JPH02265302A - 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〕 この発明はレーダシステムに用いられるディジタルビー
ムフォーミングアンテナに関するものでろる。

〔従来の技術〕

第４図は従来のアンテナ装置を校正する場合について、
その−例を示したものでろシ図において（１，）〜（１
ｎ）は平面上に配列されたｎ個の素子アンテナ、（２）
は平面形状の構造用基体、　（３，）〜（３）は上記素
子アンテナ（１，）〜（１りに接続するｎ個の低雑音増
幅器、　（４，）〜（４ｎ）は上記低雑音増幅器（３１
）〜（３りに接続するｎ本の信号線、　（５，）〜（５
ｎ）は上記信号線（４，）〜（４りに接続するｎ個のア
ナログ・ディジタル変換器。

（６，）〜（６りは前記アナログディジタル変換器（５
，）〜（５ｎ）に接続し、ビーム制御器へ信号を伝送す
るｎ本の信号線、　（７，）〜（７りは前記アナログ・
ディジタル変換器（５１）〜（５ｎ）に接続し、ディジ
タルビーム形成回路に信号を伝送するｎ本の信号線、（
８）は上記信号線（６，）〜（６りに接続しビーム形成
を制御するビーム制御器、（９）は上記信号線（７１）
〜（７りに接続し、上記ビーム制御器（８）によシ与え
られた重み付けを行いビームを形成するディジタルビー
ム形成回Ｍ　、　（１０１）〜（１０〕は上記ディジタ
ルビーム形成回路（９）のｍ個の出力端、ｉｌυはアン
テナ装置を校正する際に使用する基準信号を発生する電
波源、ａｚは上記電波源（１１，）に接続された校正用
電波放射アンテナである。

次に動作について説明する。構造用基体（２）に取り付
けられた素子アンテナ（１１）〜（１りで受信されたマ
イクロ波信号は低雑音増幅器（３１）〜（３ｎ）１幅さ
れる。低雑音増幅器（３，）〜（３ｎ）で増幅されたマ
イクロ波信号は、信号線（４，）〜（４ｎ）を経由して
アナログ・ディジタル変換器（５，）〜（５ｎ）により
直接またはＩＰ（中間周波数）信号に変換された後１位
相と振幅の情報を含むディジタル信号に変換される。変
換されたディジタル信号は２分されて一方は信号線（６
，）〜（６ｎ）を経由して。

ビーム制御器（８）に送られビーム形成時のクエイテイ
ング決定の情報として使用されるとともに１％う一方は
信号線（７，）〜（７ｎ）を経由してディジタルビーム
形成回路（９）に送られる。ディジタルビーム形成回路
（９）においては、ビーム制御器（８）で決定されたウ
ェイティングを各入力信号に乗じ友後に個別フーリエ変
換、高速フーリエ変換、　Ｗｉｎｏｇｒａｄフーリエ変
換等の技術を使用して、マイクロ波信号としてではなく
ディジタル信号としてビーム合成される。従って各素子
（１１）〜（１りからの信号がディジタル信号に変換さ
れてしまえば、ビーム形成の過程は全てディジタル処理
で行われるため系の時間的、温度的変動は少ないものの
、それ以前の部分については２校正の必要がある。

従来のアンテナ装置において２％構成品の特性のばらつ
き、工作・組立方法に起因する特性のばらつき、低雑音
増幅器（３，）〜（３ｎ）の湯度特性時間的変動に起因
するばらつき等を補正し、アンテナを校正するには遠方
に置かれた校正用電波放射アンテナａｚから、アンテナ
装置が動作する周波数ごとに電波源ａυで発生させた電
波を放射し、素子アンテナ（１）〜（１）、低雑音増幅
器（３，）〜１　　　　　　　ｎ （３）、信号線（４，）〜（４ｎ）アナログ・ディジタ
ル変換器（５，）〜（５り　、信号線（６，）〜（６ｎ
）を経由して得られ元信号を検出しその値を使用して校
正していた。校正用電波放射アンテナα２と各素子アン
テナ（１１）〜（１りの距離をり、〜Ｌｎとすると、Ｌ
、〜Ｌｎの距離の差を波長λで割った値が許容位相誤差
Δφ以下となる様に２式で表現すると ＋Ｌ１−Ｌｊ＋≦６φ　　　、＋１） λ ここで λ−波長 Ｌｌ、　Ｌｊ：　Ｌ、〜Ｌｎの任意の異なる組み合せに
アンテナ装置と校正用電波放射アンテナａｌｌの距離を
設定していた。例えば許容誤差を波長の１６分の１に設
定するには、距離り、〜Ｌｎをここで り、二校正用電波放射アンテナ開口径 Ｄ２：アンテナ装置のアンテナ開口径 に設定する必要がある。

