JPH0446002B2 - - Google Patents
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- JPH0446002B2 JPH0446002B2 JP57154805A JP15480582A JPH0446002B2 JP H0446002 B2 JPH0446002 B2 JP H0446002B2 JP 57154805 A JP57154805 A JP 57154805A JP 15480582 A JP15480582 A JP 15480582A JP H0446002 B2 JPH0446002 B2 JP H0446002B2
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- beams
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements 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
- H01Q3/30—Arrangements 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
- H01Q3/34—Arrangements 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
- H01Q3/40—Arrangements 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 with phasing matrix
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明はマルチビーム平面アレイアンテナを能
率良く給電し得る簡易な構成で実用性の高いアン
テナ給電装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 マルチビーム平面アレイアンテナは、多機能レ
ーダや衛星搭載用等のアンテナとして重要な役割
りを果たすもので、従来より種々技術開発が進め
られている。第１図は従来の代表的な平面アレイ
アンテナと、その給電装置を示す概略構成図であ
り、複数のアンテナエレメント１-11，１-12，１
−ｎｏを水平方向Ｍ行、垂直方向にＮ列をなすよう
に（Ｍ行×Ｎ列）に２次元配列して平面アレイア
ンテナ１が構成されている。しかしてこの平面ア
レイアンテナ１の出力である複数のアンテナエレ
メント１-11，１-12，１-noに、その行方向である
水平方向にビームを形成する為の水平方向ビーム
形成用の給電回路２-1，２-2〜２-oを接続し、更
にこれらの給電回路２-1，２-2〜２-oの出力にそ
の列方向である垂直方向にビームを形成する為の
垂直方向ビーム形成用の給電回路３-1，３-2〜３
−ｎを接続して、前記マルチビーム平面アレイアン
テナ１に対する給電装置が構成されている。上記
各給電回路２，３は、所謂リニアレイレ用のマル
チビームアンテナ給電用のもので、その構成とし
ては、レンズ給電回路、プラスマトリツクス給電
回路、バトラマトリツクス給電回路等が知られて
いる。中でも、第２図に示すバトラマトリツクス
給電回路は無損失型のものとして注目されてい
る。 しかして、上記バトラマトリツクス給電回路は
第２図に８端子型の構成を示すように、交差方向
に90゜、隣接方向に0゜の位相特性を有する４つの
ハイブリツド（図中●印）と、45゜の位相特性を
有する４つの固定位相器（図中○印）とにより構
成された１段目のハイブリツドカツプラ４、２つ
のハイブリツドと、3/8πおよびπ/8の位相特性
を有する２つの固定移相器とにより構成された２
段目の第１および第２のハイブリツトカツプラ５
ａ，５ｂ、そして、各ハイブリツドを備えた３段
目の４つのハイブリツドカツプラ６ａ〜６ｄとに
よつて構成される。このようなバトラマトリツク
ス給電回路を水平方向および垂直方向にマトリツ
クス状に接続して（Ｍ×Ｎ）なるマルチビームを
形成する給電装置とが実現される。 ところが、このようにしてバトラマトリツクス
をマトリツクス状に接続して構成される給電装置
にあつては、例えば（Ｎ×Ｎ）平面アレイアンテ
ナに給電する場合、N2log2N個のカツプラおよび
移相器を必要とする。ちなみにブラスマトリツク
スを用いた給電装置ではN2個のカツプラおよび
移相器を必要とする。縦つて、その構成が大規
模、複雑化する。また衛生搭載用アンテナにあつ
ては、（Ｎ×Ｎ）平面における全てのビームを必
要とするとは限らないが、上述した構成によると
全ての方向にそれぞれビームが合成されるので、
給電回路の不必要なビーム端子を整合終端する等
の工夫を必要とした。しかも、このように不必要
なビーム端子を整合終端することは、上記不必要
