JPH0536915U

JPH0536915U - アダプテイブ・アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0536915U
Application number: JP8388491U
Authority: JP
Inventors: 繁近岡
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】短い演算時間で充分なナル深度を実現できる
アダプティブ・アンテナ装置を得る。【構成】平面合成法すなわちビーム重畳の原理にもと
づいてサイドローブレベルの押圧を行うものであって、
主ビームをθ_Ｓ方向に形成し、θ_Ｍ方向に零点を形成す
るために、θ_Ｍ方向に主ビームを持つ放射パターンに適
当に重み付けして、重畳する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は各素子アンテナにつながれた移相器を制御することにより、放射パターンの主ビーム以外の所望の角度に零点を形成するアダプティブ・アンテナ装置のアルゴリズムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１は例えば信学技報Ａ・Ｐ86−109 “初期値を改良した位相制御によるアレー零点合成”に示されたアダプティブ・アンテナ装置の構成を示す図である。図において１は素子アンテナ、２は可変移相器、３は合成器、４は１、２、３で構成されたフェーズド・アレー・アンテナ、５は受信機、６は移相器制御装置、７は演算プロセッサ、８は角度指示回路である。

【０００３】次に、動作について説明する。ここではこのアンテナを受信用として使用した場合について説明する。素子アンテナ１で受信した電波を可変移相器２を介して合成器３で合成する。この合成した信号を受信機５により受信する。通常のビーム走査を行う場合にはビーム走査に必要な位相設定値を演算プロセッサ７が計算し、上記演算プロセッサの演算結果を、移相器制御装置６が各可変移相器２に設定する。妨害波やクラッタ等の不要波が存在し、不要波到来方向に放射パターンの零点を形成する必要がある場合の動作について以下に述べる。まず角度指示回路８が不要波の到来方向を演算プロセッサ７に伝える。演算プロセッサ７は主ビーム方向のレベルをある程度維持しつつ、不要波到来方向に放射パターンの零点を形成するための位相設定量を計算し、移相器制御装置６を介して各可変移相器２に設定する。以下、演算プロセッサでの計算方法の具体例について紹介する。図３に平面波合成法の原理の説明図を示す。図３(a) は零点を形成する前の放射パターンであり主ビームをθ_s方向に形成している。θ_k（ｋ＝１〜Ｍ）方向に零点を形成するには、図３(b) に示すようにθ_k方向に主ビームをもつ放射パターンを適当な重みづけで図３(a) の放射パターンに重畳することになる。主ビームをθ_s方向に形成しつつ、零点をθ_k方向に形成するための位相設定値ｑ_i（ｉ＝１〜Ｎ）は次式の通り求まる。ただしＮは素子数、Ｍは形成する零点の数である。

【０００４】

【数１】

【０００５】

【数２】

【０００６】

【数３】

【０００７】ここでｐ_si，ａ_ki，ｐ_ki，Ｅ_n（θ_m），Ｅ_s（θ_k）は以下の通りである。ｐ_si；主ビーム方向θ_sにおける素子ｉの素子電界の位相（ｉ＝１〜Ｎ）ａ_ki；零点方向θ_kにおける素子ｉの素子電界の振幅（ｉ＝１〜Ｎ，ｋ＝１〜Ｍ）ｐ_ki；零点方向θ_kにおける素子ｉの素子電界の位相（ｉ＝１〜Ｎ，ｋ＝１〜Ｍ）Ｅ_n（θ_m）；零点方向θ_nに主ビームを形成したときの別の零点方向θ_mにおける合成電界Ｅ_s（θ_k）；θ_s方向に主ビームを形成したときの零点方向θ_kにおける合成電界

【０００８】以上に示すように平面合成法はビーム重畳の原理にもとづいた零点形成法の手法であり、図３(c) の放射パターンが得られる。このとき数(1)(3)におけるα
_ｋ（ｋ＝１〜Ｍ）を重畳係数と呼ぶ。しかしながら平面波合成法で充分なナル深度を得るには各素子の振幅、位相の両方の制御を行わなければならない。通常のフェーズド・アレー・アンテナでは各素子の位相制御は可能であるが、振幅の制御はできない。したがって平面波合成法だけでは充分なナル深度を得ることができない。そこで平面波合成法を行ったあとに非線形最適化法を利用した出力電力最小化法等を適用しさらに深いナル深度を得ている。以下に出力電力最小化法について簡単に説明する。評価関数Ｆを次のように定義し、Ｆを最小とするｑ_iを求める。ここでａ_si
は主ビーム方向θ_sにおける素子ｉの素子電界振幅である。

