JPH0454708A - Active phased array antenna system - Google Patents

Active phased array antenna system

Info

Publication number
JPH0454708A
JPH0454708A JP2164140A JP16414090A JPH0454708A JP H0454708 A JPH0454708 A JP H0454708A JP 2164140 A JP2164140 A JP 2164140A JP 16414090 A JP16414090 A JP 16414090A JP H0454708 A JPH0454708 A JP H0454708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
digital
output
analog
active
array antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2164140A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinkichi Nishimoto
眞吉 西本
Takahisa Doko
道幸 孝久
Tsutomu Watabe
勉 渡部
Hiroyuki Uemichi
上道 裕之
Shinichi Takeya
晋一 竹谷
Yoshitaka Sasaki
喜隆 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Japan Steel Works Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Original Assignee
Toshiba Corp
Japan Steel Works Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Japan Steel Works Ltd, Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2164140A priority Critical patent/JPH0454708A/en
Publication of JPH0454708A publication Critical patent/JPH0454708A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To simplify the structure, to decrease the scale, to reduce the cost and to make the weight light by shaping a received beam in either an elevating angle direction or an azimuth direction through analog synthesis and shaping the beam in the other direction through digital synthesis. CONSTITUTION:The amplitude and phase of outputs of each radiation elements 111-11M are controlled respectively by transmission reception modules 211-21M properly and they are synthesized by an analog power synthesizer 711. Similarly other synthesizers 721-7N1 synthesizes outputs of modules 221-2NM to shape the beam on a Z-X plane. An output signal of each of the synthesizers 721-7N1 is detected and frequency-converted by receivers 821-8N1 converted into a digital signal by A/D converters 921-9N1 and the signal is inputted to a digital beam shaping circuit 101. Since the received beam in the X-axis direction through analog synthesis and the received beam in the Y-axis direction through digital synthesis in this way, the structure is comparatively made simple, the cost is reduced and the weight is made light.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はアクティブフェーズドアレイアンテナ装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an active phased array antenna device.

(従来の技術) 従来の複数ビームを形成するアクティブフェーズドアレ
イアンテナ装置には、面アレイアンテナの各放射素子出
力をアナログ合成して行うアナログ合成方式の他、各放
射素子出力のうち縦もしくは横方向の信号を周波数変換
した後、デジタル信号に変換して処理するデジタルビー
ムフォーミング(以下DBFと略す)方式がある。
(Prior art) Conventional active phased array antenna devices that form multiple beams include an analog synthesis method that performs analog synthesis of the outputs of each radiating element of a planar array antenna, as well as an analog synthesis method that performs analog synthesis of the outputs of each radiating element. There is a digital beam forming (hereinafter abbreviated as DBF) method in which a signal is frequency-converted and then converted into a digital signal for processing.

第6図はDBF方式のアクティブフェースドアレイアン
テナ装置の構成を示すもので、1.1〜INMはX軸方
向にM個、Y軸方向にN個配列された放射素子である。
FIG. 6 shows the configuration of a DBF type active face array antenna device, in which 1.1 to INM are radiating elements arranged in M pieces in the X-axis direction and N pieces in the Y-axis direction.

各放射素子11.〜INMはそれぞれ第7図に示すよう
に構成された送受信モジュール211〜2NMに結合さ
れ、X−Y平面に形成された面アレイアンテナとなって
いる。第7図において、1は放射素子、2は送受信モジ
ュールであり、aは送信系、bは受信系である。さらに
、aは移相器a1及びHPA (ハイパワーアンプ)a
2を、またbはLNA (ローノイズアンプ)bl及び
移相器b2なるアクティブ素子を備えている。
Each radiating element 11. ~INM are coupled to transmitter/receiver modules 211~2NM configured as shown in FIG. 7, respectively, and form a planar array antenna formed on the XY plane. In FIG. 7, 1 is a radiating element, 2 is a transmitting/receiving module, a is a transmitting system, and b is a receiving system. Furthermore, a is phase shifter a1 and HPA (high power amplifier) a
2 and b are provided with active elements such as an LNA (low noise amplifier) bl and a phase shifter b2.

