JPH0356004B2 - - Google Patents

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JPH0356004B2
JPH0356004B2 JP56164737A JP16473781A JPH0356004B2 JP H0356004 B2 JPH0356004 B2 JP H0356004B2 JP 56164737 A JP56164737 A JP 56164737A JP 16473781 A JP16473781 A JP 16473781A JP H0356004 B2 JPH0356004 B2 JP H0356004B2
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phase shifter
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46Active lenses or reflecting arrays

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、複数の移相器による電子走査アン
テナに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic scanning antenna with multiple phase shifters.

第1図は、従来の電子走査アンテナを示すもの
で、1a〜1nは素子アンテナ、2a〜2nは移
相器、3a〜3nは移相器駆動回路、4a〜4n
は給電用伝送線路、5は制御回路、6は送受信切
替器、7は送信機、8は受信機である。この電子
走査アンテナは制御回路5から制御信号を位相器
駆動回路3a〜3nに送り、移相器2a〜2nの
各移相量を移相器2a〜2nの配列順序に従つ
て、第2図Aのように、一次関数的変化(点線)
をなすように設定し、第2図Bのように、ビーム
方向θを制御するものである。
FIG. 1 shows a conventional electronic scanning antenna, in which 1a to 1n are element antennas, 2a to 2n are phase shifters, 3a to 3n are phase shifter drive circuits, and 4a to 4n are phase shifters.
5 is a power feeding transmission line, 5 is a control circuit, 6 is a transmission/reception switch, 7 is a transmitter, and 8 is a receiver. This electronic scanning antenna sends a control signal from the control circuit 5 to the phase shifter drive circuits 3a to 3n, and adjusts the phase shift amounts of the phase shifters 2a to 2n according to the arrangement order of the phase shifters 2a to 2n, as shown in FIG. Like A, linear functional change (dotted line)
The beam direction θ is controlled as shown in FIG. 2B.

従来この種のアンテナにおいて、ビーム走査に
あたつては、電子計算機を用いてB=2π/2P(P
=ビツト数)なる位相角を最小単位として、デイ
ジタル的な位相変化を行なわしめるが、各アンテ
ナ素子には、第3図のような±B/2なる範囲の
位相誤差(量子化位相誤差)が生じ、このため、
電子走査アンテナの放射パターンにおいて特定の
方向に大きなサイドローブが生ずる欠点があつ
た。
Conventionally, in this type of antenna, when scanning the beam, an electronic computer was used to calculate B=2π/2 P (P
Digital phase changes are performed using the phase angle (=number of bits) as the minimum unit, but each antenna element has a phase error (quantized phase error) in the range of ±B/2 as shown in Figure 3. arise, and for this reason,
A drawback of electronic scanning antennas is that large side lobes occur in specific directions in the radiation pattern.

この発明による電子走査アンテナは、前述の従
来の欠点を除去するため、特定の方向に大きなサ
イドローブを生じさせる量子化位相誤差を分散さ
せるよう給電位相を変化せしめるものである。
In order to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, the electronic scanning antenna according to the present invention changes the feeding phase so as to disperse the quantization phase error that causes large side lobes in a particular direction.

第4図はこの発明の実施例を示すもので、以下
詳細に説明する。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, which will be described in detail below.

