JPH07336128A - アレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 励振素子アンテナ切換え形アレーアンテナに
おいて、複数の素子アンテナを選択するための給電回路
のトランスファスイッチの個数を低減する。 【構成】 予め定められた複数の群ａｂ，ｃｄ，ｅｆ，
ｇｈごとの分配比に基づき第１の端子９、１０に入力さ
れた信号を分配して第２の端子ａ〜ｈに出力する電力分
配回路８と、上記電力分配器の分配数よりも多い複数の
素子アンテナ１と、上記電力分配器の分配数に対応して
上記複数の素子アンテナから連続する複数の素子アンテ
ナを選択し、上記電力分配回路の複数の第２の端子を上
記群ごとに順番に接続するスイッチ回路３、トランスフ
ァスイッチ４と、これらの制御のための制御回路１１と
を備え、上記複数の素子アンテナの任意の１つの素子ア
ンテナの方向にビームを形成するアレーアンテナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は励振素子アンテナを切
り換えてビームを特定の方向に指向するアレーアンテナ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のアレーアンテナとして
は、例えば米国特許第3816830号に記載されたものがあ
る。図１２に従来のアレーアンテナの構成図を示す。同
図は説明の便宜上、円周に沿って配列された１６個の素
子アンテナから８個の連続する素子アンテナを選択する
アレーアンテナの例を示している。

【０００３】同図において、１−１〜１−１６は素子ア
ンテナ、２ａ〜２ｈは２つの素子アンテナから１つを選
択して接続する単極２投スイッチ（以下、ＳＰ２Ｔスイ
ッチと略称する）、３はＳＰ２Ｔスイッチ２ａ〜２ｈに
より構成されるスイッチ回路である。同図は素子アンテ
ナの数が１６個の場合を示しており、スイッチ回路３
が、後述する電力分配回路８から８個の信号を受けて素
子アンテナ１−１〜１−１６のうちの８個に供給するこ
とにより所定のビームを形成する。

【０００４】ここで、スイッチ２ａは素子アンテナ１−
１，１−９のいずれか一方を選択し、スイッチ２ｂは素
子アンテナ１−２，１−１０のいずれか一方を選択す
る。以下同様にスイッチ２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２
ｇ、２ｈは、それぞれ、素子アンテナ１−３，１−１１
の一方，１−４，１−１２の一方，１−５，１−１３の
一方，１−６，１−１４の一方，１−７，１−１５の一
方，１−８，１−１６の一方を選択する。

【０００５】４−１ａ〜４−１ｄは電力の供給先を切り
換えるための第１段のトランスファスイッチ、４−２ａ
〜４−２ｄは同じく第２段のトランスファスイッチ、４
−３ａ〜４−３ｄは同じく第３段のトランスファスイッ
チである。第１段のトランスファスイッチ４−１〜第３
段のトランスファスイッチ４−３は縦続接続されてい
て、給電回路を構成する。

【０００６】６−１ａ〜６−１ｄは１つの電力を２つに
分配するための第１段の分配器、６−２ａ、６−２ｂは
同じく第２段の電力分配器、７は和ビーム信号及び差ビ
ーム信号を受けて第１段の電力分配器６−１に供給する
ハイブリッドである。８は第１段の電力分配器６−１、
第２段の電力分配器６−２及びハイブリッド７を縦続接
続してなる電力分配回路である。９はハイブリッド７へ
和ビーム信号を供給するための和ビーム、１０は同じく
差ビーム信号を供給するためのの入出力端子、１１はス
イッチ回路３、第１段のトランスファスイッチ４−１〜
第３段のトランスファスイッチ４−３を制御する制御回
路である。

【０００７】なお、電力分配回路８の出力端から素子ア
ンテナ１−１〜１−１６までの経路は、いずれの経路を
経由した場合でも等位相になるように調整されている。

【０００８】次に、図１２に示すアレーアンテナの動作
について、電波を送信する場合を例にとり説明する。図
示されていない送受信機からの和ビーム用の送信信号及
び差ビーム用の送信信号が、和ビーム入出力端子９及び
差ビーム入出力端子１０を介してそれぞれハイブリッド
７に入力される。ここで、入出力端子９に入力された和
ビーム用の送信信号はハイブリッド７で等振幅等位相
に、入出力端子１０に入力された差ビーム用の送信信号
はハイブリッド７で等振幅逆位相にそれぞれ分配される
ので、入出力端子９へ入力された送信信号は和ビームと
して、また入出力端子１０へ入力された送信信号は差ビ
ームとして、各々空間へ放射される。

【０００９】これら送信信号はハイブリッド７で２等分
配された後、第２段の電力分配器６−２及び第１段の電
力分配器６−１によりさらに４分配されて、送信信号ａ
〜ｈとなる。ここで送信信号ａ，ｂは電力分配器６−１
ａの出力であり，送信信号ｃ，ｄは電力分配器６−１ｂ
の出力であり，送信信号ｅ，ｆは電力分配器６−１ｃの
出力であり，送信信号ｇ，ｈは電力分配器６−１ｄの出
力である。

