JPH0584884U - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 フェーズドアレーアンテナの素子アンテナ及
び送受信モジュールの振幅及び位相のバラツキ、また
は、送受信モジュールの故障がある場合でも、良好なモ
ノパルス差パターンの特性を得ることを目的とする。 【構成】 複数個の素子アンテナ２ａ，２ｂと、各素子
アンテナにつながれた送受信モジュール１と、電力合成
分配回路５ａ，５ｂと、モノパルスコンパレータ６から
なるフェーズドアレーアンテナにおいてモノパルス差パ
ターンを校正する補正回路１３を設けた。 【効果】 測定した素子アンテナの振幅及び位相データ
より求めた補正係数を補正回路に設定するだけでフェー
ズドアレーアンテナのモノパルス差パターンを校正する
ことができるので、素子アンテナ及び送受信モジュール
を改修することなく、容易に角度誤差検出精度の高い追
尾レーダが実現できる効果がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、複数個の素子アンテナと、各素子につながれた移相器と増幅器か らなる送受信モジュールと、電力分配合成回路と、モノパルス和パターン及びモ ノパルス差パターンを合成するモノパルスコンパレータ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及び位相を測定することができるアンテナ装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来のフェーズドアレーアンテナの構成を示すものであり、図において 、１は送受信モジュール、２ａは上半分の素子アンテナ、２ｂは下半分の素子ア ンテナ、３はフェーズドアレーアンテナの中に組み込まれたピックアップアンテ ナ、４はピックアップアンテナ３にＲＦ信号を転送するバイトモジュール、５ａ は上半分の素子アンテナ２ａに対する電力分配合成回路、５ｂは下半分の素子ア ンテナ２ｂに対する電力分配合成回路、６は電力分配合成回路５ａの入力端と電 力分配合成回路５ｂを接続するモノパルスコンパレータ、７は制御回路、８は受 信機、９は送信機、１０はＡ／Ｄ変換器、１１は角度誤差検出器、１２は送受信 モジュール１のコントロール等を行う計算機である。図４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、１ ｃは移相器、１ｄは送受切換機である。

【０００３】 次に動作を説明する。図３は追尾レーダとして高低角について角度誤差を検出 する場合の例である。送信機９から発生した高周波電力は電力分配合成回路５に より所望の分配比に分配されて、各送受信モジュール１に送られ、モジュール１ の中で計算機１２によって所望の移相量にコントロールされた移相器１ｃにより 位相を変えられ、更に、高出力増幅器１ａで増幅され、素子アンテナ２から放射 されて所望のアンテナ特性を得る。そして、アンテナビーム方向にある目標から の反射電力は素子アンテナ２を通って送受信モジュール１に入り、低雑音増幅器 １ｂで増幅され、再び移相器１ｃを通った後、電力分配合成回路５ａ及び５ｂに よって合成され、ハイブリッド回路６でモノパルス和パターンとモノパルス差パ ターンが作り出される。方位角についての角度誤差検出の場合も素子アンテナ２ 及び給電回路５を左右に等分割するだけで、高低角の場合と同様である。

【０００４】 さて、上記フェーズドアレーアンテナにおいて、各構成のところで特性のバラ ツキがあるため、所望のアンテナパターンが実現できず、角度誤差の検出精度が 劣化する。そこで、特開昭５７−９３２６６７号公報に示される方法あるいは特 開昭６３−２５７７９１号公報に示される方法で、各素子に与える最適位相及び 振幅を求めることになる。また、上記の特開昭６３−２５７７９１号公報に示さ れる方法では、どのような場所でも各素子アンテナの振幅及び位相を測定するこ とができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来のアンテナ装置では、各素子アンテナ及び送受信モジュールの振幅及び位 相のバラツキ、あるいは、送受信モジュールの故障により、フェーズドアレーア ンテナのモノパルス差パターンの特性が劣化するという問題点があた。

【０００６】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、フェーズドア レーアンテナの素子アンテナ及び送受信モジュールの振幅及び位相のバラツキ、 または、送受信モジュールの故障がある場合でも、良好なモノパルス差パターン の特性を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案に係わるアンテナ装置は、移相器の位相を変化させてその時のフェー ズドアレーアンテナの合成電力の変化を測定して求められた各素子アンテナの振 幅と最適位相の初期値を用いて、予め１つの補正係数を算出し、以後、受信機の 信号処理部にある補正回路において、算出した補正係数をモノパルス和パターン に掛けたものをモノパルス差パターンに加算できるようにしたものである。

