JPH02224504A - アンテナ装置 - 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〕 この発明は例えばフェーズドアレーアンテナのように複
数の素子アンテナを配列して構成し、所望の放射パター
ンが得られるようにしたアンテナ装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

一般にフェーズドアレーアンテナは、第５図に示すよう
な構成となる。

図において＊　　Ｅ３１＊　Ｅａ２．　”””　　Ｅａ
Ｎ　Ｆｉ素子′アンテナ＊　　Ｐｓ１＋　Ｐｓ２＊　曲
”＋　ＰＳＮｔｌ移相器、（１）は合成器、＋２１ｉｊ
受信機、（３）は移相器制御回路、（４）は励振位相演
算プロセッサである。次に、上記フェーズドアレーアン
テナを受信装置として用いる場合を例として、動作を説
明する。素子アンテナＥａ　１　＃　　Ｅ３２　ｍ　・
・・・・・　ＥａＮで受信された電波は、移相姦Ｐａ１
ｗ　Ｐａ２ｓ・・・・・・＊　ＰａＮによって位相を変
えられる。ついで、移相器の出力信号を合成器（１）で
合法し、上記合成した信号を受信機（２）に伝送する。

通常のビーム走査を行う場合には、ビーム走査に必要な
各移相器の位相設定量を励振位相演算プロセッサ（４）
が計算し、上記励振位相演算プロセッサ＋４１の演算結
果に従って移相器制御回路（３）が上記各移相器の位相
設定をし、ビーム走査を行う１以上述べた動作は通常の
フェーズドアレーアンテナの動作であるが、主ビーム方
向以外の方向から複数の、不要波が到来した場合、受信
機（２）の希望信号対雑音（不要波信号や内部雑音から
成る雑音をいう）を高めるために、上記フェーズドアレ
ーアンテナの放射パターンのサイドロープを全方位で低
減する必要がある。

この時の動作は０例えばＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｌ
ｏｎｓｏｒ　Ａｎｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇ
ａｔｉｏｎ、　ｖｏｌ、３６．４２゜Ｆｅｂｒｕａｒｙ
　　１９８８．　　＠　Ｐｈａｓｅ−Ｏｎｌｙ　　５ｙ
ｎｔｈｅｓｉｓ　　ｏｆＭ！ｎｉｍｕｍ　Ｐｅａｋ　５
ｉｄｅｌｏｂｅ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｆｏｒ　Ｌｉｎｅ
ａｒａｎｄ　Ｐｌａｎａｒ　Ａｒｒａｙｓ　”　、　Ｊ
ＯＨＮ　Ｆ、　ＤＥＦＯＲＤ　ａｎｄＯＭＰ、　ＧＡＮ
ＤＨＩに示されている。そこでは、上記サイドロープを
全方位で低減する場合、各移相器の設定量Ｑｎを愛機に
して、以下に示す目的関数Ｆを最小にする演算を上記励
振位相演・算プロセッサ（４）が行う。

但し、・’Ａｎｍはｎ（ｎ＝１〜Ｎ）番目の素子アンテ
ナのｍ方向の素子電界の捗幅 ・ＰｎｍＦｉｎ番目の素子アンテナのｍ方向の素子電界
の位相 ・ＡｎｏＦｉｎ番目の素子アンテナの主ビーム方向の素
子電界の振幅 ・Ｐｎｏ　１ｄ　ｎ番目の素子アンテナの主ビーム方向
の素子電界の位相 ・Ｑｎ　ｉｊ　ｎ番目の移相器の設定量尚、（１）式の
分子は、サイドロープのレベルを示すものであり、全方
位におけるサイドロープの最大値とする。求められたＱ
ｎを各移相器に与えることにより、上記サイドロープは
低減される。ついで、ふたたび、全方位におけるサイド
ロープの最大値を見つけ、上記方法によりサイドロープ
レベルの低減を行う。これを繰り返すことによって全方
位のサイドロープレベルを低減するための励振位相Ｑｎ
が決定される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のアンテナ装置は以上のように構成され。

かつサイドロープを低減するための励珈位相Ｑｎが、上
記（１１式により求められるので、主ビーム走査時に低
サイドローブパターンの形成を行う場合。

主ビーム走査毎に非線形計画法などの繰返し計算法を用
いて励振位相Ｑｎを演算する必要があシ。

従って、主ビーム走査毎に多くの演算時間が必要である
という問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、少ない演算で、主ビーム走査時の低サイドロ
ーブパターンを形成できるアンテナ装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアンテナ装置は、低サイドローブパター
ンを与える励振位相演算装置を備え、上記励振位相演算
装置は、所望のサイドロープレベルを得るために、素子
間引き法にょ汎　Ｎ個の素子アンテナをＭ個の素子アン
テナから成る第１の素子アンテナ群と（Ｎ−Ｍ個）の素
子アンテナから放る第２の素子アンテナ群とに分け、上
記第１の素子アンテナ群による合成放射パターンのピー
クレベルをできるだけ低くするため、Ｍ個の素子アンテ
ナにつながれたＭ個の移相器に与える励振位相Ｑｒｎ　
（ｒｎ＝＝　ｊ〜Ｍ）を非線形計画法によって算出する
最適位相演算部と、上記第２の素子アンテナ群による合
成放射パターンの主ビームを所望の方向に形成するため
、（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナにつながれた（Ｎ−Ｍ）
個の移相器に与える励扮位相Ｑ＋（ｉ＝１〜Ｎ−Ｍ）を
算出する共相励振位相演算部とからなるようにし、素子
アンテナの位相制御によって所望の放射パターンを得る
ようにし友ものである。

