JPH0746761B2 - アレイアンテナの給電回路 - Google Patents

アレイアンテナの給電回路

Info

Publication number
JPH0746761B2
JPH0746761B2 JP61045261A JP4526186A JPH0746761B2 JP H0746761 B2 JPH0746761 B2 JP H0746761B2 JP 61045261 A JP61045261 A JP 61045261A JP 4526186 A JP4526186 A JP 4526186A JP H0746761 B2 JPH0746761 B2 JP H0746761B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
array antenna
element antennas
antenna
array
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61045261A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62203403A (ja
Inventor
正幸 安永
孝泰 塩川
Original Assignee
国際電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国際電信電話株式会社 filed Critical 国際電信電話株式会社
Priority to JP61045261A priority Critical patent/JPH0746761B2/ja
Publication of JPS62203403A publication Critical patent/JPS62203403A/ja
Publication of JPH0746761B2 publication Critical patent/JPH0746761B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、各々が複数のアンテナ素子で形成される複数
のサブアレイが複数のビーム方向にそれぞれ対応するよ
うに任意のアンテナ配置面上に分布して配置され、所望
のビーム方向を実現するためにこれらのサブアレイを選
択して給電するようにしたアレイアンテナの給電回路に
関する。
(従来技術とその問題点) 船舶や航空機等の移動体を対象とした移動衛星通信で
は、衛星の位置に応じて移動体アンテナのビームを衛星
に指向させる衛星追尾機能が必要である。現在、船舶用
アンテナはアンテナそのものを機械的に衛星方向に指向
させる方法が採られているが、軽量小型化の期待できる
可動部分の無い電子的なビーム走査アンテナが、将来の
移動体用アレイアンテナとして有望である。
電子ビーム走査アレイアンテナは、任意の面上に配列さ
れた素子アンテナの各励振振幅や位相を制御して、所望
の方向にビームを向けるアレイアンテナである。素子ア
ンテナの配列や配列される面の形状については、アンテ
ナの適用条件等により種々のものが提案されている。例
えば、半球状あるいはそれ以上の走査範囲を必要とする
移動体用アンテナでは、球面上に配列されたアレイアン
テナ(球面配列アンテナ)や複数のアレイアンテナを組
み合わせたアンテナ等がある。
第1図,第2図はこの種の従来例を示すもので、第1図
は球面2上に素子アンテナ1を配列したものであり、第
2図は平面上に9つの素子アンテナ1を配列した平面ア
レイアンテナ2′を組合わせたものである。
この種のアレイアンテナのビーム走査方法としては、
(1)常に全ての素子アンテナ1を用いてビーム方向を
変化させる方法、(2)素子アンテナ1を複数のブロッ
ク(サブアレイ)に分け、それぞれのサブアレイで1つ
の固定ビームを構成し、これらのビームを所望する指向
方向に応じて切替える方法、(3)方法(1)と方法
(2)の統合的方法、すなわち、各サブアレイのビーム
方向を走査するとともに、それらのビームを切り換える
方法がある。これらの方法のうち、(1)の方法は全素
子アンテナを励振するため、その制御が複雑になること
や、広い角度範囲でのビーム走査を行うと、レベルの高
いサイドローブの発生する可能性がある。このため、小
型軽量化と広い衛星追尾範囲を求められる移動衛星通信
には適当ではないと考えられる。
第3図は、上記(2)の方法における受信系給電回路の
構成例を示したものである。図において、3は低雑音増
幅器、4はK×Mスイッチマトリックス、5は可変移相
器、6は可変減衰器、7は合成器であり、Kは素子アン
テナの総数、Mはサブアレイの素子数のうち最大の値で
ある。各素子アンテナへの入射波は低雑音増幅器3で増
幅された後、K×Mスイッチマトリックス4に入力され
る。K×Mスイッチマトリックス4では所望のサブアレ
イに属する素子アンテナから加えられる信号のみを出力
し、各々の出力信号は可変移相器5,及び可変減衰器6に
よりそれぞれ所定の位相量および減衰量を付加され、合
成器7で合成される。なお、Cはスイッチマトリックス
4を制御するための制御信号であり、通信衛星の位置、
移動体の位置、アレイアンテナの姿勢等からアンテナの
指向方向を予め定め、指向方向に基づいて使用すべきサ
ブアレイに属する素子アンテナを選択する。
第4図は別の構成例であり、素子アンテナ1、低雑音増
幅器3、スイッチ8、可変移相器5および可変減衰器6
