JPH032688A

JPH032688A - フェーズドアレイレーダ

Info

Publication number: JPH032688A
Application number: JP1138054A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhisa Sato; 光央佐藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-09
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2550707B2

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）本発明はモノパルス測角を行うフェーズドアレイレーダ
に係り、特に測角精度の向上技術に関する。

（従来の技術）モノパルス測角を行う従来のフェーズドアレイレーダ装
置としては、例えば第２図に示すものが知られている。

第２図において、１はフェーズドアレイアンテナであり
、このフェーズドアレイアンテナ１はＡｌ−ＡｓのＮ個
のアンテナ素子、各アンテナ素子に接続されるＢｌ〜Ｂ
ＮのＮ個の移相器、及び移相器Ｂ１を介してアンテナ素
子ＡＩに電力を分配する等を行うモノパルス電力分配器
Ｃで構成される。また、２はビーム制御器、３は送信機
、４は送受分離回路、６ａ、６ｂは受信機、７は測距回
路、８はモノパルス測角回路、９は計算機、１０は位相
調整器である。

以上の構成において、送信機３から送出された高周波信
号は、送受分離回路４を介してフェーズドアレイアンテ
ナ１のモノパルス電力分配器Ｃに入力され、ここから対
応する移相器Ｂ、を介して対応するアンテナ素子Ａ１に
供給される。このとき移相器８１〜同ＢＮの移相量はそ
れぞれビーム制御器２によって制御されるので、アンテ
ナ素子Ａ１〜同ＡＮはそれぞれ所定の位相で励振され、
所定のアンテナビームが形成される。

次に、レーダ目標で反射されて戻って来た電波はアンテ
ナ素子（Ａ＋〜ＡＮ）で受信され、受信信号は移相器（
Ｂ　ｔ〜ＢＮ）を介したモノパルス電力分配器Ｃにて和
信号と差信号に分離される。

そして、和信号は送受分離回路４を介した受信機６ａに
て増幅され、測距回路７とモノパルス測角回路８とに入
力される。一方、差信号は位相調整器１０にて和信号と
の位相調整がなされた後に受信機６ｂにて増幅され、モ
ノパルス測角回路８に入力される。測距回路７では、入
力された和信号についてレーダ目標までの距離計測に必
要な信号処理がなされる。この結果に基づき計算機９で
は距離計測演算が行われ、計測結果が追尾や指示器への
表示に用いられる。また、モノパルス測角回路８では、
入力された和信号及び差信号について信号処理を行い和
差信号の誤差電圧を求め、その和差信号の誤差電圧が計
算８！１９に出力される。計算機９では、入力された誤
差電圧があらかじめ決められた補正式に基づき角度変換
され、レーダ目標の方位角又は仰角が算出され、その結
果は追尾、指示器への表示に用いられる。

なお、フェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置で
・は、レーダ目標の捜索時間の短縮化を図るため、ビー
ム幅を拡大し必要なビーム数を低減することが行われる
。これはビーム制御器による移相器の制御によって行わ
れる。即ち、フェーズドアレイアンテナは、一般には、
アンテナ開口の位相分布が平面（共相励振）となるよう
に制御されるが、その位相分布を正弦波分布にするとビ
ーム幅を拡大することができる。この手法はモノパルス
測角を行うフェーズドアレイレーダにおいても用いられ
、その放射パターンの振幅特性は例えば第３図に示すよ
うになる。

