JPH0766619A - Electron scanning type array antenna system - Google Patents

Electron scanning type array antenna system

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JPH0766619A
JPH0766619A JP21246593A JP21246593A JPH0766619A JP H0766619 A JPH0766619 A JP H0766619A JP 21246593 A JP21246593 A JP 21246593A JP 21246593 A JP21246593 A JP 21246593A JP H0766619 A JPH0766619 A JP H0766619A
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circular polarization
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裕之 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To perform beam scanning without causing the fluctuation of the rotation phase of circularly polarized waves by a beam direction in an electron scanning type array antenna system for controlling an excitation phase in respective circular polarized wave element antennas 1 constituting an array antenna part 10 and performing the beam scanning. CONSTITUTION:This device is provided with a phase correction arithmetic circuit 33 for computing the rotation phase fluctuation portion phi of the circularly polarized waves to a reference beam direction in a directed beam direction based on beam direction data. Then, at the time of the beam scanning, the excitation phase PSI in the respective circular polarized wave element antennas is controlled based on the output Sphi of the arithmetic circuit 33 so as to turn the rotation phase fluctuation portion phi of the circularly polarized waves by the beam direction to zero.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電子走査型アレイアン
テナ装置に関し、特にアンテナ素子として円偏波素子ア
ンテナを用いたものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic scanning type array antenna device, and more particularly to a device using a circular polarization element antenna as an antenna element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の一般的な電子走査型アレイ
アンテナ装置を示す概略図、図7はその構成を模式的に
示すブロック図であり、図において、200は電子走査
型アレイアンテナ装置で、これは例えば図11に示すよ
うな移動体衛星通信システム50において衛星基地局5
2との間で交信を行う地上Lを移動可能な移動局51等
に搭載されており、そのアレイアンテナ部10は円偏波
素子アンテナ1をマトリクス状に配列してなる構造とな
っている。また上記各円偏波素子アンテナ1は、移相器
群20の各可変移相器2を介して送信信号の分配及び受
信信号の合成を行う分配・合成回路3に接続されてお
り、この分配・合成回路3は送受信信号SRFの処理を
行う送受信部40に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional general electronic scanning type array antenna device, and FIG. 7 is a block diagram schematically showing the structure thereof. In the figure, 200 is an electronic scanning type array antenna device. In the mobile satellite communication system 50 as shown in FIG. 11, for example, the satellite base station 5
It is mounted on a mobile station 51 or the like that can move on the ground L that communicates with the mobile station 2 and the like, and its array antenna section 10 has a structure in which circular polarization element antennas 1 are arranged in a matrix. Further, each of the circular polarization element antennas 1 is connected via a variable phase shifter 2 of the phase shifter group 20 to a distribution / combination circuit 3 for distributing a transmission signal and combining reception signals. The synthesizing circuit 3 is connected to the transmission / reception unit 40 that processes the transmission / reception signal SRF.

【0003】一方、上記各可変移相器2は、アンテナ装
置200のビーム方向を制御するアンテナ制御器30に
接続されており、この制御器30は、移動局51の地上
Lでの位置及び姿勢に関する位置及び姿勢データGに基
づいてビーム方向データH,つまりビームを指向させる
べき方向のデータを演算するビーム方向データ演算回路
31と、上記ビーム方向データHに基づいて上記各可変
移相器2に、その移相量をΦi に設定する設定位相信
号SΦi を供給する移相器設定回路32とを有してい
る。
On the other hand, each of the variable phase shifters 2 is connected to an antenna controller 30 for controlling the beam direction of the antenna device 200. The controller 30 positions and attitudes of the mobile station 51 on the ground L. The beam direction data H, that is, the beam direction data calculation circuit 31 for calculating the beam direction data based on the position and orientation data G, and the variable phase shifters 2 based on the beam direction data H. , And a phase shifter setting circuit 32 for supplying a set phase signal SΦi for setting the phase shift amount to Φi.

【0004】また、図8は上記電子走査型アレイアンテ
ナ装置におけるビーム走査の原理を説明するための図で
あり、図8(a) は、上記アレイアンテナ部10の中心を
原点とするxyz座標系を示し、図8(b) はこのxyz
座標系をx軸方向から見たyz座標平面を示している。
図中〔Pi 〕は任意の円偏波素子アンテナ1i の位置ベ
クトル、Uはアンテナ装置の指向ビーム方向で、ここで
は基準ビーム方向,つまりアレイアンテナ部10からの
電波(円偏波)の進む方向は上記xyz座標系ではz軸
方向となっている。また〔u〕は上記指向ビーム方向U
を示す単位ベクトル、ξは上記指向ビーム方向Uのyz
平面に対する仰角、ηは上記指向ビーム方向Uのyz平
面内でのz軸からの振れ角であり、上記yz平面と水平
面と一致している。そして上記xyz座標系では、上記
円偏波素子アンテナ1i の位置ベクトル〔Pi 〕及びビ
ーム方向を示す単位ベクトル〔u〕はそれぞれ、 〔Pi 〕=(x,y,z) …(1) 〔u〕=( sinξ, cosξ sinη, cosξ cosη) …(2) と表される。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of beam scanning in the electronic scanning type array antenna apparatus, and FIG. 8 (a) is an xyz coordinate system with the center of the array antenna section 10 as the origin. Fig. 8 (b) shows this xyz
The yz coordinate plane which looked at the coordinate system from the x-axis direction is shown.
In the figure, [Pi] is the position vector of an arbitrary circularly polarized element antenna 1i, U is the directional beam direction of the antenna device, here the reference beam direction, that is, the direction in which the radio wave (circularly polarized wave) from the array antenna unit 10 travels. Is in the z-axis direction in the xyz coordinate system. Further, [u] is the above pointing beam direction U
Is a unit vector, and ξ is yz in the pointing beam direction U.
An elevation angle with respect to the plane, η, is a deflection angle from the z axis in the yz plane in the pointing beam direction U, and coincides with the yz plane and the horizontal plane. In the xyz coordinate system, the position vector [Pi] of the circular polarization element antenna 1i and the unit vector [u] indicating the beam direction are [Pi] = (x, y, z) (1) [u], respectively. ] = (Sin ξ, cos ξ sin η, cos ξ cos η) (2)

【0005】またF0 はアレイアンテナ部10の電波の
送受信面で、該送受信面F0 は、z軸方向,つまり各円
偏波素子アンテナ1からの放出された電波(円偏波)の
進む方向に垂直になっている。F1 は上記アレイアンテ
ナ部10を構成する各円偏波素子アンテナ1からの放射
電波の位相が等しい等相面で、この等相面F1 と垂直な
方向が指向ビーム方向Uとなる。さらにRi は上記任意
の円偏波素子アンテナ1i から等相面F1 までの距離
で、(〔Pi 〕・〔u〕)つまり円偏波素子アンテナ1
i の位置ベクトル〔Pi 〕と指向ビーム方向を示す単位
ベクトル〔u〕との内積に相当する値となっている。
Further, F0 is a transmission / reception surface of radio waves of the array antenna section 10, and the transmission / reception surface F0 is in the z-axis direction, that is, the traveling direction of the radio waves (circular polarization) emitted from each circular polarization element antenna 1. It is vertical. F1 is an equiphase surface in which the radio waves emitted from the circular polarization element antennas 1 constituting the array antenna section 10 have the same phase, and the direction perpendicular to the isophase surface F1 is the directional beam direction U. Further, Ri is the distance from the arbitrary circularly polarized element antenna 1i to the equiphase plane F1 and is ([Pi] · [u]), that is, the circularly polarized element antenna 1
It is a value corresponding to the inner product of the position vector [Pi] of i and the unit vector [u] indicating the pointing beam direction.

【0006】次に動作について説明する。上記構成の電
子走査型アンテナ装置200では、各円偏波素子アンテ
ナ1での励振位相の制御により、放射電波の進行方向
(z軸方向)に対して所定の角度をなす等相面F1 ,つ
まり各円偏波素子アンテナ1からの放射電波の位相が等
しくなる面を形成することにより、アレイアンテナ部1
0からの放射ビームを該等相面F1 の法線方向に指向さ
せることができ、このような各円偏波素子アンテナ1で
の励振位相の制御によりビーム走査を行っている。
Next, the operation will be described. In the electronic scanning antenna device 200 having the above-mentioned configuration, by controlling the excitation phase in each circular polarization element antenna 1, an equiphase surface F1 forming a predetermined angle with respect to the traveling direction of the radiated radio wave (z-axis direction), that is, By forming a plane in which the phases of the radio waves radiated from the respective circular polarization element antennas 1 are equal, the array antenna unit 1
A radiation beam from 0 can be directed in the normal direction of the equiphase surface F1, and the beam scanning is performed by controlling the excitation phase in each circular polarization element antenna 1.

【0007】すなわち、電波を送信する際、送受信機か
らの送信信号SRFは分配・合成回路3により各可変移相
器2に分配され、さらにこの可変移相器2では、移相器
設定回路32からの設定位相信号SΦi に基づいて送信
信号の位相設定が行われ、位相設定された送信信号が各
円偏波素子アンテナ1に供給される。ここで上記設定位
相信号SΦi は各可変移相器2での移相量をΦi に設定
するもので、上記移相器設定回路32は、ビーム方向デ
ータに基づいて、上記設定位相信号SΦi を発生してい
る。そして各可変移相器2での移相量Φi は、円偏波素
子アンテナからの放射電波の波長をλとすると、 Φi =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) …(3) で与えられる。
That is, when transmitting a radio wave, the transmission signal SRF from the transmitter / receiver is distributed to each variable phase shifter 2 by the distribution / synthesis circuit 3, and further, in this variable phase shifter 2, the phase shifter setting circuit 32 is provided. The phase of the transmission signal is set on the basis of the set phase signal SΦi from, and the phase-set transmission signal is supplied to each circular polarization element antenna 1. Here, the set phase signal SΦi sets the phase shift amount in each variable phase shifter 2 to Φi, and the phase shifter setting circuit 32 generates the set phase signal SΦi based on the beam direction data. is doing. The phase shift amount Φi in each variable phase shifter 2 is Φi = ([Pi] · [u]) 360 / λ (deg) (where λ is the wavelength of the radio wave radiated from the circular polarization element antenna). 3) is given in.

【0008】また電波を受信する際も上記送信時と同様
にして、ビーム方向データHに基づいて円偏波素子アン
テナ1での励振位相が制御され、これによりビーム走査
が行われることとなる。
When receiving a radio wave, the excitation phase in the circular polarization element antenna 1 is controlled on the basis of the beam direction data H in the same manner as in the above transmission, and the beam scanning is thereby performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電子
走査型アレイアンテナ装置では、上記のように各円偏波
素子アンテナ1での励振位相を制御してビーム走査を行
っているため、ビーム方向により円偏波の回転位相が変
化する点は考慮されておらず、例えば複数のアレイアン
テナ部10を有する電子走査型アレイアンテナ装置で
は、アレイアンテナ部10の切り替わり時に円偏波の回
転位相の位相とびが発生し、円偏波の位相情報を介して
信号を処理するシステムにおいては、処理信号に不連続
部分が生じるなどの問題があった。
However, in the conventional electronic scanning type array antenna device, the beam scanning is performed by controlling the excitation phase in each circular polarization element antenna 1 as described above. The rotational phase of the circularly polarized wave is not taken into consideration. For example, in the electronic scanning array antenna device having the plurality of array antenna units 10, the phase of the circularly polarized wave is changed when the array antenna units 10 are switched. In a system in which a jump occurs and a signal is processed through phase information of circularly polarized waves, there is a problem that a discontinuity occurs in the processed signal.