のセットを所要数k設け、制御信号Cに基づいてスイッ
チ8により所望の素子アンテナ1を選択するものであ
る。
第3図,第4図から明らかなように、第3図の構成例で
は素子数に応じた規模のスイッチマトリックス、第4図
では、素子数と同数の可変移相器5、可変減衰器6が必
要となり、給電回路としてかなり複雑なものである。
さらに、第5図は、方法(3)における受信系給電回路
の構成例を示している。図において、9はN:1スイッチ
であり、Nはサブアレイ数である。同図から明らかなよ
うに、本構成例においても、必要な移相器や減衰器の数
が多く、給電回路が複雑である。
(発明の目的) 本発明は、ビーム走査アレイアンテナの給電回路におけ
る上記欠点を解決し、構成の簡単なアレイアンテナの給
電回路を提供するものである。
(発明の構成) この目的を達成するために、本発明によるアレイアンテ
ナの給電回路は、任意のアンテナ配置面上に複数の素子
アンテナが配置されてアレイアンテナが構成されるとと
もに、該アレイアンテナを構成するすべての前記複数の
素子アンテナは各グループが最大で複数個nの素子アン
テナを含むように複数kのグループに分けられており、 該複数kのグループの各グループから最大一つの前記素
子アンテナを選択するスイッチ動作をするために配置さ
れた複数個kのn:1スイッチ回路と、 該複数k個のn:1スイッチ回路により前記の選択をされ
た信号に必要な位相偏移を与えるための複数個の移相器
と、 該複数個の移相器の各出力を合成するために配置された
合成器とを備えて、 前記アレイアンテナは前記複数k個のn:1スイッチによ
る前記のスイッチ動作によって選択された前記素子アン
テナにより形成されるサブアレイが所望のサブアレイ特
性を有するように構成されている。
本発明は、送信アンテナにも適用することができる。こ
の場合には、合成器は分配器になる。
また、本発明は前記の従来例で述べた方法(2)による
ビーム切替または方法(3)によるビーム走査及びビー
ム切替を行うアレイアンテナを対象とするものである。
素子アンテナ1としては、マイクロストリップアンテナ
やクロスダイポールアンテナ等があり、素子アンテナの
種類は問わない。
前記複数のサブアレイのそれぞれを構成する前記複数の
素子アンテナは少なくとも一種類の形状の単位領域毎に
該単位領域上に他のサブアレイの該単位領域の素子アン
テナの位置と同一の位置関係になるように配置されて各
同一の位置関係の各素子アンテナにより、前記のグルー
プを形成することができる。
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
(実施例) 第6図は上記手法に基づいた本発明における給電回路の
構成例である。図において、10はn:1スイッチであり、
ここで、nは各グループに含まれる素子アンテナ数の最
大値である。第3図〜第5図と第6図を比較しても明ら
かなように、本発明における給電回路はk個の可変移相
器5及び可変減衰器6しか必要とせず、できるだけ小さ
いkを選ぶことにより、かなりの簡単化が期待出来る。
ところで、制御の複雑な可変減衰器6を用いずに素子ア
ンテナ1を一様振幅で励振し、励振位相のみの制御を行
う電子ビーム走査アンテナも用いることができる。例え
ば、(3)の方法において、サブアレイのビーム走査は
位相の制御のみでも可能である。また、方法(2)にお
いては、サブアレイを構成する素子アンテナを一様振幅
で励振しても、実用上支障のない場合もある。さらに、
必要とされる位相量はある所望の範囲内の連続的な全て
の値ではなく、離散的な有限個の値を有するものとす
る。これは、方法(3)において、サブアレイの主ビー
ム方向が異なる複数のビームを切り換えてビーム走査を
行うことを意味し、実用上これで十分な場合が多い。
以下、位相量のみの制御を行う電子ビーム走査アレイア
ンテナの給電回路の本発明における構成について説明す
る。
先ず、第7図は可変移相器5を用いた従来の給電回路の
構成例であり、第4図の例から可変減衰器6を除いた構
成となっている。
次に、全ての素子アンテナ1において必要な位相量の種
類をmとする。さらに、上述したように、全素子アンテ
ナをk個のグループに分ける。このような条件の下に本
発明における給電回路の構成例を第8図に示す。図にお
いて、11はk×mスイッチマトリックス、12は固定移相
器である。n:1スイッチ10は所望のサブアレイを構成す
る素子アンテナ1のみに接続されるように制御され、各
素子アンテナグループから高々1個の受信信号がk:mス
イッチマトリックス11に入力される。k×mスイッチマ
トリックス11では各入力信号に対して所望の位相量を与
える出力ポートにスイッチが切り換えられ、各ポートか
らの出力信号はそのポートに接続された固定移相器12に
より所定の位相量が付加された後合成される。
第3図と第8図を比較しても明らかなように、従来の構
成例ではK×Mスイッチマトリックス4及び可変移相器
5が必要であり、その制御も複雑であるのに対し、本発
明における構成例では、k×mスイッチマトリックス11
及びm個の固定位相器12を用いて実現され、給電回路の
簡単化が図れ、かつ、スイッチマトリックスの制御のみ
が必要であり、移相器の制御は不要となる。
第8図は無線周波数(RF)帯での処理を行うスイッチマ
トリックス11を用いた構成例であるが、一般にRF帯では
スイッチマトリックスの製作が困難である。そこで、第