なビームに対しても給電回路を構成していること
を意味し、給電能率が悪いと云う問題を有してい
た。 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、真に必要とする
ビームに対する給電回路のみを構成して給電能率
の向上と構成の簡略化を図ることのできる実用性
の高いアンテナ給電装置を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明のアンテナ給電装置は、複数のアンテナ
エレメントをマトリツクス状に配列した平面アレ
イアンテナの給電端に、行方向ビーム形成用バト
ラマトリツクスの各段のハイブリツトカツプラ
と、列方向ビーム形成用バトラマトリツクスの各
段のハイブリツトカツプラとを交互に継続接続
し、列方向ビーム形成用バトラマトリツクスの所
定の複数の段のハイブリツトカツプラから、所望
の複数のアンテナビームにそれぞれ対応した組を
なす出力群を取り出し、これらの出力群を所定の
位相差を与えて合成して前記複数のアンテナビー
ムにそれぞれ対応する複数のアンテナ出力を得る
構成としたことを特徴とする。 〔発明の効果〕 従つて本発明によれば、不必要なビーム端子の
出力を必要とするビーム端子に適宜合成できるの
で、無駄な給電回路を形成することがなく、従つ
てその構成の簡略化と給電能率の向上を図ること
ができる。また本発明によれば（Ｎ×Ｎ）の平面
アレイアンテナで得る所望ビーム数をＫとした場
合、略N2log2√個のハイブリツドと移相器に
よつて給電回路を簡易に実現でき、最終段階の位
相差を以つた出力合成における上記位相差の調整
によつて、ビーム方向のステアリングが可能とな
る等の効果が奏せられる。 また、本発明によれば１個１個のビーム単位
で、真に必要とする所望のアンテナビーム形成で
き、アンテナビーム形成の自由度が高という利点
がある。 〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。 第３図は実施例装置の概略構成図で、ここでは
（８×８）のアンテナエレメントを水平方向およ
び垂直方向に２次元配列した平面アレイアンテナ
１１の給電装置が示される。しかして、この給電
装置は水平方向ビーム形成用のバトラマトリツク
ス１２と、垂直方向ビーム用のバトラマトリツク
ス１３とを用いて構成されるが、ここでは各バト
ラマトリツクス１２，１３の各段のハイブリツト
カツプラをその１段目より順に交互に接続されて
いる。 即ち平面アレイアンテナ１１の出力には前記バ
トラマトリツクス１２の１段目のハイブリツドカ
ツプラ１２ａが列対応してそれぞれ接続され、こ
れらのハイブリツドカツプラ１２ａの各出力に、
前記バトラマトリツクス１３の１段目のハイブリ
ツドカツプラ１３ａが行対応して接続されてい
る。これにより、前記（８×８）のアンテナ出力
に対する給電系が、（４×４）づつの４つの組に
分けられている。しかして或る組の前記ハイブリ
ツドカツプラ１３ａの出力には前記バトラマトリ
ツクス１２の２段目のハイブリツドカツプラ１２
ｂが接続され、そのハイブリツドカツプラ１２ｂ
の出力には前記他方のバトラマトリツクス１３の
２段目のハイブリツドカツプラ１３ｂが接続され
ている。これによつて上記組の（４×４）のアン
テナ給電系が（２×２）からなる４組のアンテナ
給電系に分けられている。そして更に、これらの
組のうち、或る組の前記ハイブリツドカツプラ１
３ｂの出力には、前記バトラマトリツクス１２の
３段目のハイブリツドカツプラ１２ｃが接続さ
れ、更にその出力には他方のバトラマトリツクス
１３の３段目のハイブリツドカツプラ１３ｃが接
続されている。 また前記（８×８）のアンテナエレメントを備
えた平面アレイアンテナ１１において給電可能な
（８×８）のアンテナビームに対して、所望とす
るアンテナビームが定まつたとき、その仕様に応
じて不必要なアンテナビームの給電をやめるべ
く、前記各段におけるハイブリツドカツプラ１３
ａ，１３ｂの所定の組を為す出力が移相合成回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃにてそれぞれ所定の位相
差を以つて合成されるようになつている。これに
より、その組に対応したアンテナビームの組のう
ち、所望とする１つのアンテナビームに対しての
み効果的に、つまり無損失で能率良く給電できる
ようになつている。 つまり、本発明の係るアンテナ給電装置は、従
来のように各エレメントにそれぞれ所定の位相差
を与えて一度に合成するものとは異なり、その給
電系の合成可能な初期の段階で、ビーム形成に必
要なエレメント出力だけを合成し、この結果、不
必要な給電系を構成しないようにしたものであ
る。従つて、このようにして給電系を構成してな
る本装置によれば、所望とするビーム数Ｋに応じ
てハイブリツドカツプラを縦続に接続し、所定段