〔作用〕

この発明においては、Ｎ個の素子アンテナを素子間引き
法で間引いたＭ個の素子アンテナから成る第１の素子ア
ンテナ群と（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナから成る第２の
素子アンテナ群に分け、上記第１の素子アンテナ群のＭ
個の素子アンテナをもこれらの素子アンテナによる合成
放射パターンのピークレベルをできるだけ低くするため
の励振位相Ｑｍを与えて励振し、また、第２の素子アン
テナ群には、（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナによる合成放
射パターンの主ビームを所望の方向に形成するための励
振位相Ｑｉ（ｉ＝１〜Ｎ−Ｍ）ｆｔ与えて励損すること
により、所望の低サイドロープパターンが形成される。

さらに、上記状態から主ビームを任意方向に走査する場
合、第１の素子アンテナ群のＭ個の素子アンテナに与え
る励振位相Ｑｍは固定とし、第２の素子アンテナ群の（
Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナによる合成放射パターンの主
ビームを任意方向に形成するための励振位相Ｑ／　、　
　を算出し与えることによシ、所望の低サイドロープパ
ターンが形成される、つまシ、−度ある主ビーム方向で
非線形計画法などの繰返し計算法で第１の素子アンテナ
群のＭ個の素子アンテナに与える励振位相Ｑｍを求めて
おけば９次に主ビームを走査する場合には繰返し計算を
必要としないので。

少ない演算で、主ビーム走査時の低サイドロープパター
ンが形成できる。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すアンテナ装置の構成
図であ’）　＊　　”８１ｓ　Ｅａｌ＋　”・ｅ　Ｅａ
Ｎ−及びＰＳＩｓ　ＰＳ２＃　”’Ｉ　ＰｓＮｅ　　（
１１〜＋３１は上記従来例と同様のものである。　＋５
１ｔｆ各素子アンテナの励振位相を演算する励振位相演
算装置である。上記励振位相演算装置（５）は、所望の
サイドロープレベルを得るために素子間引き法により、
Ｎ個の素子アンテナを間引いたＭ個の素子アンテナから
成る第１の素子アンテナ群と（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテ
ナから成る第２の素子アンテナ群に分け、上記Ｍ個の素
子アンテナによる合成放射パターンのピークレベルを低
くするような励振位相を演算する最適位相演算部【６）
と、上記（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナによる合成放射パ
ターンの主ビームを所望の方向に形成するため、（Ｎ−
Ｍ）個の素子アンテナの励振位相を演算する共相励振位
相演算部（７）とからなる。以下に上記励振位相演算装
置（５）の動作を第２図のフローチャートに従って説明
する。但し、第２図に示す動作は、第１図に示すアンテ
ナ装置が全素子に共相励振位相を与えたときの放射パタ
ーンと低サイドローブ化を行った放射パターンの２つの
放射パターンのみ形成する場合を示す。

まず、励振位相演算装置（５）より、ステップ８で主ビ
ーム方向θを入力し、ステップ９で上記θ方向に主ビー
ムを向けるためＮ個の素子アンテナにつながれた各移相
器に共相励振位相を与える。ステップ８．９により得ら
れた合成放射パターンを第３図に示す。ついで、ステッ
プ１ｏで低サイドローフ化を行うか（Ｙｅｓ）または１
行わないか（ＮＯ）を選択し、　Ｎｏならばステップ８
にもどり、Ｙｅｓならばステップ１１で低サイドロープ
パターンの主ビーム方向θを入力する。ここでステップ
１２の動作、つまり、励振位相演算装置（５）において
。

所望のサイドロープレベル管入力し、素子間引き法によ
りＮ個の素子アンテナ装置個の素子アンテナから成る素
子アンテナ群（以下α素子と呼ぶ）と（Ｎ−Ｍ）個の素
子アンテナから成る素子アンテナ群（以下β素子と呼ぶ
）に分ける。このとき。

α素子については、ステップ１４において最適位相演算
部（６１が次式を最小にするＱｍを求める。

（ｍ＝　Ｉ　ＳＭ　） 但し−Ｑｍ；α素子につながれたｍ番目の移相器に与え
る励振位相の値 （０１〜Ｏｋ、φ１〜φｋ）；全方位 Ａｍ（”　Ｉφ）；（θ、φ）方向に寄与するα素子の
珈幅 Ｐｍ（θ、φ）：（σ、φ）方向に寄与するα素子の位
相 上記式（２）のＦをＱｍについて最小にする演算は例え
ば非線形計画法を用いて行う。一方、β素子については
、ステップ１５において、共相励振位相演算部（７）が
β素子による合成放射パターンの主ビームをθ方向に向
けるための励振位相Ｑｉ（ｉ＝１〜Ｎ−Ｍ）を求める。