9図は中間周波数(IF)帯の処理を行う本発明における
給電回路の構成例を示している。図において、13は局部
発振器、14はミキサー、15はIF帯k×mスイッチマトリ
ックスであり、局部発振器13及びミキサー14による周波
数変換以外の処理は第8図の構成例と同様である。
以上、本発明における電子ビーム走査アレイアンテナの
給電回路について一般的な説明を行った。以下、本発明
における給電回路の構成について、具体例でさらに詳細
な説明を行う。
先ず、第1の例として、方法(3)のビーム走査を行う
M素子平面アレイアンテナをN面配列したアンテナにつ
いて説明する。この場合、素子アンテナグループ数kは
Mとなり、各グループに含まれる素子アンテナ数はN個
である。従って、この例における給電回路の本発明にお
ける実施例は第10図のようになる。図において、16はM
×mスイッチマトリックスである。この図と第5図に示
される従来の構成例とを比較すると、従来の構成例で
は、M×N個の可変移相器5とその制御が必要である
が、本発明では、m個の固定移相器12とM×mスイッチ
マトリックス16を用いて構成される。
次に、方法(2)のビーム走査を行う第2の例として、
球面上に76個の素子アンテナを配列した球面配列アンテ
ナを取り上げる。第11図は76素子球面配列アンテナの素
子配列を示す斜視図である。素子アンテナ1の配列され
る球面は正20面体の各辺の3等分点全てに外接する球面
であり、素子アンテナ1はこれら3等分点、及び隣接す
る5個の3等分点から等距離にある球面上の点、及び隣
接する6個の3等分点から等距離にある球面上の点に配
置されている。さらに、サブアレイとしては、第12図に
示す正5角形型(タイプ1)、正6角形型(タイプ
2)、及び疑似6角形型(タイプ3)、の3種類を用い
ている。また、球面配列アンテナでは、素子アンテナ1
が平面上にないため、各素子アンテナ1の偏波面をそろ
える必要がある。どのサブアレイにおいても偏波面をそ
ろえるためには、物理的な配置の調整では不可能であ
り、各素子アンテナ1の位相調整が必要である。第13図
は第11図に示した座標(θ,φ)での素子アンテナ1の
配列位置 と基準の偏波面()の一例を示したものである。全て
のサブアレイに対し、偏波面をそろえるために必要な位
相量の種類をmとすると、この例において、m=19とな
る。さらに、前記グループ化の条件を満足する最少のk
は8であり、各グループに含まれる素子アンテナ1の数
は9あるいは10となる。
従って、この例における本発明の給電回路の実施例は第
14図となる。図において、17は10:1スイッチ、18は8×
19スイッチマトリックスである。この図における構成例
と第7図における従来の構成例を比較すると、後者の構
成では76個の可変移相器5が必要であったのに対し、本
発明の構成では、8×19スイッチマトリックス18と19個
の固定移相器12で実現でき、給電回路の構成が非常に簡
単であるとともに、制御も簡易になるものである。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明は、上述したよう
な素子アンテナのグループ化を行うことにより、必要な
移相器や減衰器の数を大幅に減少し、また、減衰器を用
いない場合には、小規模のスイッチマトリックス及び固
定の移相器を用いて、簡単な構成で、かつ、制御の容易
なアレイアンテナの給電回路を提供するものである。な
お、以上の説明は受信系の給電回路についてのみであっ
たが、低雑音増幅器3を高電力増幅器に、合成器7を分
配器に置き換えることにより、送信系給電回路について
も同様の構成が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は球面配列アンテナの例を示す斜視略図、第2図
は9素子平面アレイアンテナを組合わせたアレイアンテ
ナの例を示す斜視略図、第3図は方法(2)のビーム走
査を行う場合の給電回路の構成例を示すブロック図、第
4図は方法(2)のビーム走査を行う場合の給電回路の
別の構成例を示すブロック図、第5図は方法(3)のビ
ーム走査を行う場合の給電回路の構成例を示すブロック
図、第6図は本発明における給電回路の構成例を示すブ
ロック図、第7図は減衰器を用いない従来の給電回路の
構成例を示すブロック図、第8図は減衰器を用いない本
発明による給電回路の構成例を示すブロック図、第9図
はIF帯スイッチマトリックスを用いた本発明による給電
回路の構成例を示すブロック図、第10図は方法(3)の
ビーム走査を行う本発明によるアレイアンテナの給電回
路の実施例を示すブロック図、第11図は76素子球面配列
アンテナの斜視図、第12図はサブアレイの構成例を示す
斜視図、第13図は素子アンテナの配置と基準の偏波面を
示す図面、第14図は76素子球面配列アンテナを用いた場
合の本発明による給電回路の実施例を示すブロック図で
ある。 1…素子アンテナ、2…球面、3…低雑音増幅器、4…
K×Mスイッチマトリックス、5…可変移相器、6…可
変減衰器、7…合成器、8…スイッチ、9…N:1スイッ
チ、10…n:1スイッチ、11…k×mスイッチマトリック
ス、12…固定移相器、13…局部発振器、14…ミキサー、
15…IF帯k×mスイッチマトリックス、16…M×mスイ
ッチマトリックス、18…8×19スイッチマトリックス。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】任意のアンテナ配置面上に複数の素子アン