【００１０】これら送信電力ａ〜ｈをこの順序で連続す
る８つの素子アンテナ１に供給することにより所定のパ
ターンのビームを形成する。そのため、送信電力ａ〜ｈ
は、所定の電力分布（例えば、送信電力ａ〜ｈを順にプ
ロットすると山形になるような分布）になるように第１
段の電力分配器６−１及び第２段の電力分配器６−２の
電力分配比が選択されている。例えば、送信電力ａ〜ｈ
をこの順序で素子アンテナ１−１〜１−８に供給すれ
ば、同図のＡＺ₁の方向に所定のビームを形成する。ま
た、素子アンテナ１−２〜１−９に供給すれば、ＡＺ₂
の方向に所定のビームを形成する。したがって、送信電
力ａ〜ｈを供給する８つの素子アンテナを順次切り換え
れば、同じビームのパターンのままビームが指向する方
向を変えることができる。この切り換えを行うのがスイ
ッチ回路３、第１段のトランスファスイッチ４−１〜第
３段のトランスファスイッチ４−３からなる給電回路で
ある。

【００１１】この切り換え動作について、具体例を用い
て説明する。まず、素子アンテナ１−１〜１−８に送信
電力ａ〜ｈを供給する場合、制御回路１１は、ＳＰ２Ｔ
スイッチ２及びトランスファスイッチ４を図１４に示す
状態になるように制御する。すなわち、ＳＰ２Ｔスイッ
チ２ａ〜２ｈは素子アンテナ１−１〜１−８を選択し、
第１段のトランスファスイッチ４−１、第２段のトラン
スファスイッチ４−２及び第３段のトランスファスイッ
チ４−３は、全て入力された信号を対向する端子に出力
する。ここで、トランスファスイッチの動作を図１３を
用いて説明する。トランスファスイッチには、同図
（ａ）のように端子Ｐ３、Ｐ４を入力側としたときそれ
ぞれ対向する端子Ｐ１，Ｐ２に出力する状態と、同図
（ｂ）のように端子Ｐ３の入力信号を端子Ｐ２に、端子
Ｐ４の入力信号を端子Ｐ１に交差出力する状態とがあ
る。なお、信号の流れの方向は逆であってもよく、入力
端子がＰ１，Ｐ２となることもある。図１４の場合、全
てのトランスファスイッチ４が図１３（ａ）の状態であ
る。

【００１２】この状態において、電力分配器６−１ａの
出力電力ａは、トランスファスイッチ４−３ａ，４−２
ａ，４−１ａ及びＳＰ２Ｔスイッチ２ａを経由して素子
アンテナ１ー１に供給される。同じく電力ｂは、トラン
スファスイッチ４−３ａ，４−２ｂ，４−１ｃ及びＳＰ
２Ｔスイッチ２ｂを経由して素子アンテナ１−２に供給
される。同様に送信電力ｃ〜ｈはそれぞれ素子アンテナ
１−３〜１−８に供給される。したがって、素子アンテ
ナ１−１〜１−８は送信電力ａ〜ｈに対応して振幅Ａ
（ａ）〜Ｈ（ｈ）で励振され、ＡＺ₁の方向に所定のビ
ームを形成する。

【００１３】次に、素子アンテナ１−２〜１−９に電力
を供給する場合について説明する。このときＳＰ２Ｔ２
及びトランスファスイッチ４は図１５に示す状態であ
る。この状態が図１４の状態と異なるのは、ＳＰ２Ｔス
イッチ２ａが素子アンテナ１−９を選択している点、ト
ランスファスイッチ４−１ａ，４−２ａ，４−２ｃ、４
−３ａ〜４−３ｄが交差出力状態（図１３（ｂ）の状
態）である点である。

【００１４】この状態において、電力分配器６−１ａの
送信電力ａは、トランスファスイッチ４−３ａ，４−２
ｂ，４−１ｃ及びＳＰ２Ｔスイッチ２ｂを経由して素子
アンテナ１ー２に供給される。同じく送信電力ｂは、ト
ランスファスイッチ４−３ａ，４−２ａ，４−１ｂ及び
ＳＰ２Ｔスイッチ２ｃを経由して素子アンテナ１−３に
供給される。同様に送信電力ｃ〜ｈはそれぞれ素子アン
テナ１−４〜１−９に供給される。したがって、素子ア
ンテナ１−２〜１−９は送信電力ａ〜ｈに対応して振幅
Ａ’（ａ）〜Ｈ’（ｈ）で励振され、ＡＺ₂の方向に所
定のビームを形成する。

