JPH04150304A - フエーズドアレーアンテナ装置 - Google Patents

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、複数個の素子アンテナと各素子アンテナに
つながれた移相器からなるフェーズドアレーアンテナの
各素子アンテナの振幅をスイッチにより制御することで
複数のビームを同時に形成するアンテナ装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第１図は従来のマルチビーム形成可能なフェーズドアレ
ーアンテナの構成を示すものであり１図において、（ｌ
）はモジュール、（２）は素子アンテナ。

（３）は電力分配合成回路、（４）は制御回路、（５）
は送信機、（８）は可変減衰器である。

第８図はモジュールの構成の一例を示すもので。

図において、　　（１ａ）は高出力増幅器、　　（１ｂ
）は低雑音増幅器、　　（１ｃ）は移相器、　（１ａ）
は送受切換器である。

第９図は可変減衰器の構成の一例を示すもので。

図において、　　（８ａ）はスイッチ、　　（ｓｂ）は
固定減衰器である。

次に動作について説明する。

第１図は送信の場合の例であシ、送信機（５）より発生
した信号電力は電力分配合成回路（３）によ）所望の分
配比に分配されて、可変減衰器（８）内のスイッチ（８
ａ）を切り換えることにより増幅を制御して各モジュー
ル（１）に送られる。そして、モジュール＋１１内で所
望の移相量にコントロールされた移相器（１Ｃ）によっ
て位相が変えられ、さらに、高出力増幅器（１ａ）で増
幅され、素子アンテナから放射され所望のアンテナ特性
を得る。

ここで、（θ１．φ１）方向にビームを形成する場合の
１番目の素子アンテナに与える複素ウェイトＷｉ１は、
素子アンテナの座標を（Ｘｌ　、　７よ）と次式で表わ
される。

とする 壕だ、（θ２．φ２）方向にビームを形成する場合の１
番目の素子アンテナに与える複素ウェイトＷ１□は次式
で表わされる。

ここで、Ｅ工は均一分布、　−Ｔａ７１ａｒ分布、チエ
ビシエフ分布等の開口分布、λは波長である。

よって、（θ１．φ１）方向および（θ２．φ２）方向
に同時にビームを形成する場合の１番目の素子アンテナ
に与える複素ウェイ）　Ｗｉは次式で表わされる。

Ｗｉ　＝　Ｗｉ１＋　Ｗｉ□ ＋ｅ−ｊ　丁（ａθ２ｃｍ（ｆｉ２Ｘ１＋ｓｋθ−φ２
ｙｌ）。

＝Ｂ工・Ａ□・ｅｊΦ１　　　　　　　・・・・・・■
ここで Ａｌ＝２＋ｃｏｓ（２（（ｓｉｎθ１■φ１−虐θ２房
φ２　）　！４＋（廁θ１比φ１　　ｓｌｎθ２Ｉｇ１
ｎφ２）ｙ１〕）・・・・・・■ この振幅Ｅ工・Ａよおよび位相Φ、を可変減衰器および
移相器により設定することにより、２方向に同時にビー
ムを形成することができる。

受信の場合も送信機と受信機を入れ換えて、各モジュー
ルの増幅を低雑音増幅器で行うだけで送信の場合と同様
である。

また、　　Ｅｉの分布を素子の間引きにより実現した場
合も同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のフェーズドアレーアンテナでは、複数のビームを
同時に形成するために位相だけでなく振幅もコントロー
ルする必要があるため可変減衰器を用いる必要があ夛９
部品数が多く制御が複雑になるという問題点があった。

この発明はこのような問題を解決するためになされたも
ので、容易に複数のビームを同時に形成できるフェーズ
ドアレーアンテナを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段Ｊ この発明に係るフェーズドアレーアンテナ装置は、各素
子アンテナにスイッチを接続することにより各素子アン
テナの振幅を変化させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるフェーズドアレーアンテナ装置は、各
素子の振幅をスイッチを用いて変化させることができる
ので１部品数の少ない構成で容易な制御で同時に複数の
方向にビームを形成することができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明によるフェーズドアレーアンテナの
一例を示すものである。第１図において。

