JPH07101808B2 - フェーズドアレイ空中線 - Google Patents
フェーズドアレイ空中線Info
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- JPH07101808B2 JPH07101808B2 JP1046180A JP4618089A JPH07101808B2 JP H07101808 B2 JPH07101808 B2 JP H07101808B2 JP 1046180 A JP1046180 A JP 1046180A JP 4618089 A JP4618089 A JP 4618089A JP H07101808 B2 JPH07101808 B2 JP H07101808B2
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- phased array
- phase
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、フェーズドアレイ空中線に関し、特にディジ
タル移相器を用いたフェーズドアレイ空中線の量子化ロ
ーブの低減技術に関する。
タル移相器を用いたフェーズドアレイ空中線の量子化ロ
ーブの低減技術に関する。
(従来の技術) 周知のように、フェーズドアレイ空中線では、ウィルキ
ンソン形の並列給電方式が一般的であるが、フェーズド
アレイ空中線の各素子の励振位相の制御にディジタル移
相器を使用した場合、開口分布に周期的な量子化位相誤
差が生じ、その周期性のために比較的高いレベルのサイ
ドローブ(量子化ローブ)が生じる。このような量子化
ローブの低減をはかる方法としては、従来、量子化ロー
ブが非可視領域のみに現れるようにする方法(例えば信
学論70/7.Vol 53-B No.7:「ディジタル移相器を用いた
フェーズドアレイ空中線のサイドローブ低減法」後藤、
鈴江、福本)、二次位相給電法(例えば信学論71/5.Vol
54-B No.5:「フェーズドアレイ空中線の二次位相給電
方式−量子化位相誤差−」徳丸、久郷、永井)、多段階
決定法によって、最適位相設定を行う方法(例えば信学
論81/8Vol J64-B No.8:「ディジタル移相器を用いたア
ンテナ列の多段階決定法によるサイドローブ抑圧」角
田、後藤)等、各種の提案がなされている。
ンソン形の並列給電方式が一般的であるが、フェーズド
アレイ空中線の各素子の励振位相の制御にディジタル移
相器を使用した場合、開口分布に周期的な量子化位相誤
差が生じ、その周期性のために比較的高いレベルのサイ
ドローブ(量子化ローブ)が生じる。このような量子化
ローブの低減をはかる方法としては、従来、量子化ロー
ブが非可視領域のみに現れるようにする方法(例えば信
学論70/7.Vol 53-B No.7:「ディジタル移相器を用いた
フェーズドアレイ空中線のサイドローブ低減法」後藤、
鈴江、福本)、二次位相給電法(例えば信学論71/5.Vol
54-B No.5:「フェーズドアレイ空中線の二次位相給電
方式−量子化位相誤差−」徳丸、久郷、永井)、多段階
決定法によって、最適位相設定を行う方法(例えば信学
論81/8Vol J64-B No.8:「ディジタル移相器を用いたア
ンテナ列の多段階決定法によるサイドローブ抑圧」角
田、後藤)等、各種の提案がなされている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上述したサイドローブ低減法のうち、量子化ロ
ーブが非可視領域のみに現れるようにする方法、多段階
決定法によって最適位相設定を行う方法は、数値計算に
よって最適位相設定を行う方法であるので、例えばマイ
クロ波着陸装置のビーム走査空中線のように、細かい走
査ステップで広範囲にわたりビーム走査する必要のある
フェーズドアレイ空中線においては、膨大な数値計算を
必要とする。また、二次位相給電方式については、必然
的に正確なディレイラインが必要となり、高い周波数帯
についてはその正確な実現が困難である場合があると考
えられる等の問題がある。
ーブが非可視領域のみに現れるようにする方法、多段階
決定法によって最適位相設定を行う方法は、数値計算に
よって最適位相設定を行う方法であるので、例えばマイ
クロ波着陸装置のビーム走査空中線のように、細かい走
査ステップで広範囲にわたりビーム走査する必要のある
フェーズドアレイ空中線においては、膨大な数値計算を
必要とする。また、二次位相給電方式については、必然
的に正確なディレイラインが必要となり、高い周波数帯
についてはその正確な実現が困難である場合があると考