送信励振器3から出力される送信信号は第1のアナログ
電力分配器4でN分配された後、第2のアナログ電力分
配器5、〜5Nに供給され、ここでM分配されて縦方向
に配列された送受信モジュールの送信系aを介し、これ
に結合された放射素子に送られる。また、各放射素子1
11〜INMの出力は対応する送受信モジュール2m、
〜2NMの受信系を介し、A/D (アナログ/デジタ
ル)変換器6.1〜6NMでデジタル信号に変換されて
縦方向出力毎に第1のデジタルビーム形成回路71〜7
Nに送られ、ここでN個のデジタルビームが形成された
後、第2のデジタルビーム形成回路8で合成出力される
The transmission signal output from the transmission exciter 3 is divided into N by the first analog power divider 4, and then supplied to the second analog power divider 5, ~5N, where it is divided into M in the vertical direction. The signal is sent to the radiating element coupled thereto via the transmitting system a of the arranged transmitting/receiving modules. In addition, each radiating element 1
11~INM output is the corresponding transmitting/receiving module 2m,
~2NM receiving system, A/D (analog/digital) converters 6.1~6NM convert the signals into digital signals, and each vertical output is sent to first digital beam forming circuits 71~7.
N, where N digital beams are formed, and then synthesized and outputted by a second digital beam forming circuit 8.

上記デジタルビーム形成回路7.〜7N (8も同構成
である)は一般に第8図に示すように構成される。第8
図は71を代表して示すものであり、放射素子1,1〜
1□Mの出力は前述したように送受信モジュール20〜
21Mで周波数変換され、A/D変換器6.t〜61M
でデジタル信号に変換された後、デジタルビーム形成回
路7Iに入力される。このデジタルビーム形成回路7、
では、各入力信号をそれぞれ順次遅延時間の異なる遅延
素子C1〜cMで遅延させて演算セルd1〜dMに送る
。各演算セルd8〜dMにはそれぞれビーム形成方向に
応じた複素ウェイトW、〜WMが供給されている。演算
セルは第9図に示すように乗算器e1及び加算器e2か
らなる単純な積和演算を行うもので、素子人力X、に複
素ウェイトW、をかけて隣接セルからの信号Yし、を加
算して出力Ylとする。すなわち、演算セルd1〜dM
はシストリックアレイ状に接続されており、これによっ
て−万端からマルチビーム出力が得られるようになって
いる。
Digital beam forming circuit 7. ~7N (8 also has the same configuration) is generally constructed as shown in FIG. 8th
The figure shows 71 as a representative, and the radiating elements 1, 1 to 71 are shown as representatives.
As mentioned above, the output of 1□M is sent from the transmitter/receiver module 20~
21M, the frequency is converted by A/D converter 6. t~61M
After the signal is converted into a digital signal, it is input to the digital beam forming circuit 7I. This digital beam forming circuit 7,
Then, each input signal is sequentially delayed by delay elements C1 to cM having different delay times and sent to the calculation cells d1 to dM. Each of the calculation cells d8 to dM is supplied with a complex weight W, to WM according to the beam forming direction, respectively. As shown in Fig. 9, the arithmetic cell is composed of a multiplier e1 and an adder e2 and performs a simple product-sum operation.The element power X is multiplied by a complex weight W, and the signal Y from the adjacent cell is The sum is added to obtain the output Yl. That is, the calculation cells d1 to dM
are connected in a systolic array, thereby making it possible to obtain multi-beam output from all directions.

しかしながら、上記構成のDBF方式を採用したアクテ
ィブフェーズドアレイアンテナ装置では、放射素子を二
次元に配列した面アレイアンテナに対してDBFを行う
際、それぞれの放射素子の全ての出力について周波数変
換、A/D変換を行って、デジタル処理によってビーム
を形成するため、各素子毎に周波数変換器、A/D変換
器を設けなければならず、さらに、多数のデジタル信号
ラインやビーム形成用の演算セルを要するので、構成が
複雑で大規模となり、素子数の増加に伴って重量増加、
コスト上昇を招くことになる。
However, in an active phased array antenna device that adopts the DBF method with the above configuration, when performing DBF on a planar array antenna in which radiating elements are arranged two-dimensionally, all outputs of each radiating element are subjected to frequency conversion, A/ In order to perform D conversion and form a beam through digital processing, it is necessary to provide a frequency converter and an A/D converter for each element, as well as a large number of digital signal lines and arithmetic cells for beam formation. As a result, the structure becomes complex and large-scale, and as the number of elements increases, the weight increases.
This will lead to an increase in costs.