の出力において定められた位相差を与えて合成す
ればよいので、移相器およびハイブリツドを
N2log2√個用いればよく、その構成の大幅な
簡略化を図り得る。しかも無駄な給電系がなく、
そのエレメント端子を整合終端することも必要な
いので、限られた電力を有効に利用して能率良く
アンテナビームに給電することが可能となる等の
効果が奏せられる。しかも、合成段階においてエ
レメント出力間の位相差を調整することによつ
て、そのビーム方向をステアリングすることも容
易であり、その効果は非常に大きい。そして、真
に必要とするアンテナビームを正確に、且つ簡易
に得ることができる等の実用上絶大なる効果が得
られる。 ところで、上記構成のバトラマトリツクス１
２，１３によるアンテナビーム合成のアルゴリズ
ムは次のように与えられる。第４図はアンテナエ
レメントの配列構成を示すものであり、（N1×
N2）なる素子数を持つものとする。しかして今、
所望とするアンテナビームの形状を表現するマト
リツクスが次のように表現されるものとする。 Ａ＝a11 a12……a1N2 a21 a22……a2N2 〓N,1 aN,2……aN1N2 このマトリツクスＡにおいて、必要なビームに
対する要素aijが「１」で与えられ、不必要なビー
ムに対応する要素aijが「０」で与えられるものと
する。この場合、各段階における無駄な給電系を
除いた合成は、次のステツプにて表わされる。 先ず第１ステツプとして、Ａの要素aijが全て
「０」であれば、その対応するアンテナアレイ出
力（またはハイブリツド出力）をそれぞれ終端す
ることによつて、その合成が完了する。しかし、
要素aijの少なくとも１つが「１」で表わされる場
合には、前記マトリツクスＡを２つのマトリツク
スA゜，A′に分解する。これらのマトリツクスA゜，
A′はｑを０，１，２〜N2／２として次のように
示される。 A゜＝a11 a13……a1，N2-1 a21 a23……a2，N2-1 〓 aN1,1aN1,3……aN1,N2-1＝〔ao2q-1〕 A′＝a12 a14……a1，N2 a22 a24……a2，N2 〓 aN1,2aN1,4……aN1,N2＝〔ao1,2q〕 次に前記アンテナ出力またはハイブリツド出力
を各行毎に合成配分するハイブリツドを構成し、
その出力を２つの組X゜，X′に分ける。 X゜＝x11 x12……x1，N2/2 x21 x22……x2，N2/2 〓 xN1,1xN1,2……xN1 N2/2＝〔xo1,q〕 X′＝〔xo1，N2/2＋ｑ〕 ここで上記A゜はX゜に対応し、またA′はX′に対
応する。つまり、A゜で示されるビームはX゜の出
力端子のみ用いて合成でき、またA′で示される
ビームはX′の出力端子を用いて合成できる。尚、
ここでの説明において、上記記号xi,jは本来、ア
ンテナエレメントの配列を表わすものであるが、
ハイブリツドの出力の配列も同様であるから、同
じ記号を用いて示してある。以上によつて、列方
向のビームに対する合成が示され、Aj1の全ての
要素が「０」であるとき、その対応した出力Xj1
の全ての端子を終端し、それ以後の合成を中止す
る。そして、上記終端がなされない端子に対して
は、一次元アレイにおけるバトラマトリツクスの
合成アルゴリズムに従つて移相器を挿入する。こ
の移相器の挿入については後述する。しかるの
ち、今度は行方向のビーム合成を次のようにして
行う。 先ず、先に定義したマトリツクスAj1（ｊ＝0.1）
を２つのマトリツクスA0j1，A1j1に分解する。j1
が「０」の場合には A00＝a11 a13……a1，N2-1 a31 a33……a3，N2-1 〓 aN1-1,aN1-1,3……aN1,N2 1＝（ao2q-1，2q-1） A10＝a21 a23……a2，N2-1 a41 a43……a4，N2-1 〓 aN1,1aN1,3……aN1,N2-1＝（a2q,2q-1） なる２つのマトリツクスに分解する。そして、こ
れらのハイブリツド出力を各列毎に合成配分する
ハイブリツドを構成し、そのハイブリツドの出力
の組Xj1を２つに分ける。つまりj1＝０のときに
は X00＝〔xq，ｑ〕 X10＝〔xq＋N1／２，ｑ〕 とする。ここで、Ai1,j1がXi1,j1に対応する。 しかるのち、Ai1,j1（ｉ，ｊ＝0.1）は次の３つの
形態をとるから、その形態に応じて出力端子を処
理する。先ずAi1,j1＝
率良く給電し得る簡易な構成で実用性の高いアン
テナ給電装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 マルチビーム平面アレイアンテナは、多機能レ
ーダや衛星搭載用等のアンテナとして重要な役割
りを果たすもので、従来より種々技術開発が進め
られている。第１図は従来の代表的な平面アレイ
アンテナと、その給電装置を示す概略構成図であ
り、複数のアンテナエレメント１-11，１-12，１