    テナが配置されてアレイアンテナが構成されるととも
    に、該アレイアンテナを構成するすべての前記複数の素
    子アンテナは各グループが最大で複数個nの素子アンテ
    ナを含むように複数kのグループに分けられており、 該複数kのグループの各グループから最大一つの前記素
    子アンテナを選択するスイッチ動作をするために配置さ
    れた複数個kのn:1スイッチ回路と、 該複数k個のn:1スイッチ回路により前記の選択をされ
    た信号に必要な位相偏移を与えるための複数個の移相器
    と、 該複数個の移相器の各出力を合成するために配置された
    合成器とを備えて、 前記アレイアンテナは前記複数k個のn:1スイッチによ
    る前記のスイッチ動作によって選択された前記素子アン
    テナにより形成されるサブアレイが所望のサブアレイ特
    性を有するように構成された アレイアンテナの給電回路。
  2. 【請求項2】任意のアンテナ配置面上に複数の素子アン
    テナが配置されてアレイアンテナが構成されるととも
    に、該アレイアンテナを構成するすべての前記複数の素
    子アンテナは各グループが最大で複数個nの素子アンテ
    ナを含むように複数kのグループに分けられており、 該複数kのグループの各グループから最大一つの前記素
    子アンテナを選択するスイッチ動作をするために配置さ
    れた複数個kのn:1スイッチ回路と、 該複数k個のn:1スイッチ回路の各出力から所要のm
    (m<k)個の出力を選択するk×mスイッチマトリッ
    クスと、 該k×mスイッチマトリックスにより前記の選択をされ
    たm個の信号にそれぞれ必要な位相偏移を与えるための
    複数m個の移相器と、 該複数m個の移相器の各出力を合成するために配置され
    た合成器とを備えて、 前記アレイアンテナは前記複数k個のn:1スイッチおよ
    び前記k×mスイッチマトリックスによる前記のスイッ
    チ動作によって選択された前記素子アンテナにより形成
    されるサブアレイが所望のサブアレイ特性を有するよう
    に構成された アレイアンテナの給電回路。
  3. 【請求項3】任意のアンテナ配置面上に複数の素子アン
    テナが配置されてアレイアンテナが構成されるととも
    に、該アレイアンテナを構成するすべての前記複数の素
    子アンテナは各グループが最大で複数個nの素子アンテ
    ナを含むように複数kのグループに分けられており、 該複数kのグループの各グループから最大一つの前記素
    子アンテナを選択するスイッチ動作をするために配置さ
    れた複数個kのn:1スイッチ回路と、 該複数k個のn:1スイッチ回路により前記の選択をされ
    る信号に必要な位相偏移を与えるための複数個の移相器
    と、 該複数個の移相器に送信出力を分配するために配置され
    た分配器とを備えて、 前記アレイアンテナは前記複数k個のn:1スイッチによ
    る前記のスイッチ動作によって選択される前記素子アン
    テナにより形成されるサブアレイが所望のサブアレイ特
    性を有するように構成された アレイアンテナの給電回路。
JP61045261A 1986-03-04 1986-03-04 アレイアンテナの給電回路 Expired - Lifetime JPH0746761B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61045261A JPH0746761B2 (ja) 1986-03-04 1986-03-04 アレイアンテナの給電回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61045261A JPH0746761B2 (ja) 1986-03-04 1986-03-04 アレイアンテナの給電回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62203403A JPS62203403A (ja) 1987-09-08
JPH0746761B2 true JPH0746761B2 (ja) 1995-05-17

Family

ID=12714345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61045261A Expired - Lifetime JPH0746761B2 (ja) 1986-03-04 1986-03-04 アレイアンテナの給電回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0746761B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2628895B1 (fr) * 1988-03-18 1990-11-16 Alcatel Espace Antenne a balayage electronique
FR2638573B1 (fr) * 1988-11-03 1991-06-14 Alcatel Espace Antenne a balayage electronique