このようなりBF方式に対し、二次元ともアナログ合成
によってビーム形成を行う通常の面アレイによるアクテ
ィブフェーズドアレイアンテナ装置は、構造的に簡単で
あるものの、送受信モジュールに内蔵されている移相器
のビット数(通常は3〜6ビツト)の制約により、アン
テナサイドローブ等の受信ビーム品質がDBF方式と比
較して劣っている。
In contrast to such a BF method, an active phased array antenna device using a normal planar array that performs beam formation by analog synthesis in two dimensions is structurally simple, but the bits of the phase shifter built in the transmitter/receiver module Due to the limitation of the number (usually 3 to 6 bits), the receiving beam quality such as antenna side lobes is inferior to that of the DBF method.

さらに、受信ビーム品質は二次元すべてにわたって高品
質とする必要はなく、その目的に応じて仰角方向もしく
は方位方向のどちらか一方が良ければ十分である場合が
少なくない。
Furthermore, the reception beam quality does not need to be high in all two dimensions; it is often sufficient to have good quality in either the elevation direction or the azimuth direction, depending on the purpose.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来のアクティブフェーズドアレイア
ンテナ装置では、面アレイアンテナによるDBF方式で
は大規模な構造となって低廉化、軽量化に適さず、また
通常のアナログ合成方式ではアンテナ性能に限界がある
。さらに、アンテナ受信ビームは必ずしも二次元金てに
わたって高品質とする必要はなく、その目的に応じてど
ちらか一方の次元の方向のみを良くすれば十分である場
合が少なくない。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional active phased array antenna device, the DBF method using a surface array antenna has a large structure and is not suitable for cost reduction and weight reduction. There is a limit to antenna performance in the combination method. Furthermore, the antenna reception beam does not necessarily have to be of high quality over two dimensions; it is often sufficient to improve the quality in only one dimension depending on the purpose.

この発明は上記の点に着目してなされたもので、比較的
構造が簡単で規模も小さく、低廉化、軽量化に適し、し
かも受信ビームの目的とする方向次元の品質が良好なア
クティブフェーズドアレイアンテナ装置を提供すること
を目的とする。
This invention was made focusing on the above points, and is an active phased array that has a relatively simple structure, is small in scale, is suitable for low cost and weight reduction, and has good quality in the target direction dimension of the receiving beam. The purpose is to provide an antenna device.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明に係るアクティブフ
ェーズドアレイアンテナ装置は、(1)仰角方向及び方
位方向にそれぞれ配置される複数の放射素子と、これら
の各放射素子に結合され、放射素子出力の位相を制御す
る複数のアクティブ素子と、この複数のアクティブ素子
の出力を前記仰角方向及び方位方向のどちらか一方の方
向に配置される放射素子毎に入力し、アナログ合成して
受信ビームを形成する複数のアナログ合成手段と、この
複数のアナログ合成手段の各受信ビーム出力を入力して
それぞれデジタル信号に変換した後、他方の方向のデジ
タルビーム形成を行うデジタルビーム形成手段とを具備
することを第1の特徴とし、 (2)仰角方向及び方位方向にそれぞれ配置される複数
の放射素子と、これらの各放射素子の出力を複数系統に
分配する分配手段と、この分配手段による各系統出力に
対応して設けられ、該出力の位相を制御する複数のアク
ティブ素子と、この複数のアクティブ素子の出力を前記
仰角方向及び方位方向のどちらか一方の方向に配列され
る放射素子の分配出力毎に入力し、アナログ合成して受
信ビームを形成する複数のアナログ合成手段と、この複
数のアナログ合成手段の各受信ビーム出力を各系統毎に
入力してそれぞれデジタル信号に変換した後、他方の方
向のデジタルビーム形成を行って複数のデジタルビーム
を形成する複数のデジタルビーム形成手段とを具備する
ことを第2の特徴とし、 (3)任意の形状に配置される複数の放射素子と、これ
らの各放射素子に結合され、放射素子出力の位相を制御
する複数のアクティブ素子と、前記放射素子の配置形状
を複数領域に分割してサブアレイを形成し、各サブアレ
イのアクティブ素子出力をアナログ合成して受信ビーム
を形成する複数のアナログ合成手段と、この複数のアナ
ログ合成手段の各受信ビーム出力を入力してそれぞれデ
ジタル信号に変換した後、デジタルビーム形成を行うデ
ジタルビーム形成手段とを具備することを第3の特徴と
する。
[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) To achieve the above object, an active phased array antenna device according to the present invention includes (1) a plurality of radiating elements arranged respectively in the elevation direction and the azimuth direction; , a plurality of active elements coupled to each of these radiating elements and controlling the phase of the output of the radiating element, and a radiating element arranged to direct the outputs of the plurality of active elements in either the elevation direction or the azimuth direction. A plurality of analog synthesizing means inputs each signal and synthesizes analog signals to form a receiving beam, and after inputting and converting each receiving beam output of the plurality of analog synthesizing means into digital signals, a digital beam in the other direction is generated. The first feature is that it is equipped with a digital beam forming means for forming the beam, and (2) a plurality of radiating elements arranged respectively in the elevation direction and the azimuth direction, and the output of each of these radiating elements is distributed to a plurality of systems. a plurality of active elements that are provided corresponding to each system output from the distribution means and control the phase of the output; and a plurality of active elements that direct the output of the plurality of active elements in either the elevation direction or the azimuth direction. A plurality of analog synthesizing means for forming a receiving beam by inputting the distributed outputs of the radiating elements arranged in the direction of and a plurality of digital beam forming means for forming a plurality of digital beams by converting each into a digital signal and then forming a plurality of digital beams in the other direction, (3) an arbitrary shape; a plurality of radiating elements disposed in the radiating elements; a plurality of active elements coupled to each of the radiating elements to control the phase of the radiating element output; and a subarray formed by dividing the arrangement shape of the radiating elements into a plurality of regions. , a plurality of analog synthesizing means for analog synthesizing the active element outputs of each subarray to form a receiving beam, and a digital beam forming method after inputting the receiving beam outputs of the plurality of analog synthesizing means and converting them into digital signals respectively. A third feature is that the apparatus includes a digital beam forming means for performing.

