンが干渉するという原理を利用す
る。波パターンの重畳はそれらがどのように干渉するか
を決定する。各波形が頂点が頂点と一致するように同位
相である場合、パターンは構成的な干渉となるが、波形
が位相からずれている場合は破壊的な干渉が生じ、信号
はさらに弱い信号を生成するか、もしくは完全に互を消
去する。
放射素子のフェイズドアレイからの信号が同位相のアレ
イを出た場合、それらはアレイのボアサイトに沿って同
位相で加算される。各放射素子からの信号の遅延はアレ
イの表面にわたって確実に増加し、隣接した素子からの
信号の後方の波長の一部だけ信号を遅延させ、信号の相
対的な位相を変化する。レーダ信号の方向はアンテナの
ボアサイトに沿って真直ぐではなく、増加する位相遅延
の方向へ外れている。位相スロープはアンテナの表面を
横切る位相角度の変化速度である。
このタイプの位相遅延操縦は、通常信号が発振器または
増幅器から各放射素子に進行するときに信号の通路にお
いて選択的に導入されることができる可変的なサセプタ
ンス素子から成る位相シフタによって実行される。した
がって、信号が進行する導波管またはケーブルのグルー
プ遅延を増加することは信号の伝送における遅延または
位相シフトを導く。したがって、位相シフトは各素子に
付随した確率の階級を使用してステップで進むことがで
きる。各選択された確率素子のスイッチングは中央コン
ピュータによってデジタル的に制御されることができる
。
典型的な位相シフトレーダは、３ビット位相シフタすな
わち２３の等価通路長を具備した°位相シフタを使用す
る。スイッチングは最初にデジタル的に決定され、サセ
プタンス選択の実施が例えば電子機械的またはダイオー
ドスイッチによって機械的または電子工学的に実行され
ることができても、位相シフトの最終的な制御は本質的
にアナログ的であり、全アレイ用の大量のマイクロ波回
路素子を必要とする。このようなレーダシステムはブル
ックナーによる文献（“Ｐｈａｓｅｄ　ＡｒｒａｙＲａ
ｄａｒｓ　　５ｃｉｅｎｔｉｌ’ｉｃ　Ａｇ＋ｅｒｉｃ
ａｎ、Ｖｏｌ、２５２．Ｎｏ、２゜■９８５年２月、り
４乃至１０２頁）に記載されている。
数十個の個々の素子がこのようなアレイ中に含まれ、各
個々の素子がスイッチによって制御され、それぞれ変化
している信号遅延を決定するためにスイッチされるべき
マイクロ波回路素子を有しているので、位相シフタに故
障がある場合にも許容可能なアンテナアレイ特性を与え
ることが望ましい。各位相シフタ素子が非常に信頼性の
高いものであっても、典型的に数年の長期間の保守のい
らない動作が必要であり、非常に多数の素子のためにそ
のいくつかが故障する可能性は非常に高い。
したがって、保守動作量の期間を延長するためにフェイ
ズドアレイは位相シフタにおける故障を感知し、典型的
に位相全体または素子の１％程度の少数の故障を訂正す
るように構成されることができる。
［発明の解決すべき課題］ フェイズドアレイ中の各放射素子の位相をデジタル的に
制御する最近の方法の１つは、各放射素子における２進
的に加重されたグループ遅延量のカスケード化されたシ
ーケンスの導入によるものである。２進加重されたグル
ープ遅延または位相シフトの各員は中央レーダデータプ
ロセッサによる命令にしたがって位置内にまたは位置か
ら外れるようにスイッチされるので、アレイ中の各個々
の素子の位相制御は中央プロセッサからの直接的なデジ
タル制御下にある。このような構造の実行において発生
する共通の故障メカニズムは、位相シフト素子が誤った
位相位置に固定され、個々の放射素子の位相角度のエラ
ーを発生することである。したがって、各位相シフタの
各位相変化素子の故障状態を監視して、このような位相
変化素子の故障による全ての位相エラーを減少または除
去することが望ましい。本発明の方法およびシステムは
、このような位相シフタの故障から生じた位相エラーを
減少するように代りの位相シフト命令を与えることによ
