JPH06196923A - フェイズドアレイアンテナの開口照射決定用の装置 - Google Patents
フェイズドアレイアンテナの開口照射決定用の装置Info
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- JPH06196923A JPH06196923A JP5208030A JP20803093A JPH06196923A JP H06196923 A JPH06196923 A JP H06196923A JP 5208030 A JP5208030 A JP 5208030A JP 20803093 A JP20803093 A JP 20803093A JP H06196923 A JPH06196923 A JP H06196923A
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- 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
- H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
Abstract
アンテナでもフェイズドアレイアンテナの開口照射の十
分に正確な計算が可能であるフェイズドアレイアンテナ
の開口照射決定装置を提供することを目的とする 【構成】 フェイズドアレイアンテナの放射素子に結合
開口によりに結合された集積監視導波管MHを使用し、
その第1の出力A1 に信号処理回路SAB1 が接続さ
れ、出力A1 からの時間依存性複合監視信号を使用して
信号プロセッサSVによりアレイアンテナの開口照射を
信号処理回路が決定するフェイズドアレイアンテナの開
口照射決定装置において、集積監視導波管MHの第1の
出力A1 と反対側に第2の出力A2 を設け、この信号を
使用して付加的な信号処理回路SAB2 により決定され
る監視信号部分を使用して2つの出力信号の組合わせで
広い角度範囲をカバーすることを特徴とする。
Description
視導波管に結合される複数の放射素子を有するフェイズ
ドアレイアンテナの開口照射を決定する装置であって、
集積監視導波管の第1の出力に接続されている信号処理
回路を含み、集積監視導波管により提供された時間依存
性複合監視信号の実数部と虚数部、少なくとも実数部を
決定し、それを信号プロセッサを使用して連続的に計算
する信号処理回路に供給し、監視信号部分からアレイア
ンテナの開口照射を信号処理回路が決定するフェイズド
アレイアンテナの開口照射を決定する装置に関する。
101 A1 号明細書と米国特許第4,926,186 号明細書の両
者に記載されている。例えばマイクロ波着陸システム
(MLSシステム)のフェイズドアレイアンテナを監視
するのに使用される。
信装置の正確な動作、特にアレイアンテナの個々の放射
素子の機能を監視することが重要である。古いMLSシ
ステムではこれは例えば個々の放射素子の前方の位相シ
フタとして接続されているPINダイオ−ドを通って流
れる電流の監視により行われる。
ンテナの遠視野の分布はダイオ−ド電流に加えて監視さ
れる。遠視野がフ−リエ変換によりアンテナの開口照射
と関連されているので遠視野監視は個々の放射素子の開
口位相照射と開口振幅照射との両者の偏差の検出を可能
にする。
アレイアンテナの遠視野の分布はいわゆる集積監視導波
管により決定され、導波管部品は放射素子の付近のアレ
イ軸に平行に配置されており、結合開口により個々の放
射素子の放射電磁界と結合される。このような集積監視
導波管では個々の放射素子からの電磁界成分は集積監視
導波管の出力から得られる監視信号を形成するように結
合され、この波形はアンテナビ−ムの走査角度範囲が十
分に大きければアレイ軸に垂直な面に関する角変位、い
わゆる監視角度を除く遠視野パタ−ンに適切な近似値で
一致する。
フトされる監視角度は集積監視導波管の寸法と結合開口
の形態によりある制限内で影響されることができる。ア
ンテナの開口照射の計算が考慮でき、その結果この計算
は監視角度の監視信号の変位にかかわらずフ−リエ変換
によりこの監視信号から得られることができる。
られる監視信号とアンテナの遠視野パタ−ンとの間の良
好な適合とアンテナの開口照射の正確な計算に予め必要
なことは、アンテナが十分に大きい角度範囲にわたって
を通して走査されることである。この角度範囲は少なく
とも1つの遠視野パタ−ンの完全なサイクルを含むべき
であり、そのため遠視野パタ−ンの1つの完全なサイク
ルの視野情報はフ−リエ変換を行うのに有効である。
テナは遠視野パタ−ンの1サイクルの一部分のみをしば