【0010】以下、この問題について詳述する。一般に
円偏波素子アンテナを用いた電子走査型アンテナ装置で
は、観測方向(ビーム方向)Uにより円偏波の回転位相
が変化する。すなわち、図9に示す、図8と同一のxy
z座標系におけるビーム方向Uに垂直な面(W平面)内
で直交する単位ベクトル〔Iξ〕及び〔Iη〕は、上記
ビーム方向の仰角ξ,及び振れ角ηを用いて、 〔Iξ〕=( cosξ,− sinξ cosη,− sinξ cosη) …(4) 〔Iη〕=(0, cosη,− sinη) …(5) と表される。
Hereinafter, this problem will be described in detail. Generally, in an electronic scanning type antenna device using a circular polarization element antenna, the rotational phase of circular polarization changes depending on the observation direction (beam direction) U. That is, the same xy shown in FIG. 9 as in FIG.
Unit vectors [Iξ] and [Iη] orthogonal to each other in a plane (W plane) perpendicular to the beam direction U in the z coordinate system are calculated by using the elevation angle ξ and the deflection angle η in the beam direction, and [Iξ] = ( cos ξ, −sin ξ cos η, −sin ξ cos η) (4) [I η] = (0, cos η, −sin η) (5)

【0011】一方、円偏波素子アンテナの給電点(励振
点)におけるx軸方向,及びy軸方向の励振ベクトルを
〔Ev 〕及び〔EH 〕とし、それぞれの絶対値をEv 及
びEH とすると、左旋円偏波の場合、水平方向の励振ベ
クトル〔EH 〕が垂直方向の励振ベクトル〔Ev 〕より
90度位相が進んでいるため、各ベクトルは、 〔Ev 〕=Ev (1,0,0) …(6) 〔EH 〕=jEH (0,1,0) …(7) となる。
On the other hand, when the excitation vectors in the x-axis direction and the y-axis direction at the feeding point (excitation point) of the circular polarization element antenna are [Ev] and [EH], and their absolute values are Ev and EH, respectively. In the case of left-handed circularly polarized wave, since the horizontal excitation vector [EH] leads the vertical excitation vector [Ev] by 90 degrees, each vector has [Ev] = Ev (1,0,0) (6) [EH] = jEH (0,1,0) (7)

【0012】ここで、(1,0,0)は励振ベクトル
〔Ev 〕の方向、(0,1,0)は励振ベクトル〔EH
〕の方向を示し、jは励振ベクトル〔EH 〕の位相が
励振ベクトル〔Ev 〕の位相に対して90度進んでいる
ことを示しており、ちなみに右旋円偏波の場合、jの符
号は負となる。
Here, (1,0,0) is the direction of the excitation vector [Ev], and (0,1,0) is the excitation vector [EH].
] Indicates that the phase of the excitation vector [EH] leads the phase of the excitation vector [Ev] by 90 degrees. By the way, in the case of right-handed circular polarization, the sign of j is Will be negative.

【0013】上記単位ベクトル〔Iξ〕の方向の、励振
ベクトル〔Ev 〕及び〔EH 〕による電界強度Eξは、
(4),(6),(7)式より、 Eξ=〔Ev 〕・〔Iξ〕+〔EH 〕・〔Iξ〕 …(8) として求められ、また、単位ベクトル〔Iη〕の方向
の、励振ベクトル〔Ev 〕及び〔EH 〕による電界強度
Eηは、(5),(6),(7)式より、 Eη=〔Ev 〕・〔Iη〕+〔EH 〕・〔Iη〕 …(9) として求められ、観測方向Uから見た円偏波の左旋成分
EL は、観測方向Uに垂直な平面W内で直交する2方
向,つまり単位ベクトル〔Iξ〕及び〔Iη〕の方向で
の90度位相が異なる電界強度の差、つまり EL =1/√2(Eξ−jEη) …(10) として表される。
The electric field strength Eξ due to the excitation vectors [Ev] and [EH] in the direction of the unit vector [Iξ] is
From Eqs. (4), (6), and (7), Eξ = [Ev] · [Iξ] + [EH] · [Iξ] (8) is obtained, and in the direction of the unit vector [Iη], The electric field strength Eη due to the excitation vectors [Ev] and [EH] is Eη = [Ev] · [Iη] + [EH] · [Iη] (9) according to the equations (5), (6) and (7). The left-handed component EL of the circularly polarized wave viewed from the observation direction U is 90 degrees in two directions orthogonal to each other in the plane W perpendicular to the observation direction U, that is, in the unit vectors [Iξ] and [Iη]. The difference between the electric field strengths having different phases, that is, EL = 1 / √2 (Eξ-jEη) (10)

【0014】そして、この(10)式の位相項から得ら
れる位相φは、 φ=φ(ξ,η) = tan-1(−EH sinξ sinη/(Ev cosξ+EH cosη))…(11) となり、この(11)式はビーム走査時のビームの仰角
ξ,及び振れ角ηによって、円偏波の回転位相に余分な
左旋回位相成分、つまり回転位相変化が生ずることを示
している。
Then, the phase φ obtained from the phase term of the equation (10) becomes φ = φ (ξ, η) = tan −1 (−EH sin ξ sin η / (Ev cos ξ + EH cos η)) (11), This equation (11) indicates that an extra left-handed rotational phase component, that is, a rotational phase change occurs in the rotational phase of circularly polarized waves due to the beam elevation angle ξ and the deflection angle η during beam scanning.

【0015】この結果、観測方向(指向ビーム方向)U
では円偏波の回転位相は(Φi +φ),つまりアレイア
ンテナ部10からの円偏波が進むz軸方向での回転位相
Φiに上記ビーム方向による回転位相変化分φを加えた
値となり、この位相φに相当する部分だけ、アンテナか
らの放射電波の進行方向(z軸方向)における円偏波の
回転位相Φi に対してずれることとなる。
As a result, the observation direction (directional beam direction) U
Then, the rotational phase of the circularly polarized wave is (Φi + φ), that is, the rotational phase Φi in the z-axis direction in which the circularly polarized wave from the array antenna unit 10 advances and the rotational phase change amount φ in the beam direction is added. Only the portion corresponding to the phase φ is deviated from the rotational phase Φi of the circularly polarized wave in the traveling direction (z-axis direction) of the radio wave radiated from the antenna.

【0016】このため、例えば図10に示すように、4
つのアレイアンテナ部10a〜10dを、それぞれその
円偏波の放射面が北,西,南,東に面して、放射円偏波
がそれぞれ北,西,南,東に進むよう配置した電子走査
型アレイアンテナ装置において、これら4つのアレイア
ンテナ部10a〜10dにより全方位に渡ってビーム走
査する場合、ビームが、北に面するアレイアンテナ部1
0aから西に面するアレイアンテナ部10bに切り替わ
る際には、円偏波の回転位相の位相飛びが発生すること
となる。
Therefore, for example, as shown in FIG.
Electronic scanning in which the array antenna units 10a to 10d are arranged so that their radiation planes of circularly polarized waves face north, west, south, and east, respectively, and the circularly polarized radiation advances to north, west, south, and east, respectively. In the type array antenna device, when beam scanning is performed in all directions by these four array antenna units 10a to 10d, the array antenna unit 1 in which the beam faces north
When switching from 0a to the array antenna section 10b facing west, a phase jump of the rotational phase of the circularly polarized wave occurs.

【0017】これは(11)式に示すように、回転位相
変化量φは水平面(yz平面)内でのビームの振れ角η
に対して奇関数となっているため、北に面するアレイア
ンテナ部10aでビームを北西方向に指向させている時
の振れ角ηに対する回転位相変化量φ(ξ,η)と、西
に面するアレイアンテナ部10bでビームを北西方向に
指向させている時の振れ角(−η)に対する回転位相変
化量φ(ξ,−η)とでは、回転位相変化量に2φ
(ξ,η)の差が生じており、この回転位相変化量の差
が、位相情報を介して信号を処理するシステムにおいて
は処理信号の不連続部分として現れることとなる。
As shown in the equation (11), the rotation phase change amount φ is the deflection angle η of the beam in the horizontal plane (yz plane).
Since it is an odd function, the rotational phase change amount φ (ξ, η) with respect to the deflection angle η when the beam is directed in the northwest direction by the array antenna section 10a facing north and the west surface The rotational phase change amount φ (ξ, −η) with respect to the deflection angle (−η) when the beam is directed in the northwest direction by the array antenna unit 10b is 2φ.
A difference of (ξ, η) occurs, and this difference of the rotational phase change amount appears as a discontinuous portion of the processed signal in the system that processes the signal via the phase information.

【0018】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、アレイアンテナ部を構成する各
円偏波素子アンテナでの励振位相制御によるビーム走査
を、ビーム方向による円偏波の回転位相の変動を招くこ
となく行うことができる電子走査型アレイアンテナ装置
を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the beam scanning by the excitation phase control in each circular polarization element antenna forming the array antenna section is performed by the circular polarization in the beam direction. It is an object of the present invention to obtain an electronic scanning type array antenna device that can be performed without causing fluctuations in the rotation phase of the.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子走査
型アレイアンテナ装置は、アレイアンテナ部を構成する
複数の円偏波素子アンテナでの励振位相を制御してビー
ム走査を行う構成に加えて、ビーム方向データに基づい
て、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波
の回転位相変化分を演算する演算手段を備え、ビーム走
査時、各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、上
記演算手段の出力に基づいて上記ビーム方向による円偏
波の回転位相変化分が上記励振位相の制御量により補償
されるよう行うものである。
The electronic scanning type array antenna device according to the present invention has a structure in which the beam scanning is performed by controlling the excitation phases of a plurality of circular polarization element antennas forming the array antenna section. Equipped with arithmetic means for calculating the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction based on the beam direction data, and controlling the excitation phase at each circularly polarized element antenna during beam scanning. Based on the output of the calculating means, the change amount of the rotational phase of the circularly polarized wave depending on the beam direction is compensated by the control amount of the excitation phase.

【0020】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、各円偏波素子アンテナでの励振位相を設
定位相信号に基づいて変更する可変移相器と、ビーム方
向データに基づいて上記設定位相信号を発生する移相器
設定回路とに加えて、指向ビーム方向での基準ビーム方
向に対する円偏波の回転位相変化分を位相補正信号とし
て算出する位相補正演算回路を備え、ビーム方向データ
に基づく位相設定信号を上記位相補正信号によりバイア
ス的に補正して上記移相設定器に供給するようにしたも
のである。
According to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, a variable phase shifter for changing the excitation phase of each circular polarization element antenna based on a set phase signal, and the set phase signal based on beam direction data. In addition to the phase shifter setting circuit that generates the phase shift calculation circuit that calculates the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction as a phase correction signal, the phase based on the beam direction data is provided. The setting signal is biasedly corrected by the phase correction signal and supplied to the phase shift setting unit.

【0021】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、各円偏波素子アンテナでの励振位相を設
定位相信号に基づいて変更する可変移相器と、ビーム方
向データに基づいて上記設定位相信号を発生する移相器
設定回路とに加えて、上記各円偏波素子アンテナから出
力される円偏波の水平電界成分及び垂直電界成分の比率
を軸比データとして記憶する記憶手段を備え、上記演算
手段を、ビーム方向データとともに上記軸比データに基
づいて、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円
偏波の回転位相変化分を演算する構成としたものであ
る。
According to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, a variable phase shifter for changing the excitation phase of each circular polarization element antenna based on a set phase signal, and the set phase signal based on beam direction data. In addition to a phase shifter setting circuit for generating, a storage means for storing the ratio of the horizontal electric field component and the vertical electric field component of the circularly polarized wave output from each of the circular polarization element antennas as axial ratio data, The calculation means is configured to calculate the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction based on the axial ratio data together with the beam direction data.