ってこの必要性を満たすものである。
［課題解決のための手段］ 本発明は、各位相シフタ中の位相変化素子の故障を監視
して位相エラーを最小にするように位相シフタに対する
位相命令のリストを訂正することにより故障のない位相
スロープ命令が個々の位相シフタ素子に導かれるフェイ
ズドアレイレーダアンテナ用のビーム操縦制御システム
におけるデジタル的に制御された位相シフタの位相エラ
ーを減少する方法およびシステムを提供する。
簡単に一般的に述べると、故障のない位相スロープ命令
が個々の位相シフタ素子に導かれるようなビーム操縦制
御システム用のデジタル的に制御された位相シフタの位
相エラーを減少する方法は、各デジタル的に制御された
位相変化素子のそれぞれの故障を検出し、故障した位相
変化素子の数を減少する加算的な位相訂正を決定し、各
故障した変化素子における固定されたビット状態を加算
的な位相ＪＩ正と比較することによって、加重的な位相
訂正が達成されるかどうかを決定し、加算的な位相訂正
が得られないときに得ることができる最も近い値に位相
命令を調節することを含む。本発明のシステムはまた一
般に、対応した放射素子用の各位相シフタにおいてデジ
タル的に制御される位相変化素子を有するビーム操縦制
御システムと組合せて使用されるものであり、各デジタ
ル的に制御された位相変化素子のそれぞれの故障を検出
する手段と、故障した位相変化素子の数を減少する加算
的な位相訂正を決定する手段と、故障した各位相変化素
ｆにおける固定されたビット状態を加算的な位相訂正と
比較することによって加算的な位相訂正が達成されるか
どうかを決定する手段と、加算的な位）１］訂正が得ら
れないときに得ることができる最も近い値に位相命令を
調節する手段とを含む。
本発明の方法の好ましい実施例において、最も近い値の
調節がアンテナ中央の一側で実行され、アンテナの反対
側がエラーを持たないとき、等価なエラーは異なるパタ
ーンバイアスを最小にするためにアンテナの反対側で導
入される。アンテナの平均的な位相スロープはまた命令
された位相スロープに等しいように調節されることが好
ましい。
命令された位相スロープに近付ける代りの方法は、スロ
ープに関する平均平方偏差が最小にされるように位相命
令のリストを調節することである。多数の位相変化素子
のエラーがあるときには、最後に最大桁のビット故障訂
正を行うことによって位相訂正を実行することがより好
ましい。
本発明の別の特徴および利点は、本発明の特徴を例示す
る以下の詳細な説明および添付図面から明らかになるで
あろう。
［実施例］ 説明のために図面に示されているように、本発明は各位
相シフタ中のデジタル的に制御された各位相変化素子の
故障を監視し、故障した位相シフタの数を減少するため
に各位相シフタに与えられるべき加算的な位相訂正を決
定し、加算的な位相訂正が得られない場合に得ることが
できる最も近い値に対して位相命令のリストを調節する
ことによって故障のない位相スロープを得るための位相
命令が、位相シフタ中の個々の位相変化素子に導かれる
フェイズドアレイレーダアンテナ用のビーム操縦制御シ
ステムにおけるデジタル的に制御された位相シフタの位
相エラーを減少する方法およびシステムに関する。フェ
イズドアレイレーダビーム操縦制御装置におけるデジタ
ル的に制御された位相シフタは、位相シフタ中の個々の
位相変化素子の故障による位相エラーにさらされており
、位相エラーを減少するために検出して位相命令訂正を
実行するこのような方法が必要である。
したがって、本発明は故障のない位相スロープを得るた
めの位相命令が個々の位相シフタ素子に導かれ、各デジ
タル的に制御された位相変化素子のそれぞれの故障を検
出し、故障した位相変化素子の数を減少する加算的な位
相訂正を決定し、加算的な位相訂正が得られないときに
得ることができる最も近い値に位相命令を調節すること
を含むフェイズドアレイレーダ用のビーム操縦制御シス
