JPH0227803A

JPH0227803A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0227803A
Application number: JP63177702A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saito; 淳斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-16
Filing date: 1988-07-16
Publication date: 1990-01-30

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コンフォーマル
アレーアンテナに関するものである〔従来の技術〕第８図は従来のアンテナ装置を示す構成図であり２図に
おいて（１１は半球上に複数個の素子を設ケタコンフォ
ーマルアレーアンテナ（２）は上記コンフォーマルアレ
ーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体、　　（
３１）〜（３ｎ）Ｖｉ上記構造用基体に沼って配列され
たｎ個の素子、　　（４１）〜（４ｎ）は上記素子（３
１）〜（３ｎ）に接続するｎ本の信号線。

（６）は上記信号線（４１）〜（４ｎ）に接続するマイ
クロ波ビーム形成回路である。第９図は上記コンフォー
マルアレーアンテナ（１）を構成する素子（３１）〜（
３ｎ）の構成図であシ例として（３１）について示すも
のであり（６１）は素子アンテナである。

次に動作について説明する。マイクロ波電力はコンフォ
ーマルアレーアンテナ（１）の半球の構造用基体（２）
に溢って配列された素子（３１）　（３ｎ）の素子アン
テナ（６１）〜（６ｎ）によシ受信され、信号線（４１
）〜（４ｎ）を経由しマイクロ波ビーム形成回路（５）
Ｋ伝送されマイクロ波移相器、マイクロ波可変減衰器、
マイクロ波スイッチ、マイクロ波結合器等を用いて、ｉ
イクロ波信号のまま合成されビームを形成する。

〔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ているので
アンテナのビームは半空間にわたり任意に形成できるが
、移相器、減衰器、スイッチ、結合器９分配器等のマイ
クロ波部品を用いて多くのビームを構成する場合形状損
失が太きくなり、限られた数のビームしか同時に合成で
きなかった。また、レーダ装置の一部として使用し所望
の方向にビームを向けた場合を想定すルト、所望の方向
からコンフォーマルアレーアンテナ（１）を見た場合素
子（３１）〜（３ｎ）のうち影になる部分の素子は有効
に利用できなくなシ、特に天頂方向からの走査角が９０
°に近づくと半数近くの素子は有効に使用されなくなる
。

また、サイドロープの低減手段として、平面アレーの場
合用いられていたテーラ−分布、チエビシエフ分布等の
低サイドロープ振幅分布は、生ビーム方向のごく限られ
た角度範囲では有効なもののそれ以外の領域ではアンテ
ナの曲率のため有効ではない。第１０図はこのための説
明図である。、ｇｔｏ図（、）は平面アレイアンテナに
ついての説明であり合成パターンＥ１はＢｌ　　＝ｆ、
Ｘ　　ａｂｅＪ”　”　＋・−・−・川［１１に工ｌ？Ｌ　：素子数＠ｉｒ　：　４番目の素子の振幅 φ、↓　ニル番目の素子の位相ｔ　　：素子のパターン（全素子共通）と表記できる。

しかしながらコンフォーマルアレイアンテナの場合は第
１０図（ｂ）に示すように各々の素子（３１）〜（３ｎ
）が曲面上にあるため観測方向が変化すると各々の素子
パターンの観測方向−・の寄与が変わシ合成パターンＢ
、？ｉ？Ｌ　：素子数ｇＬ：４番目の素子の振幅 φμ：↓番目の素子の位相ｔ↓　：４番目の素子のパターン（素子位置により異なる）となる。従って第１０図（ａ）に示すように平面アレイ
アンテナの場合は観測方向を変化させても素子パターン
ｆが同一であるため観Ｉ１１方向に対する寄与の素子（
３１）〜（３ｎ）相互の比率は同じとなる。

しかしながら、第ｉｏ図（ｂ）に示すように、コンフォ
ーマルアレイアンテナの場合は各々の素子（３１）〜（
３ｎ）の観測方向への寄与が、素子パターンの違いによ
シ異なるため生ビーム方向でマイクロ波ビーム形成回路
の定数を設足し低サイドロープを与える振幅分布を与え
ても、その他の観測方向では十分な低ブイトロープ化が
実現できない。

