JPH0356005B2 - - Google Patents

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JPH0356005B2
JPH0356005B2 JP56164738A JP16473881A JPH0356005B2 JP H0356005 B2 JPH0356005 B2 JP H0356005B2 JP 56164738 A JP56164738 A JP 56164738A JP 16473881 A JP16473881 A JP 16473881A JP H0356005 B2 JPH0356005 B2 JP H0356005B2
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JP56164738A
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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
    • H01Q3/26Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means

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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。
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から制御信号を移送器
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。
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。
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。
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。
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、10a〜10nは等位相線路、11a〜1
1nは位相調整器、12a〜12nおよび13a
〜13nはスイツチ回路、14は導波管スロツト
アレイアンテナで、アレイアンテナ15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14は、上記アレイアンテナ1
5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14からの放射電力はアレイアンテ
ナ15の各受波用素子アンテナ9a〜9nによつ
て受信され、スイツチ回路12a〜12n、13
a〜13n、等位相線路10a〜10nおよび移
相器2a〜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、16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。
第5図は、上記導波管スロツトアレイアンテナ
14の正面図であるが、この導波管スロツトアレ
イアンテナ14は、終端が金属板19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17が間
隔λg/2(λgは導波管の管内波長)で切られてい
る。
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14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。
−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。
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移送は(3)式となる。
〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B ……(2) 〔α{i−(n+1/2)}2m−βi〕B −α{i−(n+1/2)}2m ……(3) 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。
これより、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とすれば(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。
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。
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て小さくなり、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。
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14とア
レイアンテナ15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1
5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。また、ビーム
正面時(β=0に対応)、素子アンテナ1iに供
給される信号の移送は(3)式にβ=0を代入するこ
とにより第6図のようなD=〔α{i−(n+1/2)
2mB−〔α{i−(n+1/2)}2m〕の量子化位相
誤差 が残り、特定の方向に生ずる大きなサイドローブ
レベルは低減できるが、位相量の補正前よりサイ
ドローブレベルが上昇する。この量子化位相誤差
によるサイドローブレベルの上昇を抑えるため、
制御回路5によりビーム正面の判定を行いスイツ
チ回路12iおよび13iにより、等位相線路1
0iを位相量α{i−(n+1/2)}2mなる位相調整 器11iに切替えて、前記スロツトアレイアンテ
ナ14にて調整した位相量−α{i−(n+1/2)}
2 m を相殺する。このように制御することにより素
子アンテナ1iの位相分布は等位相となり、量子
化位相誤差によるサイドローブレベルの上昇を抑
えることができる。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。
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。
【図面の簡単な説明】
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は送受信切替器、7は送信機、8は受信
機、9a〜9nは受波用素子アンテナ、10a〜
10nは等位相線路、11a〜11nは位相調整
器、12a〜12nおよび13a〜13nはスイ
ツチ回路、14は導波管スロツトアレイアンテ
ナ、15はアレイアンテナ、16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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数個の素子アンテナと、複数個の素子アン
    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位相を−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とともに、ビーム正
    面時には、前記直列給電型アレイアンテナにて調
    整した位相量−α{i−(n+1/2)}2mを、スイツ チ回路により等位相線路からα{i−(n+1/2)}
    2 m なる位相量をもつ、位相調整器に切換えて相殺
    することによりサイドロープの上昇を抑えること
    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した定数、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。
JP16473881A 1981-10-15 1981-10-15 電子走査アンテナ Granted JPS5866402A (ja)

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JPS5866402A JPS5866402A (ja) 1983-04-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5081045A (ja) * 1973-11-14 1975-07-01
JPS5115705A (en) * 1974-07-31 1976-02-07 Toyota Motor Co Ltd Kyukibenojushinai fukunenshoshitsukaranaru nainenkikan
JPS5195703A (ja) * 1975-02-19 1976-08-21

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