【０００８】 また、フェーズドアレーアンテナの中にピックアップアンテナを組み込み、移 相器の位相を変化させて、その時のフェーズドアレーアンテナの合成電力の変化 を測定して、各素子アンテナの振幅と位相を知る方法を用いて、適宜、全素子ア ンテナの振幅と位相を測定し、その都度、計算機において上記振幅及び位相デー タを用いて１つの補正係数を算出し、受信機の信号処理部にある補正回路におい て、算出した補正係数をモノパルス和パターンに掛けたものをモノパルス差パタ ーンに加算できるようにしたものである。

【０００９】 また、移相器の位相を変化させてその時のフェーズドアレーアンテナの合成電 力の変化を測定して、各素子アンテナの振幅と位相を知る方法を用いて、各送受 信モジュールの故障診断を行い、従来、抜き取って交換していた故障と診断され た送受信モジュールを、アンテナ内に残したまま増幅器を非動作状態にして、故 障モジュールにつながれた素子アンテナを非励振状態にすることができるように したものである。

【００１０】 また、移相器の位相を変化させてその時のフェーズドアレーアンテナの合成電 力の変化を測定して、各素子アンテナの振幅と位相を知る方法を用いて、各送受 信モジュールの故障診断を行い、従来、抜き取って交換していた故障と診断され た送受信モジュールを、アンテナ内に残したまま増幅器を非動作状態にし、かつ 、アレー面の中心に対し故障モジュールと点対称の位置にある送受信モジュール の増幅器を非動作状態にして、これらの送受信モジュールにつながれた素子アン テナを非励振状態にすることができるようにしたものである。

【００１１】 また、移相器の位相を変化させてその時のフェーズドアレーアンテナの合成電 力の変化を測定して、各素子アンテナの振幅と位相を知る方法を用いて、各送受 信モジュールの故障診断を行い、故障と診断された送受信モジュールを、アンテ ナ内に残したまま増幅器を非動作状態にし、計算機において、正常な送受信モジ ュールにつながれている素子アンテナの振幅及び位相データを用いて１つの補正 係数を算出し、受信機の信号処理部にあたる補正回路において、算出した補正係 数をモノパルス和パターンに掛けたものをモノパルス差パターンに加算できるよ うにしたものである。

【００１２】

【作用】

この考案におけるアンテナ装置は、予め、測定された各アンテナ素子の位相及 び振幅から求めた１つの補正係数を設定した補正回路を受信機の信号処理部に設 けることでモノパルス差パターンを校正するので、各アンテナ素子の位相及び振 幅のバラツキために生じるモノパルス差パターンの変化を、アンテナを構成して いる各機器を改修することなく、容易に校正することができる。

【００１３】 また、フェーズドアレーアンテナ内に組み込まれたピックアップアンテナを用 いて、適宜、測定された各アンテナ素子の位相及び振幅を用いて１つの補正係数 を計算機で計算し、算出した補正係数を、補正回路に設定することでモノパルス 差パターンを校正するので、各アンテナ素子の位相及び振幅のバラツキあるいは 送受信モジュールの故障のために生じるモノパルス差パターンの変化を、いつど のような場所でも、アンテナを構成している各機器を改修あるいは故障モジュー ルを交換することなく容易に校正することができる。

【００１４】 また、故障と診断した送受信モジュールの増幅器を非動作状態にすることがで きるので、送受信モジュールの故障のために生じるモノパルス差パターンの変化 を、故障モジュールを交換することなく容易に校正することができる。

【００１５】 また、故障と診断した送受信モジュールの増幅器を非動作状態にし、更に、ア レー面の中心に対して故障送受信モジュールと点対称の位置にある送受信モジュ ールの増幅器も非励振状態にすることができるので、送受信モジュールの故障の ために生じるモノパルス差パターンの変化を、故障モジュールを交換することな く容易に校正することができる。