〔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、各素子（３１）〜（３
ｎ）に低雑音増幅器と゛ｒアナログディジタル変換器付
加し素子（３１）〜（３ｎ）の出力をディジタル信号に
変換しディジタルビーム形成回路とディジタルビーム形
成回路の任意の複数の出力端に掛け算器とを付加したも
のである。

また、この発明に係るアンテナ装置は、各素子（３五）
〜（３ｕ）に低雑音増幅器とアナログディジタル変換器
とを・付加し、素子（３１）〜（３１１）の出力をディ
ジタル信号に変換した後、ビーム合成時のナル点を制御
するナルビーム形成回路により制御された複数個のディ
ジタルビーム形成回路によシディジタル的に合成した複
数のビームを複数個の掛け算器を用いて合成したもので
ある。

また、この発明に係るアンテナ装置は、各素子（３１）
〜（３ｎ）に低雑音増幅器とアナログディジタル変換器
とを付加し、素子（３１）〜（３ｎ）の出力をディジタ
ル信号に変換した後、ビーム合成時のサイドロープを特
低の方向で制御する低サイドロープ形成回路によシ制御
された。複数個のディジタルビーム形成回路によりディ
ジタル的に合成した複数のビームを複数個の掛け算器を
用いて合成したものである。

〔作用〕

この発明においては、ディジタルビーム形成回路で各素
子（３１）〜（３ｎ）からの位相振幅情報を含むディジ
タル信号を並列に任意に合成して処理し、その結果を任
意に掛け合せられるため。

同時に複数種多ビームを合成することが可能となシ全素
子（４）を有効に使用することを可能にしあわせて低ブ
イトロープ化も実現できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（１）は半球上に複数個の素子を設は九コン
フォーマルアレイアンテナ（２）は上記コンフォーマル
アレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体、　
　（３１）〜（ｋ）は上記構造用基体に沼って配列され
たｎ個の素子、　　（４１）シ４ｎ）は上記素子（３１
）〜（ａｎ）　Ｋ接続するｎ本の信号線（７１）〜（７
ｎ）は上記ｎ個の素子からの信号を烏個に分配するディ
ジタル信号分配器、　　（８ｕ）〜（８−１１８）は上
記ディジタル信号分配器（７１）〜（ト）に笈続する九
×島本の信号線ｅ　　（９１）〜（９−）は上記信号線
（８１１）〜（８−ｕｓ）　Ｋ接続されたディジタルビ
ーム形成回路ｔ　　（１０１１）　（１０ａｓａ）は上
記ディジタルトム形成回路に接続された信号線＋　　（
ｌｉｔ）〜（１１？Ｌ）は上記信号ｍ　（１０ｕ　）〜
（１０−ｎ）に接続され九掛け算器である。

ｇ２図ｄコンフォーマルアレーアンテナ（１）全構成す
る素子（３１）〜（３ｎ）の構成図であり５例として素
子（３１）Ｋついて示すものであり、　　（６１）は素
子アンテナ（ｔ２１）は低雑音増幅器、　　（１３ｔ）
はアナログディジタル変換器である。

次に動作について説明する。コンフォーマルアレ−アン
テナ（１）の構造用基体（２）に取シ付けられた素子（
３Ｋ）〜（３Ｋ）の素子アンテナ（６１）〜（６ｔＬ）
で受信されたマイクロ波信号は低雑音増幅器（１２１）
〜（１２ｆｉ）で増幅される。低雑音増幅器（８１）〜
（８ｔｔ）で増幅されたマイクロ波信号は直接又は！Ｆ
に変換されその出力はアナログディジタル変換器（１３
１）〜（１３？Ｌ）により位相と振幅の情報を含むディ
ジタル信号に変換される。ディジタル信号は信号線（４
１）〜（４？Ｌ）を伝送されディジタル信号分配器（７
１）〜（７ｆｉ）で烏分配されディジタルビーム形成回
路（９１）〜（転）で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。