−ｎｏを水平方向Ｍ行、垂直方向にＮ列をなすよう
に（Ｍ行×Ｎ列）に２次元配列して平面アレイア
ンテナ１が構成されている。しかしてこの平面ア
レイアンテナ１の出力である複数のアンテナエレ
メント１-11，１-12，１-noに、その行方向である
水平方向にビームを形成する為の水平方向ビーム
形成用の給電回路２-1，２-2〜２-oを接続し、更
にこれらの給電回路２-1，２-2〜２-oの出力にそ
の列方向である垂直方向にビームを形成する為の
垂直方向ビーム形成用の給電回路３-1，３-2〜３
−ｎを接続して、前記マルチビーム平面アレイアン
テナ１に対する給電装置が構成されている。上記
各給電回路２，３は、所謂リニアレイレ用のマル
チビームアンテナ給電用のもので、その構成とし
ては、レンズ給電回路、プラスマトリツクス給電
回路、バトラマトリツクス給電回路等が知られて
いる。中でも、第２図に示すバトラマトリツクス
給電回路は無損失型のものとして注目されてい
る。 しかして、上記バトラマトリツクス給電回路は
第２図に８端子型の構成を示すように、交差方向
に90゜、隣接方向に0゜の位相特性を有する４つの
ハイブリツド（図中●印）と、45゜の位相特性を
有する４つの固定位相器（図中○印）とにより構
成された１段目のハイブリツドカツプラ４、２つ
のハイブリツドと、3/8πおよびπ/8の位相特性
を有する２つの固定移相器とにより構成された２
段目の第１および第２のハイブリツトカツプラ５
ａ，５ｂ、そして、各ハイブリツドを備えた３段
目の４つのハイブリツドカツプラ６ａ〜６ｄとに
よつて構成される。このようなバトラマトリツク
ス給電回路を水平方向および垂直方向にマトリツ
クス状に接続して（Ｍ×Ｎ）なるマルチビームを
形成する給電装置とが実現される。 ところが、このようにしてバトラマトリツクス
をマトリツクス状に接続して構成される給電装置
にあつては、例えば（Ｎ×Ｎ）平面アレイアンテ
ナに給電する場合、N2log2N個のカツプラおよび
移相器を必要とする。ちなみにブラスマトリツク
スを用いた給電装置ではN2個のカツプラおよび
移相器を必要とする。縦つて、その構成が大規
模、複雑化する。また衛生搭載用アンテナにあつ
ては、（Ｎ×Ｎ）平面における全てのビームを必
要とするとは限らないが、上述した構成によると
全ての方向にそれぞれビームが合成されるので、
給電回路の不必要なビーム端子を整合終端する等
の工夫を必要とした。しかも、このように不必要
なビーム端子を整合終端することは、上記不必要
なビームに対しても給電回路を構成していること
を意味し、給電能率が悪いと云う問題を有してい
た。 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、真に必要とする
ビームに対する給電回路のみを構成して給電能率
の向上と構成の簡略化を図ることのできる実用性
の高いアンテナ給電装置を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明のアンテナ給電装置は、複数のアンテナ
エレメントをマトリツクス状に配列した平面アレ
イアンテナの給電端に、行方向ビーム形成用バト
ラマトリツクスの各段のハイブリツトカツプラ
と、列方向ビーム形成用バトラマトリツクスの各
段のハイブリツトカツプラとを交互に継続接続
し、列方向ビーム形成用バトラマトリツクスの所
定の複数の段のハイブリツトカツプラから、所望
の複数のアンテナビームにそれぞれ対応した組を
なす出力群を取り出し、これらの出力群を所定の
位相差を与えて合成して前記複数のアンテナビー
ムにそれぞれ対応する複数のアンテナ出力を得る
構成としたことを特徴とする。 〔発明の効果〕 従つて本発明によれば、不必要なビーム端子の
出力を必要とするビーム端子に適宜合成できるの
で、無駄な給電回路を形成することがなく、従つ
てその構成の簡略化と給電能率の向上を図ること
ができる。また本発明によれば（Ｎ×Ｎ）の平面
アレイアンテナで得る所望ビーム数をＫとした場
合、略N2log2√個のハイブリツドと移相器に
よつて給電回路を簡易に実現でき、最終段階の位
相差を以つた出力合成における上記位相差の調整
によつて、ビーム方向のステアリングが可能とな
る等の効果が奏せられる。 また、本発明によれば１個１個のビーム単位
で、真に必要とする所望のアンテナビーム形成で
き、アンテナビーム形成の自由度が高という利点
がある。 〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。 第３図は実施例装置の概略構成図で、ここでは
（８×８）のアンテナエレメントを水平方向およ
び垂直方向に２次元配列した平面アレイアンテナ
１１の給電装置が示される。しかして、この給電
装置は水平方向ビーム形成用のバトラマトリツク
ス１２と、垂直方向ビーム用のバトラマトリツク
ス１３とを用いて構成されるが、ここでは各バト
