JPH0449282B2 - - Google Patents
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- JPH0449282B2 JPH0449282B2 JP58010122A JP1012283A JPH0449282B2 JP H0449282 B2 JPH0449282 B2 JP H0449282B2 JP 58010122 A JP58010122 A JP 58010122A JP 1012283 A JP1012283 A JP 1012283A JP H0449282 B2 JPH0449282 B2 JP H0449282B2
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- Japan
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- phase
- antenna
- phase shifter
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- shifters
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Links
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 17
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01Q3/36—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 variable phase-shifters
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複数の移相器を用いた電子走査ア
ンテナに関するものである。
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から制御信号を移相器
駆動回路３ａ〜３ｎに送り、移相器２ａ〜２ｎに
移相量を設定することによりビーム方向を制御す
るものであう。第２図に平面アレーアンテナの素
子配置を示す。この図においてｘは水平方向、ｙ
は垂直方向、１ａ〜１ｎは素子番号を示す。
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から制御信号を移相器
駆動回路３ａ〜３ｎに送り、移相器２ａ〜２ｎに
移相量を設定することによりビーム方向を制御す
るものであう。第２図に平面アレーアンテナの素
子配置を示す。この図においてｘは水平方向、ｙ
は垂直方向、１ａ〜１ｎは素子番号を示す。
ところで、従来のこの種アンテナにおいて、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、デジタル的に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。
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、デジタル的に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
せるよう給電用伝送線路の電気長を変化せしめる
ものである。また、実際には給電用伝送線路の電
気長を連続的に変化させて与えることはできない
ので、この発明のように階段状にして与えること
はハードウエアを実現する上に不可欠なことであ
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。
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
せるよう給電用伝送線路の電気長を変化せしめる
ものである。また、実際には給電用伝送線路の電
気長を連続的に変化させて与えることはできない
ので、この発明のように階段状にして与えること
はハードウエアを実現する上に不可欠なことであ
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、４ａ〜４ｎは給電用伝送回路、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は位相調整器である。
２ａ〜２ｎは移相器、３ａ〜３ｎは移相器駆動回
路、４ａ〜４ｎは給電用伝送回路、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は位相調整器である。
このような構成において、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、位
相調整器９ｉを用いて、例えば送信機出力端の位
相を基準として、(1)式のように階段状に調整す
る。
ナ１ｉに係る移相器２ｉの入力信号の位相を、位
相調整器９ｉを用いて、例えば送信機出力端の位
相を基準として、(1)式のように階段状に調整す
る。
〔−αγ2m〕D ……(1)
ただし、αは任意定数、ｉ＝１，２，……、
ｎ，ｍは自然数（１，２，……）である。ただ
し、〔Ｘ〕Dなる記号はＸに一番近い、Ｄのステツ
プ幅で階段状にした時の値を意味している。
ｎ，ｍは自然数（１，２，……）である。ただ
し、〔Ｘ〕Dなる記号はＸに一番近い、Ｄのステツ
プ幅で階段状にした時の値を意味している。
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位相は(3)式となる。
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。
〔αγ2m−βi〕B ……(2)
〔αγ2m−βi〕B−〔αγ2m〕D ……(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。
で量子化されたデ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。
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ｄ、伝
搬定数ｋとすれば(4)式で表わされ、(4)式が最大と
なる主ロープ方向は(6)式で表わされる。
パターンＥ（θ）は、アンテナ素子間隔をｄ、伝
搬定数ｋとすれば(4)式で表わされ、(4)式が最大と
なる主ロープ方向は(6)式で表わされる。
Ｅ（θ）＝o
〓i=1
Iiejkdisinθ
ｅｊ〔αγ2m−βi〕
Ｂ
×ｅ−ｊ〔αγ2m〕Ｄ
＝o
〓I=1
Iieｊ｛kdisinθ−βi｝
ｅjE
……(4)
ただし、Iiはｉ番目の素子アンテナの励振振
幅、 Ｅ＝〔αγ2m−βi〕B−〔〔αγ2m〕D−βi〕……(5
) である。
幅、 Ｅ＝〔αγ2m−βi〕B−〔〔αγ2m〕D−βi〕……(5
) である。
θ＝sin-1（β／kd） ……(6)
更に(4)式に掲げたＥ＝〔αγ2m−βi〕B−〔〔αγ2
m〕D
−βi〕は、移相器の不連続性に生ずる量子化位相