ディジタルビーム形成回路（９１）〜（９−）で合成さ
れた信号は掛け算器（Ｕ−）〜（１１％）において鵬個
中、任意の複数個選択されベクトル的に掛け合せられる
。第３図はその原理を示す図である。

第３図において（、）（ｂ）をディジタルビーム形成回
路（９１）〜（９ｓ）の任意の２つの出力とした場合。

ベクトル的に掛け算すると、最大サイドロープレヘルは
各々のビームの最大サイドロープレベルの積となシ単体
でのサイドロープ特性が悪くても低サイドロープ化がは
かれる。図の場合では最大−２０ｄＢ以下となる。また
、主ビームの幅も狭くすることが可能となる。

このように全ての素子（３１）〜（３ｔｔ）からの情報
を常時有効に処理できるため半空間全ての方向からの情
報が常時得られるとともに、コンフォーマルアレイアン
テナ特有の問題であった低サイドロープ化が可能となシ
同時にビーム幅も狭めることが可能となった。

なお、上記実施例はコンフォーマルアレーアンテナ（１
１として半球を使用したがこれに限定したものではなく
、艦船、航空機、ミサイル、陸上用車両、衛星、地上レ
ーダサイト等の構造物の外側及び円柱１球円錐等の一部
又はこれらを複合した形状の曲面の一部又は複数箇所を
有する形状であってもよい。

偏波については、直線偏波に限定することなく円偏波も
使用可能である。

ディジタルビーム形成回路（９１）〜（９つの出力端子
の数は素子数九と同数である必要はなくビーム合成のア
ルゴリズムにより１から最大ｎまでの値となる。

Ｉ＠４図はディジタルビーム形成回路（９１）　−（：
９”）の振幅位相の制御を行い各々のディジタルビーム
形成回路（９１）〜（９”）で形成されるビームのナル
点を個別に制御するナルビーム形成回路＠を付加した場
合であり、その原理を第５図に示す。第５図（ａ）にお
いて昭和５７年度電子通信学会総合全国大会予稿集発表
番号６５９に示されるような平面波合成法を用いて±θ
１．±θ、。

±θ、と等間隔又は不等間隔に複数個ナルを形成する。

一方、同図（ｂ）に示すように同図（、）で形成したナ
ルの中間にナルを形成しこれらを掛け算器（１１１）〜
（１１−Ｌ）によって掛け合わせその結果を同図（ｃ）
に示す。このようにサイドロープのピークとナルを掛け
合わせることにより、サイドロープレベルを大幅に低減
することが可能となる。

第６図は、ディジタルビーム形成回路（９１）〜（’１
１”）内で各素子に与えられる振幅位相の重み付けを変
化させ１個々のディジタルビーム形成回路ごとにサイド
ロープを局部的に大幅に低減させる低サイドロープ形成
回路（至）を付加し九場合について示すもので、その原
理を第７図に示す。ｗＪ７図において全体的にサイドロ
ープレベルが高いコンフォーマルアレイアンテナの特定
の方向φ、又はφ、にそれぞれ低ブイトロープパターン
を形成したした場合について同図（、）及び価）に示し
ている。ここで低サイドロープパターンの合成は例えば
昭和５７年度電子通信学会総合全国大会予稿集６５９に
示すように平面波合成法を用いて、特定の角度範囲につ
いて連続的にナルを合成し実現するか、その他の低サイ
ドロープ化法を用いても良い。