ラマトリツクス１２，１３の各段のハイブリツト
カツプラをその１段目より順に交互に接続されて
いる。 即ち平面アレイアンテナ１１の出力には前記バ
トラマトリツクス１２の１段目のハイブリツドカ
ツプラ１２ａが列対応してそれぞれ接続され、こ
れらのハイブリツドカツプラ１２ａの各出力に、
前記バトラマトリツクス１３の１段目のハイブリ
ツドカツプラ１３ａが行対応して接続されてい
る。これにより、前記（８×８）のアンテナ出力
に対する給電系が、（４×４）づつの４つの組に
分けられている。しかして或る組の前記ハイブリ
ツドカツプラ１３ａの出力には前記バトラマトリ
ツクス１２の２段目のハイブリツドカツプラ１２
ｂが接続され、そのハイブリツドカツプラ１２ｂ
の出力には前記他方のバトラマトリツクス１３の
２段目のハイブリツドカツプラ１３ｂが接続され
ている。これによつて上記組の（４×４）のアン
テナ給電系が（２×２）からなる４組のアンテナ
給電系に分けられている。そして更に、これらの
組のうち、或る組の前記ハイブリツドカツプラ１
３ｂの出力には、前記バトラマトリツクス１２の
３段目のハイブリツドカツプラ１２ｃが接続さ
れ、更にその出力には他方のバトラマトリツクス
１３の３段目のハイブリツドカツプラ１３ｃが接
続されている。 また前記（８×８）のアンテナエレメントを備
えた平面アレイアンテナ１１において給電可能な
（８×８）のアンテナビームに対して、所望とす
るアンテナビームが定まつたとき、その仕様に応
じて不必要なアンテナビームの給電をやめるべ
く、前記各段におけるハイブリツドカツプラ１３
ａ，１３ｂの所定の組を為す出力が移相合成回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃにてそれぞれ所定の位相
差を以つて合成されるようになつている。これに
より、その組に対応したアンテナビームの組のう
ち、所望とする１つのアンテナビームに対しての
み効果的に、つまり無損失で能率良く給電できる
ようになつている。 つまり、本発明の係るアンテナ給電装置は、従
来のように各エレメントにそれぞれ所定の位相差
を与えて一度に合成するものとは異なり、その給
電系の合成可能な初期の段階で、ビーム形成に必
要なエレメント出力だけを合成し、この結果、不
必要な給電系を構成しないようにしたものであ
る。従つて、このようにして給電系を構成してな
る本装置によれば、所望とするビーム数Ｋに応じ
てハイブリツドカツプラを縦続に接続し、所定段
の出力において定められた位相差を与えて合成す
ればよいので、移相器およびハイブリツドを
N2log2√個用いればよく、その構成の大幅な
簡略化を図り得る。しかも無駄な給電系がなく、
そのエレメント端子を整合終端することも必要な
いので、限られた電力を有効に利用して能率良く
アンテナビームに給電することが可能となる等の
効果が奏せられる。しかも、合成段階においてエ
レメント出力間の位相差を調整することによつ
て、そのビーム方向をステアリングすることも容
易であり、その効果は非常に大きい。そして、真
に必要とするアンテナビームを正確に、且つ簡易
に得ることができる等の実用上絶大なる効果が得
られる。 ところで、上記構成のバトラマトリツクス１
２，１３によるアンテナビーム合成のアルゴリズ
ムは次のように与えられる。第４図はアンテナエ
レメントの配列構成を示すものであり、（N1×
N2）なる素子数を持つものとする。しかして今、
所望とするアンテナビームの形状を表現するマト
リツクスが次のように表現されるものとする。 Ａ＝a11 a12……a1N2 a21 a22……a2N2 〓N,1 aN,2……aN1N2 このマトリツクスＡにおいて、必要なビームに
対する要素aijが「１」で与えられ、不必要なビー
ムに対応する要素aijが「０」で与えられるものと
する。この場合、各段階における無駄な給電系を
除いた合成は、次のステツプにて表わされる。 先ず第１ステツプとして、Ａの要素aijが全て
「０」であれば、その対応するアンテナアレイ出
力（またはハイブリツド出力）をそれぞれ終端す
ることによつて、その合成が完了する。しかし、
要素aijの少なくとも１つが「１」で表わされる場
合には、前記マトリツクスＡを２つのマトリツク
スA゜，A′に分解する。これらのマトリツクスA゜，
A′はｑを０，１，２〜N2／２として次のように
示される。 A゜＝a11 a13……a1，N2-1 a21 a23……a2，N2-1 〓 aN1,1aN1,3……aN1,N2-1＝〔ao2q-1〕 A′＝a12 a14……a1，N2 a22 a24……a2，N2 〓 aN1,2aN1,4……aN1,N2＝〔ao1,2q〕 次に前記アンテナ出力またはハイブリツド出力
を各行毎に合成配分するハイブリツドを構成し、