【００１５】以下同様にして送信電力ａ〜ｈを連続する
８個の素子アンテナ１−３〜１−１０、１−４〜１−１
１、・・・いずれについても供給することができて、ビ
ームを任意の方向に形成することができる。なお、以上
の説明において励振電力が８つの場合を例にとり説明し
たがこれ以外の場合も同様である。また、素子アンテナ
１により受信する場合も同様である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種のアレー
アンテナにおいて、電力分配回路８が出力する複数の電
力を任意の連続する素子アンテナ群に供給するために、
給電回路をトランスファスイッチを多段接続して構成し
ているので、励振する素子アンテナ数の増加に伴いトラ
ンスファスイッチの段数が増えることになる。図１２の
場合は素子アンテナの数が８個（＝２³）であるのでト
ランスファスイッチは３段であり、また各段におけるト
ランスファスイッチの数は４個（＝２^3-1）であった。
一般的に、素子アンテナ数が２ⁿ個の場合、トランスフ
ァスイッチはｎ段となり、合計でｎ２^n-1個のトランス
ファスイッチを必要とする。このように励振すべき素子
アンテナ数が増えると必要なトランスファスイッチの数
は著しく増大し、これに伴い給電回路の規模が大きくな
る。そして、その結果、部品点数の増加による信頼性の
低下、質量の増加、トランスファスイッチの縦続接続数
の増加による電気性能の低下、とりわけ挿入損失の増加
を招くという問題があった。

【００１７】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、給電回路を構成するために必要な
トランスファスイッチの数を低減し、給電回路の規模を
小さくできるアレーアンテナを得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るアレーア
ンテナは、予め定められた分配比に基づき第１の端子に
入力された信号を分配して複数の第２の端子に出力する
とともに、上記第２の端子に入力された信号を合成して
第１の端子に出力する電力分配回路と、上記電力分配器
の分配数よりも多い複数の素子アンテナと、上記電力分
配器の分配数に対応して上記複数の素子アンテナから連
続する複数の素子アンテナを選択し、上記電力分配回路
の複数の第２の端子を順番に接続する給電回路と、上記
給電回路を制御して選択された上記複数の素子アンテナ
の方向にビームを形成する制御回路とを備えアレーアン
テナにおいて、上記複数の第２の端子を複数の群に区分
し、上記群内の端子に信号電力を均等に分配するように
上記電力分配回路を構成するとともに、上記給電回路に
より選択された上記連続する複数の素子アンテナに対し
て上記第２の端子を上記群ごとの順番で接続する構成と
したものである。

【００１９】請求項２に係るアレーアンテナは、上記電
力分配回路を、上記複数の群に対応して電力等分配器に
より構成したものである。

【００２０】請求項３に係るアレーアンテナは、上記給
電回路を、縦続接続された複数のトランスファスイッチ
により構成したものである。

【００２１】請求項４に係るアレーアンテナは、選択さ
れた上記素子アンテナの個数を２ⁿ（ｎは整数）とした
とき、上記電力分配回路の第２の端子を、２^J個（Ｊは
整数）の端子ごとに区分された群で構成するとともに、
上記給電回路を、１段当たり２^n-1個のトランスファス
イッチ群を（ｎ−Ｊ）段縦続接続して構成したものであ
る。

【００２２】請求項５に係るアレーアンテナは、上記電
力分配回路と上記給電回路との間を移相器を介して接続
したものである。

【００２３】請求項６に係るアレーアンテナは、上記給
電回路と上記素子アンテナとの間を移相器を介して接続
したものである。

【００２４】請求項７に係るアレーアンテナは、上記電
力分配回路と上記給電回路との間を可変減衰器を介して
接続したものである。

【００２５】請求項８に係るアレーアンテナは、上記給
電回路と上記素子アンテナとの間を可変減衰器を介して
接続したものである。

【００２６】

【作用】請求項１の発明においては、上記電力分配回路
が、複数の第２の端子を複数の群に区分し、それぞれの
群において同じ分配比で信号を分配し、上記給電回路に
より選択された上記連続する複数の素子アンテナに対し
て上記第２の端子を上記群ごとの順番で接続する。

【００２７】請求項２の発明においては、上記電力分配
回路の電力等分配器が、それぞれの群において同じ分配
比で信号を分配する。

【００２８】請求項３の発明においては、上記給電回路
の縦続接続された複数のトランスファスイッチが、選択
された上記連続する複数の素子アンテナに対して上記第
２の端子を上記群ごとの順番で接続する。

【００２９】請求項４の発明においては、選択された上
記素子アンテナの個数を２ⁿ（ｎは整数）としたとき、
２^J個（Ｊは整数）の端子ごとに区分された上記分配回
路の第２の端子が、１段当たり２^n-1個のトランスファ
スイッチ群を（ｎ−Ｊ）段縦続接続して構成された上記
給電回路により、選択された上記連続する複数の素子ア
ンテナに対して上記群ごとの順番で接続される。

【００３０】請求項５の発明においては、移相器が、上
記電力分配回路の出力の位相を調整して上記給電回路に
供給する。

【００３１】請求項６の発明においては、移相器が、上
記給電回路の出力の位相を調整して上記素子アンテナに
供給する。

【００３２】請求項７の発明においては、可変減衰器
が、上記電力分配回路の出力を減衰させて上記給電回路
に供給する。

【００３３】請求項８の発明においては、可変減衰器
が、上記給電回路の出力を減衰させて上記素子アンテナ
に供給する。

【００３４】

【実施例】

実施例１．この発明の一実施例について図を用いて説明
する。図１はこの実施例１のアレーアンテナの構成図を
示す。同図は説明の便宜上、円周に沿って配列された１
６個の素子アンテナから８個の連続する素子アンテナを
選択して給電するアレーアンテナの例を示している。