(作用) 上記第1の特徴とする構成のアクティブフェーズドアレ
イアンテナ装置では、仰角方向及び方位方向のどちらか
一方の方向をアナログ合成で、他方の方向をデジタルビ
ーム形成で受信ビームを形成することにより、構造の簡
単化を図り、規模を小さくして低廉化、軽量化に適する
ようにし、しかも受信ビームの目的とする方向次元の品
質を良好にする。
(Function) In the active phased array antenna device having the configuration described in the first feature, a receiving beam is formed by analog synthesis in either the elevation direction or the azimuth direction and by digital beam forming in the other direction. , the structure is simplified and the scale is reduced to make it suitable for lower cost and weight reduction, and the quality of the target direction dimension of the receiving beam is improved.

第2の特徴とする構成のアンテナ装置では、放射素子出
力を複数系統に分割し、各系統別に上記アナログ合成、
デジタルビーム形成を行ってマルチビームを形成する。
In the antenna device having the second characteristic configuration, the radiating element output is divided into multiple systems, and the analog synthesis,
Perform digital beamforming to form multiple beams.

第3の特徴とする構成のアンテナ装置では、放射素子が
任意の形状に配置されたアレイアンテナについて、複数
のサブアレイに分割して、各サブアレイ毎に上記アナロ
グ合成、デジタルビーム形成を行ってマルチビームを形
成する。
In the antenna device having the third feature, an array antenna in which radiating elements are arranged in an arbitrary shape is divided into a plurality of subarrays, and each subarray is subjected to the above analog synthesis and digital beam forming to produce a multi-beam beam. form.

(実施例) 以下、第1図ないし第4図を参照してこの発明の一実施
例を説明する。ただし、第1図において第5図と同一部
分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分につ
いて説明する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. However, in FIG. 1, the same parts as in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the different parts will be explained here.

第1図はその構成を示すもので、送信系は第5図の場合
と全く同様である。受信系において、送受信モジュール
2□1〜28Mは第2図の2の部分に示すようにLNA
b、の出力を2系統に分配し、各分配信号をそれぞれ移
相器b2.b3を介して出力するようになっている。各
モジュール21、〜2NMの第1素子出力#1、第2素
子出力#2はそれぞれX軸方向に対応して設けられ、あ
らかじめ複素ウェイトW1が設定されたアナログ電力合
成器7□1〜7N11712〜7N2によりN系統に合
成された後、各系統毎に設けられた受信器8.1〜8 
N++81□〜8N2で検波されかつ周波数変換される
。さらに、各受信器8.1〜8.1,8.□〜8N2の
出力はA/D変換器91.〜9 Nll 9 +2〜9
N2でデジタル信号に変換され、#1系統は第1のデジ
タルビーム形成回路10□でビーム形成され、#2系統
は第2のデジタルビーム形成回路102でビーム形成さ
れる。
FIG. 1 shows its configuration, and the transmission system is exactly the same as that in FIG. 5. In the receiving system, the transmitting/receiving modules 2□1 to 28M are connected to the LNA as shown in part 2 of FIG.
The output of b2.b is divided into two systems, and each distributed signal is sent to a phase shifter b2. It is designed to be output via b3. The first element output #1 and the second element output #2 of each module 21, ~2NM are respectively provided corresponding to the X-axis direction, and the analog power combiner 7□1~7N11712~ has a complex weight W1 set in advance. After being combined into N systems by 7N2, receivers 8.1 to 8 provided for each system
It is detected and frequency converted by N++81□ to 8N2. Further, each receiver 8.1 to 8.1, 8. The output of □~8N2 is sent to the A/D converter 91. ~9 Nll 9 +2~9
The #1 system is beam-formed by the first digital beam forming circuit 10□, and the #2 system is beam-formed by the second digital beam forming circuit 102.