えられる等の問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、ディジタル移相器を用いたフェーズドアレイ
空中線におけるサイドローブの低減を、複雑な計算を要
さずに簡易な構成で実現できるフェーズドアレイ空中線
を提供することにある。
の目的は、ディジタル移相器を用いたフェーズドアレイ
空中線におけるサイドローブの低減を、複雑な計算を要
さずに簡易な構成で実現できるフェーズドアレイ空中線
を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明のフェーズドアレイ
空中線は次の如き構成を有する。
空中線は次の如き構成を有する。
即ち、本発明のフェーズドアレイ空中線は、所定の間隔
を保って直線配列したN個の各素子アンテナの励振位相
の制御にディジタル移相器を用いるフェーズドアレイ空
中線であって;このフェーズドアレイ空中線は、前記N
個の各素子アンテナに給電すべき電力を供給する信号源
の出力を、前記N個の各素子アンテナを左右に2分割し
た2つの分割素子アンテナ群に分配する2分配器と;前
記2つの分割素子アンテナ群のそれぞれの素子アンテナ
毎に配設し前記N個の各素子アンテナに所望の指向性を
形成させるN個のディジタル移相器と;予め定める所定
かつ同一の遅延量を有するディレイラインを介して互い
に縦続接続され前記2つの分割素子アンテナ群毎のそれ
ぞれの素子アンテナに前記2分配器の分配出力を分岐送
出すべく素子アンテナ毎に配設した分岐回路を有して前
記分割素子アンテナ群のそれぞれの素子アンテナに前記
2分配器の分配出力を分岐供給するとともに、前記N個
のディジタル移相器の移相量を前記ディレイラインの遅
延量を加味して決定させ、前記ディジタル移相器によっ
て前記N個の素子アンテナに与える位相分布に生ずる量
子化位相誤差の周期性を排除させる直列給電回路;とを
備えることを特徴とするものである。
を保って直線配列したN個の各素子アンテナの励振位相
の制御にディジタル移相器を用いるフェーズドアレイ空
中線であって;このフェーズドアレイ空中線は、前記N
個の各素子アンテナに給電すべき電力を供給する信号源
の出力を、前記N個の各素子アンテナを左右に2分割し
た2つの分割素子アンテナ群に分配する2分配器と;前
記2つの分割素子アンテナ群のそれぞれの素子アンテナ
毎に配設し前記N個の各素子アンテナに所望の指向性を
形成させるN個のディジタル移相器と;予め定める所定
かつ同一の遅延量を有するディレイラインを介して互い
に縦続接続され前記2つの分割素子アンテナ群毎のそれ
ぞれの素子アンテナに前記2分配器の分配出力を分岐送
出すべく素子アンテナ毎に配設した分岐回路を有して前
記分割素子アンテナ群のそれぞれの素子アンテナに前記
2分配器の分配出力を分岐供給するとともに、前記N個
のディジタル移相器の移相量を前記ディレイラインの遅
延量を加味して決定させ、前記ディジタル移相器によっ
て前記N個の素子アンテナに与える位相分布に生ずる量
子化位相誤差の周期性を排除させる直列給電回路;とを
備えることを特徴とするものである。
(作用) 次に、前記の如く構成される本発明のフェーズドアレイ
空中線の作用を第1図を参照して説明する。
空中線の作用を第1図を参照して説明する。
第1図は、N個の素子アンテナを2等分して2つの分割
素子アンテナ群となし、素子番号が1〜N/2の集団を一
方の直列給電回路に、素子番号がN/2+1〜Nの集団を
他方の直列給電回路にそれぞれ対応させた場合の特性図
であり、素子番号N/2と同N/2+1が回路先端側、素子番
号1と同Nが回路末端側である。
素子アンテナ群となし、素子番号が1〜N/2の集団を一
方の直列給電回路に、素子番号がN/2+1〜Nの集団を
他方の直列給電回路にそれぞれ対応させた場合の特性図
であり、素子番号N/2と同N/2+1が回路先端側、素子番
号1と同Nが回路末端側である。
2分配器の各出力端に接続される直列給電回路の遅延量
は、直列給電回路の分岐回路間に介在するディレイライ
ンにより回路末端に近づく程に増大し、その増加量は各
回路において同一である。従って、両回路における遅延
特性は第1図中実線で示す如く左右対称になる。
は、直列給電回路の分岐回路間に介在するディレイライ
ンにより回路末端に近づく程に増大し、その増加量は各
回路において同一である。従って、両回路における遅延
特性は第1図中実線で示す如く左右対称になる。
今、ある任意の走査角にビームを設定するために各素子
アンテナに与えるべき位相量が図中1点鎖線で示す特性
であるとする。すると、各ディジタル移相器では、ディ
