JPH03140002A - デュアル移相器を有する空間給電アレイ・アンテナ - Google Patents

デュアル移相器を有する空間給電アレイ・アンテナ

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JPH03140002A
JPH03140002A JP2277565A JP27756590A JPH03140002A JP H03140002 A JPH03140002 A JP H03140002A JP 2277565 A JP2277565 A JP 2277565A JP 27756590 A JP27756590 A JP 27756590A JP H03140002 A JPH03140002 A JP H03140002A
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (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】 ［発明の分野］ 本発明はフェーズド・アレイ・アンテナに関し、更に詳
細にはレーダ・システムに使用される空間給電フェーズ
ド・アレイ・アンテナに関する。
［背景技術］ 空間給電フェーズド・アレイ・アンテナは、地対空防衛
システム、例えば［パトリオット（ＰＡＴＲＩ　０Ｔ）
Ｊ　　（アメリカ合衆国政府の登録商標）と呼ばれるシ
ステムにおいて有効に使用することができることは、当
該技術分野において知られている。このパトリオット・
システムでは、制御レーダの第１の空間給電フェーズド
・アレイ・アンテナが目標（即ち、攻撃する航空機）を
照射してその目標から直接反射される反射信号を受ける
ように配置され、第２のアンテナが目標を攻撃するため
飛行中の誘導ミサイル（以後「ミサイル」という）から
再送信される信号を受信するように配置され、その再送
信される信号はミサイルの反射信号に類似している。反
射信号と再送信信号の両方が次に誘導指令信号を引き出
すために処理され、この指令信号は第２フエーズド・ア
レイ・アンテナを通してミサイルに至り、最終的に目標
の撃墜を確実にするようにミサイルのコースを調節する
。パトリオット・システムにおける第１及び第２空間給
電アレイ・アンテナを通る無線周波数エネルギのレベル
が高いので、各アンテナを構成する放射素子に亘る位相
分布を決定するのに制御可能フェライト移相器が使用さ
れる。制御可能フェライト移相器（不可逆デバイス）の
使用は、レーダが無線周波数エネルギを送信又は受信す
るとき、各フェライト移相器に対する制御信号を変化さ
せることが必要になる。更に、レーダの雑音指数は各フ
ェライト移相器の挿入損によって低下する。その挿入損
は反射信号が受信されるとき特に重要となる。
［発明の概要］ 前述の背景技術に鑑み、本発明の主要目的は、レーダに
おけるフェーズド・アレイ・アンテナに使用するための
送信及び受信の両方の動作モードに最適の移相器構成を
提供することである。
本発明の他の目的は、レーダにおけるフェーズド・アレ
イ・アンテナ用の挿入損が最小にされた移相器構成を提
供することである。
本発明の更に他の目的は、大きく異なる周波数の信号を
受信するときにも前述の性能が得られる移相器構成を提
供することである。
本発明の前述及び他の目的は、レーダに組込まれるフェ
ーズド令アレイ・アンテナにおける各放射素子とともに
使用し、フェライト移相器（レーダが送信モードのとき
）とダイオード移相器（レーダが受信モードのとき）を
利用して、可逆移相器構成を形成する移相器を提供する
ことによって、ミサイル内のレーダにおいて達成される
。
レーダの雑音指数は、受信信号がダイオード移相器に加
えられる前にその信号の増幅器を設けることによって改
善される。
［実　施　例］ 第１図を参照すると、本発明による空間給電アンテナ１
０は、（ａ）第１周波数の無線周波数エネルギからなる
質問パルス（以下、単に「質問パルス」という）と、（
ｂ）第２周波数の無線周波数エネルギからなる指令信号
（以下、単に「指令信号」という）と、を送信する。空
間給電アンテナ１０は、また、（ａ）航空機（以下「目
標１２」という）からの反射信号（その反射信号の周波