第4図において、1a〜1nは素子アンテナ、
2a〜2nは移相器、3a〜3nは移相器駆動回
路、5は制御回路、6は送受信切替器、7は送信
機、8は受信機、9a〜9nは空間を介して供給
されてくる電力を受信するための受波用素子アン
テナ、10は導波管スロツトアレイアンテナでア
レイアンテナ11を構成する素子アンテナ群全体
と略同じ大きさを有するものであり、矩形導波管
の壁面に複数個のスロツトが切られた構造のもの
である。この導波管スロツトアレイアンテナ10
は、上記アレイアンテナ11へ空間を介して電力
を分配供給する電力分配用一次放射器である。す
なわち、導波管スロツトアレイアンテナ10から
の放射電力はアレイアンテナ11の各受波用素子
アンテナ9a〜9nによつて受信され、移相器2
a〜2nを通つて、各素子アンテナ1a〜1nか
ら再び空間に放射されるものである。また、12
はアレイアンテナ11に照射されない電力を吸収
し、不要な反射をなくすための電波吸収体であ
る。
In FIG. 4, 1a to 1n are element antennas,
2a to 2n are phase shifters, 3a to 3n are phase shifter drive circuits, 5 is a control circuit, 6 is a transmission/reception switch, 7 is a transmitter, 8 is a receiver, and 9a to 9n are supplied via space. A wave receiving element antenna 10 is a waveguide slot array antenna which has approximately the same size as the entire element antenna group constituting the array antenna 11. It has a structure with multiple slots cut in it. This waveguide slot array antenna 10
is a power distribution primary radiator that distributes and supplies power to the array antenna 11 through space. That is, the radiation power from the waveguide slot array antenna 10 is received by each of the wave receiving element antennas 9a to 9n of the array antenna 11, and the radiation power is received by the phase shifter 2.
It passes through a to 2n and is radiated into space again from each element antenna 1a to 1n. Also, 12
is a radio wave absorber for absorbing power that is not irradiated to the array antenna 11 and eliminating unnecessary reflections.

第5図は、上記導波管スロツトアレイアンテナ
10の正面図であるが、この導波管スロツトアレ
イアンテナ10は、終端が金属板15で短絡され
た定在波給電方式のものであり、矩形導波管の広
い方の壁面(broad face)にスロツト13が間
隔λg/2(λgは導波管の管内波長)で切られてい
る。
FIG. 5 is a front view of the waveguide slot array antenna 10. This waveguide slot array antenna 10 is of a standing wave feeding type in which the terminal end is short-circuited with a metal plate 15. , slots 13 are cut in the broad face of the rectangular waveguide at intervals of λg/2 (λg is the internal wavelength of the waveguide).

この装置において、i番目の素子アンテナ1i
に係る移相器2iの入力信号の位相を導波管スロ
ツトアレイアンテナ10を用いて、例えば送信機
出力端の位相を基準として、(1)式のように調整す
る。
In this device, the i-th element antenna 1i
The phase of the input signal of the phase shifter 2i is adjusted using the waveguide slot array antenna 10, for example, using the phase of the transmitter output end as a reference, as shown in equation (1).

−α{i−(n+1/2)}2m ……(1) ただし、αは任意定数、i=1,2,…n,m
は自然数(1,2,…)である。
-α{i-(n+1/2)} 2m ...(1) However, α is an arbitrary constant, i=1, 2,...n, m
are natural numbers (1, 2,...).

前記移相器2iの移相量を制御回路5からの制
御信号にて(2)式のように設定すると、素子アンテ
ナ1iに供給される信号の位相は(3)式となる。
When the phase shift amount of the phase shifter 2i is set as shown in equation (2) using the control signal from the control circuit 5, the phase of the signal supplied to the element antenna 1i becomes as shown in equation (3).

〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B ……(2) 〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B −α{i−(n+1/2)}2m ……(3) ただし、〔X〕Bなる記号は、Xに一番近い、B
で量子化されたデイジタル位相量をとることを意
味している。βはビーム走査角に対応する定数で
ある。
[α{i−(n+1/2)} 2m −βi] B …(2) [α{i−(n+1/2)} 2m −βi] B −α{i−(n+1/2)} 2m … …(3) However, the symbol [X] B is the closest to X, B
This means taking the digital phase quantity quantized by . β is a constant corresponding to the beam scanning angle.

これにより、電子走査アンテナ全体としての放
射パターンE(θ)は、アンテナ素子間隔をx、
伝搬定数をkとすれぼ(4)式で表わされ、(4)式が最
大となる主ローブ方向は(5)式で表わされる。
As a result, the radiation pattern E(θ) of the entire electronic scanning antenna is determined by the antenna element spacing being x,
The propagation constant is expressed by Equation (4), where k is the propagation constant, and the main lobe direction where Equation (4) is maximum is expressed by Equation (5).