上記構成において、以下第3図及び第4図を参照してそ
の動作について説明する。
The operation of the above configuration will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

第3図はX軸方向に配列された放射素子111〜11M
について、送受信モジュール2.1〜21Mの一方の素
子出力#1の系列を取出して示すもので、各放射素子1
1.〜1、□の出力X1〜XMはそれぞれ送受信モジュ
ール2□1〜2、うにより適宜振幅制御、位相制御がな
された後、第1素子出力#1として予め複素フェイトW
1が設定されたアナログ電力合成器7.1で合成される
。同様にして他のアナログ電力合成器721〜7N+で
モジュール22.〜22M、・・・、2N1〜2NMの
出力を合成することにより、z−X面のビーム形成がな
される。
Figure 3 shows radiation elements 111 to 11M arranged in the X-axis direction.
The series of element output #1 of one of the transmitter/receiver modules 2.1 to 21M is extracted and shown for each radiating element 1.
1. The outputs X1 to XM of ~1 and □ are respectively subjected to appropriate amplitude control and phase control by the transmitter/receiver module 2□1 to 2, and are then preliminarily converted to the complex fate W as the first element output #1.
1 is set in the analog power combiner 7.1. Similarly, other analog power combiners 721 to 7N+ are used in modules 22. By combining the outputs of ~22M, . . . , 2N1 to 2NM, a beam in the z-X plane is formed.

ここで、各アナログ電力合成器711〜7N+に供給さ
れる受信信号をXl 出力信号をYl(i−1・・・N
)とすると、Y、は Y、−Σ(Xl ・W、)(i−1・・・N)となる。
Here, the received signal supplied to each analog power combiner 711 to 7N+ is Xl, and the output signal is Yl(i-1...N
), then Y becomes Y, -Σ(Xl·W,)(i-1...N).

さらに第4図に示すように、これらN個の出力信号Yt
は、受信器811〜8N+で検波及び周波数変換され、
A/D変換器9□I〜9prrでデジタル信号に変換さ
れてデジタルビーム形成回路101に入力される。この
デジタルビーム形成回路10□は第8図に示した回路と
同構成であり、第9図に示した演算セルをシストリック
アレイ状に接続して構成される。
Further, as shown in FIG. 4, these N output signals Yt
is detected and frequency converted by the receivers 811 to 8N+,
The signal is converted into a digital signal by A/D converters 9□I to 9prr and input to the digital beam forming circuit 101. This digital beam forming circuit 10□ has the same configuration as the circuit shown in FIG. 8, and is constructed by connecting the arithmetic cells shown in FIG. 9 in a systolic array.

このデジタルビーム形成回路10、には演算セルd、−
dNに複素ウェイトW、(i−1・・・N)を設定して
複素演算を行う。各演算セルd1〜dNの出力Y ou
tは、A/D変換器からのデジタル信号をXln、隣接
セルからのデジタル信号をYl−1とすると、 Yout −Yl−+W+  * Xinとなる。これ
を第8図に示したようにシストリックアレイ状に並べる
と、アンテナ素子信号Xinと複素ウェイトW、の積は
遅延素子c1〜cNによりタイミングをとられながら加
算され、デジタルビーム出力#1.となる。以上のこと
は#2系統についても全く同様である。
This digital beam forming circuit 10 includes arithmetic cells d, -
A complex calculation is performed by setting a complex weight W, (i-1...N) to dN. Output Y ou of each calculation cell d1 to dN
If the digital signal from the A/D converter is Xln and the digital signal from the adjacent cell is Yl-1, t becomes Yout -Yl-+W+*Xin. When these are arranged in a systolic array as shown in FIG. 8, the products of the antenna element signals Xin and the complex weights W are added while being timed by the delay elements c1 to cN, and the digital beam output #1. becomes. The above is exactly the same for #2 system.