【００１６】 また、適宜測定したアンテナ素子の位相及び振幅を用いて、送受信モジュール の故障診断を行なうことで、故障と診断された送受信モジュールの増幅器を非動 作状態にすることができ、更に、正常な送受信モジュールにつながれた素子アン テナの位相及び振幅を用いて計算機で計算した１つの補正係数を補正回路に設定 することで、モノパルス差パターンを校正することができるので、送受信モジュ ールの故障のために生じるモノパルス差パターンの変化を、いつどのような場所 でも、故障モジュールを交換することなく容易に校正することができる。

【００１７】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１３は受信 信号を校正する補正回路、１４はピックアップアンテナである。図２は補正回路 の構成の一例を示すもので、図において１３ａは可変減衰器、１３ｂは可変移相 器である。

【００１８】 次に上記実施例１の動作を説明する。図１は追尾レーダとして高低角について 角度誤差を検出する場合の例である。まず、特開昭５７−９３２６６７号公報に 示されている方法で、各素子に与える最適位相及び振幅を求める。ここで、求め た振幅及び位相を用いて“数１”より補正係数αを求める。

【００１９】

【数１】

【００２０】 ここで、ａ_1i，Ｐ_1i素子アンテナ２ａの振幅，位相であり、ａ_2i，Ｐ_2iは素子 アンテナ２ｂの振幅，位相であり、Ｎは総素子数である。そして、補正係数αの 値に合わせて、予め、可変減衰器１３ａ及び可変移相器１３ｂの値を設定してお く。

【００２１】 さて、追尾レーダとしてモノパルス方式で角度誤差を検出する場合、フェーズ ドアレーアンテナで受信された信号は、給電回路５ａ，５ｂ及びハイブリッド回 路によってモノパルス和パターンとモノパルス差パターンに合成される。そして 、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンは受信機８の中で周波数変換 等される。ここで、モノパルス差パターンは理想的には図３の点線１５で示すよ うなパターンとなるはずであるが、実際には、素子アンテナの振幅及び位相のバ ラツキ等のために、図３の破線１６で示すようなナル点がビーム指令方向からズ レた、かつ、ナル深度の浅いパターンとなる。そこで、補正回路１３において、 上述のように変形したモノパルス差パターンを“数２”によって校正する。

【００２２】

【数２】

【００２３】 ここで、Σは和信号、Δは校正前の差信号，Δ’は校正後の差信号である。補 正回路１３によって校正された差信号Δ’は図３の実線１７のようになる。この ようにすることにより、各構成機器の改修を行なうことなく、モノパルス差パタ ーンを校正することができる。

【００２４】 ところで、この考案においては高低角についての角度誤差検出を例に説明して いるが、方位角についての角度誤差検出の場合も同様であることは言うまでもな い。また、補正回路の入る場所はＡ／Ｄ変換後であっても良いことは言うまでも ない。

【００２５】 実施例２． 他の実施例を図４に示す。図４において、補正回路１３の可変減衰器１３ａ及 び可変移相器１３ｂは計算機１２によってコントロールされている。

【００２６】 次に上記実施例２の動作を説明する。図４は追尾レーダとして高低角について 角度誤差を検出する場合の例である。まず、特開昭６３−２５７７９１号公報に 示されている方法で、適宜、各素子アンテナの位相及び振幅を求める。そして、 測定する毎に、計算機１２により、新たな振幅及び位相データを用いて“数１” より補正係数αを計算し、可変減衰器１３ａ及び可変移相器１３ｂの設定値を修 正する。これから後の処理は実施例１の方法と同様である。

【００２７】 ところで、この考案においては高低角についての角度誤差検出を例に説明して いるが、方位角についての角度誤差検出の場合も同様であることは言うまでもな い。また、補正回路の入る場所はＡ／Ｄ変換後であっても良いことは言うまでも ない。

【００２８】 実施例３． また、構成は図５と同じであるが、特開昭６３−２５７７９１号公報に示され ている方法で、適宜、各素子アンテナの位相及び振幅を求め、ある一定の範囲を 越える振幅値を示す素子アンテナにつながれた送受信モジュール、あるいは、移 相器のコントロールができない送受信モジュール等を故障モジュールと判断し、 制御回路７により故障送受信モジュールの増幅器を非動作状態にすることにより 、送受信モジュールの故障により発生するモノパルス差パターンのナル点のズレ を校正することができる。

【００２９】 ところで、この考案においては高低角についての角度誤差検出を例に説明して いるが、方位角についての角度誤差検出の場合も同様であることは言うまでもな い。