テム中のデジタル的に制御された位相シフタの位相エラ
ーを減少する方法を提供する。本発明はさらに故障のな
い位相スロープを得るための位相命令が個々の位相シフ
タ素子に導かれ、各デジタル的に制御された位相変化素
子のそれぞれの故障を検出する手段と、故障した位相変
化素子の数を減少する加算的な位相訂正を決定する手段
と、加算的な位相訂正が得られないときに得ることがで
きる最も近い値に位相命令を調節する手段とを含むフェ
イズドアレイレーダ用のビーム操縦制御システム中のデ
ジタル的に制御された位相シフタの位相エラーを減少す
るシステムを提供する。
本発明は、改善されたデジタル制御されたビーム操縦制
御装置（Ｂ　Ｓ　Ｃ）における位相エラーを減少する方
法およびシステムとして実現される。
ＥＳＣへの入力は＝　（ａ）要求された素子から素子の
位相差、および（ｂ）各位相シフタの各位相変化素子の
故障状態であると考えられる。出力は表１に示されるよ
うな２進角度方法（ＢＡＭ）フォーマット中に表された
各位相シフタに対する命令のリストである。
表１は、共同供給アレイ用の８つの５ビツトシフタから
成るアレイに対する典型的な位相シフタ計画である。
表１ ａ（ｉｋ）　　位相シフタ数（ｋ） ビットＮｏ、　　　２　　００１０１　１　０１（ｉ）
　　　　　　　　１　　０１１００　　１　　１０位相
−Ｃ（ｋ）−（２π／２Ｂ）・ＢＡＭ−ＢＡＭ　中　π
／１Ｂ 本発明の好ましい実施例において、これらの出力は以下
の目的を満足するように選択される：（１）平均位相ス
ロープおよび命令された位相スロープが等しくなければ
ならない；　（２）命令された位相スロープに関する平
均２乗偏差は最小にされなければならない；および（３
）対称的に設置された電子工学的に操縦される半分のア
ンテナ上の位相エラーは等しく、同一の符号でなければ
ならない。この最後の条件は異なるチャンネルデータが
処理されないときには省略されてもよい。
ビーム操縦制御装置はまた公称アンテナ位相を示す別の
出力を有する。この量は、アンテナ操縦の前後に収集さ
れたデータが適切な位相関係でコヒーレントに加算され
ることを保証するために信号プロセッサによって使用さ
れる。
本発明のシステムを実現する改善されたビーム操縦制御
装置は３つのセグメントから構成されている。第１のセ
グメントは故障のない命令ベクトルまたは設定命令を決
定する。表１のような２進加重クラスによって示された
故障した位相変化素子の決定に応答して、第２のセグメ
ントは各２進加重クラスの故障のほとんどを個別に訂正
する加算定数で故障のない命令を調節する。第３のセグ
メントは所望の命令に最も近い獲得可能な位相命令を発
見する。その結果、エラー訂正は対称的に設置された放
射素子に対して同時に実行されることが好ましい。
故障位相リストの決定は、第１図に示されるように累積
として実現されることができ、以下の定ここでａｌ、−
〇または１、Ｂ−ビットの数であり、ｎは論理的な“ア
ンド”機能であり、 −は代数または論理的な等価として定められ、ニーは割
当て演算子として定められ、 ａ＋ｔｓ＠Ｏは　ａ、１ｌｒｌｌｌｓ、　　（！：　Ｌ
　テ定メラレ、ａ＋ｈｓ＠１は　＝ｉｎｙｌｎｓｌ　　
として定められ、ａｌｋはａ、の補数として定められ、 ＋は計算的な加算モジュロ２Ｂであり′、−は計算的な
減算モジュロ２Ｂであり、位置表示（ａｍ−ｔ　　ａｍ
−２ａ　ｌａｏ　）第１図に示された回路は帰納的な関
係を実現する。
Ｘ　　（１）　　：　　−−ＮＰ／２ Ｘ　　（ｋ＋１）　　ニーＸ　　（ｋ）　　＋ＰＣ（ｋ
）：　−Ｘ　（ｋ）＋ＣＡＬ　（ｋ）ここでＸ　（ｋ）
はに番目の放射素子における故障のない位相命令であり
、Ｎはアレイ中の素子の合計数であり、Ｐは位相スロー
プである。加算的なＣＡＬ位相校正は、調整された製造
変形およびアレイ供給構造によって誘導されたビルトイ
ン位相を考慮している。これは特定の位相命令が特定さ