したがって、上記構成のアクティブフェーズドアレイア
ンテナ装置では、X軸方向の受信ビームをアナログ合成
で形成し、Y軸方向の受信ビームをDBFで形成してい
るので、比較的構造が簡単で規模も小さく、低廉化、軽
量化に適し、しかもY軸方向次元の受信ビームを高品質
にすることができる。
Therefore, in the active phased array antenna device having the above configuration, the receiving beam in the X-axis direction is formed by analog synthesis, and the receiving beam in the Y-axis direction is formed by DBF, so the structure is relatively simple and the scale is small. It is suitable for cost reduction and weight reduction, and can provide a high quality receiving beam in the Y-axis direction.

なお、上記実施例は面アレイアンテナにおいてY方向に
DBFを行う場合であるが、例えばX軸方向とY軸方向
とを入れ替えても同様に機能することはもちろんである
。また、放射素子が円筒状など任意の形状に配列されて
いる場合でも適用可能である。また、ここでは送受信モ
ジュールを用いた場合を示したが、送受信モジュールに
代わって移相器のみを用いた場合等にも同様の効果が得
られることはいうまでもない。
Note that although the above embodiment is a case where DBF is performed in the Y direction in a planar array antenna, it goes without saying that the same function can be achieved even if, for example, the X-axis direction and the Y-axis direction are exchanged. Further, the present invention is applicable even when the radiating elements are arranged in an arbitrary shape such as a cylindrical shape. Moreover, although the case where a transmitting/receiving module is used is shown here, it goes without saying that similar effects can be obtained when only a phase shifter is used instead of the transmitting/receiving module.

さらに、この発明はマルチビームの場合だけでなく、例
えば第5図に示すような単ビーム形成アンテナにも適用
できる。第5図において、第1図と同一部分には同一符
号を付して、その説明を省略する。この構成は第1図の
構成から#2の系統を除いたもので、他の構成について
は全く同じである。
Furthermore, the present invention is applicable not only to multi-beam antennas but also to single-beam forming antennas as shown in FIG. 5, for example. In FIG. 5, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted. This configuration is obtained by removing the #2 system from the configuration shown in FIG. 1, and the other configurations are exactly the same.

さらにまた、任意の形状に複数の放射素子を配置したア
レイアンテナについても、放射素子の配置形状を複数領
域に分割してサブアレイを形成し、各サブアレイのアク
ティブ素子出力をアナログ合成して複数の受信ビームを
形成し、この複数の受信ビーム出力をそれぞれデジタル
信号に変換した後、デジタルビーム形成を行うことによ
り、同様の効果を得ることができる。
Furthermore, for array antennas in which multiple radiating elements are arranged in an arbitrary shape, subarrays are formed by dividing the radiating element arrangement shape into multiple regions, and the active element outputs of each subarray are analog-combined to provide multiple reception channels. A similar effect can be obtained by forming a beam, converting the outputs of the plurality of received beams into digital signals, and then performing digital beam forming.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、比較的構造が簡単で規
模も小さく、低廉化、軽量化に適し、しかも受信ビーム
の目的とする方向次元の品質が良好なアクティブアレイ
アンテナ装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides an active array antenna that has a relatively simple structure, is small in scale, is suitable for low cost and weight reduction, and has good quality in the target direction dimension of the receiving beam. equipment can be provided.