ただし、Iiはi番目の素子アンテナの励振振
幅、 D=〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B −〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕 である。
However, Ii is the excitation amplitude of the i-th element antenna, D=[α{i-(n+1/2)} 2m -βi] B - [α{i-(n+1/2)} 2m -βi].

θ=sin-1(β/kx) ……(5) 更に(4)式に掲げた D=〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B −〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕は、移相器
の不 連続性により生ずる量子化位相誤差(Bが0なら
ばDも0となる)であるが、第6図のように従来
の量子化位相誤差と異なり曲線となり、傾きおよ
び方向が左右に分散された形となる。すなわち、
量子化位相誤差によるサイドローブは、特定の方
向から分散され小さくなり、特定の方向に生ずる
大きなサイドローブを低減することができる。
θ=sin -1 (β/kx) ...(5) Furthermore, D listed in equation (4) = [α{i-(n+1/2)} 2m -βi] B −[α{i-(n+1/ 2)} 2m - βi] is the quantization phase error caused by the discontinuity of the phase shifter (if B is 0, D is also 0), but as shown in Figure 6, it is the quantization phase error caused by the discontinuity of the phase shifter. Unlike this, it becomes a curved line, and the slope and direction are distributed to the left and right. That is,
Side lobes due to quantization phase errors are dispersed from a specific direction and become smaller, making it possible to reduce large side lobes occurring in a specific direction.

第7図Aは、スロツト13の導波管の中心線1
4からの偏位量dに対する励振振幅であり、第7
図Bは、スロツト長lに対する励振位相である。
すなわち、(4)式で表わされる励振振幅は、スロツ
ト13の偏位量dを調整することにより実現で
き、(1)式で表わされる励振位相は、スロツト長l
を調整することにより実現できる。最初に、励振
位相が進みの場合はスロツトのサセプタンスが
正、逆に励振位相が遅れの場合はスロツトのサセ
プタンスが負となり、位相量とスロツトのサセプ
タンスの大きさが比例することを利用して、励振
位相分布が(1)式で表わされるようにすると共に、
各スロツトのサセプタンスの和が0になるように
スロツト長lを選定する。次に、励振振幅とスロ
ツトのコンダクタンスの大きさが比例することを
利用して、励振振幅分布が要求の分布になると共
に、各スロツトのコンダクタンスの和が1になる
ように偏位量dを選択する。以上のように、スロ
ツトアレイアンテナ10の各スロツトの偏位量d
とスロツト長lを選ぶことにより、スロツトアレ
イアンテナ10の入力アドミタンスはコンダクタ
ンス成分の1となり整合がとれる。すなわち、ス
ロツトアレイアンテナ10の入力定在波比を悪化
させることなく励振振幅、位相分布が任意なアレ
イアンテナを構成できる。したがつて、第4図に
おいて、導波管スロツトアレイアンテナ10とア
レイアンテナ11の距離Lを選ぶことにより励振
振幅、位相分布に従つて、電力がアレイアンテナ
11側で受信される。この最適距離は、使用する
電波の波長をλとするとき、数値的および実験的
検討によれば3λ以下で実現される。
FIG. 7A shows the center line 1 of the waveguide in slot 13.
It is the excitation amplitude for the deviation amount d from 4, and the seventh
Diagram B shows the excitation phase versus slot length l.
That is, the excitation amplitude expressed by equation (4) can be realized by adjusting the deviation amount d of the slot 13, and the excitation phase expressed by equation (1) can be realized by adjusting the slot length l.
This can be achieved by adjusting. First, when the excitation phase is leading, the slot susceptance is positive, and conversely, when the excitation phase is lagging, the slot susceptance is negative, making use of the fact that the phase amount and the slot susceptance are proportional. While making the excitation phase distribution expressed by equation (1),
The slot length l is selected so that the sum of the susceptances of each slot becomes 0. Next, by utilizing the fact that the excitation amplitude is proportional to the size of the slot conductance, the amount of deviation d is selected so that the excitation amplitude distribution becomes the required distribution and the sum of the conductances of each slot becomes 1. do. As described above, the amount of deviation d of each slot of the slot array antenna 10
By selecting and the slot length l, the input admittance of the slot array antenna 10 becomes 1 of the conductance component, and matching can be achieved. That is, an array antenna with arbitrary excitation amplitude and phase distribution can be constructed without deteriorating the input standing wave ratio of the slot array antenna 10. Therefore, in FIG. 4, by selecting the distance L between the waveguide slot array antenna 10 and the array antenna 11, power is received on the array antenna 11 side according to the excitation amplitude and phase distribution. According to numerical and experimental studies, this optimal distance is achieved at 3λ or less, where λ is the wavelength of the radio waves used.