【0022】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、上記円偏波素子アンテナへの送受信信号
を分配,合成する分配・合成回路の前段に、送受信信号
の位相をシフトさせる補助可変移相器を設け、該補助可
変移相器の移相量の制御を、指向ビーム方向での基準ビ
ーム方向に対する円偏波の回転位相変化分が上記移相制
御量により補償されるよう行うものである。
In the electronic scanning array antenna device according to the present invention, an auxiliary variable phase shifter for shifting the phase of the transmission / reception signal is provided in the preceding stage of the distribution / combining circuit for distributing / combining the transmission / reception signal to / from the circular polarization element antenna. Is provided, and the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is controlled so that the rotational phase change amount of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is compensated by the phase shift control amount.

【0023】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、上記円偏波素子アンテナを所定の配列に
従って配置してなるアレイアンテナ体を複数備え、ビー
ム走査時、上記各アレイアンテナ体における各円偏波素
子アンテナでの励振位相の制御を、上記各アレイアンテ
ナ体でのビーム方向による円偏波の回転位相変化分が上
記励振位相の制御量により補償されるよう行うものであ
る。
According to the present invention, in the above electronic scanning array antenna device, a plurality of array antenna bodies having the circular polarization element antennas arranged according to a predetermined arrangement are provided, and each circular polarization in each array antenna body during beam scanning. The excitation phase of the wave element antenna is controlled so that the rotational phase change of the circularly polarized wave depending on the beam direction in each of the array antenna bodies is compensated by the control amount of the excitation phase.

【0024】[0024]

【作用】この発明においては、アレイアンテナ部を構成
する複数の円偏波素子アンテナでの励振位相をビーム方
向データに基づいて制御してビーム走査を行う構成に加
えて、ビーム走査時、上記ビーム方向データに基づい
て、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波
の回転位相変化分を演算し、各円偏波素子アンテナでの
励振位相の制御を、この演算結果に基づいて、上記ビー
ム方向による円偏波の回転位相変化分が上記励振位相の
制御量により補償されるよう制御するようにしたから、
上記各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御によるビ
ーム走査を、ビーム方向による円偏波の回転位相の変動
を招くことなく行うことができる。
According to the present invention, in addition to the configuration in which the excitation phase in the plurality of circularly polarized element antennas constituting the array antenna section is controlled on the basis of the beam direction data to perform the beam scanning, the beam scanning is performed during the beam scanning. Based on the direction data, calculate the rotational phase change of circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction, and control the excitation phase in each circular polarization element antenna. Since the rotational phase change of the circularly polarized wave depending on the direction is controlled to be compensated by the control amount of the excitation phase,
Beam scanning by controlling the excitation phase in each of the circular polarization element antennas can be performed without causing a change in the rotational phase of circular polarization depending on the beam direction.

【0025】また、この発明においては、ビーム方向に
よる円偏波の回転位相変化分に対応した位相補正信号を
発生する位相補正演算回路を備え、円偏波素子アンテナ
の励振位相を設定する可変移相器への設定位相信号を上
記位相補正信号によりバイアス的に補正するようにした
ので、ビーム走査時におけるビーム方向による円偏波の
回転位相変動を、上記設定位相信号を発生する移相器設
定回路に上記位相補正演算回路を付加するだけの簡単な
構成により回避することができる。
Further, according to the present invention, a phase correction arithmetic circuit for generating a phase correction signal corresponding to the rotational phase change of the circularly polarized wave depending on the beam direction is provided, and a variable shift for setting the excitation phase of the circularly polarized element antenna. Since the set phase signal to the phase shifter is bias-corrected by the phase correction signal, the phase shifter setting that generates the set phase signal for the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction during beam scanning. This can be avoided by a simple configuration in which the phase correction arithmetic circuit is added to the circuit.

【0026】この発明においては、上記複数の円偏波素
子アンテナにより構成されるアレイアンテナ部での送受
信円偏波の水平成分及び垂直成分の比率を軸比データと
して記憶し、上記ビーム方向データとともに軸比データ
に基づいて上記指向ビーム方向での基準ビーム方向に対
する円偏波の回転位相変化分を演算するようにしたの
で、軸比の悪いアンテナ装置においても、軸比に関係な
く、アレイアンテナ体から放射されるビームの走査を、
その指向方向による円偏波の回転位相変動を招くことな
く行うことができる。
In the present invention, the ratio of the horizontal component and the vertical component of the transmitted / received circularly polarized wave in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas is stored as axial ratio data, and together with the beam direction data. Since the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the above directional beam direction is calculated based on the axial ratio data, even in an antenna device with a poor axial ratio, the array antenna body can be used regardless of the axial ratio. Scanning the beam emitted from
This can be performed without causing the rotational phase variation of the circularly polarized wave depending on the pointing direction.

【0027】この発明においては、上記分配・合成回路
の前段に補助可変移相器を設け、該補助可変移相器の移
相量の制御を、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対
する円偏波の回転位相変化分が上記移相制御量により補
償されるよう行うようにしたので、各円偏波素子アンテ
ナに対する可変移相器へ位相設定信号を供給する移相器
設定回路の構成を変更することなく、ビーム走査時、ビ
ーム方向による円偏波の回転位相変動を防止することが
できる。
In the present invention, an auxiliary variable phase shifter is provided in the preceding stage of the distribution / combining circuit, and the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is controlled by circular polarization with respect to the reference beam direction in the directional beam direction. Since the rotation phase change of is compensated by the phase shift control amount, the configuration of the phase shifter setting circuit that supplies the phase setting signal to the variable phase shifter for each circular polarization element antenna is changed. It is possible to prevent the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction during beam scanning.

【0028】この発明においては、上記円偏波素子アン
テナを所定の配列に従って配置してなるアレイアンテナ
体を複数備え、ビーム走査時、上記各アレイアンテナ体
における各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、
各アレイアンテナ体でのビーム方向による円偏波の回転
位相変化分が上記励振位相の制御量により補償されるよ
う行うようにしたので、複数のアレイアンテナ体を動作
させた場合、アレイアンテナ体の切り替わり時に円偏波
の回転位相の位相とびが生ずるのを回避でき、これによ
り位相情報に基づいて信号処理するシステムで処理信号
の不連続部分が発生するのを防止することができる。
According to the present invention, a plurality of array antennas each having the circularly polarized element antenna arranged according to a predetermined arrangement are provided, and the excitation phase at each circularly polarized element antenna in each of the arrayed antenna elements at the time of beam scanning. Control of
The rotation phase change of the circularly polarized wave due to the beam direction in each array antenna body is adapted to be compensated by the control amount of the excitation phase, so when operating a plurality of array antenna bodies, It is possible to prevent the phase difference of the rotational phase of the circularly polarized wave from occurring at the time of switching, and thereby to prevent the discontinuity of the processed signal from occurring in the system that processes the signal based on the phase information.

【0029】[0029]

【実施例】実施例1.図1(a) は本発明の第1の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置の構成を示すブロ
ック図、図1(b) は図8と同一のxyz座標系において
指向ビーム方向U,及び基準ビーム方向(z軸方向)を
示す図であり、図において、図6〜図8と同一符号は従
来の電子走査型アレイアンテナ装置200と同一のもの
を示し、101は本実施例の電子走査型アレイアンテナ
装置で、従来装置と同様、図11に示すような移動体衛
星通信システム50における移動局51等に搭載されて
おり、そのアレイアンテナ部10を構成する各円偏波素
子アンテナ1は、可変移相器群20の各可変移相器2を
介して送信信号の分配及び受信信号の合成を行う分配・
合成回路3に接続されている。ここで上記分配・合成回
路3は送受信部40に、また上記各可変移相器2は、本
アンテナ装置100のビーム方向を制御するアンテナ制
御器30aに接続されている。
EXAMPLES Example 1. FIG. 1 (a) is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a directional beam direction U and a reference in the same xyz coordinate system as in FIG. It is a figure which shows a beam direction (z-axis direction), In the figure, the code | symbol same as FIG. 6-FIG. 8 shows the same thing as the conventional electronic scanning type array antenna apparatus 200, 101 is the electronic scanning type of this Example. The array antenna device is mounted on the mobile station 51 or the like in the mobile satellite communication system 50 as shown in FIG. 11 as in the conventional device, and each circular polarization element antenna 1 constituting the array antenna unit 10 is Distribution for performing transmission signal distribution and reception signal combination via each variable phase shifter 2 of the variable phase shifter group 20.
It is connected to the synthesis circuit 3. Here, the distributing / combining circuit 3 is connected to the transmitting / receiving unit 40, and each of the variable phase shifters 2 is connected to the antenna controller 30a that controls the beam direction of the antenna device 100.

【0030】そして本実施例では、上記制御器30a
は、移動局の地上での位置及び姿勢に関する位置及び姿
勢データGに基づいてビーム方向データHを演算するビ
ーム方向データ演算回路31と、上記ビーム方向データ
Hに基づいて指向ビーム方向Uでの基準ビーム方向(z
軸方向)に対する円偏波の回転位相変化分φ(ξ,η)
を位相補正信号Sφとして算出する位相補正演算回路3
3と、上記ビーム方向データHに基づいて、各可変移相
器2での移相量Φi を算出し、さらに該移相量Φi を上
記回転位相変化分φ(ξ,η)によりバイアス的に補正
し、この補正した移相量Ψi に対応する設定位相信号S
Ψi を各可変移相器2に供給する移相器設定回路32a
とを有している。
In the present embodiment, the controller 30a described above is used.
Is a beam direction data calculation circuit 31 that calculates beam direction data H based on position and attitude data G regarding the position and attitude of the mobile station on the ground, and a reference in the directional beam direction U based on the beam direction data H. Beam direction (z
Rotational phase change of circularly polarized wave with respect to (axial direction) φ (ξ, η)
Phase correction calculation circuit 3 for calculating
3 and the beam direction data H, the phase shift amount Φi in each variable phase shifter 2 is calculated, and the phase shift amount Φi is biased by the rotational phase change amount φ (ξ, η). The set phase signal S that is corrected and corresponds to the corrected phase shift amount Ψi
Phase shifter setting circuit 32a for supplying Ψi to each variable phase shifter 2
And have.

【0031】次に動作について説明する。ここでは、ア
レイアンテナ部10がn個の円偏波素子アンテナ1によ
り構成されており、またアレイアンテナ部10からの放
射電波の軸比の劣化がないもの,つまり放射円偏波の進
む方向(z軸方向)からみたその垂直成分Ev と水平成
分EH とが等しいものについて説明する。
Next, the operation will be described. Here, the array antenna unit 10 is composed of n circular polarization element antennas 1, and there is no deterioration in the axial ratio of the radio wave radiated from the array antenna unit 10, that is, the direction in which the radiated circular polarization advances ( The vertical component Ev and the horizontal component EH of the same when viewed from the z-axis direction) will be described.