その出力を２つの組X゜，X′に分ける。 X゜＝x11 x12……x1，N2/2 x21 x22……x2，N2/2 〓 xN1,1xN1,2……xN1 N2/2＝〔xo1,q〕 X′＝〔xo1，N2/2＋ｑ〕 ここで上記A゜はX゜に対応し、またA′はX′に対
応する。つまり、A゜で示されるビームはX゜の出
力端子のみ用いて合成でき、またA′で示される
ビームはX′の出力端子を用いて合成できる。尚、
ここでの説明において、上記記号xi,jは本来、ア
ンテナエレメントの配列を表わすものであるが、
ハイブリツドの出力の配列も同様であるから、同
じ記号を用いて示してある。以上によつて、列方
向のビームに対する合成が示され、Aj1の全ての
要素が「０」であるとき、その対応した出力Xj1
の全ての端子を終端し、それ以後の合成を中止す
る。そして、上記終端がなされない端子に対して
は、一次元アレイにおけるバトラマトリツクスの
合成アルゴリズムに従つて移相器を挿入する。こ
の移相器の挿入については後述する。しかるの
ち、今度は行方向のビーム合成を次のようにして
行う。 先ず、先に定義したマトリツクスAj1（ｊ＝0.1）
を２つのマトリツクスA0j1，A1j1に分解する。j1
が「０」の場合には A00＝a11 a13……a1，N2-1 a31 a33……a3，N2-1 〓 aN1-1,aN1-1,3……aN1,N2 1＝（ao2q-1，2q-1） A10＝a21 a23……a2，N2-1 a41 a43……a4，N2-1 〓 aN1,1aN1,3……aN1,N2-1＝（a2q,2q-1） なる２つのマトリツクスに分解する。そして、こ
れらのハイブリツド出力を各列毎に合成配分する
ハイブリツドを構成し、そのハイブリツドの出力
の組Xj1を２つに分ける。つまりj1＝０のときに
は X00＝〔xq，ｑ〕 X10＝〔xq＋N1／２，ｑ〕 とする。ここで、Ai1,j1がXi1,j1に対応する。 しかるのち、Ai1,j1（ｉ，ｊ＝0.1）は次の３つの
形態をとるから、その形態に応じて出力端子を処
理する。先ずAi1,j1＝
〔０〕、つまり全ての要素が
「０」である場合には、対応する端子Xi1,j1を終端
し、それ以後の合成を中止する。またAi1,j1のう
ち、１つの要素だけが１」の場合には、対応する
Xi1,j1の端子に所定の移相器を挿入し、全ての出
力を合成して所望とするアンテナビームを得る。
但し、上記移相器の移相量についても前述した列
方向のビーム合成における位相量と共に後述す
る。また、Ai1,j1のうち、２つ以上の要素が「１」
である場合には、Ai1,j1をＡ、Xi1,j1をＸと看做し、
Ｘの各端子に所定の移相器を挿入する。そして、
Ａが｜より大きなマトリツクスである場合には、
その次の段において前述した合成処理をその最初
から行う。このようにして、各段毎にビームの合
成を行い、不必要なアンテナビームに対応する端
子については、その時点で逐次、終端または所定
の位相差を以つて合成し、無駄な給電系の生成を
阻止する。 ところで、前述したビーム合成における移相量
や、その伝達マトリツクス、ステアリング信号の
値は次のようにして求められる。但し、基本的に
は一次元アレイに対するバトラマトリツクスで与
えられたものと同様である。 今、アンテナエレメントの出力xn1，n2に注目
すると、1，2方向へステアリングしたアンテ
ナビームのアレイフアクター特性は、 A1，＝N1-1 〓n1=0 N2-1 〓n2=0 xn1n2exp｛ｊ（n1 1＋n2 2）｝ として示される。但し、アンテナエレメントのピ
ツチｄが、ｄ＝λ／２で示されるとき 1＝2πｄ／λcosθ.cosφ 2＝2πｄ／λcosθ.sinφ で示されるものとする。ここで、アンテナビーム
を1，2空間において離散的にステアリングす
るものとし、 で表わすとすれば、上述したフアクター特性は Ak1k2＝N1-1 〓n1=0 N2-1 〓n2=0 xn1n2〔１／N1〕n1k1〔１／N2〕n2k2 として示される。但し 〔１／Ｎ〕＝exp（ｊ2π／Ｎ） である。従つて、バトラマトリツクスにおける合
成は、xn1n2を出力とするアンテナポートと、
Ak1k2を出力とするビームポートとの間の伝達特
性と看做することができるから、これを分解すれ
ばよい。そして、この分解の各段階で、前述した
ハイブリツド間の移相量、ハイブリツド出力合成
時の位相差を算出するようにすればよい。 以上のようにして所望とするアンテナビームに
対応して各段における組を為す出力に所定の移相
器を挿入して伝達し、また所定の位相差を与えて
合成していくことにより、能率の良い給電系を無
駄な要素無く構成することが可能となる。そし
て、その構成規模の簡略化を図ることが可能とな
る。 尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えばバトラマトリツクスとして第２図に
その例を示したが、入出力が逆の関係となるもの
を用いることもできる。また実施例では給電系の