第３図において、１１及び１２はビーム幅拡大前、即ち
、共相励振した場合の放射和パターン及び放射差パター
ンである。また、１３及び１４はビーム幅拡大後、即ち
、位相分布が正弦波分布となるように励振した場合の放
射和パターン及び放射差パターンである。ビーム幅が約
２倍になっていることが示されている。なお、アンテナ
開口の振幅分布はテーラ−分布としである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、モノパルス測角を行う場合、和信号と差信号
の相対位相はモノパルス測角回路８にて誤差電圧の極性
判別に用いられるので、位相検波の効率を下げないよう
に位相調整器１０にて高精度に調整される。この場合、
前述したようにビーム幅の変更が行われると、次のよう
な問題が生ずる。即ち、この種のフェーズドアレイレー
ダでは、通゛常ビーム幅拡大前の状態で位相調整器１０
の調整設定が行われる。このときの位相特性は、第４図
（ａ）１５．１６に示す通りである。放射和パターンの
位相特性は平坦であって、これを相対位相の０度に設定
すれば放射差パターンはビーム方向角θ０を境に反転し
一方が一９０°、他方が＋９０°となる。また、モノパ
ルス測角回路８で得られる誤差電圧特性は、第５図（ａ
）に示す通り、ビーム方向角θ０から正の角度では正の
電圧値、負の角度では負の電圧値を示す滑らかな曲線と
なる。ところが、この状態でビーム幅を拡大すると、放
射和パターンの位相特性は第４図（ｂ）の１７に示す通
り湾曲し、また放射差パターンの位相特性は第４図（ｂ
）の１８に示す通り＋９０°のバランスのとれた特性か
ら外れたアンバランスな特性となる。その結果、誤差電
圧特性は、第５図の２１に示すように、ビーム方向角θ
。から負の角度において正の電圧値を示す領域（イ）が
発生する。つまり、この領域（イ）では、レーダ目標が
ビーム方向角θ０よりも正の角度位置に存在するかのよ
うに計算機９にて誤って処理されることとなり、測角精
度がビーム幅拡大前に比して非常に悪くなるという問題
がある６なお、前記アンバランスは、アンテナ開口寸法、アンテ
ナ開口位相分布及びビーム幅拡大倍率によって定まり、
ビーム走査によっては変化しないものである。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的は、ビーム幅変更に伴う放射和パターンと放射差パ
ターンの相対位相の誤差の軽減を図り、以て測角精度の
改善を図り得るフェーズドアレイレーダを提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明のフェーズドアレイ
レーダは次の如き構成を有する。

即ち、本発明のフェーズドアレイレーダは、複数のアン
テナ素子と、この複数のアンテナ素子に電力を分配する
とともに、複数のアンテナ素子の受信信号から和信号と
差信号を形成出力する電力分配器とを備えるフェーズド
アレイアンテナと；前記複数のアンテナ素子の励振位相
を制御して電子的ビーム走査を行わせるとともに、その
ビームの幅制御を行うビーム制御器と；　前記和信号と
前記差信号に基づき測角を行うモノパルス測角回路と；
　を備えるフェーズドアレイレーダにおいて；　前記電
力分配器の和信号出力端と差信号出力端のいずれか一方
の出力端から前記モノパルス測角回路に至る経路または
該モノパルス測角回路内のいずれか一方に、前記ビーム
制御器の制御を受けて前記和信号または前記差信号の対
応するものへ複数の位相遅延量のうちの１つの位相遅延
量を与える手段；　を設けたことを特徴とするものであ
る。

（作　用）次に、前記の如く構成される本発明のフェーズドアレイ
レーダの作用を説明する。

ビーム制御器にてビーム幅の変更が行われる場合には、
これと連動して和信号または差信号の該当するものへ与
える位相遅延量が変更される。その結果、ビーム幅変更
に伴う放射和パターンと放射差パターンの相対位相の誤
差が軽減され、測角精度が改善される。

（実　施　例）以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るフェーズドアレイレー
ダを示す、なお、第２図と同一構成部分には同一符号名
称を付しである。

本実施例では、第１図に示すように、第２図における位
相調整器１０に代えて位相切換器５を設け、これをビー
ム制御器２にて制御するようにしである。この位相切換
器５は、内部に複数種の遅延線を有し、それぞれはビー
ム幅を拡大しない場合、ビーム幅を拡大する場合でその
倍率に応じて最適な位相遅延量に設定してあり、ビーム
制御器２が移相器（Ｂ＋〜ＢＮ）を制御する際にこれと
連動して自動的に切換設定できるようにしである。