上記ステップ１４．１５の演算が終了した後、ステップ
１６で、Ｎ個の移相器に上記Ｑｍ−Ｑｉを設定する。以
上ステップ１１からステップ１６　　により得られた低
サイドローブパターンを第４図の実線で示す。

次に、低サイドロープレベルを保ちながらビーム走査を
行う場合について、述べる。ステップ１７で、低サイド
ロープレベルを保ちながらビーム走査を行うか（Ｙｅｓ
）、行わないか（Ｎｏ）を選択し。

ＮＯならばステップ１９において、　低サイドローフ化
を終了するか（Ｙｅｓ）、終了しないか（ＮＯ）を選択
する。

一方、低サイドロープレベルを保ちながらビーム走査を
行う場合、つまシステップ１７でＹｅｓを選択したとき
、ステップ１８で主ビーム方向θを入力し、ステップ１
５でβ素子による合成放射パターンの主ビームをθ方向
に向けるための励振位相Ｑｉを求め、ふたたびステップ
１６でＱｍ＊Ｑｉを与えるが、Ｑｍについては固定とす
る。このときの低サイドローブパターンを第４図の破線
で示す。なお、このときのθを前記θと区別するためθ
′と示した。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、Ｎ個の素子アンテナ
とこの各素子アンテナにつながれたＮ個の移相器と、上
記移相器に与える励振位相の設定値を演算する励振位相
演算装置とを備え、かつ。

上記励振位相演算装置は、所望のサイドロープレベルを
得るために素子間引き法によシ、Ｎ個の素子アンテナ装
置個の素子アンテナから成る第１の素子アンテナ群と（
Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナから成る第２の素子アンテナ
群とに分け、上記第１の素子アンテナ群による合成放射
パターンのピークレベルをできるだけ低くするための励
振位相Ｑｍ（ｍ＝１〜Ｍ）を求める最適位相演算部と、
上記第２の素子アンテナ群による合成放射パターンの主
ビームを所望の方向に形成するための励振位成Ｑｉ（ｉ
＝１〜Ｎ−Ｍ）ｉ求める共相励振位相演算部とで構成し
たので０間引いた一部の素子アンテナの励振位相のみ、
非線形計画法のような繰シ返し計算を用いて演算するの
で、短時間で低サイドローブパターンが実現でき、さら
に、主ビームを走査する場合には、上記Ｍ個の素子アン
テナの励振位相Ｑｍを固定し、上Ｅ（Ｎ、−Ｍ）個の素
子アンテナの励振位相Ｑ１のみ演算することによって、
主ビーム走査時の低サイドローブパターンが形成でき、
一般に、　Ｑｉを求める演算はＱｍを求める演算に比べ
高速に行なうことができるので、低サイドロープレベル
を保ちながら高速にビーム走査を行なうことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるアンテナ装置の構成図、第２
図はこのアンテナ装置における移相器の設定値の演算方
法を示すフローチャート、第３図はすべての移相器に共
相励振位相を設定したときの１合成放射パターン図、第
４図はこの発明のアンテナ装置により得られる合成放射
パターン図。 第５図は、従来のアンテナ装置の構成図である。 図において、　　Ｅ１１＋　Ｅａ２ｓ・・・ｌ　ＥａＮ
は素子アンテナ＃　　ｐ３１．　Ｐ８２１・・・Ｉ　Ｐ
ＳＮは移相器、（１）は合成器。 （２）は受信機、（３１は移相器制御回路、（４）は励
振位相演算プロセッサ、（５）は励振位相演算装置、（
６１は最適位相演算部、（７１は共相励振位相演算部で
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ個の素子アンテナと、上記各素子アンテナにつながれ
   たＮ個の移相器と、上記移相器を制御する移相器制御回
   路と、上記各素子アンテナによる合成放射パターンを所
   望のものとするように上記各移相器に与える励振位相の
   設定値を演算する励振位相演算装置とを備え、上記励振
   位相演算装置は、素子間引き法により、上記Ｎ個の素子
   アンテナをＭ個の素子アンテナから成る第１の素子アン
   テナ群と（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナから成る第２の素
   子アンテナ群の２つの素子アンテナ群に分けて、上記第
   １の素子アンテナ群による合成放射パターンのピークレ
   ベルをできるだけ低くするようにＭ個の素子アンテナに
   つながれたＭ個の移相器に与える励振位相Ｑ＿ｍ（ｍ＝
   １〜Ｍ）を算出する最適位相演算部と上記第２の素子ア
   ンテナ群による合成放射パターンの主ビームを所望の方
   向に形成するように（Ｎ−Ｍ）個の素子アンテナにつな
   がれた（Ｎ−Ｍ）個の移相器に与える励振位相Ｑ＿ｉ（
   ｉ＝１〜Ｎ−Ｍ）を算出する共相励振位相演算部とから
   なることを特徴とするアンテナ装置。