また、振幅については、振幅の許容誤差をΔＡとすると
。

Δφ・λがＬ□に比較して非常に小さい場合はΔφ・λ ≦６Ａ　　　　　　　　　　　　　・・・（３）となる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のアンテナ装置は２以上のように構成されているの
で１校正する際に校正用電波放射アンテナａ２の大きさ
Ｄを無視したとしても、アンテナ径を１ｍ、波長を３ｍ
とすると約６７ｍの距離が必要で口ｐ大規模な測定レン
ジが必要となる。従って、定期的にアンテナ装置を校正
することはできても９例えば、レーダの動作状態での校
正を考えると９校正用電波放射アンテナ装置とアンテナ
装置との距離が変化しないシステムにおいて（例えば地
上固定レーダ）は可能であるものの、レーダー自体が運
動しているシステム等（例えば、航空機。

車載、艦船用レーダ等）においては難かしくなる。

従って、アンテナ装置内の低雑音増幅器（３，）〜（３
ｎ）　　、アナログディジタル変換器（５１）〜（５ｎ
）等の時間的変動が問題となり、場合によっては。

校正精度が落ち、大幅な性能劣下が発生するなどの問題
点があった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされた
もので２校正を一度行えば、以後は動作状態でも校正が
可能な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、第２の校正用電波放射
アンテナを構造用基体（２）に沿って配置し。

それに電波を供給する電波源を内蔵したものである。

〔作用〕

この発明における第２の校正用電波放射アンテナから放
射されるマイクロ波と遠方に設置されている校正用電波
放射アンテナから放射される同一周波数のマイクロ波信
号との関係をあらかじめ測定しておき、運用状態では第
２の校正用電波放射アンテナから放射される電波のみを
基準として校正し、アンテナ装置が動作状態でも校正全
可能にしている。

〔実施例〕

以下、この発明の一冥施例を図について説明する。第１
図において、　（１，）〜（１りは平面上に配列された
ｎ個の素子アンテナ、（２）は平面形状の構造用基体、
（５，）〜（３ｎ）は上記素子アンテナ（１，）〜（１
ｎ）に接続するｎ個の低雑音増幅器。

（４）〜（４）は上記低雑音増幅器（３１）〜（３ｎ）
１　　　　　　　　ｎ に接続するｎ本の信号線、（５，）〜（５ｎ）は上記信
号線（４，）〜（４りに接続するｎ個のアナログ・ディ
ジタル変換器、（６）〜（６□）Ｖｉ、前記アナ０グ・
ディジタル変換器（５，）〜（５ｎ）に接続し。

ビーム制御器へ信号を伝送するｎ本の信号線。

（ツー）〜（７りは前記アナログ・ディジタル変換器（
５，）〜（５りに接続し、ディジタルビーム形成回路に
信号を伝送するｎ本の信号線、（８）は上記信号線（６
，）〜（６りに接続しビーム形成を制御するビーム制御
器、＋９１Ｆｉ上記信号＃！（７，）〜（７ｎ）に接続
し、上記ビーム制御器（８）により与えられたｌみ付け
を行いビームを形成するディジタルビーム形成回路、　
（１（１，）〜（１０ｍ）は上記ディジタルビーム形成
回路（９）のｍ個の出力端、　（１１，）はアンテナ装
置を校正する際に使用する基準信号を発生する電波源、
　（１２）は上記電波源（１１，）に接続され次校正用
電波放射アンテナ、（１２□）は上記構造用基体（２）
に沿って配置された校正用電波放射アンテナ、（１１□
）は上記校正用電波放射アンテナ（１２□）に接続され
、ビーム制御器（８）の制御信号により動作する電波源
でおる。

次に動作について説明する。第２図中に校正のためＯ手
Ｊ［−示す。まずステップＡで測定周波数を決め９校正
用電波放射アンテナ（１２，）を使用しビーム制御器（
８）にデータを堰シ込む、これを”１１〜Ｗ、ｎとする
。

次に校正用電波放射アンテナ（１２２）を使用し。

測定データ”２１〜”２ｎを同じくステップＢでビーム
制御器（８）に取り込む。

ここで２校正用電波放射アンテナ（１２，）から各素子
アンテナ（１，）〜（１りまでの素子アンテナ（１ｋ）
を基準とした相対的な電波の伝播経路の差は周波数と校
正用電波放射アンテナ（１２２）と各素子アンテナ、（
１，）〜（１りの物理的配置により一位的に決定される
ことに着目する。この量は電気的な校正用電波放射アン
テナ（１２２）と素子アンテナ（１，）〜（１ｎ）間の
相対的な結合量の差とじて−位置に決定され、それ’Ｉ
ｗ。１〜”ｃｎとするととなる。次に本アンテナ装置を
校正用電波放射アンテナ（１２）、を波源（１１，）か
ら切シ離して。