れたときに完全な解を表す。故障のない構造において、
最初の条件Ｘ（１）は、アレイ中央に関して対称的に設
置された放射素子が等しい大きさおよび反対の符号の位
相命令を有するように設定されることが好ましい。
位相シフタのアレイ中の各位相変化素子の故障を検出す
るシステムの例において、センサは位相変化素子の機能
状態を検出するように各位相シフタに隣接またはそれと
一体に設けられることができる。したがって、センサは
位相変化素子が位置になるようにまたはそれから外され
るようにスイッチされたかどうかを示し、ビーム操縦制
御装置のレーダデータプロセッサによって２進数として
受信されて阻止され、位相変化素子の命令されたステー
タスと比較される信号を戻す。それぞれの命令された位
相変化素子状態が検出された状態に対して調査されたと
き、エラーのリストは位相エラーが最少量となる代りの
位相命令を決定するためにデータプロセッサのメモリ中
に蓄積される。
故障した位相変化素子の検出の際にビーム操縦制御デー
タプロセッサにおいて発生する故障訂正の第１のステッ
プは、最後には誤った位置になる故障した位相変化素子
の明確な数を減少する加算的な位相の決定を含む。各ビ
ットレベルにおいて、そのレベルのビット全てを反転す
ることによって改善できる場合には負である判別式が定
められる。
Ｂがビット数である場合、ｉ−０からＢ−１に対して判
別式は次のように定められる：ここでｗＨｃ、ｉ）は通
常アパーチャ加重に関連するエラー加重であり、 Ｆ（ｋ、ｆｆ１）は故障表示であり、 Ｆ−０は故障なしを示し、 Ｆ−１は故障を示し、 ａ（ｋ、ｉ）はビットの命令された値であり、Ｓ（ｋ、
ｉ）はどのように位相変化素子が故障したかを示し、 Ｓ−０は位相変化素子が低く固定され、Ｓ−１は位相変
化素子が高く固定されており、（Ｆ４ｎ　（ｉｒ−Ｔ−
百ｉ）］）ｃ　　”　　。
はａｉｍ”Ｓｌｋすなわちエラーがないことを示し、［
Ｆｌ　ｎ　（５巧［−７Ｆ−二＄＝１）ゴｋ　−１はａ
ｌｋキＳ　、、　（エラー）を示す。
この判別式は加重（すなわちＷ（ｋ、１）＝１）により
、またはそれなしで評価されてもよい。加重はビーム操
縦制御装置がアンテナの劣化を最小にすることを可能に
する。均一な加重の使用は、所定のレベルにエラーによ
り位置されたビット数を最小にする。いずれかの場合に
おいて、判別式が計算されて最初にゼロバイアスからス
タートすることが好ましい。バイアスは連続的にシーケ
ンスでインクレメントされる。
信号加算訂正から生じた位相命令の設定は、多数の位相
変化素子の故障のために依然として実現されることがで
きない。次のステップは、得ることができる最も近い値
に命令された位相を調節することによって故障した位相
変化素子から生じた位相エラーを最小にすることである
。最も近い達成可能な命令を決定する２つの方法がある
。位相シフタが１個の故障した位相変化素子しか持たな
い場合には、最上の獲得可能な位相命令は以下の簡単な
論理によって決定される。故障した位相変化素子が正し
い状態ならば、何もしない。故障した位相変化素子が誤
りの状態である場合、故障ビット位置にしたがって、第
２図乃至第８図に示されているような訂正を実行する。
一般にエラーマツピングから推定され得る規則は、故障
したビットより下の重さを有するビット全てがａ、−１
ビツトの補数に等しく設定され、故障したビットの上の
ビットはａｌが０で固定され、ａｌ−１が１であるとき
にインクレメントされ、ａ、が１で固定され、ａ　ｌ−
１が０であるときにデクレメントされることである（ｋ
は所定のフエイサに対して一定なので、この議論および
以下の議論に対して“ａに関する表記には示されない）
。故障したビットに対する命令は固定されているので“
注意するな１である。上記の規則の簡単な部分となる２
つの場合がある：ａ＋−ａ。のときは何もせず、ｇ、ｍ
ａＢ−１のときには必要なインクレメントおよびデクレ
メントはない（または偶数の可能なモジュロ２１１であ