誤差（Ｂが０ならＤも０となる）である。
m〕D
−βi〕は、移相器の不連続性に生ずる量子化位相
誤差（Ｂが０ならＤも０となる）である。
この誤差について、第５図に用いて説明する。
第５図において、γ0〜γ9は中心から１ｉ〜１ｉ＋
９の素子までの距離を示す。ｘ方向にビームを走
査する場合を考えると、１ｉ〜１ｉ＋９の素子の
ビーム走査に関する定数βiは同じであるが、γ0〜
r9の距離が異なるため、(5)式のＥの値が異なる値
となり、位相誤差が分散される。
第５図において、γ0〜γ9は中心から１ｉ〜１ｉ＋
９の素子までの距離を示す。ｘ方向にビームを走
査する場合を考えると、１ｉ〜１ｉ＋９の素子の
ビーム走査に関する定数βiは同じであるが、γ0〜
r9の距離が異なるため、(5)式のＥの値が異なる値
となり、位相誤差が分散される。
ここで、位相分布の与え方について図を用いて
説明する。第６図は位相調整器にて与える位相分
布を示す図であり、Ｘ−Ｙ平面がアンテナボアサ
イト方向に直交する面で、Ｚ軸が位相を表わすも
のである。各素子位置を位相を示す図であり、原
点が０の曲面になつている。次に第６図に示す曲
面のある断面を考える。第７図は断面を示す図で
あり、ａは階段状にする前の移相器２ａ〜２ｎの
入力信号の位相分布で、式(1)の〔 〕の中の式で
表わされるものであり、ｂはａを階段状にしたも
ので式(1)を表わす位相分布である。位相調整器に
はこのｂの位相分布を与える。ｃは移相器２ａ〜
２ｎの入力信号の位相分布を打消す位相分布で式
(2)の〔 〕の中の第１項γ2mの示す位相分布であ
り、ｄはビーム走査の移相量で、式(2)の〔 〕の
中のβiを示している。ｅはｃの位相分布とｄの位
相分布を加えた分布であり、式(2)の〔 〕の中の
式を表わすものである。ｆはｅの分布をデイジタ
ル化したもので式(2)を表わしている。よつて、曲
線ｆとｂの合成が素子アンテナ１ａ〜１ｎに与え
られる位相分布である。以上で述べたように、給
電用伝送線路の電気長を階段上に変化させて与え
ることができるのでハードウエアの実現を可能に
している。
説明する。第６図は位相調整器にて与える位相分
布を示す図であり、Ｘ−Ｙ平面がアンテナボアサ
イト方向に直交する面で、Ｚ軸が位相を表わすも
のである。各素子位置を位相を示す図であり、原
点が０の曲面になつている。次に第６図に示す曲
面のある断面を考える。第７図は断面を示す図で
あり、ａは階段状にする前の移相器２ａ〜２ｎの
入力信号の位相分布で、式(1)の〔 〕の中の式で
表わされるものであり、ｂはａを階段状にしたも
ので式(1)を表わす位相分布である。位相調整器に
はこのｂの位相分布を与える。ｃは移相器２ａ〜
２ｎの入力信号の位相分布を打消す位相分布で式
(2)の〔 〕の中の第１項γ2mの示す位相分布であ
り、ｄはビーム走査の移相量で、式(2)の〔 〕の
中のβiを示している。ｅはｃの位相分布とｄの位
相分布を加えた分布であり、式(2)の〔 〕の中の
式を表わすものである。ｆはｅの分布をデイジタ
ル化したもので式(2)を表わしている。よつて、曲
線ｆとｂの合成が素子アンテナ１ａ〜１ｎに与え
られる位相分布である。以上で述べたように、給
電用伝送線路の電気長を階段上に変化させて与え
ることができるのでハードウエアの実現を可能に
している。
上記の結果、昭和57年度電子通信学会光・電波
部門全国大会講演論文集〔分冊１〕１−74「フエ
ーズドアレーアンテナのサイドローブ低減の一検
討」に示されるように、量子化位相誤差が非周期
化されることにより、量子化位相誤差によつて発
生するサイドローブレベルが改善され良好なアン
テナ性能を得ることができる。
部門全国大会講演論文集〔分冊１〕１−74「フエ
ーズドアレーアンテナのサイドローブ低減の一検
討」に示されるように、量子化位相誤差が非周期
化されることにより、量子化位相誤差によつて発
生するサイドローブレベルが改善され良好なアン
テナ性能を得ることができる。
第８図はこの発明の一実施例を示すもので第４
図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして位相調整
用デイジタル移相器９ａ〜９ｎを用いたものであ
り、原理は前記のものと同様である。
図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして位相調整
用デイジタル移相器９ａ〜９ｎを用いたものであ
り、原理は前記のものと同様である。
第９図はこの発明の他の実施例を示すもので、
第４図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして手動
で調整後固定することができる半固定移相器９ａ
〜９ｎを用いたものである。第１０図にそれぞれ
の半固定移相器に与える移相量を示す図で、これ
はある断面におけるものである。第１０図におい
て、９ａ〜９ｎは半固定移相器、φ0〜φ3は移相
量を示す。第１０図に示すように、移相量は素子
位置に対応して、ステツプ状の移相器φ1〜φ3が
与えられる。各半固定移相器にはその素子位置に
対応した移相量が与えられるため、ブロツク毎に
移相量を変化させて与えることになる。第１１図
にブロツク化の様子を示す。図において１ａ〜１
ｎは素子アンテナで、BL1〜BL4が各ブロツクの
境界である。第１０図の様な断面になつている場
合、第１１図のBL1の内側の素子はφ0の移相量、
BL1とBL2の間の素子はφ1の移相量、BL2とBL3
の間の素子はφ2の移相量、BL3とBL4の間の素子
はφ3の移相量が与えられる。
第４図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして手動
で調整後固定することができる半固定移相器９ａ
〜９ｎを用いたものである。第１０図にそれぞれ
の半固定移相器に与える移相量を示す図で、これ
はある断面におけるものである。第１０図におい
て、９ａ〜９ｎは半固定移相器、φ0〜φ3は移相
量を示す。第１０図に示すように、移相量は素子
位置に対応して、ステツプ状の移相器φ1〜φ3が
与えられる。各半固定移相器にはその素子位置に
対応した移相量が与えられるため、ブロツク毎に
移相量を変化させて与えることになる。第１１図
にブロツク化の様子を示す。図において１ａ〜１
ｎは素子アンテナで、BL1〜BL4が各ブロツクの
境界である。第１０図の様な断面になつている場
合、第１１図のBL1の内側の素子はφ0の移相量、
BL1とBL2の間の素子はφ1の移相量、BL2とBL3
の間の素子はφ2の移相量、BL3とBL4の間の素子
はφ3の移相量が与えられる。
第１２図はこの発明の他の実施例を示すもの
で、第４図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして
電気的な長さを変化させて異なる移相量を固定的
に与えることができる固定位相器を組み合わせて
用いたものである。各固定位相器に与える移相量
がブロツク化されるのは第９図に示したものと同
じであり、この原理は前述のものと同様である。
また、この固定位相器は電気長を変化させること