アンテナ装置単独で動作している状況を考える。

この状態でステップＣによシ校正用電波放射アンテナ（
１２２）から電波を送信し、ビーム制御器（８）で取り
込んだ受信データをＷ、〜”５ｍとするとステップＤに
おける補正用データＷＦ、〜”ＰｎはＷＷ １１　２ｋ　　３１　　　　　・・・（５）Ｗ　　Ｗ　
　Ｗ １ｋ　　　２１　　５に となる。従って以後は必要に応じて校正用電波放射アン
テナ（１２□）を使用し、ビーム制御器（８）に取シ込
んだデータを基に既知の式（４）で決定された結合ＺＷ
。１を用い式（５）の計算を実施し補正用データ”Ｆｉ
を更新することが可能となる。

その際９校正用電波放射アンテナ（１２１）及び電波源
（１１、）は不要となる。

なお、上記実施例では平面上に配列されたアンテナ素子
（１，）〜（１ｎ）及び平面形状の構造用基体（２）の
場合について述べたが、これに限定することなく、航空
機の表面あるいは艦船の表面等与えられた形状の構造用
基体（２）に沿って配列されたアンテナ素子（１，）〜
（１ｎ）及び校正用電波放射アンテナ（１２）の場合に
ついても同等の効果が期待できることはぎりまでもない
。

校正用電波放射アンテナ（１２２）の位置としては。

上記実施例に限定することなくアクティブフェイズドア
レイ等で使用される素子間引き位置、アンテナ素子（１
，）〜（１ｎ）が配置されている領域の外側、内側等、
任意の位置であって良く、ま几使用する校正用電波放射
アンテナ（１２□）はアンテナ素子（１，）〜（１りと
同一のものであっても良く。

任意の種類のものを使用可能でろることは言うまでもな
い。

校正用を波放射アンテナ（１２□）の数は第３図に示す
様に複数個を切シ換えて使用してもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。電波源（１１□）から送出された
電波は、切換器α罎でに本の信号線（１４）〜（１４ｋ
）のうちいずれかに切換えられ。

それに接続され几１個の校正用電波放射アンテナ（１２
）〜（１２□ｋ）に伝送され各々を個の素子アンテナ（
１）〜（１）、低雑音増幅器（５，）〜１　　　　　　
　　ｎ （３）、信号線（４，）〜（４ｎ）　　、アナログディ
ジタル変換器（５，）〜（５りからなるに個のブロック
（１５）〜（１５ｋ）ごとに上記実施例と同様の手順で
補正用データ”７１〜”Ｆｎを計算できる。

上記実施例において、谷ブロック（１５，）〜（１５ｋ
）内に含まれる素子アンテナ（１，）〜（１ｎ）　、低
雑音増幅器（３，）〜（３ｎ）　、信号線（４，）〜（
４ｎ）　。

アナログディジタル変換器（５）〜（５ｔ）の数をを個
としであるが、これに限定することなく任意に選択でき
校正用電波放射アンテナ（１２２，）〜（１２２ｋ）の
位置も任意に選択できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、素子アンテナが複数
並べられている同一の構造用基体に沿って校正用電波放
射アンテナを配置し、それに接続され次電波源を具備し
ているため、−度補正用データｖｒ　　−ｗ　　を取っ
てしまえば以後の校正はｃｌ　　　　　　ａｎ アンテナ装置単体で可能となり、大がかりな試験装置が
不必要となるばかりか、アンテナが動作状態であっても
校正が可能となフ性能の大幅向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置及び校
正系の構成図、第２図は校正の手順を示す図、第３図は
校正用電波放射アンテナ（１２□）を複数個使用する場
合の構成図、第４図は従来のアンテナ装置を示す構成図
である。 図中、　（１１）〜（１ｎ）は素子アンテナ、（２）は
構造用基体１　（３，）〜（３ｎ）は低雑音増幅器、　
（４，）〜（４〕は信号線、（５，）〜（５りはアナロ
グ・ディジタル変換器、　Ｃ６１）〜（６ｎ）は信号線
。 （７，）〜（７りは信号線、（８）はビーム制御器、（
９）はディジタルビーム形成回路、　（１０，）〜（１
０，）は出力端、（１１）、　（１１）は電波源１　（
１２，Ｌ（１２）、　（１２）〜（１２□ｋ）は校正用
電波放射アンテナ、ａ湯は切換器、　（１４，）〜（１
４ｎ）は信号線。 （１５）〜（１５ｋ）はブロックである。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 構造用基体と、上記構造用基体に沿つて配列された複数
   個の素子アンテナと、上記各々の素子アンテナに接続さ
   れた低雑音増幅器と、上記低雑音増幅器の出力をディジ
   タル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、上
   記アナログ・ディジタル変換器の出力を合成しビームを
   形成するディジタルビーム形成回路と、上記アナログ・
   ディジタル変換器の出力信号を基に上記ディジタルビー
   ム形成回路のビーム形成を制御するビーム制御器とから
   なるアンテナ装置において、 上記構造用基体に沿つて配列された校正用電波放射アン
   テナと、前記校正用電波放射アンテナに接続された電波
   源とを具備したことを特徴とするアンテナ装置。