数はドツプラ効果によってシフトされた第１周波数）と
、（ｂ）目標１２を攻撃するため飛行中のミサイル１６
上に既知の適切な装置（図示せず）によって受信される
反射信号を表わす再送信された信号（再送信される搬送
波の周波数は第１周波数又は反射信号の周波と異なって
いる）と、を受信するように作動可能である。
空間給電アンテナ１０は、ここでは第２図に例示され後
述するようなアンテナ素子（エレメント）１８からなる
アレイで形成される。アンテナ・エレメント・アレイの
アンテナ・エレメント１８の各々は、送信モードにおい
て、給電部（フィード）　２０からの無線周波数エネル
ギをコリメートしそして方向づけるように作動され、目
標１２に向けられた無線周波数エネルギのビーム（図示
せず）を形成する。送信機／受信機２２は、コントロー
ラ２４からの信号に応答して、動作し、送信のための無
線周波数エネルギのパルスを形成し、そして受信した無
線周波数エネルギを処理する。ビームは、指令信号が送
信されるべきとき、ミサイル１６に向けられる。受信モ
ードのとき、ビームは、反射信号が受信されるべきとき
目ｅ１２に向けられ、再送信信号が受信されるべきとき
ミサイルエ６に向けられる。
空間給電アレイ・アンテナからのビーム走査の動作及び
構成のより詳細な説明は、本願と同一の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第３，３０５．８６７号公報に記載されて
いる。
ここで、第２図を参照すると、アンテナ・エレメント１
８（第１図）の−例の詳細が示され、このアンテナ・エ
レメントは、米国特許第３．３０５．８６７号に示され
るような空間給電アレイ・アンテナのアンテナ・エレメ
ントの各々と置換することを意図している。従って、第
２図のアンテナ・エレメント１８（第１図）の代表例は
、前方アンテナ３１及び後方アンテナ３３に加えて、送
信又は受信時に無線周波数エネルギの信号路に異なる移
相器を設けている。図示の如く、フェライト移相器３５
は送信モードに使用され、ダイオード移相器３７は受信
モードに使用される。それらの移相器間の切換えは、ス
イッチ３９及びサーキュレータ４１によって行なわれ、
そのスイッチ及びサーキュレータは図示の如く、双極双
投スイッチとして動作するように接続されている。送信
モードにおいては、フェライト移相器３５が後方アンテ
ナ３３と前方アンテナ３１の間に接続され、受信モード
においては、ダイオード移相器３７（リミッタ４３及び
増幅器４５とともに）が前方アンテナ３１と後方アンテ
ナ３３との間に接続される。スイッチ３９に対する作動
信号は、フェライト移相器３５及びダイオード移相器３
７を構成する各移相エレメント（図示せず）に対する制
御信号とともに、コントローラ２４（第１図）によって
与えられる。リミッタ４３は、本願と同一の譲受人に譲
渡された米国特許出願節３３３．０７０号（１９８９年
４月３０出願）に示すようなリミッタ、あるいは他の既
知のリミッタを使用することができる。それによって、
無線周波数エネルギのあらゆるパルスの送信中、スイッ
チ３９を通る漏れ信号は、増幅器４５に影響を与えるこ
とが阻止される。
増幅器４５は、いくつかの個別の段から構成することが
でき、受信信号（反射信号あるいは再送信信号にかかわ
らず）に充分なゲインを与え、ダイオード移相器３７の
挿入損または前方アンテナ３１から送信機／受信機２２
（第１図）の受信部内の第１検波器（図示せず）に通る
受信信号が受けるあらゆる損失を相殺する。増幅器４５
の通過帯域は、質問パルスと再送信信号の搬送周波数間
のあらゆる差及びあらゆる反射信号又は再送信信号に含
まれるドツプラ・シフトを含むのに充分な程広くされる
。ここで、再送信信号及び指令信号の搬送波は質問パル
スや反射信号の周波数と同じにする必要はなく、また通
常は同じではないことを注記しておく。以」二の如く、
増幅器４５のような増幅器を有するレーダの雑音指数は
、増幅器４５のような増幅器を含まないレーダの雑音指
数よりも低くなる。
また、フェライト移相器３５の通過帯域は、指令信号の
搬送周波数が質問パルスの周波数と同じ（あるいはほぼ
等しい）である場合、増幅器４５の通過帯域はど広い必