レイラインによる遅延量を考慮して移相量を定めるか
ら、図中1点鎖線と図中実線の差として得られ図中点線
で示す位相量を対応する素子アンテナに供給することに
なる。
アンテナに与えるべき位相量が図中1点鎖線で示す特性
であるとする。すると、各ディジタル移相器では、ディ
レイラインによる遅延量を考慮して移相量を定めるか
ら、図中1点鎖線と図中実線の差として得られ図中点線
で示す位相量を対応する素子アンテナに供給することに
なる。
ここで、注意すべきことは、図中点線で示すように、デ
ィジタル移相器が与える位相分布の傾きが、素子番号が
1〜N/2の集団と素子番号がN/2+1〜Nの集団とで異な
る結果、量子化位相誤差の規則性が一律でなくなるとい
うことである。例えば第2図に示すようになる。
ィジタル移相器が与える位相分布の傾きが、素子番号が
1〜N/2の集団と素子番号がN/2+1〜Nの集団とで異な
る結果、量子化位相誤差の規則性が一律でなくなるとい
うことである。例えば第2図に示すようになる。
第2図は、4ビットディジタル移相器を用いたN=78の
リニアアレイにおいて、素子アンテナ間の遅延位相を34
6°、周波数5060MHz、ビーム走査角33°の時の量子化位
相誤差の分布を示す。規則性が一律でないことが示され
ている。
リニアアレイにおいて、素子アンテナ間の遅延位相を34
6°、周波数5060MHz、ビーム走査角33°の時の量子化位
相誤差の分布を示す。規則性が一律でないことが示され
ている。
各素子アンテナは、このような量子化位相誤差を含んだ
形で励振されるが、第2図に示すものにおいて、振幅給
電分布がサイドローブレベル−30dBのテーラ分布で指向
性合成すると、最大サイドローブが−26dBとなる。これ
に対し、従来の一般的な並列給電回路方式または片側か
ら給電する方式のリニアアレイにおいて、同様に4ビッ
トのディジタル移相器を用いて同様の条件で指向性合成
を行うと、最大サイドローブレベルが−21dBとなり、5d
Bサイドローブレベルが本発明の場合よりも高くなる。
形で励振されるが、第2図に示すものにおいて、振幅給
電分布がサイドローブレベル−30dBのテーラ分布で指向
性合成すると、最大サイドローブが−26dBとなる。これ
に対し、従来の一般的な並列給電回路方式または片側か
ら給電する方式のリニアアレイにおいて、同様に4ビッ
トのディジタル移相器を用いて同様の条件で指向性合成
を行うと、最大サイドローブレベルが−21dBとなり、5d
Bサイドローブレベルが本発明の場合よりも高くなる。
つまり、サイドローブを低減できるのである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第3図は本発明の一実施例に係るフェーズドアレイ空中
線を示す。第3図の実施例は、2つの分割素子アンテナ
群に分割されたN個の素子アンテナ1と、N個のディジ
タル移相器2と、2つの直列給電回路を構成するディレ
イライン3および分岐回路としての方向性結合器4と、
2分配器5と信号源6とを有する。第3図において、信
号源6からの信号は2分配器5によって2等分配され、
ディレイライン3と方向性結合器4が交互に縦続接続さ
れた直列給電回路に送られる。方向性結合器4は必要な
電力を取り出し、ディジタル移相器2に給電する。ディ
ジタル移相器2はビーム走査に必要な位相量にディレイ
ライン3で遅延された遅延位相を加えて、量子化位相誤
差を含んだ形で素子アンテナ1を励振する。
線を示す。第3図の実施例は、2つの分割素子アンテナ
群に分割されたN個の素子アンテナ1と、N個のディジ
タル移相器2と、2つの直列給電回路を構成するディレ
イライン3および分岐回路としての方向性結合器4と、
2分配器5と信号源6とを有する。第3図において、信
号源6からの信号は2分配器5によって2等分配され、
ディレイライン3と方向性結合器4が交互に縦続接続さ
れた直列給電回路に送られる。方向性結合器4は必要な
電力を取り出し、ディジタル移相器2に給電する。ディ
ジタル移相器2はビーム走査に必要な位相量にディレイ
ライン3で遅延された遅延位相を加えて、量子化位相誤
差を含んだ形で素子アンテナ1を励振する。
第4図は、4ビットディジタル移相器を用い、素子数7
8、素子間隔35mmのリニアアレイで、振幅給電分布をサ
イドローブレベル−30dBのテーラ分布、ディレイライン
の波長短縮率が1.63の時、周波数5031MHz,同5060MHz,同
5090.7MHzにおいて、ビーム走査角を0°〜42°毎3°
ステップで指向性合成を行った時のビーム走査精度、サ
イドローブレベルの計算例である。
8、素子間隔35mmのリニアアレイで、振幅給電分布をサ