【0032】ビーム方向データ演算回路31は、移動局
の位置及び姿勢に関するデータGを受け、この位置及び
姿勢データGと衛星局の位置情報等により指向するビー
ム方向をビーム方向データHとして算出する。すると、
上記位相補正演算回路33では、ビーム方向データHか
ら、指向ビーム方向Uでの基準ビーム方向(z軸方向)
に対する円偏波の回転位相変化分φ(ξ,η)を上記
(11)式に基づいて演算し、これを位相補正信号Sφ
として上記移相器設定回路4aに供給する。
The beam direction data calculation circuit 31 receives the data G regarding the position and attitude of the mobile station, and calculates the beam direction to be directed as the beam direction data H based on this position and attitude data G and the position information of the satellite station. Then,
In the phase correction arithmetic circuit 33, from the beam direction data H, the reference beam direction in the directional beam direction U (z-axis direction)
The rotational phase change φ (ξ, η) of the circularly polarized wave with respect to is calculated based on the above equation (11), and this is calculated as
Is supplied to the phase shifter setting circuit 4a.

【0033】またこの時、該移相器設定回路4aでは、
上記ビーム方向データHに基づいて、各可変移相器2で
の移相量Φi (i=1〜n)を、上記(3)式,つま
り、 Φi =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) から設定し、さらにこの設定移相量Φi から上記円偏波
の回転位相変化分φを減算して補正移相量Ψi を求め、
上記各可変移相器2に、その移相量をΨi に設定する設
定位相信号SΨiを供給する。
At this time, in the phase shifter setting circuit 4a,
Based on the beam direction data H, the phase shift amount Φi (i = 1 to n) in each variable phase shifter 2 is calculated by the above formula (3), that is, Φi = ([Pi] · [u]) 360. / Λ (deg), and the phase shift amount Φi is subtracted from the rotational phase change φ of the circularly polarized wave to obtain the corrected phase shift amount Ψi.
The variable phase shifter 2 is supplied with a set phase signal SΨi for setting the phase shift amount to Ψi.

【0034】これにより円偏波素子アンテナに対応する
可変移相器2の移相量Ψi は、 Ψi =Φi −φ =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ − tan-1(−EH sinξ sinη/(Ev cosξ+EH cosη)) …(12) となり、さらにここではEv =EH であるため、 Ψi =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ − tan-1(− sinξ sinη/( cosξ+ cosη)) …(13) となる。
As a result, the phase shift amount Ψi of the variable phase shifter 2 corresponding to the circular polarization element antenna is Ψi = Φi−φ = ([Pi] · [u]) 360 / λ−tan −1 (−EH sin ξ sin η / (Ev cos ξ + EH cos η)) (12), and since Ev = EH here, Ψi = ([Pi] · [u]) 360 / λ − tan −1 (− sin ξ sin η / (cos ξ +) cos η)) (13)

【0035】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波の回転位相は、アレイアンテナ部10を構成する
各円偏波素子アンテナ1での励振位相,つまり上記可変
移相器での移相量Ψi に上記ビーム方向による余分な左
旋成分φを加えた値(Ψi +φ)となるが、上記励振位
相Ψi は、ビーム方向データHに基づく所要方向にビー
ムを指向させるための励振位相Φi から、指向ビーム方
向での基準ビーム方向(z軸方向)に対する円偏波の回
転位相変化分φを減算した値となっているため、結果的
に、この場合、所定方向に指向させたビームでの円偏波
の回転位相は、 Ψi +φ=(Φi −φ)+φ=(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ となって、ビームの仰角ξや振れ角η,つまりビーム方
向に関係のないものとなり、どの方向にビームを指向し
ても円偏波の回転位相は一定になる。なお、上記円偏波
の回転位相変化分φ(ξ,η)は円偏波素子アンテナの
配置やアレイアンテナ部の幾何学的構造により変更する
必要がある。
Here, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction is the excitation phase in each circularly polarized element antenna 1 constituting the array antenna section 10, that is, the variable phase shifter. It becomes a value (Ψi + φ) obtained by adding an extra left-handed component φ due to the beam direction to the phase shift amount Ψi, but the excitation phase Ψi is the excitation phase Φi for directing the beam in a required direction based on the beam direction data H. From the reference beam direction (z-axis direction) in the directional beam direction, the value obtained by subtracting the rotational phase change φ of the circularly polarized wave is obtained. The rotational phase of the circularly polarized wave of is Ψi + φ = (Φi−φ) + φ = ([Pi] · [u]) 360 / λ, which is related to the elevation angle ξ and deflection angle η of the beam, that is, the beam direction. There will be no circular polarization, and no matter which direction the beam is directed, The wave rotation phase is constant. The rotation phase change φ (ξ, η) of the circularly polarized wave needs to be changed depending on the arrangement of the circularly polarized element antenna and the geometric structure of the array antenna section.

【0036】このように本実施例では、ビーム走査時の
観測点(ビーム方向)Uから見た円偏波の回転位相変化
分φ(ξ,η)を解析的に求め、この位相変化分が零と
なるよう、円偏波素子アンテナ1での励振位相をバイア
ス的に一括補正するようにしたので、上記各円偏波素子
アンテナ1での励振位相の制御によるビーム走査を、ビ
ーム方向による円偏波の回転位相の変動を招くことなく
行うことができる。
As described above, in this embodiment, the rotational phase change φ (ξ, η) of the circularly polarized wave seen from the observation point (beam direction) U during beam scanning is analytically obtained, and this phase change is calculated. Since the excitation phase in the circular polarization element antenna 1 is collectively bias-corrected so as to become zero, the beam scanning by controlling the excitation phase in each of the circular polarization element antennas 1 described above is performed in the circular direction by the beam direction. This can be performed without causing a change in the rotation phase of the polarized wave.

【0037】また、ビーム方向による円偏波の回転位相
変化分φに対応した位相補正信号Sφを発生する位相補
正演算回路33を備え、ビーム方向データHに基づく可
変移相器2の移相量Φi を上記位相補正信号によりバイ
アス的に補正するようにしたので、ビーム方向による円
偏波の回転位相変動を回避する回路構成を、従来のアン
テナ制御器30に上記位相補正演算回路33を付加して
簡単に実現でき、しかもこの位相補正演算回路33はI
CあるいはLSIを用いて容易に構成できるもので、ア
ンテナ装置をコンパクトかつ安価でしかも精度の高いも
のとできる。
A phase correction operation circuit 33 for generating a phase correction signal Sφ corresponding to the rotational phase change φ of the circularly polarized wave depending on the beam direction is provided, and the phase shift amount of the variable phase shifter 2 based on the beam direction data H. Since Φi is corrected bias-wise by the phase correction signal, a circuit configuration for avoiding the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction is added to the conventional antenna controller 30 with the phase correction arithmetic circuit 33. And the phase correction arithmetic circuit 33 can be realized easily.
Since it can be easily configured by using C or LSI, the antenna device can be made compact, inexpensive, and highly accurate.

【0038】実施例2.図2はこの発明の第2の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置を説明するための
図であり、図において102は本実施例の電子走査型ア
レイアンテナ装置で、ここでは上記第1実施例の電子走
査型アレイアンテナ装置101の構成に加えて、上記ア
レイアンテナ部10からの送受信円偏波の垂直成分及び
水平成分の比率(ep =EV /EH )を軸比データとし
て記憶する軸比データ記憶回路36を備え、上記可変移
相器2の移相量を補正する位相補正信号を発生する位相
補正演算回路33aを、上記ビーム方向データHだけで
なく上記軸比データep にも基づいて各指向ビーム方向
での基準ビーム方向に対する円偏波の回転位相変化分φ
1 (ξ,η,ep )を演算する回路構成としたものであ
り、ここでは、アンテナ制御部30bは移相器設定回路
32a,位相補正演算回路33a、及び軸比データ記憶
回路36とを有する構成となっている。その他の構成は
上記第1実施例と同一である。
Example 2. FIG. 2 is a diagram for explaining an electronic scanning type array antenna device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 102 denotes the electronic scanning type array antenna device of the present embodiment, and here, the first embodiment described above. In addition to the configuration of the electronic scanning array antenna device 101, the axial ratio data for storing the ratio (ep = EV / EH) of the vertical and horizontal components of the circularly polarized wave transmitted and received from the array antenna unit 10 as axial ratio data. A phase correction arithmetic circuit 33a including a storage circuit 36 for generating a phase correction signal for correcting the phase shift amount of the variable phase shifter 2 is provided on the basis of not only the beam direction data H but also the axial ratio data ep. Rotational phase change φ of circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the pointing beam direction
The antenna control unit 30b has a phase shifter setting circuit 32a, a phase correction arithmetic circuit 33a, and an axial ratio data storage circuit 36. It is composed. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0039】このような構成の本実施例では、電子走査
型アレイアンテナ装置102の軸比を実測あるいはシミ
ュレーション等により求めて、軸比データep をデータ
記憶回路36に記憶させておく。そして、ビーム走査
時、位相補正演算回路33aでは、上記(11)式にパ
ラメータとして含まれるEv 及びEH を上記軸比データ
ep に基づいて決定する。そしてビーム方向データに基
づいて、指向ビーム方向での基準ビーム方向(z軸方
向)に対する円偏波の回転位相変化分φ1 (ξ,η,e
p )を上記パラメータを設定した(11)式から算出し
て、これを位相補正信号Sφ1 として移相器設定回路3
2aに出力する。
In this embodiment having such a configuration, the axial ratio of the electronic scanning array antenna device 102 is obtained by actual measurement or simulation, and the axial ratio data ep is stored in the data storage circuit 36. Then, during beam scanning, the phase correction arithmetic circuit 33a determines Ev and EH included as parameters in the equation (11) based on the axial ratio data ep. Then, based on the beam direction data, the rotational phase change amount φ 1 (ξ, η, e of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction (z axis direction) in the directional beam direction.
p) is calculated from the equation (11) in which the above parameters are set, and this is used as the phase correction signal Sφ1 for the phase shifter setting circuit 3
2a.

【0040】また、この時該移相器設定回路32aで
は、上記ビーム方向データHに基づいて、上記可変移相
器の移相量Φi を上記(3)式,つまり、 Φi=(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) から求め、さらにこの移相量Φi から上記円偏波の回転
位相変化分φ1 を減算して各可変移相器2aでの補正移
相量Ψi1を求め、上記各可変移相器2に、その移相量を
Ψi1に設定する設定位相信号SΨi1を供給する。
At this time, in the phase shifter setting circuit 32a, based on the beam direction data H, the phase shift amount Φi of the variable phase shifter is expressed by the above equation (3), that is, Φi = ([Pi] [U]) 360 / λ (deg), and the phase shift amount Φi is subtracted from the rotational phase change amount φ1 of the circularly polarized wave to obtain the corrected phase shift amount Ψi 1 in each variable phase shifter 2a. determined, the each variable phase shifter 2, and supplies the phase setting signal Esupusaiai 1 to set the phase shift amount in .psi.i 1.