【０００９】

【数４】

【００１０】数(4) の第１項は零点形成角度における合成電力の総和である。また、第２項は位相設定値が共相状態からずれるために生じる主ビーム方向の電力の変動を示す。Ｆを最小とするｑ_iを求めるには非線形最適化手法による繰り返し計算を用いる。非線形最適化法は初期値から探索により逐次的に解を求める手法であり、初期値として式 (1)〜(3) にて求めたｑ_iを用いている。以上の手順のフローチャートを第４図に示す。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

従来のアダプティブ・アンテナ装置は以上のようなアルゴリズムを採用していたため、ナル深度および演算速度の点で問題があった。すなわち、平面波合成法のみでは充分なナル深度が得られないため、非線形最適化法を利用した出力電力最小化法等の手法を併用することになる。しかし出力電力最小化法は収束のための繰り返し計算に時間がかかり、演算時間の点で問題があった。特にレーダのアンテナでは電子戦等の時々刻々と変化する電波環境にリアルタイムに適応して零点形成を行う必要があり、従来のアルゴリズムでは演算時間の点で問題があった。

【００１２】この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので短い演算時間で充分なナル深度を実現できるアダプティブ・アンテナ装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

この考案に係るアダプティブ・アンテナ装置は平面波合成法すなわちビーム重畳の原理にもとづいてサイドローブレベルの抑圧を行うときに重畳係数を大きめにとることを特徴としたものである。

【００１４】

【作用】

平面波合成法の重畳係数を大きめにとることにより、平面波合成法のみで良好なナル深度を得ることができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１．本考案によるアダプティブ・アンテナ装置の構成を第１図に示す。本考案によるアダプティブ・アンテナ装置のアルゴリズムの原理の説明図を図２に示す。

【００１６】図２(a) はナルを形成する前の放射パターンであり、主ビームをθ_s方向に形成している。θ_k（ｋ＝１〜Ｍ）方向に零点を形成するために、図２(b) に示すようにθ_k方向に主ビームをもつ放射パターンを適当な重みづけで、図２(a) の放射パターンに重畳する。このときの重畳係数は従来の平面波合成法で得られた値よりも大きくとる。図２(b) の破線は従来の平面波合成法で得られた重畳係数による放射パターンであり、図２(b) の実線は本考案の重畳係数による放射パターンである。通常のフェーズド・アレー・アンテナでは各素子の位相のみを制御するため、結果的には図２(c) に示すような良好なナル深度を得ることができる。

【００１７】

【数５】

【００１８】

【数６】

【００１９】図５に上記の手順のフローチャートを示す。本手法の採用により出力電力最小化法を採用する必要がなくなるため、短い時間で良好なナル深度を得ることができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば平面波合成法の重畳係数の値を大きめに定めることにより、短い演算時間で良好なナル深度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例によるアダプティブ・アン
テナ装置を示す構成図であると同時に、従来のアダプテ
ィブ装置の構成図でもある。

【図２】この考案の一実施例の演算アルゴリズムの原理
の説明図である。

【図３】従来のアダプティブ・アンテナ装置の演算アル
ゴリズムの原理の説明図である。

【図４】従来のアダプティブ・アンテナ装置の演算アル
ゴリズムのフローチャートである。

【図５】この考案の一実施例の演算アルゴリズムのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１素子アンテナ２可変移相器３合成器６移相器制御装置７演算プロセッサ８角度指示回路

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数個の素子アンテナ、上記各素子アン
テナにつながれた可変移相器、電力合成器、上記可変移
相器を制御する移相器制御装置、希望信号波と不要信号
波の到来方向を指示する角度指示回路、希望信号波到来
方向θ_sに主ビームを向け、かつ不要信号波到来方向θ
_k（ｋ＝１〜Ｍ）に放射パターンの零点を形成するため
に上記可変移相器に与える設定位相を計算する演算プロ
セッサとを備えたアダプティブ・アンテナ装置におい
て、零点を形成する前の放射パターンへθ_k方向に主ビーム
をもつ放射パターンを適当な重みづけで重畳する手法、
すなわち平面波合成法における重畳係数を、各素子の振
幅、位相両方とも制御可能と仮定して求めた重畳係数の
値より大きく定めることを特徴とするアダプティブ・ア
ンテナ装置。