【００３０】 実施例４． また、構成は図５と同じであるが、特開昭６３−２５７７９１号公報に示され ている方法で、適宜、各素子アンテナの位相及び振幅を求め、ある一定の範囲を 越える振幅値を示す素子アンテナにつながれた送受信モジュール、あるいは、移 相器のコントロールができない送受信モジュール等を故障モジュールと判断し、 制御回路７により故障送受信モジュールの増幅器を非動作状態にすることにより 、送受信モジュールの故障により発生するモノパルス差パターンのナル点のズレ 及びナル深度の劣化を校正することができる。

【００３１】 ところで、この考案においては高低角についての角度誤差検出を例に説明して いるが、方位角についての角度誤差検出の場合も同様であることは言うまでもな い。

【００３２】 実施例５． また、構成は図４と同じであるが、特開昭６３−２５７７９１号公報に示され ている方法で、適宜、各素子アンテナの位相及び振幅を求め、ある一定の範囲を 越える振幅値を示す素子アンテナにつながれた送受信モジュール、あるいは、移 相器のコントロールができない送受信モジュール等を故障モジュールと判断し、 制御回路７により故障送受信モジュールの増幅器を非動作状態にし、更に、正常 な送受信モジュールにつながれた素子アンテナの位相及び振幅を用いて、計算機 １２により、新たな補正係数αを“数１”より算出し、補正回路１３の可変減衰 器１３ａ及び可変移相器１３ｂの設定値を修正する。これから後の処理は実施例 １の方法と同様である。

【００３３】 ところで、この考案においては高低角についての角度誤差検出を例に説明して いるが、方位角についての角度誤差検出の場合も同様であることは言うまでもな い。また、補正回路の入る場所はＡ／Ｄ変換後であっても良いことは言うまでも ない。

【００３４】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば測定した素子アンテナの振幅及び位相データ より求めた補正係数を補正回路に設定するだけでフェーズドアレーアンテナのモ ノパルス差パターンを校正することができるので、素子アンテナ及び送受信モジ ュールを改修することなく、容易に角度誤差検出精度の高い追尾レーダが実現で きる効果がある。

【００３５】 また、フェーズドアレーアンテナに組み込まれたピックアップアンテナを用い た測定方法で求められた振幅及び位相データを用いて、計算機で補正係数を計算 し、補正回路の設定値を修正することで、どのような場所でも、モノパルス差パ ターンを校正することができるので、送受信モジュールの故障が発生した場合で も、モジュール交換を行わずにモノパルス差パターンを校正し、容易に角度誤差 検出精度の修正を行うことができる効果がある。

【００３６】 また、フェーズドアレーアンテナに組み込まれたピックアップアンテナを用い た測定方法で求められた振幅及び位相データを用いて、故障送受信モジュールの 位置を知り、故障した送受信モジュールの増幅器を非励振状態にすることで、ど のような場所でも、モノパルス差パターンのナルシフトを校正することができる ので、送受信モジュールの故障が発生した場合でも、モジュール交換を行わずに モノパルス差パターンのナルシフトを校正し、容易に角度誤差検出精度の修正を 行うことができる効果がある。

【００３７】 また、フェーズドアレーアンテナに組み込まれたピックアップアンテナを用い た測定方法で求められた振幅及び位相データを用いて、故障送受信モジュールの 位置を知り、指定した送受信モジュールの増幅器を非励振状態にすることで、ど のような場所でも、モノパルス差パターンを校正することができるので、送受信 モジュールの故障が発生した場合でも、モジュール交換を行わずにモノパルス差 パターンを校正し、容易に角度誤差検出精度の修正を行うことができる効果があ る。

【００３８】 また、フェーズドアレーアンテナに組み込まれたピックアップアンテナを用い た測定方法で求められた振幅及び位相データを用いて、故障送受信モジュールの 位置を知り、故障した送受信モジュールの増幅器を非励振状態にし、正常な振幅 及び位相データを用いて、計算機で補正係数を計算し、補正回路の設定値を修正 することで、どのような場所でも、モノパルス差パターンを校正することができ るので、送受信モジュールの故障が発生した場合でも、モジュール交換を行わず にモノパルス差パターンを校正し、角度誤差検出精度の修正を容易に行うことが できる効果がある。