【００３５】同図において、１−１〜１−１６は素子ア
ンテナ、２ａ〜２ｈは２つの素子アンテナから１つを選
択して接続する単極２投スイッチ（以下、ＳＰ２Ｔスイ
ッチと略称する）、３はＳＰ２Ｔスイッチ２ａ〜２ｈに
より構成されるスイッチ回路である。同図は素子アンテ
ナの数が８個の場合を示しており、スイッチ回路３が、
後述する電力分配回路８から所定の電力を受けて素子ア
ンテナ１−１〜１−１６のうちの８個に供給することに
より所定のビームを形成する。

【００３６】ここで、ＳＰ２Ｔスイッチ２ａは素子アン
テナ１−１，１−９のいずれか一方を選択し、ＳＰ２Ｔ
スイッチ２ｂは素子アンテナ１−２，１−１０のいずれ
か一方を選択する。以下同様にＳＰ２Ｔスイッチ２ｃ、
２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈは、それぞれ、素子アン
テナ１−３，１−１１の一方，１−４，１−１２の一
方，１−５，１−１３の一方，１−６，１−１４の一
方，１−７，１−１５の一方，１−８，１−１６の一方
を選択する。

【００３７】４−１ａ〜４−１ｄは電力の供給先を切り
換えるための第１段のトランスファスイッチ、４−２ａ
〜４−２ｄは同じく第２段のトランスファスイッチであ
る。スイッチ回路３、第１段のトランスファスイッチ４
−１及び第２段のトランスファスイッチ４−２は縦続接
続されて給電回路を構成する。

【００３８】５ａ〜５ｄは１つの電力を均等に２分配す
るための電力２等分配器、６ａ、６ｂは電力２等分配器
に所定の電力比で電力を分配するための電力分配器、７
は和ビーム信号及び差ビーム信号を受けて電力分配器６
ａ，６ｂに供給するハイブリッドである。８は電力２等
分配器５、電力分配器６及びハイブリッド７を縦続接続
してなる電力分配回路である。

【００３９】９はハイブリッド７へ和ビーム信号を供給
するための和ビーム入出力端子、１０は同じく差ビーム
信号を供給するための差ビーム入出力端子、１１はスイ
ッチ回路３、第１段のトランスファスイッチ４−１、第
２段のトランスファスイッチ４−２を制御する制御回路
である。

【００４０】なお、電力分配回路８の出力端から素子ア
ンテナ１−１〜１−１６までの経路は、いずれの経路を
経由した場合でも等位相になるように調整されている。

【００４１】次に、図１に示すアレーアンテナの動作に
ついて、電波を送信する場合を例にとり説明する。図示
されていない送受信機からの和ビーム用の送信信号及び
差ビーム用の送信信号が、和ビーム入出力端子９及び差
ビーム入出力端子１０を介してそれぞれハイブリッド７
に入力される。ここで、入出力端子９に入力された和ビ
ーム用の送信信号はハイブリッド７で等振幅等位相に、
入出力端子１０に入力された差ビーム用の送信信号はハ
イブリッド７で等振幅逆位相にそれぞれ分配されるの
で、入出力端子９へ入力された送信信号は和ビームとし
て、また入出力端子１０へ入力された送信信号は差ビー
ムとして、各々空間へ放射される。

【００４２】これら送信信号はハイブリッド７で２等分
配された後、所望のビームパターンが得られるように電
力分配器６ａ，６ｂにより所定の電力比で分配された
後、電力２等分配器５ａ〜５ｄにより均等に分配され
て、送信電力ａ〜ｈとなる。ここで送信電力ａ，ｂは電
力２等分配器５ａの出力であり，ａの電力とｂの電力は
等しい。そこで、以下の説明において送信電力ａ，ｂを
第１グループの信号と記すことにする。同じグループの
信号は同一の信号として扱うことができる。第２グルー
プの送信電力ｃ，ｄは電力２等分配器５ｂの出力であ
り，第３グループの送信電力ｅ，ｆは電力２等分配器５
ｃの出力であり，第４グループの送信電力ｇ，ｈは電力
２等分配器５ｄの出力である。

【００４３】これら４つのグループの送信電力ａ〜ｈを
連続する８つの素子アンテナ１に供給することにより所
定のパターンのビームを形成する。そのため、所定の電
力分布（例えば、４つのグループの電力値を順にプロッ
トすると山形になるような分布）になるように電力分配
器６の電力分配比が選択されている。例えば、送信電力
ａ〜ｈを素子アンテナ１−１〜１−８に供給すれば、同
図のＡＺ₁の方向に所定のビームを形成する。また、素
子アンテナ１−２〜１−９に供給すれば、ＡＺ₂の方向
に所定のビームを形成する。したがって、送信電力ａ〜
ｈを供給する８つの素子アンテナを順次切り換えれば、
同じビームのパターンのままビームが指向する方向を変
えることができる。この切り換えを行うのがスイッチ回
路３、第１段のトランスファスイッチ４−１、第２段の
トランスファスイッチ４−２である。