更に、この発明の実施例によれば、電力分配す
るアンテナを複数の放射素子からなる直列給電型
アレイアンテナで構成したので構成を著しく簡単
にすることができ、また素子アンテナ群全体と直
列給電型アレイアンテナとを略同じ大きさにして
能率よく電力分配を行なうことができる。
Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the antenna for distributing power is configured with a series-fed array antenna consisting of a plurality of radiating elements, so the configuration can be significantly simplified, and the antenna for distributing power can be significantly simplified. Efficient power distribution can be achieved by making the array antenna approximately the same size.

なお、この発明は直線状に配列された場合につ
いて述べたが、面状に配列された場合についても
同様に適用できることはいうまでもない。また、
実施例では矩形導波管を用いた定在波給電方式の
導波管スロツトアレイアンテナを用いる場合につ
いて述べたが、この発明はこれに限定されること
なく、進行波給電方式の導波管スロツトアレイア
ンテナを用いて実施することもできるし、さらに
矩形導波管の狭い方の壁面(narrow face)にス
ロツトを切つたスロツトアレイアンテナや円形導
波管スロツトアレイアンテナや同軸ケーブルの外
導体にスロツトを切つたスロツトアレイアンテナ
を用いても実施することができる。
Although the present invention has been described with respect to the case where the elements are arranged in a straight line, it goes without saying that it can be similarly applied to the case where the elements are arranged in a planar manner. Also,
In the embodiment, a case has been described in which a standing wave feeding type waveguide slot array antenna using a rectangular waveguide is used. It can be implemented using a slot array antenna, a slot array antenna with a slot cut in the narrow face of a rectangular waveguide, a circular waveguide slot array antenna, or a coaxial cable. It can also be implemented using a slot array antenna in which slots are cut in the outer conductor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の電子走査アンテナを示す概略
図、第2図はこの指向特性を説明するもので、同
図Aは各移相器の移相量を示す図表、同図Bは電
子走査アンテナの指向特性図、第3図は従来アン
テナにおける量子化位相誤差を示す図表、第4図
はこの発明の一実施例を示す概略図、第5図はこ
の発明に用いられる導波管スロツトアレイアンテ
ナの構成図、第6図はこの発明のアンテナにおけ
る量子化位相誤差を示す図、第7図はスロツトの
励振振幅位相特性を説明するもので同図Aは励振
振幅を示す図、同図Bは励振位相を示す図であ
り、1a〜1nは素子アンテナ、2a〜2nは移
相器、3a〜3nは移相器駆動回路、5は制御回
路、6は送受信切替回路、7は送信機、8は受信
機、9a〜9nは受波用素子アンテナ、10は導
波管スロツトアレイアンテナ、11はアレイアン
テナ、12は電波吸収体である。なお、図中同一
あるいは相当部分には同一符号を付して示してあ
る。
Figure 1 is a schematic diagram showing a conventional electronic scanning antenna, and Figure 2 explains its directional characteristics. FIG. 3 is a diagram showing the quantization phase error in a conventional antenna, FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a waveguide slot array used in the present invention. 6 is a diagram showing the quantization phase error in the antenna of the present invention; FIG. 7 is a diagram explaining the excitation amplitude phase characteristics of the slot; FIG. 6A is a diagram showing the excitation amplitude; FIG. is a diagram showing excitation phases, 1a to 1n are element antennas, 2a to 2n are phase shifters, 3a to 3n are phase shifter drive circuits, 5 is a control circuit, 6 is a transmission/reception switching circuit, 7 is a transmitter, 8 is a receiver, 9a to 9n are wave receiving element antennas, 10 is a waveguide slot array antenna, 11 is an array antenna, and 12 is a radio wave absorber. It should be noted that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の素子アンテナと、複数の素子アンテナ