しば含む限定された走査角度範囲を有する。このような
場合には監視信号のフ−リエ変換はエラーが多く、従っ
て不適切である。前述の米国特許明細書のコラムの34〜
42行に提案されたように窓機能を行うことによって走査
角度が非常に小さいため誤差の修正は基本的な補正を与
えず、走査角度が遠視野パタ−ンの1サイクルより非常
に少ない場合にのみ有用であろう。
使用してフェイズドアレイアンテナの開口照射の十分に
正確な計算が非常に限定された走査角度範囲のアンテナ
でも可能であるように前記装置を改善することである。
な装置において、集積監視導波管は第1の出力から空間
的に隔てられ、付加的な信号処理回路に接続されている
1以上の付加的な出力を有し、付加的な信号処理回路は
付加的な出力から供給される時間依存性複合監視信号の
実数部および虚数部または実数部のみを決定してそれを
信号処理回路に供給し、信号処理回路の信号プロセッサ
はアレイアンテナの開口照射を計算するために付加的な
信号処理回路により決定される監視信号部分を使用する
ことを特徴とするフェイズドアレイアンテナの開口照射
決定装置により達成される。
視導波管の第2の出力および提供される監視信号の付加
的な評価によって開口照射を計算するために必要な走査
角度の範囲は最良の場合、二倍にされる。2つの出力が
請求項2で請求されたように集積監視導波管の両方の端
部で設けられると、第1の出力は走査角度の幅に対応す
る遠視野パタ−ンの領域から情報のみを含む監視信号を
提供する。この情報提供位置、即ち遠視野パタ−ン内の
“可視”領域は監視角度θにより決定される。集積監視
導波管の他の端部の第2の出力は走査角度の幅に対応す
る遠視野パタ−ン領域からの情報のみを含む監視信号を
提供する。しかしこの領域は異なった監視角度、即ち0
°の、アレイ軸の垂直二等分線に対してに対称的に位置
した角度−θで可視である。走査角度がそれほど小さく
ないならば、相互に補足的な方法で2つの出力または条
件的な部分から得られる監視信号を利用することが可能
である。可視領域が遠視野パタ−ンの1サイクルを共同
してカバーするように位置および幅を調節するならばア
ンテナの開口照射の正確な計算が行われることができ
る。極端な場合には例えばMLSの照準アンテナの場
合、走査角度が非常に小さい(例えば僅か15°)ので集
積監視導波管の第2の出力から得られる監視信号が付加
的に評価されても遠視野の十分なサイクルに対応する可
視領域は構成されない。この場合、請求項3記載の本発
明の他の利点によると、1以上の付加的な集積監視導波
管が使用され、この監視角度は遠視野パタ−ンの関連す
る可視領域が全体として第1の集積監視導波管の可視領
域により含まれないサイクルの角領域を含むように調節
される。
して説明される。図1はMLSアレイアンテナの開口照
射を決定するための従来技術の装置を概略的に示してい
る。送信機Sはネットワ−クNにより多数の放射素子S
E1…SEnに出力を供給する。無線周波数エネルギは
位相シフタPS1…PSnを通って放射素子に供給さ
れ、個々の放射素子に先行する通常PINダイオ−ドの
位相シフタはビ−ム操縦ユニットSSTにより予め定め
られた回数で付勢され、それぞれ予め定められた位相シ
フトを設定する。
波管MHは放射素子の近辺に位置し、アレイ軸に平行で
あり、それぞれ放射素子の1つと同レベルにある。その
出力Aは信号処理回路SABおよびそれに後続するアナ
ログデジタルコンバ−タADを介して信号処理回路SV
に結合されている。信号処理回路SVは実時間で高速フ
−リエ変換のような数学的動作を行う能力がある高速度
信号プロセッサを含む。
された監視信号を評価する。この信号は個々の放射素子
から発する送信されたMSL信号の成分の重畳により集
積監視導波管MH中で形成され、結合開口を通って導波
管に結合され、異なった位相シフトを有する。出力Aか
ら得られる監視信号はアレイ軸の垂線に関する角変位、
即ち監視角度θM を除いてMLSアンテナの遠視野パタ
−ンに対応する。遠視野パタ−ンからのようにアンテナ
の開口照射はフ−リエ変換によりこの監視信号からも計
算されることができ、予め定められた試験値は送信装置
の補正機能を監視するため蓄積された所望の値と比較さ
れることができる。信号処理および開口照射の計算のた
めの種々の方法は前述のドイツ特許第DE-OS 40 12 101
号明細書に記載されている。
または集積監視導波管により得られる監視信号から開口
照射を計算するために、遠視野またはこの遠視野に対応
する監視信号の少なくとも1つの全サイクルからの測定
されたまたは抽出された値が利用できなくてはならな
い。これはアンテナの走査角度が遠視野パタ−ンの1サ
イクルによりカバ−される角度範囲より小さいならば有