【００４４】この切り換え動作について、具体例を用い
て説明する。まず、素子アンテナ１−１〜１−８に送信
電力ａ〜ｈを供給する場合、制御回路１１は、ＳＰ２Ｔ
スイッチ２及びトランスファスイッチ４が図２に示す状
態になるように制御する。すなわち、ＳＰ２Ｔスイッチ
２ａ〜２ｈは素子アンテナ１−１〜１−８を選択し、第
１段のトランスファスイッチ４−１、第２段のトランス
ファスイッチ４−２は、全て図１３（ａ）の状態であ
り、入力された信号を対向する端子に出力する。

【００４５】この状態において、電力２等分配器５ａの
出力電力ａは、トランスファスイッチ４−２ａ，４−１
ａ及びＳＰ２Ｔ２ａを経由して素子アンテナ１ー１に供
給される。同じく電力ｂは、トランスファスイッチ４−
２ｂ，４−１ｃ及びＳＰ２Ｔスイッチ２ｂを経由して素
子アンテナ１−２に供給される。同様に電力ｃ〜ｈは、
第２段のトランスファスイッチ４−２、第１段のトラン
スファスイッチ４−１及びスイッチ回路３を経由してそ
れぞれ素子アンテナ１−３〜１−８に供給される。した
がって、素子アンテナ１−１〜１−８は送信電力ａ〜ｈ
に従い振幅Ａ（ａ）〜Ｈ（ｈ）で励振され、ＡＺ₁の方
向に所定のビームを形成する。

【００４６】次に、素子アンテナ１−２〜１−９に電力
を供給する場合について説明する。このときＳＰ２Ｔス
イッチ２及びトランスファスイッチ４は図３に示す状態
である。この状態が図２の状態と異なるのは、ＳＰ２Ｔ
２ａが素子アンテナ１−９を選択している点、トランス
ファスイッチ４−１ａ，４−２ａ，４−２ｃが交差出力
状態（図１３（ｂ）の状態）である点である。

【００４７】この状態において、電力分配器６−１ａの
送信電力ａは、トランスファスイッチ４−２ａ，４−１
ｂ及びＳＰ２Ｔスイッチ２ｃを経由して素子アンテナ１
−３に供給される。同じく送信電力ｂは、トランスファ
スイッチ４−２ｂ，４−１ｃ及びＳＰ２Ｔスイッチ２ｂ
を経由して素子アンテナ１−２に供給される。同様に送
信電力ｃ〜ｈはそれぞれ素子アンテナ１−５，１−４，
１−７，１−６，１−９，１−８に供給される。このよ
うに、図３の場合、連続する８つの素子アンテナ１−２
〜１−９に対して順に送信信号ｂ，ａ，ｄ，ｃ，ｆ，
ｅ，ｈ，ｇが供給される。一方、図２の場合、連続する
８つの素子アンテナ１−１〜１−８に順に送信信号ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈが供給された。このように
隣接する素子アンテナに供給される送信信号が互いに逆
である点で図２の場合の給電と図３の場合の給電とは異
なる。

【００４８】しかし、図２の場合と図３の場合は、ビー
ムの方向がそれぞれＡＺ₁、ＡＺ₂である点を除き同じビ
ームを形成することができる。なぜならば、送信信号ａ
とｂ，送信信号ｃとｄ，送信信号ｅとｆ，送信信号ｇと
ｈは、それぞれ第１〜第４のグループを形成しており、
同じグループ内の信号の電力は前述の電力２等分配器５
により等しく（つまり（ａの電力）＝（ｂの電力），
（ｃの電力）＝（ｄの電力），（ｅの電力）＝（ｆの電
力），（ｇの電力）＝（ｈの電力））、したがって、同
じグループの信号の順序が反対になったところで複数の
素子アンテナによるビーム形成に影響を与えないからで
ある。言い換えれば、図２及び図３いずれの場合も、連
続する８個の素子アンテナに供給される送信電力のグル
ープについて見れば順序は同じである。図３の場合、素
子アンテナ１−２〜１−９は振幅Ａ’（ｂ）、Ｂ’
（ａ），Ｃ’（ｄ），Ｄ’（ｃ），Ｅ’（ｆ），Ｆ’
（ｅ），Ｇ’（ｈ），Ｈ’（ｇ）で励振され、ＡＺ₂の
方向に所定のビームを形成する。

【００４９】以下同様にして送信電力ａ〜ｈを連続する
８個の素子アンテナ１−３〜１−１０、１−４〜１−１
１、・・・いずれについても供給することができて、ビ
ームを任意の方向に形成することができる。なお、以上
の説明において励振電力が８つの場合を例にとり説明し
たがこれ以外の場合も同様である。また、素子アンテナ
１により受信する場合も同様である。

【００５０】図１に示すアレーアンテナの場合、トラン
スファスイッチは２段接続され、１段あたりのトランス
ファスイッチ数は４個であるから合計で８個のトランス
ファスイッチを必要とする。これは励振する素子アンテ
ナ数（２³＝８）を同じとした場合、従来例のアレーア
ンテナにおけるトランスファスイッチの必要数１２（＝
３×２^3-1）の２／３である。