【0041】これにより円偏波素子アンテナ1に対応す
る可変移相器2の移相量Ψi1は、 Ψi1=Φi −φ1 =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ − tan-1(−EH sinξ sinη/(Ev cosξ+EH cosη)) …(14) となる。
Accordingly, the phase shift amount Ψi 1 of the variable phase shifter 2 corresponding to the circular polarization element antenna 1 is Ψi 1 = Φi −φ 1 = ([Pi] · [u]) 360 / λ −tan −1 ( −EH sin ξ sin η / (Ev cos ξ + EH cos η)) (14)

【0042】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波の回転位相は、アレイアンテナ部10を構成する
各円偏波素子アンテナ1での励振位相Ψi1に上記ビーム
方向による回転移相変化分φ1 を加えた値(Ψi1+φ1
)となるが、上記励振位相Ψi1はビーム方向データH
に基づく所要方向にビームを指向させるための励振位相
Φi から、指向ビーム方向での基準ビーム方向(z軸方
向)に対する、軸比を考慮した円偏波の回転位相変化分
φ1 を減算した値となっているため、結果的に、この場
合、所定方向に指向させたビームでの円偏波の回転位相
は、 Ψi1+φ1 =(Φi −φ1 )+φ1 =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ となる。これにより、軸比の悪い,つまりEv とEH の
比が1でないアンテナ装置であっても、ビームの仰角ξ
や振れ角η,つまりビーム方向に関係のないものとな
り、アレイアンテナ部から放射されるビームの走査を、
その指向方向による円偏波の回転位相変動を招くことな
く行うことができる。
Here, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction is rotationally phase-shifted in the beam direction to the excitation phase Ψi1 of each circularly polarized element antenna 1 constituting the array antenna section 10. Value (ψi1 + φ1
), The excitation phase Ψi1 is the beam direction data H
The value obtained by subtracting the rotational phase change φ1 of circularly polarized wave in consideration of the axial ratio with respect to the reference beam direction (z-axis direction) in the pointing beam direction from the excitation phase Φi for directing the beam in the required direction based on Therefore, in this case, as a result, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction is Ψi1 + φ1 = (Φi−φ1) + φ1 = ([Pi] · [u]) 360 / λ Becomes As a result, even if the antenna device has a poor axial ratio, that is, the ratio of Ev to EH is not 1, the beam elevation angle ξ
And the deflection angle η, that is, it has nothing to do with the beam direction, and scans the beam emitted from the array antenna
This can be performed without causing the rotational phase variation of the circularly polarized wave depending on the pointing direction.

【0043】このように本実施例では、上記複数の円偏
波素子アンテナにより構成されるアレイアンテナ部での
送受信円偏波の垂直成分Ev 及び水平成分EH の比率を
軸比データep として記憶し、上記ビーム方向データH
だけでなく軸比データep に基づいてビーム方向による
円偏波の回転位相変化分φ1 を算出し、これに基づいて
円偏波素子アンテナの励振位相を補正するようにしたの
で、軸比の悪いアンテナ装置においても、軸比に関係な
く、アレイアンテナ体から放射されるビームの走査を、
その指向方向による円偏波の回転位相変動を招くことな
く行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the ratio of the vertical component Ev and the horizontal component EH of the transmitted / received circularly polarized wave in the array antenna section composed of the plurality of circularly polarized element antennas is stored as the axial ratio data ep. , The beam direction data H
Not only that, the rotation phase change φ1 of the circularly polarized wave depending on the beam direction is calculated based on the axial ratio data ep, and the excitation phase of the circularly polarized element antenna is corrected based on this, so that the axial ratio is poor. Also in the antenna device, regardless of the axial ratio, the scanning of the beam emitted from the array antenna body,
This can be performed without causing the rotational phase variation of the circularly polarized wave depending on the pointing direction.

【0044】実施例3.図3はこの発明の第3の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置であり、図におい
て、103は本実施例の電子走査型アレイアンテナ装置
で、これは、従来の電子走査型アレイアンテナ装置20
0の構成において、上記円偏波素子アンテナへの送受信
信号SRFを分配,合成する分配・合成回路3の前段に、
送受信信号SRFの位相をシフトさせる補助可変移相器7
を備えるとともに、ビーム方向データHに基づいて、指
向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波の回転
位相変化分φ(ξ,η)を演算し、これが零となるよう
上記補助可変移相器7の移相量を設定する補助移相器設
定回路32bを備えたものであり、ここではアンテナ制
御部30cは、ビーム方向データ演算回路31及び位相
器設定回路32に加えて、補助移相器設定回路32bを
有する構成となっている。
Example 3. FIG. 3 shows an electronic scanning array antenna device according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 103 is an electronic scanning array antenna device of this embodiment, which is a conventional electronic scanning array antenna device 20.
In the configuration of 0, in front of the distribution / combining circuit 3 that distributes and combines the transmission / reception signal SRF to / from the circular polarization element antenna,
Auxiliary variable phase shifter 7 for shifting the phase of the transmission / reception signal SRF
And calculating the rotational phase change amount φ (ξ, η) of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction on the basis of the beam direction data H, and setting the auxiliary phase shifter to zero. 7 is provided with an auxiliary phase shifter setting circuit 32b for setting the amount of phase shift of No. 7, here, the antenna control unit 30c includes an auxiliary phase shifter in addition to the beam direction data calculation circuit 31 and the phase shifter setting circuit 32. The configuration has a setting circuit 32b.

【0045】この実施例では、観測点から見た円偏波の
回転位相変化分φを、上記第1の実施例のように各円偏
波素子アンテナ1に対応する可変移相器2の移相量の制
御により補正するのではなく、送受信信号SRFを分配・
合成回路3による分配の前あるいは合成の後に補助可変
移相器7により位相シフトさせて送受信信号SRF1 とす
ることにより補正するようにしたので、円偏波素子アン
テナ1の励振位相を設定する可変移相器2へ設定位相信
号を供給する移相器設定回路32の構成を変更すること
なく、ビーム走査時、ビーム方向による円偏波の回転位
相変動を回避することができる。
In this embodiment, the rotational phase change φ of the circularly polarized wave seen from the observation point is transferred to the variable phase shifter 2 corresponding to each circular polarization element antenna 1 as in the first embodiment. Distribute the transmitted / received signal SRF instead of correcting it by controlling the phase amount.
Before and after the distribution by the combining circuit 3, or after combining, the auxiliary variable phase shifter 7 is used to correct the phase shift to form the transmission / reception signal SRF1. Therefore, the variable shift for setting the excitation phase of the circular polarization element antenna 1 is performed. Without changing the configuration of the phase shifter setting circuit 32 that supplies the set phase signal to the phase shifter 2, it is possible to avoid the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction during beam scanning.

【0046】なお、上記各実施例では、アレイアンテナ
部が1つである電子走査型アレイアンテナ装置について
説明したが、上記電子走査型アレイアンテナ装置はアレ
イアンテナ部を複数有するものでもよい。
In each of the above embodiments, the electronic scanning type array antenna apparatus having one array antenna section has been described, but the electronic scanning type array antenna apparatus may have a plurality of array antenna sections.

【0047】実施例4.図4は本発明の第4の実施例に
よる電子走査型アレイアンテナ装置を示す図、図5はそ
の動作を説明するための図であり、図において、104
は本実施例の第1,第2のアレイアンテナ部10a,1
0bを有する電子走査型アレイアンテナ装置で、各アレ
イアンテナ部10a,10bはアレイアンテナ部支持板
11に保持され、それぞれ円偏波素子アンテナ1a,1
bを所定の配列パターンに従って配置した構造となって
いる。
Example 4. FIG. 4 is a diagram showing an electronic scanning type array antenna device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining the operation thereof.
Is the first and second array antenna units 10a, 1 of this embodiment.
In the electronic scanning array antenna device having 0b, the array antenna units 10a and 10b are held by the array antenna unit support plate 11, and the circular polarization element antennas 1a and 1b, respectively.
It has a structure in which b is arranged according to a predetermined array pattern.

【0048】そしてこの電子走査型アレイアンテナ装置
104では、各アレイアンテナ部10a,10bに対応
して、第1,第2の分配・合成回路3a,3bと、第
1,第2の可変移相器群20a,20bとが設けられて
おり、これらは上記第1実施例の分配・合成回路及び可
変移相器群と同一の構成となっている。
In the electronic scanning array antenna device 104, the first and second distribution / combining circuits 3a and 3b and the first and second variable phase shifts are provided corresponding to the array antenna units 10a and 10b. Group 20a, 20b are provided, and these have the same structure as the group of divider / combiner and variable phase shifter of the first embodiment.

【0049】またここでは、上記各アレイアンテナ部1
0a,10bのビーム走査を制御するアンテナ制御器3
0dは、第1実施例と同一構成のビーム方向データ演算
回路31と、上記第1及び第2の可変移相器群20a,
20bの可変移相器の移相量をそれぞれ設定位相信号S
Ψia,SΨibにより設定する移相器設定回路32bと、
該回路32bに位相補正信号Sφa ,Sφb を出力する
位相補正演算回路33と、ビーム方向データHに基づい
て上記各送受信信号切換器4及び設定位相信号切換器5
を制御信号CSにより制御する切換器制御回路34とを
有している。
Further, here, each array antenna section 1 described above is used.
Antenna controller 3 for controlling beam scanning of 0a and 10b
0d is a beam direction data operation circuit 31 having the same configuration as that of the first embodiment, the first and second variable phase shifter groups 20a,
The phase shift amount of the variable phase shifter of 20b is set by the phase signal S
A phase shifter setting circuit 32b set by Ψia and SΨib,
The phase correction arithmetic circuit 33 for outputting the phase correction signals Sφa and Sφb to the circuit 32b, and the transmission / reception signal switch 4 and the set phase signal switch 5 based on the beam direction data H.
And a switch control circuit 34 for controlling the control signal by the control signal CS.

【0050】また送受信部40と上記各分配・合成回路
3a,3bとの間には、送受信信号SRFの切換器4が設
けられ、上記各可変移相器群20a,20bとアンテナ
制御部30dとの間には、上記移相器設定回路32bか
らの各設定位相信号Ψia,Ψibを切り換える切換器5が
設けられている。
A switch 4 for the transmission / reception signal SRF is provided between the transmitter / receiver 40 and the distributor / combiner circuits 3a, 3b, and the variable phase shifter groups 20a, 20b and the antenna controller 30d are connected to each other. A switch 5 for switching between the set phase signals Ψia and Ψib from the phase shifter setting circuit 32b is provided between them.

【0051】ここで、上記移相器設定回路32bは、図
5に示すように第1及び第2のアレイアンテナ部10
a,10bからの送受信円偏波の進む方向がza 軸方
向,及びzb 軸方向と一致するよう設定されたxa ya
za 座標系,及び第2のxb ybzb 座標系を基準とし
て、つまり各座標系のza 軸方向,及びzb 軸方向を基
準ビーム方向として、設定位相信号SΨia,SΨibを出
力するよう構成されている。
Here, the phase shifter setting circuit 32b includes the first and second array antenna units 10 as shown in FIG.
xa ya is set so that the directions of the circularly polarized waves transmitted and received from a and 10b coincide with the za axis direction and the zb axis direction.
The set phase signals SΨia, SΨib are output based on the za coordinate system and the second xbybzb coordinate system, that is, the za axis direction and the zb axis direction of each coordinate system are the reference beam directions.

【0052】次に作用効果について説明する。なお、説
明の都合上、上記第1のアレイアンテナ部10aでは、
ビーム方向Ua1からビーム方向Ua2の範囲でビーム走査
が行われ、第2のアレイアンテナ部10bでは、上記ビ
ーム方向Ua2とほぼ同一方向のビーム方向Ub1からビー
ム方向Ub2の範囲でビーム走査が行われ、両アレイアン
テナ部のビーム走査の範囲は若干重なっているものとす
る。
Next, the function and effect will be described. For convenience of explanation, in the first array antenna section 10a,
Beam scanning is performed in the range from the beam direction Ua1 to the beam direction Ua2, and in the second array antenna unit 10b, beam scanning is performed in the range from the beam direction Ub1 to the beam direction Ub2, which is substantially the same as the beam direction Ua2. It is assumed that the beam scanning ranges of both array antenna units are slightly overlapped.