ができるものならば良く、例えば同軸線路や導波
管の長さを変化させたものでも良い。
で、第４図に示した位相調整器９ａ〜９ｎとして
電気的な長さを変化させて異なる移相量を固定的
に与えることができる固定位相器を組み合わせて
用いたものである。各固定位相器に与える移相量
がブロツク化されるのは第９図に示したものと同
じであり、この原理は前述のものと同様である。
また、この固定位相器は電気長を変化させること
ができるものならば良く、例えば同軸線路や導波
管の長さを変化させたものでも良い。
この発明によると、量子化位相誤差が分散さ
れ、特定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。
れ、特定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１図は従来の電子走査アンテナを示す概略
図、第２図は平面アレーアンテナの素子配置を示
す図、第３図は従来のアンテナにおける量子化位
相誤差を示す図、第４図はこの発明によるアンテ
ナの一実施例を示す概略図、第５図は中心から素
子までの距離を示す図、第６図は位相調整器に与
える位相分布を示す図、第７図は第６図に示す位
相分布の断面図、第８図はこの発明の一実施例を
示す概略図、第９図はこの発明の他の実施例を示
す概略図、第１０図は移相器に与える移相量を示
す図、第１１図は移相器量がブロツク化されるこ
とを示す図、第１２図はこの発明の他の実施例を
示す概略図であり、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、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
器、９ａ〜９ｎは位相調整器、γ0〜γ9は中心から
の距離、ｘは水平方向、ｙは垂直方向を示す。 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。
図、第２図は平面アレーアンテナの素子配置を示
す図、第３図は従来のアンテナにおける量子化位
相誤差を示す図、第４図はこの発明によるアンテ
ナの一実施例を示す概略図、第５図は中心から素
子までの距離を示す図、第６図は位相調整器に与
える位相分布を示す図、第７図は第６図に示す位
相分布の断面図、第８図はこの発明の一実施例を
示す概略図、第９図はこの発明の他の実施例を示
す概略図、第１０図は移相器に与える移相量を示
す図、第１１図は移相器量がブロツク化されるこ
とを示す図、第１２図はこの発明の他の実施例を
示す概略図であり、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、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
器、９ａ〜９ｎは位相調整器、γ0〜γ9は中心から
の距離、ｘは水平方向、ｙは垂直方向を示す。 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)
- 【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
それぞれに対応して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対応して設けられた
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、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、前記
移相器の入力信号位相を〔−αγ2m〕Dのように階段
状にして与え、位相調整器で調整し、かつ各移相
器の移相量を〔αγ2m−βi〕Bなる値を設定すること
により、ビーム走査時の量子化位相誤差によつて
生ずるサイドローブを低減するようにしたことを
特徴とする電子走査アンテナ。 〔但し、Ｂ及びＤは最小単位位相角、αは任意定
数、βはビーム走査角に関する定数、γは中心か
らの距離、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及
び〔Ｘ〕DはＸに最も近いＢで量子化したデイジタ
ル位相量、Ｄは階段状のステツプ幅。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010122A JPS59135904A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 電子走査アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010122A JPS59135904A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 電子走査アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59135904A JPS59135904A (ja) | 1984-08-04 |
| JPH0449282B2 true JPH0449282B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=11741490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58010122A Granted JPS59135904A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 電子走査アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59135904A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770904B2 (ja) * | 1984-12-26 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 円偏波アレイアンテナ |
| JPS63275207A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| GB2470224A (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-17 | Louis David Thomas | A phase shifter for a phased array antenna |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP58010122A patent/JPS59135904A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59135904A (ja) | 1984-08-04 |
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