効ではない。フ−リエ変換により計算された開口照射は
実際の照射に対応せず従って適切ではない。
て集積監視導波管MHは2つの反対の出力A1とA2を
有する。各出力には、信号処理回路SAB1とSAB2
が後続し、アナログデジタルコンバ−タAD1とAD2
を通って出力信号は処理監視信号を信号処理回路SVに
供給される。出力A1、A2で供給される監視信号MS
1、MS2は監視角度θM において異なっている。走査
角度範囲が限定されているならば、異なった監視角度で
遠視野パタ−ンに対応する複合監視信号の異なった部分
MS1、MS2は可視できる。各可視部分の幅はアンテ
ナの走査角度範囲に対応する。それらの位置は図4のa
とbから明白である。
1はアンテナの中心(アレイ軸の垂直二等分線)から右
に変位した監視角度θM1で現れる。従って右手側に位置
される開口照射の計算に必要な1サイクルの幅の複合監
視信号は可視不可能に維持される。対称的に左手の信号
側はサイクル開始まで可視できる。図4のbで示されて
いる出力A2からの監視信号MS2の場合には監視角度
θM2は監視信号MS1の監視角度θM1に関して対称、即
ちアンテナ中心の左に変位して位置される。監視信号に
より含まれる可視部分は従って信号サイクルの右手の境
界まで延在する総合的な監視信号の成分を含み、一方信
号サイクルの左手端部で信号部品は可視不可能に維持さ
れる。図4のaとbから監視信号MS1、MS2は共同
して監視信号の1サイクルの全体的な情報を含む。開口
照射の計算に必要なサンプル値は従って異なった監視角
度が数値として考慮されると2つの監視信号から得られ
る。
アンテナの場合のような特別なケ−スでは鏡像関係の監
視角度で付加的な監視信号を得ることによって複合監視
信号の可視部分を二重にすることによりアンテナの遠視
野の全サイクルに対応する複合監視信号を可視にするの
に十分ではない。この場合監視信号の全サイクルの情報
を得るために図5で示された実施例は反対の端部に位置
する2つの出力で監視信号を提供する第2の集積監視導
波管MH2を含む。集積監視導波管の監視角度は導波管
の設計と結合開口の位置および形態により影響され設定
されるので、このような設定は評価できる監視信号によ
り可視可能にされていない1サイクルの幅の監視信号の
部分を付加的な集積監視導波管の監視信号により可視可
能にされることを許容する。
有するアンテナの場合の状態を示しており、複合監視信
号全サイクルは監視角度θA 、−θA 、θB 、−θB で
限定された幅の4つの監視信号MSI…MSIVから形
成されることができる。
略図。
概略図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 結合開口により集積監視導波管に結合さ
れる複数の放射素子を有するフェイズドアレイアンテナ
の開口照射を決定する装置であって、集積監視導波管の
第1の出力に接続されている信号処理回路を含み、集積
監視導波管により提供された時間依存性複合監視信号の
実数部と虚数部、少なくとも実数部を決定し、それを信
号プロセッサを使用して連続的に計算する信号処理回路
に供給し、監視信号部分からアレイアンテナの開口照射
を信号処理回路が決定するフェイズドアレイアンテナの
開口照射を決定する装置において、 集積監視導波管は第1の出力から空間的に隔てられ、付
加的な信号処理回路に接続されている1以上の付加的な
出力を有し、付加的な信号処理回路は付加的な出力から
供給される時間依存性複合監視信号の実数部および虚数
部または実数部のみを決定してそれを信号処理回路に供
給し、信号処理回路の信号プロセッサはアレイアンテナ
の開口照射を計算するために付加的な信号処理回路によ
り決定される監視信号部分を使用することを特徴とする
フェイズドアレイアンテナの開口照射を決定する装置。 - 【請求項2】 集積監視導波管の2つの出力がこの導波
管の反対の端部に設けられることを特徴とする請求項1
記載の装置。 - 【請求項3】 1以上の付加的な集積監視導波管が設け
られ、この出力は監視信号が第1の集積監視導波管の出
力で提供される監視角度とは異なった監視角度で監視信
号を提供し、前記付加的な集積監視導波管の出力は付加
的な集積監視導波管により提供される監視信号の実数部
および虚数部、または実数部のみを決定する付加的な信
号処理回路に結合され、信号プロセッサに供給され、信
号プロセッサは開口照射を計算するために付加的な信号
処理回路により決定される監視信号部分も使用すること
を特徴とする請求項1または2記載の装置。
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