【００５１】ここで、この実施例１におけるトランスフ
ァスイッチの個数を表す一般的な式を導出する。励振す
る素子アンテナ数を２ⁿ、トランスファスイッチ４の段
数をＭ、１つの段におけるトランスファスイッチの個数
をＬとおく。まず、１つの段におけるトランスファスイ
ッチの個数Ｌについて考えると、トランスファスイッチ
４の入出力は２系統であり１つのトランスファスイッチ
が２つの素子アンテナに対応することから Ｌ＝（励振素子数）／２＝２^n-1 （１） となる。

【００５２】次に、トランスファスイッチ４の段数Ｍに
ついて考える。電力分配器８の出力がグループ分けされ
ていない場合は、電力分配器８の１つの出力を励振する
２ⁿ個の素子アンテナのいずれにも接続できるだけの段
数でなければならない。一方、１段のトランスファスイ
ッチにより２通りの選択ができるから、Ｍ段のトランス
ファスイッチにより２^Mの素子アンテナに対応できるこ
とになる。したがって、この場合はＭ＝ｎとなる。

【００５３】ところで、電力分配回路８の出力を２^J個
ごとにグループ分けしたときは、そのグループ内のいず
れの出力も同じであるから、２ⁿ／２^J個の出力を励振す
る２ⁿ個の素子アンテナのいずれにも接続できる段数で
あればよい。したがって、 ２^M＝（励振素子数）／（１グループ当たりの信号数） ＝２ⁿ／２^J＝２^n-J （２） ∴ Ｍ＝ｎ−Ｊ （３）

【００５４】上記式（１）、（３）を図１の場合にあて
はめてみると、励振素子数＝８＝２³であるからｎ＝
３、１つのグループ当たりの信号数＝２¹であるからＪ
＝１、したがって、１段当たりのトランスファスイッチ
数Ｌ＝２^3-1＝４，トランスファスイッチの段数Ｍ＝３
−１＝２となり、一致する。

【００５５】従来のトランスファスイッチの個数は（段
数）×（１段当たりの個数）＝ｎ×２^n-1であるのに対
し、この実施例１のトランスファスイッチの個数は（段
数）×（１段当たりの個数）＝（ｎ−Ｊ）×２^n-1であ
るから、従来例の（ｎ−Ｊ）／ｎの個数ですむ。なお、
電力分配回路８のグループ数を２^mとすると従来例のｍ
／ｎですむ。ここで、ｎ＝ｍ＋Ｊである。

【００５６】以上のように、電力分配回路の出力をグル
ープに分けて、これらグループごとに素子アンテナと接
続するようにしてので、従来例の場合に比べて給電回路
を構成するトランスファスイッチの個数を減らすことが
できて給電回路の規模の増大を抑えることができる。こ
れにより、装置の信頼性の低下、質量の増加を抑えると
ともに電気性能の劣化、特にトランスファスイッチによ
る挿入損失を減らすことができる。

【００５７】なお、この実施例１では円周に沿って配列
された複数の素子アンテナについて説明したが、これは
平面上の円周に沿って配列された複数の素子アンテナの
場合に限らず、円筒の表面に複数の円周に沿って配列さ
れた複数の素子アンテナの場合も同様の効果を得ること
ができる。また、和ビームと差ビームを同時に形成する
場合を例にとり説明したが、これに限らず何れか一方を
形成する場合、通常のビームを形成する場合にも適用で
きるのは言うまでもない。

【００５８】実施例２．なお、上記実施例１において、
電力分配器の２個の出力をまとめて１つのグループを構
成するようにしたが、これに限らず２^J個の出力をまと
めて１つのグループを構成してもよい。Ｊ＝２の場合の
例を図４に示す。同図において、１４ａ，１４ｂはハイ
ブリッド７の出力を均等な電力で４等分する電力４等分
配器である。なお、図１の構成要素と同一、又は相当部
分には同一符号を付してその説明を省く。

【００５９】図４のトランスファスイッチ４の段数は１
段であり、式（３）の結果（ｎ−Ｊ＝３−２＝１）と一
致する。この実施例２のアレーアンテナの動作は、実施
例１の場合と同様であるので説明を省略する。

【００６０】この実施例２によれば、電力分配回路８の
１つのグループに含まれる出力数を増やすことにより
（つまりグループ数を減らすことにより）給電回路のト
ランスファスイッチの数をさらに減らすことができ、給
電回路の構成が簡単になる。

【００６１】実施例３．なお、上記実施例１及び実施例
２では素子アンテナ数を電力分配回路の分配数８の２倍
とし、スイッチ回路３をＳＰ２Ｔスイッチにより構成し
たが、素子アンテナ数はこれに限らない。すなわち、電
力分配数の整数倍（ｋ倍）であればよい。このとき、ス
イッチ回路３を８個のＳＰｋＴスイッチで構成する。

【００６２】ｋ＝３とした場合の、この実施例２のアレ
ーアンテナの構成図を図５に示す。同図において３は図
示しない８個のＳＰ３Ｔスイッチにより構成されるＳＰ
３Ｔスイッチ回路である。トランスファスイッチ４−１
ａの出力ａ’を入力とする図示しないＳＰ３Ｔスイッチ
は、素子アンテナ１−１，１−９，１−１７のうちの１
つを選択する。また、トランスファスイッチ４−１ａの
出力ｂ’を入力とする図示しないＳＰ３Ｔスイッチは、
素子アンテナ１−２，１−１０，１−１８のうちの１つ
を選択する。その他のトランスファスイッチ４−１ｂ〜
４−１ｄの出力ｃ’〜ｈ’を入力とする図示しない他の
ＳＰ３Ｔスイッチについても同様である。