【0053】このような構成の第4の実施例では、第1
のアレイアンテナ部10aによる走査ビームの方向がビ
ーム方向Ua2に近づくと、上記切換器制御回路34は、
ビーム方向データ演算回路31の出力Hに基づいて上記
各送受信信号切換器4及び設定位相信号切換器5を制御
して、送受信部40からの送受信信号SRFを第1の分配
・合成回路3aから第2の分配・合成回路3bへ切り換
えるとともに、移相器設定回路32の出力を第1の可変
移相器群20aから第2の可変移相器群20bに切り換
える。これにより第1のアレイアンテナ部10aからの
ビームの放射が停止され、代わりに第2のアレイアンテ
ナ部10bからビームの放射が開始されることとなり、
アレイアンテナ部10bによるビーム走査が設定位相信
号Ψiaに基づいてビーム方向Ub1からビーム方向Ub2の
範囲内で行われることとなる。
In the fourth embodiment having such a configuration, the first
When the direction of the scanning beam by the array antenna unit 10a of 1 approaches the beam direction Ua2, the switching device control circuit 34
The transmission / reception signal switcher 4 and the set phase signal switcher 5 are controlled based on the output H of the beam direction data operation circuit 31 to transmit / receive the transmission / reception signal SRF from the transmission / reception unit 40 from the first distribution / combination circuit 3a. The output of the phase shifter setting circuit 32 is switched from the first variable phase shifter group 20a to the second variable phase shifter group 20b while switching to the second distribution / synthesis circuit 3b. As a result, the radiation of the beam from the first array antenna unit 10a is stopped, and instead, the radiation of the beam is started from the second array antenna unit 10b.
The beam scanning by the array antenna unit 10b is performed within the range from the beam direction Ub1 to the beam direction Ub2 based on the set phase signal Ψia.

【0054】また逆に、第2のアレイアンテナ部10b
による走査ビームの方向がビーム方向Ub1に近づくと、
上記切換器制御回路34は、ビーム方向データ演算回路
31の出力Hに基づいて上記各送受信信号切換器4及び
設定位相信号切換器5を制御して、送受信部40からの
送受信信号SRFを第2の分配・合成回路3bから第1の
分配・合成回路3aへ切り換えるとともに、移相器設定
回路32の出力を第2の可変移相器群20bから第2の
可変移相器群20aに切り換える。これにより第2のア
レイアンテナ部10bからのビームの放射が停止され、
代わりに第1のアレイアンテナ部10aからのビームの
放射が開始され、第1のアレイアンテナ部10aによる
ビーム走査が設定位相信号Ψiaに基づいてビーム方向U
a2からビーム方向Ua1の範囲内で行われることとなる。
On the contrary, the second array antenna section 10b
When the direction of the scanning beam due to approaches the beam direction Ub1,
The switching device control circuit 34 controls the transmission / reception signal switching device 4 and the set phase signal switching device 5 based on the output H of the beam direction data operation circuit 31 to output the transmission / reception signal SRF from the transmission / reception unit 40 to the second transmission / reception signal SRF. And the output of the phase shifter setting circuit 32 is switched from the second variable phase shifter group 20b to the second variable phase shifter group 20a. This stops the emission of the beam from the second array antenna unit 10b,
Instead, the beam emission from the first array antenna unit 10a is started, and the beam scanning by the first array antenna unit 10a is performed based on the set phase signal Ψia in the beam direction U.
This is performed within the range from a2 to the beam direction Ua1.

【0055】次に、上記各アレイアンテナ部10a,1
0bでのビーム走査について簡単に説明する。第1,第
2のアレイアンテナ部10a,10bでは、図5に示す
ようにそれぞれアレイアンテナ部からの送受信円偏波の
進む方向がza 軸方向,及びzb 軸方向に一致するよう
xa ya za 座標系,及びxb yb zb 座標系が設定さ
れており、上記位相補正演算回路33bは、演算回路3
1からのビーム方向データHに基づいて、各座標系のz
a 軸方向,及びzb 軸方向を基準ビーム方向として位相
補正信号Sφa ,Sφb を出力し、またこの時上記移相
器設定回路32bは、演算回路31からのビーム方向デ
ータH及び位相補正信号Sφa ,Sφb に基づいて、各
座標系のza 軸方向,及びzb 軸方向を基準ビーム方向
として設定位相信号SΨia,SΨibを出力する。すなわ
ち、第1のアレイアンテナ部10aに対応する可変移相
器の移相量Ψiaは、Ψia=Φia−φa となる。
Next, each array antenna section 10a, 1
The beam scanning at 0b will be briefly described. In the first and second array antenna units 10a and 10b, as shown in FIG. 5, xa ya za coordinates are set so that the directions of transmission and reception circularly polarized waves from the array antenna units coincide with the za axis direction and the zb axis direction, respectively. System and the xbybzb coordinate system are set, and the phase correction arithmetic circuit 33b is the arithmetic circuit 3
Z of each coordinate system based on the beam direction data H from 1
Phase correction signals Sφa and Sφb are output with the a-axis direction and the zb-axis direction as reference beam directions, and at this time, the phase shifter setting circuit 32b outputs the beam direction data H from the arithmetic circuit 31 and the phase correction signal Sφa, Based on Sφb, set phase signals SΨia and SΨib are output with the za axis direction and zb axis direction of each coordinate system as the reference beam directions. That is, the phase shift amount Ψia of the variable phase shifter corresponding to the first array antenna unit 10a is Ψia = Φia−Φa.

【0056】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波の回転位相は、アレイアンテナ部10aを構成す
る各円偏波素子アンテナ1aでの励振位相Ψiaに上記ビ
ーム方向による回転位相変化分φa を加えた値(Ψia+
φa )となるが、上記励振位相Ψiaはビーム方向データ
Hに基づく所要方向にビームを指向させるための励振位
相Φiaから、指向ビーム方向での基準ビーム方向(za
軸方向)に対する円偏波の回転位相変化分φa を減算し
た値となっているため、結果的に、この場合、所定方向
に指向させたビームでの円偏波の回転位相は、 Ψia+φa =(Φia−φa )+φa =(〔Pia〕・〔ua 〕)360/λ となって、ビームの仰角や振れ角,つまりビーム方向に
関係のないものとなり、どの方向にビームを指向しても
円偏波の回転位相は一定になる。ここで〔Pia〕はアレ
イアンテナ部10aを構成する任意の円偏波素子アンテ
ナ1i 位置ベクトル、〔ua 〕は第1のアレイアンテナ
部10aでの送受信電波の方向の単位ベクトルで、それ
ぞれ上記xa ya za 座標系におけるものである。また
同様に、第2のアレイアンテナ部10bに対応する可変
移相器の移相量Ψibは、Ψib=Φib−φb となる。
Here, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in a predetermined direction is changed to the excitation phase Ψia in each circularly polarized element antenna 1a forming the array antenna section 10a by the above-mentioned beam direction. Value (ψia +
φa), but the excitation phase Ψia is based on the excitation phase Φia for directing the beam in the required direction based on the beam direction data H, and the reference beam direction (za
Since the rotation phase change amount φa of the circularly polarized wave with respect to the (axial direction) is subtracted, as a result, in this case, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction is Ψia + φa = ( Φia-φa) + φa = ([Pia] · [ua]) 360 / λ, which is irrelevant to the elevation angle or deflection angle of the beam, that is, the beam direction. The wave rotation phase is constant. Here, [Pia] is a position vector of an arbitrary circularly polarized element antenna 1i forming the array antenna unit 10a, and [ua] is a unit vector in the direction of transmission / reception radio waves in the first array antenna unit 10a, which are respectively the above xa ya in the za coordinate system. Similarly, the phase shift amount Ψib of the variable phase shifter corresponding to the second array antenna unit 10b is Ψib = Φib−φb.

【0057】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波の回転位相は、アレイアンテナ部10bを構成す
る各円偏波素子アンテナ1bでの励振位相Ψibに上記ビ
ーム方向による回転位相変化分φb を加えた値(Ψib+
φb )となるが、上記励振位相Ψibはビーム方向データ
Hに基づく所要方向にビームを指向させるための励振位
相Φibから、指向ビーム方向での基準ビーム方向(zb
軸方向)に対する円偏波の回転位相変化分φb を減算し
た値となっているため、結果的に、この場合、所定方向
に指向させたビームでの円偏波の回転位相は、 Ψib+φb =(Φib−φb )+φb =(〔Pib〕・〔ub 〕)360/λ となって、ビームの仰角や振れ角,つまりビーム方向に
関係のないものとなり、どの方向にビームを指向しても
円偏波の回転位相は一定になる。ここで〔Pib〕はアレ
イアンテナ部10bを構成する任意の円偏波素子アンテ
ナ1i 位置ベクトル、〔ub 〕は第2のアレイアンテナ
部10bでの送受信電波の方向の単位ベクトルで、それ
ぞれ上記xb yb zb 座標系におけるものである。
Here, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction changes to the excitation phase Ψib in each circularly polarized element antenna 1b forming the array antenna section 10b according to the beam direction. Value (ψib +
φb), but the excitation phase Ψib is based on the excitation phase Φib for directing the beam in the required direction based on the beam direction data H, and the reference beam direction (zb
Since the rotation phase change φb of the circularly polarized wave with respect to the (axial direction) is subtracted, as a result, in this case, the rotational phase of the circularly polarized wave in the beam directed in the predetermined direction is Ψib + φb = ( .PHI.ib-.phi.b) +. Phi.b = ([Pib]. [Ub]) 360 / .lamda., Which is irrelevant to the elevation angle and deflection angle of the beam, that is, the beam direction. The wave rotation phase is constant. Here, [Pib] is a position vector of an arbitrary circularly polarized element antenna 1i forming the array antenna unit 10b, and [ub] is a unit vector in the direction of transmission / reception radio waves in the second array antenna unit 10b, which are respectively the above xb yb in the zb coordinate system.

【0058】これによって各アレイアンテナ部10a,
10bから放射される円偏波の、ビーム方向による回転
位相の変動が回避されることとなり、複数のアレイアン
テナ部を動作させた場合、ビーム方向による円偏波の回
転位相変化により各アンテナ部間で生ずる位相とびを回
避でき、これにより位相情報に基づいて信号処理するシ
ステムで処理信号に不連続部分が発生するのを防止する
ことができる。
As a result, each array antenna section 10a,
The change of the rotation phase of the circularly polarized wave radiated from 10b depending on the beam direction is avoided, and when a plurality of array antenna units are operated, the rotation phase change of the circularly polarized wave depending on the beam direction causes a difference between the antenna units. It is possible to avoid the phase skipping that occurs in (1), and thus to prevent the occurrence of discontinuity in the processed signal in the system that processes the signal based on the phase information.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明に係る電子走査型ア
レイアンテナ装置によれば、アレイアンテナ部を構成す
る複数の円偏波素子アンテナでの励振位相をビーム方向
データに基づいて制御してビーム走査を行う構成に加え
て、ビーム走査時、上記ビーム方向データに基づいて、
指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波の回
転位相変化分を演算し、各円偏波素子アンテナでの励振
位相の制御を、この演算結果に基づいて上記ビーム方向
による円偏波の回転位相変化分が上記励振位相の制御量
により補償されるよう行うようにしたので、上記各円偏
波素子アンテナでの励振位相の制御によるビーム走査
を、ビーム方向による円偏波の回転位相の変動を招くこ
となく行うことができる効果がある。
As described above, according to the electronic scanning array antenna device of the present invention, the excitation phases of the plurality of circular polarization element antennas forming the array antenna part are controlled based on the beam direction data. In addition to the configuration for performing beam scanning, at the time of beam scanning, based on the beam direction data,
The rotation phase change of circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is calculated, and the excitation phase control in each circularly polarized wave element antenna is performed. Since the phase change is compensated by the control amount of the excitation phase, the beam scanning by the control of the excitation phase in each of the circular polarization element antennas can be performed to change the rotational phase of the circular polarization depending on the beam direction. There is an effect that can be performed without inviting.