る）。
第２図乃至第８図の最も近い訂正およびエラーマツピン
グは、各２進の角度測定値に対して命令されたエラーの
ない状態を列Ａにおける点として、および実現された値
（しばしばエラー中にある）を列Ｂにおける点として示
している。列Ｃはまた命令されたエラーのない状態を表
し、列りは獲得できる最も近い好ましい２進角度ｎｊ定
状態を表し、エラー条件の一例が与えられている。第２
図は、１または０の２進値を有する位相変化素子の最小
桁の２進加重クラスであるａｏに対するエラー状態を示
す。０で固定されたａｏに対して、命令された値が１な
らば、実現される状態は０になる。
同様に命令された値が３ならば実現される状態は２とな
り、以下同様で偶数値だけが達成されることができる。
対照的に命令されたａ。状態が１に固定されたとき、奇
数値状態だけが達成されることができる。最良の訂正は
１で命令された状態をインクレメントまたはデクレメン
トすることであり、この値は固定されているので、ａｏ
がＯまたは１に固定されている両方の状態に対しては、
訂正しないことが方法である。
第３図は、ａ、加重クラス位相変化素子が固定されたと
きのエラー状態および暗示される最も近い位相訂正を示
し、次に大きい桁の２進加重クラスを表し、それ故ａ１
が１にあるように命令され、ａ、がＯで固定されている
とき、２進角度測定値の実現される状態は命令された状
態に対して２の値でデクレメントされ、ａｌが０にある
ように命令され、ａ、が１に固定されるとき、命令状態
に対して２の値でインクレメントされる。命令された２
進角度測定値が０または１であり、ａｌが０で固定され
る状況において、実現される値は正しい。命令された値
が２または３である場合、実現される値はそれぞれ０お
よび１である。命令された２進加度測定値が２である場
合、ａｏが０であり、ａｌが０で固定されるので、得る
ことができる最も近い値はａｏを１にインクレメントす
ることによって１である。命令された値が３である場合
、ａｏが１であり、ａｌが０で固定されるので、得るこ
とができる最も近い値は４であり、ａｏが０に設定され
る必要があり、４の値はａ２を１に設定することによっ
て加算される。反対に、ａ。
が１で固定された場合、０または１の命令された値は実
現される状態において２だけ高い。０に対する２進角度
測定値の最も近い達成可能な値は３１であり、１に対す
る２進角度の最も近い達成可能な値は２である。第４図
乃至第８図における最も近い訂正は、示された訂正アル
ゴリズムにしたがって同様に評価される。
特に第３図を参照すると、実際の２進角度測定値が命令
されたものと異なる場合に好ましい訂正アルゴリズムが
適合する： ａ　１Ｓ　＠　０であり、 ａｏ　ｍＱならば、 Ｂｏ；ｍｌ ａｏ　ｍｌならば、 ａｏ：■０Ｉａ４ａ３ａ２ニー ａ　４ａ　、　ａ　２　＋００１００（すなわち２２）
ａ＋ｓ＠１であり、 ａｏ−０ならば、 ａｏ：　”１．ａ４　ａ３　ａ２　：　−ａ　、　ａ　
、　ａ、　、−ＱＯｆＯＯ（すなわち２２）Ｂ　ｏｗｍ
　］ならばａａ４Ｑ ａ２が０または１のいずれかに固定される第４図を参照
すると、エラー状態が存在する場合、訂正アルゴリズム
は： ａｚｓ＠０であり、 ＠、ＭＯならば、 ａ、＋＋ａｏニー１ Ｂ＋　−ｗｌならば、 ａｌ＋　　ａｏ　ニーＱ ａ４ａ３　ニー３．ａ、＋０１（１００（すなわち２１
）ａ２Ｓ９１であり、 ａｌ−０ならば、 ａ　ｌ、　　ａ　ｏ　：■ｌ ａ　４　ａ　３　　：　−ａ、　４　ａ　３−０１００
０（すなわち２３）ａｌ−１ならば、 ａｌ、ａＯＩＩＩＮｏ ２進角度測定値にエラーがある第５図および第６図を参
照すると、 ａ３ｓ＠Ｏであり、 ａ２−０ならば、 ８２　＊　　ａｌ　＋　　ａｏ　；−１ａ２−１ならば
、 ａ２ｒ　　ａＩ＋　　ａｏ　ニーＯ ａ４　　ニー”ａ４　＋１００００＜すなわち２４）ａ
ｉｓ＠１であり、 ａ２−０ならば、 ａ２　＋　　ａｌ　ｒ　　ａ６　：　”１ａ　４　　：