なお、複数種の遅延線の位相遅延量は、例えば放射パタ
ーンの位相特性のシミュレーションまたは実測によって
得られる放射和パターンと放射差パターンの位相特性か
ら両者の相対位相がビーム方向角θ０を境に正しく±９
０°となるように予め設定するのである。

以上のように構成したので、ビーム幅拡大後の放射パタ
ーンの位相特性は、例えば第４図（ｂ）の１９で示すよ
うにバランスのとれた特性に改善される。その結果、モ
ノパルス測角回路８にて得られる誤差電圧は、第５図（
ｂ）の２２に示すように、改善前の誤差電圧２１におけ
る領域（イ）のない、即ち、途中で極性反転のない特性
が得られる。そして、モノパルス測角回路８から誤差電
圧が入力される計算機９では、ビーム制御器２からビー
ム幅の拡大の有無及びビーム幅拡大倍率の情報を得るよ
うにしであるので、各ビーム幅に対応して誤差電圧を角
度情報へ変換することが行われる。

なお、以上説明した実施例では、位相切換器５は、モノ
パルス電力分配器Ｃの差信号出力端とこれに対する受信
機６ｂ間に設けたが、例えばモノパルス電力分配器Ｃの
和信号出力端とこれに対する受信機６ａ間、あるいは、
受信機（６ａ、６ｂ）の一方とモノパルス測角回路８間
に設けても良く、さらには、モノパルス測角回路８内に
和信号と差信号の一方について位相遅延を与える位相推
移器を設けても良いことは勿論である。

（発明の効果ン以上説明したように、本発明の７二−ズドアレイレーダ
によれば、ビーム幅の変更に対応して和信号と差信号間
の位相調整を自動的に行えるようにしたので、ビーム幅
変更に伴う放射和パターンと放射差パターンの相対位相
誤差を軽減することができ、レーダの測角精度を改善で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフェーズドアレイレー
ダの構成ブロック図、第２図は従来のフェーズドアレイ
レーダの構成ブロック図、第３図は放射パターンの振幅
特性図、第４図は放射パターンの位相特性図、第５図は
誤差電圧特性図である。１・・・・・・フェーズドアレイアンテナ、　２・・・
・・・ビーム制御器、　３・・・・・・送信機、　４・
・・・・・送受分離回路、　５・・・・・・位相切換器
、　６ａ、６ｂ・・・・・・受信機、　７・・・・・・
測距回路、　８・・・・・・モノパルス測角回路、　９
・・・・・・計算機、　１ｏ・・・・・・位相調整器、
Ａ１〜ＡＮ・・・・・・アンテナ素子、　８１〜ＢＮ・
・・・・・移相器、　Ｃ・・・・・・モノパルス電力分
配器。

Claims

【特許請求の範囲】

複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子に電力
を分配するとともに、複数のアンテ素子の受信信号から
和信号と差信号を形成出力する電力分配器とを備えるフ
ェーズドアレイアンテナと；前記複数のアンテナ素子の
励振位相を制御して電子的ビーム走査を行わせるととも
に、そのビームの幅制御を行うビーム制御器と；前記和
信号と前記差信号に基づき測角を行うモノパルス測角回
路と；を備えるフェーズドアレイレーダにおいて；前記
電力分配器の和信号出力端と差信号出力端のいずれか一
方の出力端から前記モノパルス測角回路に至る経路また
は該モノパルス測角回路内のいずれか一方に、前記ビー
ム制御器の制御を受けて前記和信号または前記差信号の
対応するものへ複数の位相遅延量のうちの１つの位相遅
延量を与える手段；を設けたことを特徴とするフェーズ
ドアレイレーダ。