イドローブレベル−30dBのテーラ分布、ディレイライン
の波長短縮率が1.63の時、周波数5031MHz,同5060MHz,同
5090.7MHzにおいて、ビーム走査角を0°〜42°毎3°
ステップで指向性合成を行った時のビーム走査精度、サ
イドローブレベルの計算例である。
第4図(1)〜(3)において、実線は本発明によりサ
イドローブを低減した場合を示し、点線は従来の並列給
電方式の場合を示す。両者の比較において明らかなよう
に、本発明の実施によって、平均2〜3dBのサイドロー
ブ低減が実現できることが解る。
イドローブを低減した場合を示し、点線は従来の並列給
電方式の場合を示す。両者の比較において明らかなよう
に、本発明の実施によって、平均2〜3dBのサイドロー
ブ低減が実現できることが解る。
尤も、本発明のサイドローブ低減効果は、全ての条件に
おいて発揮されるわけではない。例えば第4図(1)の
周波数5090.7MHz、ビーム走査角3°の場合のように従
来方式の場合よりもサイドローブレベルが逆に高くなっ
ている場合がまれにある。これは、量子化位相誤差が、
第5図に示すように、規則性を持つようになり、ランダ
ム性に欠ける状態となるからである。ただし、このよう
なケースが発生する確率は小さく、もしこのようなケー
スが発生した場合、公知のサイドローブ低減技術でサイ
ドローブの抑圧をすれば良い。
おいて発揮されるわけではない。例えば第4図(1)の
周波数5090.7MHz、ビーム走査角3°の場合のように従
来方式の場合よりもサイドローブレベルが逆に高くなっ
ている場合がまれにある。これは、量子化位相誤差が、
第5図に示すように、規則性を持つようになり、ランダ
ム性に欠ける状態となるからである。ただし、このよう
なケースが発生する確率は小さく、もしこのようなケー
スが発生した場合、公知のサイドローブ低減技術でサイ
ドローブの抑圧をすれば良い。
なお、第4図(4)〜(6)において、実線は本発明に
よるビーム走査精度、点線は従来の並列給電方式のビー
ム走査精度を示すが、第4図(5)(6)から明らかな
ように、本発明の実施によって、サイドローブの抑圧と
ともに、ビーム走査精度を向上させる効果もあることが
解る。
よるビーム走査精度、点線は従来の並列給電方式のビー
ム走査精度を示すが、第4図(5)(6)から明らかな
ように、本発明の実施によって、サイドローブの抑圧と
ともに、ビーム走査精度を向上させる効果もあることが
解る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のフェーズドアレイ空中線
によれば、2分配器のそれぞれの出力端に、ディレイラ
インと分岐回路を交互に縦続接続した直列給電回路を接
続し、各分岐回路に接続されるディジタル移相器によっ
て、前記ディレイラインの位相遅れも含めて素子アンテ
ナの給電位相の量子化を行って、ビーム走査を行うよう
にしたので、簡易な構成でもって量子化位相誤差をラン
ダム化でき、その結果量子化ローブを平均的に抑圧でき
る効果がある。
によれば、2分配器のそれぞれの出力端に、ディレイラ
インと分岐回路を交互に縦続接続した直列給電回路を接
続し、各分岐回路に接続されるディジタル移相器によっ
て、前記ディレイラインの位相遅れも含めて素子アンテ
ナの給電位相の量子化を行って、ビーム走査を行うよう
にしたので、簡易な構成でもって量子化位相誤差をラン
ダム化でき、その結果量子化ローブを平均的に抑圧でき
る効果がある。
第1図は本発明の動作原理の説明図、第2図は量子化位
相誤差のランダム化の様子を示す特性図、第3図は本発
明の一実施例に係るフェーズドアレイ空中線の構成ブロ
ック図、第4図は本発明の実施によってサイドローブが
抑圧されることを示す比較特性図、第5図は本発明の効
果がなくなる場合を例示する特性図である。 1……素子アンテナ、2……移相器、3はディレイライ
ン、4……方向性結合器、5……2分配器、6……信号
源、7……終端抵抗。
相誤差のランダム化の様子を示す特性図、第3図は本発
明の一実施例に係るフェーズドアレイ空中線の構成ブロ
ック図、第4図は本発明の実施によってサイドローブが
抑圧されることを示す比較特性図、第5図は本発明の効
果がなくなる場合を例示する特性図である。 1……素子アンテナ、2……移相器、3はディレイライ
ン、4……方向性結合器、5……2分配器、6……信号
源、7……終端抵抗。
Claims (1)
- 【請求項1】所定の間隔を保って直線配列したN個の各
素子アンテナの励振位相の制御にディジタル移相器を用
いるフェーズドアレイ空中線であって;このフェーズド
アレイ空中線は、前記N個の各素子アンテナに給電すべ