最終段は、前段の出力に位相差を与えて合成する
ものとしたが、例えばバトラマトリツクスを用い
て不要な端子を順次整端するようにしてもよい。
またアンテナエレメントの数やハイブリツドカツ
プラの構成段数等は仕様に応じて定めればよい。
以上要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。
「０」である場合には、対応する端子Xi1,j1を終端
し、それ以後の合成を中止する。またAi1,j1のう
ち、１つの要素だけが１」の場合には、対応する
Xi1,j1の端子に所定の移相器を挿入し、全ての出
力を合成して所望とするアンテナビームを得る。
但し、上記移相器の移相量についても前述した列
方向のビーム合成における位相量と共に後述す
る。また、Ai1,j1のうち、２つ以上の要素が「１」
である場合には、Ai1,j1をＡ、Xi1,j1をＸと看做し、
Ｘの各端子に所定の移相器を挿入する。そして、
Ａが｜より大きなマトリツクスである場合には、
その次の段において前述した合成処理をその最初
から行う。このようにして、各段毎にビームの合
成を行い、不必要なアンテナビームに対応する端
子については、その時点で逐次、終端または所定
の位相差を以つて合成し、無駄な給電系の生成を
阻止する。 ところで、前述したビーム合成における移相量
や、その伝達マトリツクス、ステアリング信号の
値は次のようにして求められる。但し、基本的に
は一次元アレイに対するバトラマトリツクスで与
えられたものと同様である。 今、アンテナエレメントの出力xn1，n2に注目
すると、1，2方向へステアリングしたアンテ
ナビームのアレイフアクター特性は、 A1，＝N1-1 〓n1=0 N2-1 〓n2=0 xn1n2exp｛ｊ（n1 1＋n2 2）｝ として示される。但し、アンテナエレメントのピ
ツチｄが、ｄ＝λ／２で示されるとき 1＝2πｄ／λcosθ.cosφ 2＝2πｄ／λcosθ.sinφ で示されるものとする。ここで、アンテナビーム
を1，2空間において離散的にステアリングす
るものとし、 で表わすとすれば、上述したフアクター特性は Ak1k2＝N1-1 〓n1=0 N2-1 〓n2=0 xn1n2〔１／N1〕n1k1〔１／N2〕n2k2 として示される。但し 〔１／Ｎ〕＝exp（ｊ2π／Ｎ） である。従つて、バトラマトリツクスにおける合
成は、xn1n2を出力とするアンテナポートと、
Ak1k2を出力とするビームポートとの間の伝達特
性と看做することができるから、これを分解すれ
ばよい。そして、この分解の各段階で、前述した
ハイブリツド間の移相量、ハイブリツド出力合成
時の位相差を算出するようにすればよい。 以上のようにして所望とするアンテナビームに
対応して各段における組を為す出力に所定の移相
器を挿入して伝達し、また所定の位相差を与えて
合成していくことにより、能率の良い給電系を無
駄な要素無く構成することが可能となる。そし
て、その構成規模の簡略化を図ることが可能とな
る。 尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えばバトラマトリツクスとして第２図に
その例を示したが、入出力が逆の関係となるもの
を用いることもできる。また実施例では給電系の
最終段は、前段の出力に位相差を与えて合成する
ものとしたが、例えばバトラマトリツクスを用い
て不要な端子を順次整端するようにしてもよい。
またアンテナエレメントの数やハイブリツドカツ
プラの構成段数等は仕様に応じて定めればよい。
以上要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。
第１図は従来装置の一例を示す模式的な構成
図、第２図はバトラマトリツクスの一例を示す構
成図、第３図は本発明の一実施例装置の模式的な
構成図、第４図はアンテナ（ハイブリツド）出力
のマトリツクス関係を示す図である。 １１……平面アレイアンテナ、１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ……列方向のバトラマトリツクスのハ
イブリツドカツプラ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…
…行方向のバトラマトリリクスのハイブリツドカ
ツプラ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ……移相合成回
路。
図、第２図はバトラマトリツクスの一例を示す構
成図、第３図は本発明の一実施例装置の模式的な
構成図、第４図はアンテナ（ハイブリツド）出力
のマトリツクス関係を示す図である。 １１……平面アレイアンテナ、１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ……列方向のバトラマトリツクスのハ