要がないことが注目される。更に、フェライト移相器３
５は不可逆デバイスであるが、ダイオード移相器３７は
可逆デバイスであり、同じ制御信号がフェライト移相器
３５とダイオード移相器３７の両方に加えることができ
ることが注口される。即ち、単一のフィード（例えば第
１図のフィード２０）が送信モードと受信モードの両方
に使用される場合、同じ制御信号がフェライト移相器３
５とダイオード移相器３７に加えられることになる。一
方、２つ（又はそれ以上）のフィードが使用される場合
、（ａ）フェライト移相器３５に加えられる制御信号は
、選択された１つのフィード（もちろん、送信機／受信
機２２の送信部に接続される）からの無線周波数エネル
ギをコリメートし方向づけるように作用することになり
、（ｂ）ダイオード移相器３７に加えられる制御信号は
残りのフィードに受信無線周波数エネルギを集束させる
ように作用することになるであろう。また、スイッチ３
９（第２図）はサーキュレータ４１と類似のサーキュレ
ータと置換することも可能である。その置換サーキュレ
ータは、勿論、（ａ）フェライト移相器３５（第２図）
からの無線周波数エネルギを前方アンテナ３１に通過さ
せ、（ｂ）前方アンテナ３１からの無線周波数エネルギ
をリミッタ４３（第２図）に通過させる、ように構成さ
れる。
以上、本発明の好適実施例について説明したが、送信時
にはフェライト移相器を使用し、受信時には、ダイオー
ド移相器を使用し、受信信号の無線周波数増幅がレーダ
の雑音指数を改善する本発明の思想から離れることなく
、多くの変更が空間給電アレイ・アンテナにおいて可能
であることは、当業者には明らかである。例えば、マル
チビーム・アレイ・アンテナが使用される場合、図示実
施例を変更（タイム・マルチプレクシングを使用して単
一ビームが目標からミサイルに走査される）することが
できる。従って、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではない。
【図面の簡単な説明】 第１図は、地対空防衛システムのレーダにおける本発明
による移相器構成を示す図である。 第２図は、第１図に示す移相器構成の典型的実施例のブ
ロック図である。 （外４名） 手　　続 補　　正 書 平成３年１月μ日 １、事件の表示 平成２年特許顆第２７７５６５号 ２、発明の名称 デュアル移相器を有する空間給電 アレイ・アンテナ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名称　（７８３）レイ七オン・カンパニー４、代理人 明細書の〔特許請求の範囲〕を次の様に補正する。 「１、　（ａ）　　第１フィードから発する無線周波数
エネルギを送信し、第２フィードで無線周波数エネルギ
を受信するようにレーダを動作させる手段と、 （ｂ）　　複数のアンテナ・エレメントを含む空間給電
アレイ・アンテナであって、各アンテナ・エレメントが
第１及び第２放射素子に結合され、各素子が前記第１及
び第２フィードの無線周波数エネルギに応答する、空間
給電アレイ・アンテナと、を有し、各アンテナ・エレメ
ントが、 （イ）　送信される無線周波数エネルギの位相を、その
エネルギを第１の方向にコリメートして方向づけるのに
必要な量だけシフトすることができるフェライト移相器
と、 （ロ）　受信された無線周波数エネルギの位相をシフト
し受信エネルギを前記第２フィードに向けることができ
、るダイオード移相器と、（ハ）　受信無線周波数エネ
ルギを増幅して、少なくとも前記ダイオード移相器の挿
入損を相殺する増幅手段と、 （ニ）　無線周波数エネルギが送信されるとき、前記第
１及び第２放射素子間に前記フェライト移相器を接続し
て前記増幅手段とダイオード移相器を送信無線周波数エ
ネルギから分離し、前記増幅手段とダイオード移相器を
前記第１及び第２放射素子間に接続して前記フェライト
移相器を受信無線周波数エネルギから分離する手段と、
から構成される、レーダ・システム。 ２ｉａ）第１フィードから発する無線周波数（Ｒ［）エ
ネルギを送信する手段と、 （ｂ）　　第２フィードでＲＦエネルギを受信する手段
と、 （ｃ）　　複数のアレイ・エレメントを含む空間給１、