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

第1図はこの発明に係るアクティブフェーズドアレイア
ンテナ装置の一実施例を示す斜視図、第2図は同実施例
の送受信モジュールの構成を示す斜視図、第3図及び第
4図はそれぞれ同実施例の動作を説明するための図、第
5図はこの発明に係る他の実施例を示す斜視図、第6図
は従来のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のD
BF方式の構成を示す斜視図、第7図は第6図の従来装
置の送受信モジュールの構成を示す斜視図、第8図は従
来装置のデジタルビーム形成回路の構成を示すブロック
回路図、第9図は第8図の回路に用いる演算セルの構成
を示す図である。 1.1〜1□・・・放射素子、2□1〜2NM・・・送
受信モジュール、a・・・送信系、b・・・受信系、a
l・・・移相器、a2・・・HPASb、・・・LNA
、3・・・送信励振器、4・・・第1のアナログ電力分
配器、5、〜5N・・・第2のアナログ電力分配器、6
□1〜6N&1・・・A/D変換器、7、〜7N・・・
第1のデジタルビーム形成回路、8・・・第2のデジタ
ルビーム形成回路、c1〜cM・・・遅延素子、d1〜
dM・・・演算セル、W1〜WM・・・複素ウェイト、
el・・・乗算器、e2・・・加算器、k)2+  b
3・・・移相器、#1・・・第1素子出力、#2・・・
第2素子出力、#11・・・第1ビーム出力、#21・
・・第2ビーム出力、71.〜7N1゜7.2〜7N2
・・・アナ、ログ電力合成器、811〜8N+・・・受
信器、911〜9N+・・・A/D変換器、10.・・
・第1のデジタルビーム形成回路、10□・・・第2の
デジタルビーム形成回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 113図 #11ビーム也力 第 図 第7図 第5図 1M 第8図 i 第9図
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an active phased array antenna device according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a transmitting/receiving module of the same embodiment, and FIGS. 3 and 4 are respective embodiments of the same embodiment. 5 is a perspective view showing another embodiment according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the conventional active phased array antenna device.
7 is a perspective view showing the configuration of the transmitting/receiving module of the conventional device shown in FIG. 6; FIG. 8 is a block circuit diagram showing the configuration of the digital beam forming circuit of the conventional device; FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the BF system; This figure shows the configuration of an arithmetic cell used in the circuit of FIG. 8. 1.1~1□...radiating element, 2□1~2NM...transmission/reception module, a...transmission system, b...reception system, a
l...phase shifter, a2...HPASb,...LNA
, 3... Transmission exciter, 4... First analog power divider, 5, ~5N... Second analog power divider, 6
□1~6N&1...A/D converter, 7,~7N...
First digital beam forming circuit, 8... Second digital beam forming circuit, c1-cM... Delay element, d1-
dM...Arithmetic cell, W1-WM...Complex weight,
el...multiplier, e2...adder, k)2+ b
3... Phase shifter, #1... First element output, #2...
Second element output, #11...First beam output, #21...
...Second beam output, 71. ~7N1°7.2~7N2
...Analog power synthesizer, 811-8N+...Receiver, 911-9N+...A/D converter, 10.・・・
- First digital beam forming circuit, 10□... second digital beam forming circuit. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 113 Figure #11 Beam Yariki Figure 7 Figure 5 Figure 1M Figure 8 i Figure 9

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)仰角方向及び方位方向にそれぞれ配置される複数
の放射素子と、これらの各放射素子に結合され、放射素
子出力の位相を制御する複数のアクティブ素子と、この
複数のアクティブ素子の出力を前記仰角方向及び方位方
向のどちらか一方の方向に配置される放射素子毎に入力
し、アナログ合成して受信ビームを形成する複数のアナ
ログ合成手段と、この複数のアナログ合成手段の各受信
ビーム出力を入力してそれぞれデジタル信号に変換した
後、他方の方向のデジタルビーム形成を行うデジタルビ
ーム形成手段とを具備するアクティブフェーズドアレイ
アンテナ装置。
(1) A plurality of radiating elements arranged in the elevation direction and an azimuth direction, a plurality of active elements coupled to each of these radiating elements and controlling the phase of the radiating element output, and an output of the plurality of active elements. a plurality of analog combining means for forming a receiving beam by analog combining inputs for each of the radiating elements arranged in either the elevation direction or the azimuth direction; and each receiving beam output of the plurality of analog combining means. an active phased array antenna device comprising digital beam forming means for inputting and converting each into a digital signal and then forming a digital beam in the other direction.
(2)仰角方向及び方位方向にそれぞれ配置される複数
の放射素子と、これらの各放射素子の出力を複数系統に
分配する分配手段と、この分配手段による各系統出力に
対応して設けられ、該出力の位相を制御する複数のアク
ティブ素子と、この複数のアクティブ素子の出力を前記
仰角方向及び方位方向のどちらか一方の方向に配列され
る放射素子の分配出力毎に入力し、アナログ合成して受
信ビームを形成する複数のアナログ合成手段と、この複
数のアナログ合成手段の各受信ビーム出力を各系統毎に
入力してそれぞれデジタル信号に変換した後、他方の方
向のデジタルビーム形成を行って複数のデジタルビーム
を形成する複数のデジタルビーム形成手段とを具備する
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置。(3)任意
の形状に配置される複数の放射素子と、これらの各放射
素子に結合され、放射素子出力の位相を制御する複数の
アクティブ素子と、前記放射素子の配置形状を複数領域
に分割してサブアレイを形成し、各サブアレイのアクテ
ィブ素子出力をアナログ合成して受信ビームを形成する
複数のアナログ合成手段と、この複数のアナログ合成手
段の各受信ビーム出力を入力してそれぞれデジタル信号
に変換した後、デジタルビーム形成を行うデジタルビー
ム形成手段とを具備するアクティブフェーズドアレイア
ンテナ装置。
(2) a plurality of radiating elements arranged respectively in the elevation direction and the azimuth direction, a distribution means for distributing the output of each of these radiating elements to a plurality of systems, and provided corresponding to the output of each system by the distribution means, A plurality of active elements that control the phase of the output, and the outputs of the plurality of active elements are inputted for each distributed output of the radiating element arranged in either the elevation direction or the azimuth direction, and are analog-synthesized. A plurality of analog combining means form a receiving beam using a plurality of analog combining means, and each receiving beam output of the plurality of analog combining means is input to each system and converted into a digital signal, and then digital beam forming in the other direction is performed. An active phased array antenna device comprising: a plurality of digital beam forming means forming a plurality of digital beams. (3) A plurality of radiating elements arranged in an arbitrary shape, a plurality of active elements coupled to each of these radiating elements to control the phase of the radiating element output, and dividing the arrangement shape of the radiating elements into a plurality of regions. a plurality of analog synthesis means for forming a reception beam by analog synthesis of the active element outputs of each subarray, and inputting each reception beam output of the plurality of analog synthesis means and converting each into a digital signal. an active phased array antenna device comprising: digital beam forming means for performing digital beam forming after performing digital beam forming;
JP2164140A 1990-06-25 1990-06-25 Active phased array antenna system Pending JPH0454708A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2164140A JPH0454708A (en) 1990-06-25 1990-06-25 Active phased array antenna system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2164140A JPH0454708A (en) 1990-06-25 1990-06-25 Active phased array antenna system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0454708A true JPH0454708A (en) 1992-02-21