【0060】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、ビーム方向による円偏波の
回転位相変化分に対応した位相補正信号を発生する位相
補正演算回路を備え、円偏波素子アンテナの励振位相を
上記位相補正信号によりバイアス的に補正するようにし
たので、ビーム走査時におけるビーム方向による円偏波
の回転位相変動を、上記設定位相信号を発生する移相器
設定回路に上記位相補正演算回路を付加するだけの簡単
な構成により回避することができる効果がある。
Further, according to the present invention, in the above electronic scanning type array antenna device, a phase correction arithmetic circuit for generating a phase correction signal corresponding to the rotational phase change of the circular polarization depending on the beam direction is provided, and the circular polarization element is provided. Since the excitation phase of the antenna is biasedly corrected by the phase correction signal, the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction at the time of beam scanning is described in the phase shifter setting circuit that generates the setting phase signal. There is an effect that it can be avoided by a simple configuration in which only a phase correction arithmetic circuit is added.

【0061】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、上記複数の円偏波素子アン
テナにより構成されるアレイアンテナ部での送受信円偏
波の水平成分及び垂直成分の比率を軸比データとして記
憶し、上記ビーム方向データとともに軸比データに基づ
いて上記指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円
偏波の回転位相変化分を演算するようにしたので、軸比
の悪いアンテナ装置においても、軸比に関係なく、ビー
ム走査の際アレイアンテナ体から放射されるビームの走
査を、その指向方向による円偏波の回転位相変動を招く
ことなく行うことができる効果がある。
Further, according to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, the ratio of the horizontal component and the vertical component of the transmitted / received circularly polarized wave in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas is set as an axis. Since it is stored as ratio data and the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the pointing beam direction is calculated based on the axial ratio data together with the beam direction data, in an antenna device with a poor axial ratio. However, regardless of the axial ratio, there is an effect that the beam emitted from the array antenna body can be scanned at the time of beam scanning without causing the rotational phase variation of the circularly polarized wave depending on the direction of the beam.

【0062】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、上記分配・合成回路の前段
に補助可変移相器を設け、該補助可変移相器の移相量の
制御を、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円
偏波の回転位相変化分が上記移相制御量により補償され
るよう行うようにしたので、各円偏波素子アンテナに対
する可変移相器へ位相設定信号を供給する移相器設定回
路の構成を変更することなく、ビーム走査時の、ビーム
方向による円偏波の回転位相変動を防止することができ
る効果がある。
According to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, an auxiliary variable phase shifter is provided in the preceding stage of the distribution / synthesis circuit, and the control of the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is directed. Since the rotation phase change of circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the beam direction is compensated by the phase shift control amount, the phase setting signal is supplied to the variable phase shifter for each circularly polarized element antenna. There is an effect that it is possible to prevent the rotational phase fluctuation of the circularly polarized wave depending on the beam direction during beam scanning without changing the configuration of the phase shifter setting circuit.

【0063】さらに、この発明によれば上記電子走査型
アレイアンテナ装置において、上記円偏波素子アンテナ
を所定の配列に従って配置してなるアレイアンテナ体を
複数備え、ビーム走査時、上記各アレイアンテナ体にお
ける各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、各ア
レイアンテナ体でのビーム方向による円偏波の回転位相
変化分が上記励振位相の制御量により補償されるよう行
うようにしたので、複数のアレイアンテナ体を動作させ
た場合、アレイアンテナ体の切り替わり時に円偏波の回
転位相の位相とびが生ずるのを回避でき、これにより位
相情報に基づいて信号処理するシステムで処理信号の不
連続部分が発生するのを防止することができる効果があ
る。
Further, according to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, a plurality of array antenna bodies each having the circularly polarized element antennas arranged according to a predetermined arrangement are provided, and each array antenna body at the time of beam scanning. Since the control of the excitation phase in each circular polarization element antenna in, is performed so that the rotational phase change of the circular polarization due to the beam direction in each array antenna body is compensated by the control amount of the excitation phase, When multiple array antenna units are operated, it is possible to avoid phase jumps of the rotational phase of circularly polarized waves when the array antenna units are switched, and this allows discontinuity of processed signals in a system that processes signals based on phase information. There is an effect that it is possible to prevent the occurrence of a portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an electronic scanning array antenna device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an electronic scanning array antenna device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第4の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】上記第4実施例の電子走査型アレイアンテナ装
置の動作を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the electronic scanning array antenna device in the fourth embodiment.

【図6】従来の複数の円偏波素子アンテナを有する電子
走査型アレイアンテナ装置を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing an electronic scanning array antenna device having a plurality of conventional circular polarization element antennas.

【図7】従来の電子走査型アレイアンテナ装置の構成を
模式的に示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional electronic scanning array antenna device.

【図8】従来の電子走査型アレイアンテナ装置の動作原
理を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation principle of a conventional electronic scanning array antenna device.

【図9】従来の電子走査型アレイアンテナ装置における
ビーム方向による円偏波の回転位相の変動を説明するた
めの図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining fluctuations in the rotational phase of circularly polarized waves depending on the beam direction in a conventional electronic scanning array antenna device.

【図10】複数の電子走査型アレイアンテナ装置を動作
させた場合の位相とびを説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining phase skipping when a plurality of electronic scanning array antenna devices are operated.

【図11】一般的な移動体衛星通信システムの概略構成
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a general mobile satellite communication system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b 円偏波素子アンテナ 2 可変移相器 3,3a,3b 分配・合成回路 7 補助可変移相器 10,10a,10b アレイアンテナ部 11 アレイアンテナ部支持板 20,20a,20b 可変移相器群 30a,30b,30c,30d アンテナ制御部 31 ビーム方向データ演算回路 32 移相器設定回路 33,33a,33b 位相補正演算回路 34 切換器制御回路 36 軸比データ記憶回路 37 補助移相器設定回路 101〜104 電子走査型アレイアンテナ装置 G 位置及び姿勢データ H ビーム方向データ SRF 送受信信号 φ,φ1 ,φa ,φb 回転位相変化分 Φi ,Ψi ,Ψi1,Ψia,Ψib 移相量 Sφ,Sφ1 ,Sφa 位相補正信号 SΦi ,SΨi ,SΨi1,SΨia,SΨib 設定位相信
1, 1a, 1b Circular polarization element antenna 2 Variable phase shifter 3, 3a, 3b Distribution / synthesis circuit 7 Auxiliary variable phase shifter 10, 10a, 10b Array antenna section 11 Array antenna section support plate 20, 20a, 20b Variable Phase shifter group 30a, 30b, 30c, 30d Antenna control unit 31 Beam direction data calculation circuit 32 Phase shifter setting circuit 33, 33a, 33b Phase correction calculation circuit 34 Switcher control circuit 36 Axial ratio data storage circuit 37 Auxiliary phase shift Setting circuit 101 to 104 Electronic scanning array antenna device G Position and attitude data H Beam direction data SRF Transmission / reception signal φ, φ1, φa, φb Rotational phase change amount φi, Ψi, Ψi1, Ψia, Ψib Phase shift amount Sφ, Sφ1 , Sφa phase correction signal SΦi, SΨi, SΨi1, SΨia, SΨib set phase signal

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月18日[Submission date] November 18, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Name of item to be amended] Detailed explanation of the invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電子走査型アレイアン
テナ装置に関し、特にアンテナ素子として円偏波素子ア
ンテナを用いたものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic scanning type array antenna device, and more particularly to a device using a circular polarization element antenna as an antenna element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の一般的な電子走査型アレイ
アンテナ装置を示す概略図、図7はその構成を模式的に
示すブロック図であり、図において、200は電子走査
型アレイアンテナ装置で、これは例えば図11に示すよ
うな移動体衛星通信システム50において衛星基地局5
2との間で交信を行う地上Lを移動可能な移動局51等
に搭載されており、そのアレイアンテナ部10は円偏波
素子アンテナ1をマトリクス状に配列してなる構造とな
っている。また上記各円偏波素子アンテナ1は、移相器
群20の各可変移相器2を介して送信信号の分配及び受
信信号の合成を行う分配・合成回路3に接続されてお
り、この分配・合成回路3は送受信信号SRFの処理を行
う送受信部40に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional general electronic scanning type array antenna device, and FIG. 7 is a block diagram schematically showing the structure thereof. In the figure, 200 is an electronic scanning type array antenna device. In the mobile satellite communication system 50 as shown in FIG. 11, for example, the satellite base station 5
It is mounted on a mobile station 51 or the like that can move on the ground L that communicates with the mobile station 2 and the like, and its array antenna section 10 has a structure in which circular polarization element antennas 1 are arranged in a matrix. Further, each of the circular polarization element antennas 1 is connected via a variable phase shifter 2 of the phase shifter group 20 to a distribution / combination circuit 3 for distributing a transmission signal and combining reception signals. The synthesizing circuit 3 is connected to the transmission / reception unit 40 that processes the transmission / reception signal SRF.

【0003】一方、上記各可変移相器2は、アンテナ装
置200のビーム方向を制御するアンテナ制御30に
接続されており、この制御30は、移動局51の地上
Lでの位置及び姿勢に関する位置及び姿勢データGに基
づいてビーム方向データH,つまりビームを指向させる
べき方向のデータを演算するビーム方向データ演算回路
31と、上記ビーム方向データHに基づいて上記各可変
移相器2に、その移相量をΦi に設定する設定位相信号
SΦi を供給する移相器設定回路32とを有している。
On the other hand, each of the variable phase shifters 2 is connected to an antenna control unit 30 which controls the beam direction of the antenna device 200, and the control unit 30 positions and attitudes of the mobile station 51 on the ground L. The beam direction data H, that is, the beam direction data calculation circuit 31 for calculating the beam direction data based on the position and orientation data G, and the variable phase shifters 2 based on the beam direction data H. , And a phase shifter setting circuit 32 which supplies a set phase signal SΦi for setting the phase shift amount to Φi.