　−ａ　４−１００００（すなわち２４）ａ２−１なら
ば、 ８２　＊　　ａｌ　ｒ　　ａｏ　：　−０第７図および
第８図に示されているエラー条件に対して、 ａ４Ｓ＠０であり、 ａ）−〇ならば、 ａ３＊　　ａｚ　＊　　＆ｌ＋　　ａｎ　ニー１；１　
、　ｍ　ｌならば、 ａ３　　ｒ　　８２　　＋　　ａｌ　　＋　　ａ、ｏ　
　’　　””０ａ４ｓ＠１であり、 ３　、−Ｑならば、 ８３　＊　　８２　ｒ　　ａＩ　＋　　ａａ　　：　−
Ｏａ、−１ならば、 ８３　＋　　ａ　２　＊　　ａ　ｌ　＋　　ａ　Ｑ　：
　１０多数の固定ビットがある場合、この簡単な方法は
得ることができない下の桁のビット命令を生成する可能
性があるが、訂正が常に最後に最大桁のビット故障訂正
に適用される場合、それは依然として最大桁の故障に対
して実行されることができる最良の訂正となる。この例
は５ビツトに対して与えられたが、当業者によって容易
に任意の数のビットに対して拡大されることができる。
要約すると、２つのタイプの訂正がある。第１の訂正は
、最大数の固定ビットが正しい′状態にある、すなわち
固定状態が命令された状態と等しいように一定の位相″
バイアス”を加算または減算することである。第２の訂
正は“最も近い′訂正を残りの固定ビットに適用するこ
とである。
異なるチャンネル動作が要求された場合、位相エラーは
アンテナ中央の反対側で等しくなるべきである。これは
、最も近い調節がアンテナの一側で実行され、反対側が
エラーを持たない場合、等しいエラーを反対側に導く必
要があることを意味する。これは異なるチャンネルが主
ローブの頂点でゼロを有することを保証する。
動作をもっと良く理解するために、第９図乃至第１１図
において実施例がブロック図で示されている。これは訂
正を行うための一方法例であり、代わりの方法が可能で
あることを理解すべきである。
第９図はメモリマツプを示す。第１０図は、８０８Ｂ型
のマイクロプロセッサがビーム操縦制御データプロセッ
サまたは計算ユニットに基づいていると仮定したフロー
チャートを示す。フローチャートは最初にバイアス訂正
を行い、それから１列づつ最も近い訂正を実行する。
第９図乃至第１１図を参照すると、実施例において故障
して位置された位相変化素子の故障アドレスは１０にお
いて読取られ、故障アドレススタック（ＦＡＳ）におい
てメモリ中に蓄積される。位相エラーの訂正を達成する
第１のステップとして訂正試験バイアス値（ＣＴＢＶ）
が１２における各位相変化素子に対して故障のない位相
命令に加算され、前に定められたように各ビットレベル
に対する判別式りが１４で決定される。判別式の結果は
１８で検査され、訂正バイアス値が得られた後、加算的
な訂正により調節された出力位相命令は訂正が達成され
得るかどうかを決定するためにさらに検査される。故障
アドレスは出力位相命令と共に２２でメモリから読取ら
れる。行列式Ｆ（ＯＰＣ８ＢＳ）を評価して加算的な訂
正が達成され得るかどうかを決定する。固定ビット状態
が訂正された命令状態と同一であるならば、行列式の値
はゼロであり、エラーがないことを示す。そうでなけれ
ば、訂正は達成されることができない。加算的な訂正が
、それ以上の訂正を必要としないように２６において特
定の故障アドレスに対して達成できると決定された場合
、次のアドレスがチエツクされる。加算的な訂正が達成
できないために他のアドレスが必要な場合には、２８に
おいて固定ビット状態がＯまたは１　（ＡまたはＢ）の
いずれかであるかに応じて最も近い訂正が決定される。
−度最も近い訂正が決定されると、故障アドレスストッ
ク点は他の故障アドレスがあるか否かを決定するために
２９でチエツクされ、もしあるならば、これらはさらに
Ｃで処理される。
第１２図を参照すると、一実施例がシステム素子に関し
て説明されている。レーダブタ−プロセッサ３１に対す
る制御電子装置３０は、３２において故障のない位相命