（６）は各素子アンテナに接続されたスイッチである。

次に動作について送信状態の場合を説明する。

送信機（５）よシ発生した信号電力は電力分配合成回路
（３）により分配され、スイッチ（６）にて各素子アン
テナの振幅を制御してモジュール（１）に送られる。

そして、モジュール内の移相器（１Ｃ）により位相を制
御し、高出力増幅器（１ａ）で増幅されて各素子アンテ
ナ（２）より放射される。

２方向に同時にビームを形成する場合の各素子アンテナ
の振幅および位相は式の、弐〇および弐〇で表わされる
。

第２図は式■の変化を示した図であり、ＣＯＳ関数的に
変化する。ここで、ａＯＳ関数的に変動する振幅分布を
、スイッチによυ量子化した場合の分布を第３図に示す
。ここで、振幅＝−２の場合１位相を１８０度変化させ
ることにより振幅＝２とすることができ、振幅の状態と
しては０および２が存在することになる。

第４図にこの発明の実施例による放射パターンの例を示
す。ここで、ビームは０度方向と１５度方向に形成され
ておシ同時に複数のビーム形成ができることを示してい
る。

第５図に他の実施例を示す。図において、（７）は電力
分配器である。図において、電力分配合成回路（３）に
より分配された信号は２つのスイッチ（６）と電力分配
器（７）と増幅器（９）により３段階に振幅制御される
。これによ９２式■で示す２つの方向に同時にビームを
形成するだめの振幅は第６図のように量子化することが
できる。

また、第１図におけるスイッチ（６）のかわシに。

第８図における高出力増幅器（１ａ）および低雑音増幅
器（１ｂ）の利得を変化させるように構成してもよい。

なお、上記実施例では、スイッチ、電力分配器をモジュ
ールとは別に接続したが、これらをモジュール内に収め
るようにしても同様である。開口分布Ｋｉを間引きによ
って構成しても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、振幅をスイッチによ
り変化させるように構成したので、同時に複数の方向に
ビームを形成するだめの制御が容易になシ２部品数の少
ないアンテナを構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフェーズドアレーア
ンテナの構成図、第２図は複数のビームを同時に形成す
るための振幅を示す図、第３図は量子化した振幅の図、
第４図はこの発明の一実施例による放射パターンを示す
図、第５図はこの発明の他の実施例を示すフェーズドア
レーアンテナの構成図、第６図は第５図の構成における
振幅の量子化を示す図、第１図は従来の７エーズドアレ
ーアンテナの構成図、第８図はモジュールの構成図、第
９図は可変減衰器の構成図である。 図において、（１）はモジュール、（２）は素子アンテ
ナ、（３）は電力分配合成回路、（４）は制御回路、（
５）は送信機、（６）はスイッチ、（７）は電力分配器
、（８）は可変減衰器、（９）は増幅器、　　（１ａ）
は高出力増幅器。 （１ｂ）は低雑音増幅器、　　（１ｃ）は移相器、　　
（１ａ）は送受切換器、　　（８ａ）はスイッチ、　　
（ａｂ）は固定減衰器である。 なお。 図中。 同一符号は同一または相当部分を 示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の素子アンテナと、前記各素子アンテナに
   つながれた移相器からなるフエーズドアレーアンテナ装
   置において、前記各素子アンテナの振幅を各素子アンテ
   ナに接続されたスイッチにより導通またはしや断するこ
   とにより制御すると同時に、前記移相器により各素子ア
   ンテナの位相を制御することにより、同時に複数の方向
   にビームを形成することを特徴とするフエーズドアレー
   アンテナ装置。
2. （２）複数個の素子アンテナと、前記各素子アンテナに
   つながれた移相器とからなるフエーズドアレーアンテナ
   装置において、前記各素子アンテナの振幅を２つのスイ
   ッチと電力分配器および増幅器により変化させると同時
   に、前記移相器により各素子アンテナの位相を制御する
   ことにより、同時に複数の方向にビームを形成すること
   を特徴とするフエーズドアレーアンテナ装置。
3. （３）複数個の素子アンテナと、前記各素子アンテナに
   つながれた移相器からなるフエーズドアレーアンテナ装
   置において、前記各素子アンテナの振幅を各素子アンテ
   ナに接続された増幅器の利得を変化させることにより制
   御すると同時に、前記移相器により各素子アンテナの位
   相を制御することにより、同時に複数の方向にビームを
   形成することを特徴とするフエーズドアレーアンテナ装
   置。