FR2652452B1 (fr) * 1989-09-26 1992-03-20 Europ Agence Spatiale Dispositif d'alimentation d'une antenne a faisceaux multiples.
FR2652952B1 (fr) * 1989-10-10 1992-01-24 Alcatel Espace Antenne a balayage electronique en emission.
JP4904336B2 (ja) * 2008-02-08 2012-03-28 古河電気工業株式会社 レーダ装置用アンテナおよびその製造方法
JP6094990B2 (ja) * 2012-11-01 2017-03-15 三菱電機株式会社 アレーアンテナ装置およびその制御方法
JP6261209B2 (ja) * 2013-07-04 2018-01-17 キヤノン株式会社 複数の生産装置を備えるシステム
CN111052509B (zh) 2017-08-30 2022-03-29 株式会社村田制作所 天线模块

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51114053A (en) * 1975-04-01 1976-10-07 Toshiba Corp Spherical array antenna
JPS54149450A (en) * 1978-05-16 1979-11-22 Fujitsu Ltd Antenna unit
JPS61164302A (ja) * 1985-01-16 1986-07-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレ−アンテナ

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62203403A (ja) 1987-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3213371B1 (en) Antenna apparatus supporting adjustability of an antenna beam direction
EP0312588B1 (en) Multifunction active array
EP0600715B1 (en) Active transmit phased array antenna
EP0665607B1 (en) Active transmit phased array antenna with amplitude taper
JP2607198B2 (ja) 1以上の幅及び/又は方向を変更可能なビームを有するアンテナの放射パターンの電子制御装置
EP0963006B1 (en) Reconfigurable multiple beam satellite phased array antenna
US5995062A (en) Phased array antenna
US5457465A (en) Conformal switched beam array antenna
US20020053995A1 (en) Antenna system for use in a wireless communication system
US6897829B2 (en) Phased array antenna providing gradual changes in beam steering and beam reconfiguration and related methods
US10749258B1 (en) Antenna system and method for a digitally beam formed intersecting fan beam
WO2002025775A1 (en) Ultra-wideband multi-beam adaptive antenna
US5038147A (en) Electronically scanned antenna
JPH06105959B2 (ja) 電子走査形アレイアンテナ装置
US5257031A (en) Multibeam antenna which can provide different beam positions according to the angular sector of interest
JPH08274529A (ja) アレイアンテナ装置
US20190131705A1 (en) User insensitive phased antenna array devices, systems, and methods
JPH0746761B2 (ja) アレイアンテナの給電回路
JP3061504B2 (ja) アレイアンテナ
JP3216713B2 (ja) フェーズドアレイレーダ
US6441785B1 (en) Low sidelobe antenna with beams steerable in one direction
JPS61150504A (ja) アンテナ装置
JP2702343B2 (ja) 電子ビーム走査アンテナ装置
JPH09232865A (ja) マルチビームアンテナ給電回路
JPH0758856B2 (ja) アレイアンテナ

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term