Family

ID=15787512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2164140A Pending JPH0454708A (en) 1990-06-25 1990-06-25 Active phased array antenna system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0454708A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332928A (en) * 2000-03-31 2001-11-30 Andrew Corp Antenna system and transmission/reception method therefor
JP2009514345A (en) * 2005-10-31 2009-04-02 ザ・ボーイング・カンパニー Phased array antenna system and method
CN105337046A (en) * 2015-11-23 2016-02-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Sub-array level digital multi-beam satellite communication phased-array antenna

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332928A (en) * 2000-03-31 2001-11-30 Andrew Corp Antenna system and transmission/reception method therefor
JP2009514345A (en) * 2005-10-31 2009-04-02 ザ・ボーイング・カンパニー Phased array antenna system and method
CN105337046A (en) * 2015-11-23 2016-02-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Sub-array level digital multi-beam satellite communication phased-array antenna
CN105337046B (en) * 2015-11-23 2018-06-19 中国电子科技集团公司第五十四研究所 A kind of Subarray digital multiple beam satellite communication phased array antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1081395C (en) Antenna system
CN108051782B (en) Large-scale phased array difference beam forming system based on subarray division
EP0595247A1 (en) Apparatus for controlling array antenna comprising a plurality of antenna elements and method therefor
JP2000049524A (en) Array antenna
CN109787671B (en) Hybrid beam forming device and method
JP2009514345A (en) Phased array antenna system and method
US6295026B1 (en) Enhanced direct radiating array
US6480154B1 (en) Method and system for digital beam forming
EP3131212B1 (en) Systems and methods of analog beamforming for direct radiating phased array antennas
CN110837075A (en) Low-complexity polarization parameter estimation tracking device and method
JPH0454708A (en) Active phased array antenna system
JP2001007640A (en) Multi-functional antenna system
US6255990B1 (en) Processor for two-dimensional array antenna
JPH10209750A (en) Dbf antenna system
JP3818898B2 (en) Antenna device
US20170346184A1 (en) Wireless communication apparatus, antenna directionality control method, and power supply circuit
JPH04220003A (en) Expanded phased array equipped with digital beam forming circuit network
JP3181405B2 (en) Radar antenna
JPH09162628A (en) Phased array antenna
JP2017161360A (en) Antenna device and radar device
RU2731604C1 (en) Method of constructing a beam-forming system for an active phased antenna array
CN117335861A (en) Millimeter wave phased array structure covered by full-field angle beam
JP3024418B2 (en) Radar equipment
JP3432941B2 (en) Adaptive array antenna device
JP2005156423A (en) Dbf antenna system