き電力を供給する信号源の出力を、前記N個の各素子ア
ンテナを左右に2分割した2つの分割素子アンテナ群に
分配する2分配器と;前記2つの分割素子アンテナ群の
それぞれの素子アンテナ毎に配設し前記N個の各素子ア
ンテナに所望の指向性を形成させるN個のディジタル移
相器と;予め定める所定かつ同一の遅延量を有するディ
レイラインを介して互いに縦続接続され前記2つの分割
素子アンテナ群毎のそれぞれの素子アンテナに前記2分
配器の分配出力を分岐送出すべく素子アンテナ毎に配設
した分岐回路を有して前記分割素子アンテナ群のそれぞ
れの素子アンテナに前記2分配器の分配出力を分岐供給
するとともに、前記N個のディジタル移相器の移相量を
前記ディレイラインの遅延量を加味して決定させ、前記
ディジタル移相器によって前記N個の素子アンテナに与
える位相分布に生ずる量子化位相誤差の周期性を排除さ
せる直列給電回路;とを備えることを特徴とするフェー
ズドアレイ空中線。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1046180A JPH07101808B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | フェーズドアレイ空中線 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1046180A JPH07101808B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | フェーズドアレイ空中線 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02224505A JPH02224505A (ja) | 1990-09-06 |
JPH07101808B2 true JPH07101808B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=12739836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1046180A Expired - Lifetime JPH07101808B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | フェーズドアレイ空中線 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07101808B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2629623B2 (ja) * | 1994-12-22 | 1997-07-09 | 日本電気株式会社 | フェーズドアレーアンテナ |
US6650290B1 (en) * | 2000-08-02 | 2003-11-18 | Lucent Technologies Inc. | Broadband, low loss, modular feed for phased array antennas |
JP6230768B1 (ja) | 2016-02-02 | 2017-11-15 | 三菱電機株式会社 | 同相分配回路及びアレーアンテナ装置 |
US11626659B2 (en) * | 2019-05-03 | 2023-04-11 | Echodyne Corp. | Antenna unit with phase-shifting modulator, and related antenna, subsystem, system, and method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61186001A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Fujitsu Ltd | 直列配列フエイズドアレイの位相整合方式 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1046180A patent/JPH07101808B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02224505A (ja) | 1990-09-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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