同図（ｃ）は同図（ａ）、　（ｂ）のパターンの積を示
すもので、２つの角度φ、とφ、で低サイドロープ化が
されている。従って、ディジタルビーム形成回路（９Ｋ
）〜（９＋＋ａ）の個数を増やし各々別々の角度で低サ
イドロープ化をはかシ合成すれば広範囲にわたシ低サイ
ドロープ化が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればコンフォーマルアレー
アンテナ（１）のマイクロ波信号をディジタル信号に変
換し、ディジタルビーム形成回路（９１）〜（静）で合
成しかつその出力を掛け算器（ＩＩｓ　）〜（１１？Ｌ
）によって掛け合わせるので従来のアンテナが有してい
た超低サイドロープ多ビーム同時形成、全素子（３１）
〜（３九）の有効利用等に関する問題が改善され多目標
処理、アンテナビーム走査範囲の拡大ＥＣＣＭ性の向上
、低空目標対処その他のディジタル処理を使用し良信号
処理システムとの連接アンテナ全体の小形化等に関して
大幅に性能が向上する。

【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を示す
構成図、第２図はこの発明によるアンテナ装置の素子の
構成図、第３図（ａ）〜（ｃ）は低サイドロープ化の原
理を示す図、第４図はナルビーム形成回路を付加した場
合の構成図、第５図（、）〜（Ｃ）はナルビーム形成回
路を付加した場合の原理説明図、第６図は低サイドロー
プ形成回路を付加した場合の構成図、第７図（、）〜（
Ｃ）は低サイドロープ形成回路を付加した場合の原理説
明図、ｉｇｓ図は従来のアンテナ装置の構成図。第９図は従来のアンテナ装置の素子の構成図。第１０図（ａＬ　（ｂ）はパターン合成の原理説明図。第１１図（ａ）、　（ｂ）は開口分布説明図である。（ｌｌｔ：ｉコンフォーマルアレイアンテナ、　（２）
ハ構造用基体、（３重）〜（３Ｋ）は素子、（伯）〜（
４％）は信号線、（６）はマイクロ波ビーム形成回路、
　　（６，）〜（ｈ）は素子アンテナ、　　（７ｔ）−
（７ｆｉ）はディジタル信号分配器、　　（８１１）−
（８ｙｕｓ）は信号線＃　　（９１）〜（９鵬）はディ
ジタルビーム形成回路ｅ　　（１０ｔｔ　ｘ１０錫→は
信号線ｅ　　（１１１）〜（１ｔ−）は掛け算器、（２
）はナルビーム形成回路、ａ３は低サイドロープ形成回
路である。なお２図中、同一符号は同−又は相当部を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）航空機の表面あるいは艦船の表面等与えられた形
状の構造用基体と、上記構造用基体に沿って配列された
複数個の素子とを有するコンフォーマルアレーアンテナ
において、上記各々の素子に、低雑音増幅器及び上記低
雑音増幅器の出力を直接またはＩＦに変換した後ディジ
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
する複数個のディジタルビーム形成回路と、上記ディジ
タルビーム形成回路の任意の複数個の出力端に接続され
た複数個の掛け算器とを付加したことを特徴とするアン
テナ装置。
（２）航空機の表面あるいは艦船の表面等与えられた形
状の構造用基体と、上記構造用基体に沿って配列された
複数個の素子とを有するコンフォーマルアレーアンテナ
において、上記各々の素子に、低雑音増幅器及び上記低
雑音増幅器の出力を直接又はＩＦに変換した後ディジタ
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
る複数個のディジタルビーム形成回路と、上記ディジタ
ルビーム形成回路に接続されたナルビーム形成回路と、
上記ディジタルビーム形成回路の任意の複数個の出力端
に接続された複数個の掛け算器とを付加したことを特徴
とするアンテナ装置。
（３）航空機の表面あるいは艦船の表面等与えられた形
状の構造用基体と、上記構造用基体に沿って配列された
複数個の素子とを有するコンフォーマルアレーアンテナ
において、上記各々の素子に、低雑音増幅器及び上記低
雑音増幅器の出力を直接又はＩＦに変換した後ディジタ
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
る複数個のディジタルビーム形成回路と、上記ディジタ
ルビーム形成回路に接続された低サイドロープ形成回路
と、上記ディジタルビーム形成回路の任意の複数個の出
力端に接続された複数個の掛け算器とを付加したことを
特徴とするアンテナ装置。