【００６３】この実施例３のアレーアンテナの動作は、
実施例１の場合と同様であるので説明を省略する。この
実施例３によれば、多数の素子アンテナから励振すべき
素子アンテナを選択して給電でき、広い範囲についてビ
ームを形成できる。

【００６４】実施例４．図６は、この発明の実施例４を
示すアレーアンテナの構成図である。同図において、１
２は電力分配回路８が出力する複数の電力の位相を調整
する複数の移相器である。なお、図１の構成要素と同
一、又は相当部分には同一符号を付してその説明を省
く。

【００６５】この図６のアレーアンテナにおいて、素子
アンテナへの給電動作は実施例１の場合と同じである
が、電力分配回路８が出力する送信電力ａ〜ｈがそれぞ
れ移相器１２により位相調整される点で異なる。すなわ
ち、制御回路１１の制御に基づき複数の移相器１２が送
信電力ａ〜ｈについてそれぞれ位相調整することによ
り、生成するビームの指向方向を変化させることができ
る。

【００６６】したがって、この実施例４によれば、スイ
ッチ回路３により使用する素子アンテナの切り換えによ
らなくてもビーム走査を行うことができる。これによ
り、素子アンテナの個数及び給電回路のトランスファス
イッチを増やすことなく、簡単な構成により、素子アン
テナの切り換えによる最小のビーム指向方向変化角（例
えば、図１における（ＡＺ₂−ＡＺ₁））以下の角度につ
いても調整可能となる利点がある。

【００６７】実施例５．なお、上記実施例４において移
相器１２を電力分配回路８とトランスファスイッチ４と
の間に設けたが、図７に示すようにスイッチ回路３とト
ランスファスイッチ４との間に設けるようにしてもよ
い。

【００６８】この実施例５の構成によれば、電力分配回
路８の直後に設けられていないので、実施例４に使用す
る移相器と比べて耐電力の小さい移相器を使用できて、
設計上及び製造コスト上有利になる。

【００６９】実施例６．図８は、この発明の実施例４の
アレーアンテナの構成図である。同図において、１３は
電力分配回路８が出力する複数の電力を減衰させる複数
の可変アッテネータ（ＡＴＴ）である。図１の構成要素
と同一、又は相当部分には同一符号を付してその説明を
省く。

【００７０】この図８のアレーアンテナにおいて、素子
アンテナへの給電動作は実施例１の場合と同じである
が、電力分配回路８が出力する送信信号ａ〜ｈがそれぞ
れ可変アッテネータ１３により利得調整される点で異な
る。すなわち、制御回路１１の制御に基づき複数の可変
アッテネータ１３が送信信号ａ〜ｈについてそれぞれ利
得調整することにより電力分配比を調整できて、生成す
るビームの形状を変化させることができる。

【００７１】実施例１において送信信号をグループごと
に同じ信号とすることによりトランスファスイッチの数
を少なくした。しかし、この場合、素子アンテナごとの
送信信号の電力比を個々に調整することができず、最適
なビームパターンを得られるとは限らない。ところが、
この実施例６によれば、可変アッテネータ１３の減衰量
の調整により送信信号の電力比を個々に調整できて、給
電回路のトランスファスイッチを増やすことなく、簡単
な構成で最適なビームパターンを生成することができ
る。

【００７２】実施例７．なお、上記実施例６において可
変アッテネータを電力分配回路８とトランスファスイッ
チ４との間に設けたが、図９に示すようにスイッチ回路
３とトランスファスイッチ４との間に設けるようにして
もよい。

【００７３】この実施例７の構成によれば、電力分配回
路８の直後に設けられていないので、実施例６に使用す
る可変アッテネータと比べて耐電力の小さい可変アッテ
ネータを使用できて、設計上及び製造コスト上有利にな
る。

【００７４】実施例８．また、実施例４の移相器１２と
実施例６の可変アッテネータ１３とを同時に設けてもよ
い。この実施例８のアレーアンテナの構成図を図１０に
示す。

【００７５】図１０のように電力分配回路８の出力ごと
に複数の移相器１２及び複数の可変アッテネータ１３を
縦続接続させて設けたので、送信信号を所定の位相に設
定することによりビーム走査を行うことが可能になると
ともに、送信信号を所定の電力分配比に調整することに
よりビーム形状を変えることが可能になる。

【００７６】実施例９．なお、上記実施例８において移
相器及び可変アッテネータを電力分配回路８とトランス
ファスイッチ４との間に設けたが、図１１に示すように
スイッチ回路３とトランスファスイッチ４との間に設け
るようにしてもよい。