イブリツドカツプラ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…
…行方向のバトラマトリリクスのハイブリツドカ
ツプラ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ……移相合成回
路。
Claims (1)
- １ 複数のアンテナエレメントをマトリツクス状
に配列した平面アレイアンテナの給電端に、行方
向ビーム形成用バトラマトリツクスの各段のハイ
ブリツドカツプラと、列方向ビーム形成用バトラ
マトリツクスの各段のハイブリツドカツプラとを
交互に継続接続し、列方向ビーム形成用バトラマ
トリツクスの所定の複数の段のハイブリツドカツ
プラから、所望の複数のアンテナビームにそれぞ
れ対応した組をなす出力群を取り出し、これらの
出力群を所定の位相差を与えて合成して前期複数
のアンテナビームにそれぞれ対応する複数のアン
テナ出力を得る構成としたことを特徴とするアン
テナ給電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15480582A JPS5944105A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アンテナ給電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15480582A JPS5944105A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アンテナ給電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5944105A JPS5944105A (ja) | 1984-03-12 |
| JPH0446002B2 true JPH0446002B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=15592270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15480582A Granted JPS5944105A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アンテナ給電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5944105A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2608593B2 (ja) * | 1988-08-26 | 1997-05-07 | ファナック株式会社 | 故障診断方法 |
| CA2042051A1 (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-15 | Tadamitsu Ryu | Network control system |
| WO1994013031A1 (fr) * | 1992-12-01 | 1994-06-09 | Ntt Mobile Communications Network Inc. | Appareil a antenne multilobe |
| US6160519A (en) * | 1998-08-21 | 2000-12-12 | Raytheon Company | Two-dimensionally steered antenna system |
| CA2866294C (en) * | 2012-03-05 | 2017-01-17 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Antenna system |
| WO2012103855A2 (zh) | 2012-04-20 | 2012-08-09 | 华为技术有限公司 | 天线及基站 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4041501A (en) * | 1975-07-10 | 1977-08-09 | Hazeltine Corporation | Limited scan array antenna systems with sharp cutoff of element pattern |
-
1982
- 1982-09-06 JP JP15480582A patent/JPS5944105A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5944105A (ja) | 1984-03-12 |
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