それぞれに設けられた複数の移相器と、上記複数
の移相器それぞれに設けられた移相器駆動回路
と、上記移相器駆動回路にビーム方向に対応する
制御信号を与える制御回路とを備え、各素子アン
テナへ電力分配するアンテナとして、複数個の放
射素子から構成される直列給電型スロツトアレイ
アンテナを用い、送信機から送られてくるマイク
ロ波信号に所要量の位相偏位を生じさせて主ビー
ム方向を制御するようにした電子走査アンテナに
おいて、ビーム走査時の量子化位相誤差により生
ずるサイドローブを低減するため前記移相器の移
相量を〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕Bなる値に
設 定し、かつ各移相器の入力信号移相を−α{i−
(n+1/2)}2mとするための手段として、励振位相 に比例する管内波長の1/2間隔で配列された各ス
ロツトのサセプタンスの和が0になるようなスロ
ツト長lを選定した、定在波給電または進行波給
電方式の直列給電型導波管または同軸管スロツト
アレイアンテナを前記電子走査アンテナと3波長
以下の距離で対向させて用いることを特徴とする
電子走査アンテナ。 ただし、Bは最小単位位相角、αは任意定数、
βはビーム走査角に対応する定数、nは配列した
アンテナの素子数、iは素子アンテナの配列番
号、mは自然数、〔X〕BはXに最も近いBで量子
化したデイジタル位相量。
[Claims] 1. A plurality of element antennas, a plurality of phase shifters provided in each of the plurality of element antennas, a phase shifter drive circuit provided in each of the plurality of phase shifters, and the above phase shifter. The transmitter is equipped with a control circuit that provides a control signal corresponding to the beam direction to the transmitter drive circuit, and a series-fed slot array antenna consisting of multiple radiating elements is used as an antenna to distribute power to each element antenna. In an electronic scanning antenna in which the main beam direction is controlled by producing a required amount of phase deviation in the microwave signal sent from the microwave signal, the above-mentioned Set the phase shift amount of the phase shifter to a value of [α{i−(n+1/2)} 2m −βi] B , and set the input signal phase shift of each phase shifter to −α{i−
(n+1/2)} 2m , the slot length l was selected so that the sum of the susceptances of the slots arranged at intervals of 1/2 of the tube wavelength, which is proportional to the excitation phase, was 0. An electronic scanning antenna characterized in that a series-fed waveguide or coaxial tube slot array antenna of a continuous wave feeding or traveling wave feeding type is used in opposition to the electronic scanning antenna at a distance of three wavelengths or less. However, B is the minimum unit phase angle, α is an arbitrary constant,
β is a constant corresponding to the beam scanning angle, n is the number of arrayed antenna elements, i is the array number of the element antenna, m is a natural number, [X] B is the digital phase amount quantized with B closest to X.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5081045A (en) * 1973-11-14 1975-07-01
JPS5115705A (en) * 1974-07-31 1976-02-07 Toyota Motor Co Ltd Kyukibenojushinai fukunenshoshitsukaranaru nainenkikan
JPS5195703A (en) * 1975-02-19 1976-08-21

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5081045A (en) * 1973-11-14 1975-07-01
JPS5115705A (en) * 1974-07-31 1976-02-07 Toyota Motor Co Ltd Kyukibenojushinai fukunenshoshitsukaranaru nainenkikan
JPS5195703A (en) * 1975-02-19 1976-08-21

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