令の決定に最初の付勢を実行する。
検出器３４ａ乃至３４ｅおよび故障のない命令によって
決定された故障位置はメモリ３６中に蓄積され、加算的
な訂正が３８で決定される。加算的な訂正の有効性は、
訂正が達成され得るかどうかに基づいて比較器４０にお
いて決定され、そうでない場合には最も近い訂正が４２
で決定される。その後出力位相命令は各位相変化素子４
６ａ乃至４８ｅに導かれる。
上記から本発明の方法およびシステムは、システム中に
発生する位相エラーを減少することによって最良のレー
ダカバレージを得るために、フェイズドアレイレーダ用
のデジタル的に制御されたビーム操縦制御システムにお
ける位を目シフタのアレイ全てにわたる制御能力を提供
することが理解されるであろう。本発明はデジタル的に
制御されたビーム操縦制御システムを実現し、通常のア
ナログシステムに対する構造および製造費用を改善する
ことができるこれらの利点を提供するということも重要
である。
本発明の特定の一実施例が記載され説明されているが、
発明設備の試験なしでも当業者の能力により容易に多数
の修正および実施例を考えられることは明らかである。
したがって、本発明の形態、細部および適用における種
々の変更は本発明の技術的範囲を逸脱することなく可能
であることが理解される。べきである。
【図面の簡単な説明】
第１図はレーダデータプロセッサの故障のない位相命令
回路を示す。 第２図は位相変化素子ａｏの最少桁２進加重クラス用の
エラーマツプおよび訂正マツプである。 第３図は２進加重クラスａ１の位相変化素子のエラーマ
ツプおよび訂正マツプである。 第４図は２進加重クラスａ２の位相変化素子のエラーマ
ツプおよび訂正マツプである。 第５図は０で固定されたａ３の２進加重クラス位相変化
素子のエラーマツプおよび訂正マツプである。 第６図は１で固定されたａ３の２進加重クラス位相変化
素子のエラーマツプおよび訂正マツプである。 第７図は０で固定されたａ４の２進加重クラス位相変化
素子のエラーマツプおよび訂正マツプである。 第８図は１で固定されたａ４の２進加重クラス位相変化
素子のエラーマツプおよび訂正マツプである。 第９図は位相訂正を決定するためのレーダデータプロセ
ッサのメモリマツプである。 第１０図は位相変化訂正のフローヂャー　トの第１−の
部分である。 第１１図は位相変化訂正のフローチャートの第２の部分
である。 第１２図は本発明のシステムのブロック図である。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）故障のない位相スロープを得るための位相命令が
    各位相シフタ中の各位相変化素子に導かれるフェイズド
    アレイレーダ用のビーム操縦制御システムにおいてデジ
    タル的に制御された位相シフタの位相エラーを減少する
    方法において、 （ａ）前記各デジタル的に制御された位相変化素子のそ
    れぞれの故障を検出し、 （ｂ）故障した位相変化素子の数を減少する加算的な位
    相訂正を決定し、 （ｃ）前記各故障した変化素子における固定されたビッ
    ト状態を前記加算的な位相訂正と比較することによって
    、前記加算的な位相訂正が達成されるかどうかを決定し
    、 （ｄ）前記加算的な位相訂正が得られないときに得るこ
    とができる最も近い値に前記位相命令を調節するステッ
    プを含む方法。
  2. （２）前記加算的な位相訂正が達成されるかどうかの前
    記決定は、次の式を評価し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここでｉはｋ番目の放射素子位相シフタの位相変化素子
    のビットレベルであり、 Ｆ（ｋ、ｉ）は故障表示であり、 Ｆ＝０は故障なしを示し、 Ｆ＝１は故障を示し、 ａ（ｋ、ｉ）はビットの命令された値であり、Ｓ（ｋ、