【００３９】 どのような場所でも、モノパルス差パターンのナルシフトを校正することがで きるので、送受信モジュールの故障が発生した場合でも、モジュール交換を行わ ずにモノパルス差パターンのナルシフトを校正し、角度誤差検出精度の修正を行 うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示すアンテナ装置の構成
図である。

【図２】補正回路の構成図である。

【図３】この考案及び従来のモノパルス差パターンの特
性図である。

【図４】この考案の他の実施例を示すアンテナ装置の構
成図である。

【図５】従来のアンテナ装置を示す構成図である。

【図６】送受信モジュールの構成図である。

【符号の説明】

１ 送受信モジュール ２ 素子アンテナ ３ アンテナに組み込まれたピックアップアンテナ ４ バイトモジュール ５ 電力分配合成回路 ６ モノパルスコンパレータ ７ 制御回路 ８ 受信機 ９ 送信機 １０ Ａ／Ｄ変換器 １１ 角度誤差検出器 １２ 計算機 １３ 補正回路 １４ ピックアップアンテナ １５ 理想的なモノパルス差パターン １６ 構成前のモノパルス差パターン １７ 構成後のモノパルス差パターン １ａ 高出力増幅器 １ｂ 低雑音増幅器 １ｃ 移相器 １ｄ 送受切換機 ２ａ 上部の素子アンテナ ２ｂ 下部の素子アンテナ ５ａ 上部の電力分配合成回路 ５ｂ 下部の電力分配合成回路 １３ａ 可変減衰器 １３ｂ 可変移相器

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 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と増幅器からなる送受信モジュー
   ルと、電力分配合成回路と、モノパルス和パターン及び
   モノパルス差パターンを合成するモノパルスコンパレー
   タと、上記送受信モジュール中にある移相器の位相を変
   化させることにより測定される上記アンテナの合成電力
   レベル変化の最大対最小比ｒ² と最大値を与える位相変
   化量Δ₀ から各素子アンテナの最適位相及び振幅を計算
   する計算機とから構成されるアンテナ装置において、上
   記計算機により算出された各素子アンテナの最適位相及
   び振幅からモノパルス差パターンの補正係数を計算する
   計算機と、上記補正係数値に従った減衰量及び移相量が
   設定された抵抗器及び移相器とからなる補正回路とを備
   えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 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と増幅器からなる送受信モジュー
   ルと、電力分配合成回路と、モノパルス和パターン及び
   モノパルス差パターンを合成するモノパルスコンパレー
   タと、上記素子アンテナに隣接して組込まれたピックア
   ップアンテナと、上記移相器の位相を変化させて、上記
   ピックアップアンテナにより測定される上記アンテナの
   合成電力レベル変化の最大対最小比ｒ² と最大値を与え
   る位相変化量Δ₀ から各素子アンテナの位相及び振幅を
   計算する計算機とから構成されるアンテナ装置におい
   て、上記計算機により算出される各素子アンテナの位相
   及び振幅から上記送受信モジュールの故障診断を行う計
   算機と、故障していると判断された送受信モジュールに
   対して上記増幅器を非動作状態にする制御回路とを備え
   たことを特徴とするアンテナ装置。
3. 【請求項３】 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と増幅器からなる送受信モジュー
   ルと、電力分配合成回路と、モノパルス和パターン及び
   モノパルス差パターンを合成するモノパルスコンパレー
   タと、上記素子アンテナに隣接して組込まれたピックア
   ップアンテナと、上記送受信モジュール中にある移相器
   の位相を変化させて、上記ピックアップアンテナにより
   測定される上記アンテナの合成電力レベル変化の最大対
   最小比ｒ² と最大値を与える位相変化量Δ₀ から各素子
   アンテナの振幅及び位相を計算する計算機とから構成さ
   れるアンテナ装置において、上記計算機により算出され
   る各素子アンテナの振幅及び位相から上記送受信モジュ
   ールの故障診断を行う計算機と、故障していると判断さ
   れた送受信モジュールに対し上記増幅器を非動作状態に
   する制御回路と、正常な送受信モジュールにつながれた
   素子アンテナの位相及び振幅からモノパルス差パターン
   の補正係数を計算する計算機と、上記補正係数値に従っ
   た減衰量及び移相量を上記計算機から設定できる可変抵
   抗器と可変移相器とからなる補正回路とを備えたことを
   特徴とするアンテナ装置。