ｌｌアレイ・アンテナと、を有し、各アレイ・エレメン
トが、 （イ）　第１及び第２放射素子と、 （ロ）　前記第１放射素子から給電され、前記第１フィ
ードからの送信ＲＦエネルギに選択された位相シフトを
与えて前記第２放射素子において送信ＲＦエネルギを第
１の方向にコリメートして方向づける第１手段と、 （ハ）　前記第２放射素子から給電され、受信ＲＦエネ
ルギに選択された位相シフトを与え、前記第１放射素子
において受信ＲＦエネルギを前記第２フィードに方向づ
ける第２手段と、（ニ）　　前記第２放射素子及び第２
手段間に配置され、受信ＲＦエネルギを増幅する手段と
、（ホ）　　ＲＦエネルギが送信されているとき、前記
第１及び第２放射素子間に前記第１手段を接続して前記
第２手段及び増幅手段を送信ＲＦエネルギから分離し、
ＲＦエネルギが受信されているとき、前記第１及び第２
放射素子間に前記増幅手段及び第２手段を接続して前記
第１手段を受信ＲＦエネルギから分離する手段と、 から構成される、レーダ・システム。 ３、　前記第１手段がフェライト移相器を含む請求項２
記載のレーダ・システム。 ４、　前記第２手段が、ダイオード移相器を含む請求項
３記載のレーダ・システム。 ５、（ａン　第１及び第２放射素子と、（ｂ）　　前記
第１放射素子から給電され、前記第１放射素子に入射す
るＲＦエネルギに、該ＲＦエネルギを前記第２放射素子
において第１の方向にコリメートして方向づけるのに必
要な量の選択的位相シフトを与える第１手段と、 （ｃ）　　前記第２放射素子から給電され、前記第２放
射素子に入射するＲＦエネルギに、該ＲＦエネルギをフ
ィードに方向づけるのに必要な量の選択的位相シフトを
与える第２手段と、 （ｄ）　　前記第２放射素子及び第２手段間に配置され
、供給されるＲＰエネルギを増幅する手段と、 （ｅ）　　送信モードにあるとき、前記第１及び第２放
射素子間に前記第１手段を接続して前記増幅手段及び第
２手段を分離し、受信モードにあるとき、前記第１及び
第２放射素子間に前記増幅手段及び第２手段を接続して
前記第１手段を分離する手段と、 から構成されるアンテナ・エレメント。 ６、　前記第１手段がフェライト移相器を含む請求項５
記載のアンテナ・エレメント。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、第１フィードから発する無線周波数エネルギを送信
    し第２フィードで無線周波数エネルギで受信するように
    動作し、第１及び第２フィードと共動して空間給電アレ
    イ・アンテナを構成する第１及び第２の複数の放射素子
    の各々と関連する移相器装置を組込んだ空間給電アレイ
    ・アンテナを含むレーダにおける、移相器装置であって
    、 （ａ）各々が、送信される無線周波数エネルギの位相を
    、そのエネルギを所望の方向にコリメートして方向づけ
    るのに必要な量だけシフトすることができる第１組の移
    相器と、 （ｂ）各々が、受信された無線周波数エネルギの位相を
    シフトすることができ、それによってエネルギが前記第
    ２フィードに向けられる、第２組の移相器と、 （ｃ）前記第２組の移相器の回路に配置され、受信無線
    周波数エネルギを増幅して、少なくとも第２組の移相器
    の挿入損を相殺する増幅手段と、（ｄ）無線周波数エネ
    ルギが送信されるとき、関連の第１及び第２放射素子間
    に前記第１組の移相器を接続し、前記増幅手段と第２組
    の移相器を分離するように有効に作動し、次に、無線周
    波数エネルギが受信されるとき、前記増幅手段と第２組
    の移相器を関連の第１及び第２放射素子間に接続し、前
    記第１組の移相器を分離するように有効に作動する手段
    と、 から構成される移相器装置。 ２、前記第１組の移相器の各移相器がフェライト移相器
    である請求項１記載の移相器装置。 ３、前記第２組の移相器の各移相器がダイオード移相器
    である請求項２記載の移相器装置。 ４、前記第１及び第２フィードが同じである請求項１記
    載の移相器装置。
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