    ｉ）はどのように位相変化素子が故障したかを示し、 Ｓ＝０は位相変化素子が低く固定され、 Ｓ＝１は位相変化素子が高く固定されており、ここで、
    ▲数式、化学式、表等があります▼ はａ＿ｉ＿ｋ＝Ｓ＿ｉ＿ｋを示し、エラーがなく、命令
    された値は得ることが可能であり、 ▲数式、化学式、表等があります▼ はａ＿ｉ＿ｋ≠Ｓ＿ｉ＿ｋを示し、エラーがあり、命令
    された値は得ることが不可能であることを示す請求項１
    記載の方法。
  3. （３）最も近い値の調節がアンテナ中央の一側で実行さ
    れ、アンテナの反対側がエラーを持たないとき、等価な
    エラーは前記反対側に導入される請求項１記載の方法。
  4. （４）前記位相命令はそれぞれ２進形態で与えられ、各
    ２進加重クラスは位相シフトの異なる加算的な量に対応
    する請求項１記載の方法。
  5. （５）平均的な位相スロープおよび命令された位相スロ
    ープは等しい請求項１記載の方法。
  6. （６）命令された位相スロープに関する平均２乗偏差が
    最小にされる請求項１記載の方法。
  7. （７）均一な加重がエラーのある位置にされた位相変化
    素子の数を最小にするように前記命令された位相スロー
    プに加算される請求項１記載の方法。
  8. （８）前記訂正は最後に最大桁のビット故障訂正を実行
    するように与えられる請求項４記載の方法。
  9. （９）５つの位相変化素子の２進加重クラスがある請求
    項４記載の方法。
  10. （１０）フェイズドアレイレーダ用のビーム操縦制御シ
    ステムと組合せて使用する、デジタル的に制御された個
    々の位相変化素子を有するデジタル的に制御された位相
    シフタの位相エラーを減少するシステムにおいて、 （ａ）前記各相変化素子のそれぞれの故障を検出する手
    段と、 （ｂ）前記位相変化素子に対して故障のない位相シフト
    命令を決定する手段と、 （ｃ）故障した位相変化素子の数を減少する加算的な位
    相訂正を決定する手段と、 （ｄ）前記故障した各位相変化素子における固定された
    ビット状態を前記加算的な位相訂正と比較することによ
    って、前記加算的な位相訂正が達成されるかどうかを決
    定する手段と、 （ｅ）前記加算的な位相訂正が得られないときに得るこ
    とができる最も近い値に前記位相命令を調節する手段と
    を含むシステム。
  11. （１１）前記加算的な位相訂正が達成されるかどうかを
    決定する前記手段は次の式を評価する手段を含み、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここでｉはｋ番目の放射素子位相シフタの位相変化素子
    のビットレベルであり、 Ｆ（ｋ、ｉ）は故障表示であり、 Ｆ＝０は故障なしを示し、 Ｆ＝１は故障を示し、 ａ（ｋ、ｉ）はビットの命令された値であり、Ｓ（ｋ、
    ｉ）はどのように位相変化素子が故障したかを示し、 Ｓ＝０は位相変化素子が低く固定され、 Ｓ＝１は位相変化素子が高く固定されており、ここで、
    ▲数式、化学式、表等があります▼ はａ＿ｉ＿ｋ＝Ｓ＿ｉ＿ｋを示すので、エラーがなく、
    命令された値は得ることが可能であり、 ▲数式、化学式、表等があります▼ はａ＿ｉ＿ｋ≠Ｓ＿ｉ＿ｋを示すので、エラーがあり、
    命令された値は得ることが不可能であることを示す請求
    項１０記載のシステム。
  12. （１２）５つの位相変化素子の２進加重クラスがある請
    求項１０記載のシステム。
JP1282058A 1988-10-31 1989-10-31 フェイズドアレイレーダビーム操縦制御装置における位相エラーを減少する方法およびシステム Pending JPH02179006A (ja)

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