【００７７】この実施例９の構成によれば、電力分配回
路８の直後に設けられていないので、実施例８に使用す
る移相器及び可変アッテネータと比べて耐電力の小さい
移相器及び可変アッテネータを使用できて、設計上及び
製造コスト上有利になる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項４の
発明によれば、複数の第２の端子を複数の群に区分し、
上記群内の端子に信号電力を均等に分配するように上記
電力分配回路を構成するとともに、給電回路により選択
された上記連続する複数の素子アンテナに対して上記第
２の端子を上記群ごとの順番で接続する構成としたの
で、上記給電回路の規模を小さくでき、装置の性能が向
上する。

【００７９】また、請求項５の発明によれば、上記電力
分配回路と上記給電回路との間を移相器を介して接続し
たので、ビームの指向方向を調整できる。

【００８０】また、請求項６の発明によれば、上記給電
回路と上記素子アンテナとの間を移相器を介して接続し
たので、さらに、耐電力の小さい移相器を使用できる。

【００８１】また、請求項７の発明によれば、上記電力
分配回路と上記給電回路との間を可変減衰器を介して接
続したので、ビームのパターンを調整することができ
る。

【００８２】また、請求項８の発明によれば、上記給電
回路と上記素子アンテナとの間を可変減衰器を介して接
続したので、さらに、耐電力の小さい可変減衰器を使用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１のアレーアンテナの構成
図である。

【図２】 この発明の実施例１のアレーアンテナの給電
回路の動作の説明図である。

【図３】 この発明の実施例１のアレーアンテナの給電
回路の動作の説明図である。

【図４】 この発明の実施例２のアレーアンテナの構成
図である。

【図５】 この発明の実施例３のアレーアンテナの構成
図である。

【図６】 この発明の実施例４のアレーアンテナの構成
図である。

【図７】 この発明の実施例５のアレーアンテナの構成
図である。

【図８】 この発明の実施例６のアレーアンテナの構成
図である。

【図９】 この発明の実施例７のアレーアンテナの構成
図である。

【図１０】 この発明の実施例８のアレーアンテナの構
成図である。

【図１１】 この発明の実施例９のアレーアンテナの構
成図である。

【図１２】 従来のアレーアンテナの構成図である。

【図１３】 トランスファスイッチの動作の説明図であ
る。

【図１４】 従来のアレーアンテナの給電回路の動作の
説明図である。

【図１５】 従来のアレーアンテナの給電回路の動作の
説明図である。

【符号の説明】

１ 素子アンテナ、２ ＳＰ２Ｔスイッチ、３ スイッ
チ回路、４ トランスファスイッチ、５ 電力２等分配
器、６ 電力分配器、７ ハイブリッド、８電力分配回
路、９ 和ビーム用入出力端子、１０ 差ビーム用入出
力端子、１１制御回路、１２ 移相器、１３ 可変アッ
テネータ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた分配比に基づき第１の端
   子に入力された信号を分配して複数の第２の端子に出力
   するとともに、上記第２の端子に入力された信号を合成
   して上記第１の端子に出力する電力分配回路と、上記電
   力分配回路の分配数よりも多い複数の素子アンテナと、
   上記電力分配回路の分配数に対応して上記複数の素子ア
   ンテナから連続する複数の素子アンテナを選択し、上記
   電力分配回路の複数の第２の端子を順番に接続する給電
   回路と、上記給電回路を制御して選択された上記複数の
   素子アンテナの方向にビームを形成する制御回路とを備
   えアレーアンテナにおいて、 上記複数の第２の端子を複数の群に区分し、上記群内の
   端子に信号電力を均等に分配するように上記電力分配回
   路を構成するとともに、上記給電回路により選択された
   上記連続する複数の素子アンテナに対して上記第２の端
   子を上記群ごとの順番で接続する構成とすることを特徴
   とするアレーアンテナ。
2. 【請求項２】 上記電力分配回路を、上記複数の群に対
   応して電力等分配器により構成したことを特徴とする請
   求項１記載のアレーアンテナ。
3. 【請求項３】 上記給電回路を、縦続接続された複数の
   トランスファスイッチにより構成したことを特徴とする
   請求項１記載のアレーアンテナ。
4. 【請求項４】 選択された上記素子アンテナの個数を２
   ⁿ（ｎは整数）としたとき、上記電力分配回路の第２の
   端子を、２^J個（Ｊは整数）の端子ごとに区分された群
   で構成するとともに、上記給電回路を、１段当たり２
   ^n-1個のトランスファスイッチ群を（ｎ−Ｊ）段縦続接
   続して構成したことを特徴とする請求項１記載のアレー
   アンテナ。
5. 【請求項５】 上記電力分配回路と上記給電回路との間
   を移相器を介して接続したことを特徴とする請求項１な
   いし請求項４いずれかに記載のアレーアンテナ。
6. 【請求項６】 上記給電回路と上記素子アンテナとの間
   を移相器を介して接続したことを特徴とする請求項１な
   いし請求項４いずれかに記載のアレーアンテナ。
7. 【請求項７】 上記電力分配回路と上記給電回路との間
   を可変減衰器を介して接続したことを特徴とする請求項
   １ないし請求項４いずれかに記載のアレーアンテナ。
8. 【請求項８】 上記給電回路と上記素子アンテナとの間
   を可変減衰器を介して接続したことを特徴とする請求項
   １ないし請求項４いずれかに記載のアレーアンテナ。