【0004】また、図8は上記電子走査型アレイアンテ
ナ装置におけるビーム走査の原理を説明するための図で
あり、図8(a) は、上記アレイアンテナ部10の中心を
原点とするxyz座標系を示し、図8(b) はこのxyz
座標系をx軸方向から見たyz座標平面を示している。
図中〔Pi 〕は任意の円偏波素子アンテナ1i の位置ベ
クトル、Uはアンテナ装置の指向ビーム方向で、ここで
は基準ビーム方向は上記xyz座標系ではz軸方向と
。また〔u〕は上記指向ビーム方向Uを示す単位ベク
トル、ξは上記指向ビーム方向Uのyz平面に対する仰
角、ηは上記指向ビーム方向Uのyz平面内でのz軸か
らの振れ角であり、上記yz平面と水平面と一致してい
る。そして上記xyz座標系では、上記円偏波素子アン
テナ1i の位置ベクトル〔Pi 〕及びビーム方向を示す
単位ベクトル〔u〕はそれぞれ、 〔Pi 〕=(x,y,z) …(1) 〔u〕=( sinξ, cosξ sinη, cosξ cosη) …(2) と表される。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of beam scanning in the electronic scanning type array antenna apparatus, and FIG. 8 (a) is an xyz coordinate system with the center of the array antenna section 10 as the origin. Fig. 8 (b) shows this xyz
The yz coordinate plane which looked at the coordinate system from the x-axis direction is shown.
Position vector in Figure [Pi] is any circularly polarized antenna elements 1i, U is a directional beam direction of the antenna device, to the z-axis direction in the reference beam Direction is the xyz coordinate system where
It Further, [u] is a unit vector indicating the directional beam direction U, ξ is an elevation angle with respect to the yz plane in the directional beam direction U, and η is a deflection angle from the z axis in the yz plane in the directional beam direction U, It coincides with the yz plane and the horizontal plane. In the xyz coordinate system, the position vector [Pi] of the circular polarization element antenna 1i and the unit vector [u] indicating the beam direction are [Pi] = (x, y, z) (1) [u], respectively. ] = (Sin ξ, cos ξ sin η, cos ξ cos η) (2)

【0005】またF0 はアレイアンテナ部10の電波の
送受信面で、該送受信面F0 は、z軸方向,つまり各円
偏波素子アンテナ1からの放出された電波(円偏波)の
進む方向に垂直になっている。F1 は上記アレイアンテ
ナ部10を構成する各円偏波素子アンテナ1からの放射
電波の位相が等しい等相面で、この等相面F1 と垂
直な方向が指向ビーム方向Uとなる。さらにRi は上記
任意の円偏波素子アンテナ1i から等相面F1 までの
距離で、(〔Pi 〕・〔u〕)つまり円偏波素子アンテ
ナ1i の位置ベクトル〔Pi 〕と指向ビーム方向を示す
単位ベクトル〔u〕との内積に相当する値となってい
る。
Further, F0 is a transmission / reception surface of radio waves of the array antenna section 10, and the transmission / reception surface F0 is in the z-axis direction, that is, the traveling direction of the radio waves (circular polarization) emitted from each circular polarization element antenna 1. It is vertical. F1 is equal position phase plane waves emitted phases are equal from the circularly polarized antenna elements 1 constituting the array antenna unit 10, this constant position Aimen F1 perpendicular direction is a directional beam direction U. Moreover Ri is a distance to an equal position Aimen F1 from the arbitrary circular polarization element antennas 1i, a directional beam direction ([Pi] - [u]) That is the position vector of the circularly polarized antenna elements 1i [Pi] It is a value corresponding to the inner product with the unit vector [u] shown.

【0006】次に動作について説明する。上記構成の電
子走査型アンテナ装置200では、各円偏波素子アンテ
ナ1での励振位相の制御により、放射電波の進行方向
(z軸方向)に対して所定の角度をなす等相面F1 ,
つまり各円偏波素子アンテナ1からの放射電波の位相が
等しくなる面を形成することにより、アレイアンテナ部
10からの放射ビームを該等相面F1 の法線方向に指向
させることができ、このような各円偏波素子アンテナ1
での励振位相の制御によりビーム走査を行っている。
Next, the operation will be described. In the electronic scanning antenna device 200 having the above configuration, by controlling the excitation phase at each circularly polarized antenna elements 1, forms such position a predetermined angle with respect to the traveling direction of the radiated wave (z-axis direction) Aimen F1,
That is, by forming a surface where the phases of the radio waves radiated from the circularly polarized element antennas 1 are the same, the radiation beam from the array antenna unit 10 can be directed in the normal direction of the equiphase surface F1. Each circular polarization element antenna 1
The beam scanning is performed by controlling the excitation phase in.

【0007】すなわち、電波を送信する際、送受信機か
らの送信信号SRFは分配・合成回路3により各可変移相
器2に分配され、さらにこの可変移相器2では、移相器
設定回路32からの設定位相信号SΦi に基づいて送信
信号の位相設定が行われ、位相設定された送信信号が各
円偏波素子アンテナ1に供給される。ここで上記設定位
相信号SΦi は各可変移相器2での移相量をΦi に設定
するもので、上記移相器設定回路32は、ビーム方向デ
ータに基づいて、上記設定位相信号SΦi を発生してい
る。そして各可変移相器2での移相量Φi は、円偏波素
子アンテナからの放射電波の波長をλとすると、 Φi =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) …(3) で与えられる。
That is, when transmitting a radio wave, the transmission signal SRF from the transmitter / receiver is distributed to each variable phase shifter 2 by the distribution / synthesis circuit 3, and further, in this variable phase shifter 2, the phase shifter setting circuit 32 is provided. The phase of the transmission signal is set on the basis of the set phase signal SΦi from, and the phase-set transmission signal is supplied to each circular polarization element antenna 1. Here, the set phase signal SΦi sets the phase shift amount in each variable phase shifter 2 to Φi, and the phase shifter setting circuit 32 generates the set phase signal SΦi based on the beam direction data. is doing. The phase shift amount Φi in each variable phase shifter 2 is Φi = ([Pi] · [u]) 360 / λ (deg) (where λ is the wavelength of the radio wave radiated from the circular polarization element antenna). 3) is given in.

【0008】また電波を受信する際も上記送信時と同様
にして、ビーム方向データHに基づいて円偏波素子アン
テナ1での励振位相が制御され、これによりビーム走査
が行われることとなる。
When receiving a radio wave, the excitation phase in the circular polarization element antenna 1 is controlled on the basis of the beam direction data H in the same manner as in the above transmission, and the beam scanning is thereby performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電子
走査型アレイアンテナ装置では、上記のように各円偏波
素子アンテナ1での励振位相を制御してビーム走査を行
っているため、ビーム方向により円偏波成分の位相が
変化する点は考慮されておらず、例えば複数のアレイア
ンテナ部10を有する電子走査型アレイアンテナ装置で
は、アレイアンテナ部10の切り替わり時に円偏波の回
転位相の位相とびが発生し、円偏波の位相情報を介して
信号を処理するシステムにおいては、処理信号に不連続
部分が生じるなどの問題があった。
However, in the conventional electronic scanning type array antenna device, the beam scanning is performed by controlling the excitation phase in each circular polarization element antenna 1 as described above. Therefore, the point that the phase of each circularly polarized wave component is changed is not taken into consideration. For example, in an electronic scanning array antenna device having a plurality of array antenna units 10, the rotational phase of the circularly polarized wave is changed when the array antenna units 10 are switched. In the system in which the phase skip occurs and the signal is processed through the phase information of the circularly polarized wave, there is a problem that a discontinuous portion occurs in the processed signal.

【0010】以下、この問題について詳述する。一般に
円偏波素子アンテナを用いた電子走査型アンテナ装置で
は、観測方向(ビーム方向)Uにより円偏波成分の位相
が変化する。すなわち、図9に示す、図8と同一のxy
z座標系におけるビーム方向Uに垂直な面内で直交する
単位ベクトル〔Iξ〕及び〔Iη〕は、上記ビーム方向
の仰角ξ,及び振れ角ηを用いて、 〔Iξ〕=( cosξ,− sinξ cosη,− sinξ cosη) …(4) 〔Iη〕=(0, cosη,− sinη) …(5) と表される。
Hereinafter, this problem will be described in detail. Generally, in an electronic scanning antenna device using a circularly polarized element antenna, the phase of the circularly polarized component changes depending on the observation direction (beam direction) U. That is, the same xy shown in FIG. 9 as in FIG.
The unit vectors [Iξ] and [Iη] orthogonal to each other in the plane perpendicular to the beam direction U in the z coordinate system are [Iξ] = (cosξ, −sinξ, using the elevation angle ξ and the deflection angle η in the beam direction. cos η, −sin ξ cos η) (4) [Iη] = (0, cos η, −sin η) (5)

【0011】一方、円偏波素子アンテナの給電点(励振
点)におけるx軸方向,及びy軸方向の励振ベクトルを
〔Ev 〕及び〔EH 〕とし、それぞれの絶対値をEv 及
びEH とすると、左旋円偏波の場合、水平方向の励振ベ
クトル〔EH 〕が垂直方向の励振ベクトル〔Ev 〕より
90度位相が進んでいるため、各ベクトルは、 〔Ev 〕=Ev (1,0,0) …(6) 〔EH 〕=jEH (0,1,0) …(7) となる。
On the other hand, when the excitation vectors in the x-axis direction and the y-axis direction at the feeding point (excitation point) of the circular polarization element antenna are [Ev] and [EH], and their absolute values are Ev and EH, respectively. In the case of left-handed circularly polarized wave, since the horizontal excitation vector [EH] leads the vertical excitation vector [Ev] by 90 degrees, each vector has [Ev] = Ev (1,0,0) (6) [EH] = jEH (0,1,0) (7)

【0012】ここで、(1,0,0)は励振ベクトル
〔Ev 〕の方向、(0,1,0)は励振ベクトル〔EH
〕の方向を示し、jは励振ベクトル〔EH 〕の位相が
励振ベクトル〔Ev 〕の位相に対して90度進んでいる
ことを示しており、ちなみに右旋円偏波の場合、jの符
号は負となる。
Here, (1,0,0) is the direction of the excitation vector [Ev], and (0,1,0) is the excitation vector [EH].
] Indicates that the phase of the excitation vector [EH] leads the phase of the excitation vector [Ev] by 90 degrees. By the way, in the case of right-handed circular polarization, the sign of j is Will be negative.

【0013】以上の条件を用いて、各円偏波成分の位相
を計算すると、一般に位相はξ,η,ep の関数で表さ
れ、 φ=φ(ξ,η,ep ) となり、この式はビーム走査時のビームの仰角ξ,振
角η及び軸比ep によって、円偏波成分の位相が変化す
ことを示している。ここで軸比ep は、互いに直交す
る励振ベクトル〔EH 〕,〔Ev 〕の比として定義して
いる
Using the above conditions, the phase of each circular polarization component
Is calculated, the phase is generally expressed as a function of ξ, η, and ep.
Is, φ = φ (ξ, η , ep) , and the expression of this is the elevation xi], oscillation is angle eta and axial ratio ep beams during the beam scanning, to change the phase of the circularly polarized components
It is shown that that. Here, the axial ratio ep is orthogonal to each other.
Is defined as the ratio of the excitation vector [EH], [Ev]
There is .

【0014】この結果、観測方向(指向ビーム方向)U
では円偏波の位相は(Φi +φ),つまりアレイアンテ
ナ部10からの円偏波がz軸方向に進む場合の基準位相
Φiに上記ビーム方向による位相変化分φを加えた値と
なり、この位相φに相当する部分だけ、アンテナからの
放射電波の進行方向(z軸方向)における円偏波の位
Φi に対してずれることとなる。
As a result, the observation direction (pointing beam direction) U
In circular polarization of position phase (Φi + φ), i.e. the reference phase .PHI.i in the beam direction that by the position phase variation phi added value when the circular polarization of the array antenna unit 10 advances in the z-axis direction next, only the portion corresponding to the phase phi, so that the deviated relative position phase Φi circularly polarized wave in the traveling direction of the radio wave radiated from the antenna (z-axis direction).

【0015】このため、例えば図10に示すように、4
つのアレイアンテナ部10a〜10dを、それぞれその
円偏波の放射面が北,西,南,東に面して、放射円偏波
がそれぞれ北,西,南,東に進むよう配置した電子走査
型アレイアンテナ装置において、これら4つのアレイア
ンテナ部10a〜10dにより全方位に渡ってビーム走
査する場合、ビームが、北に面するアレイアンテナ部1
0aから西に面するアレイアンテナ部10bに切り替わ
る際には、円偏波成分の位相の位相飛びが発生し、この
位相変化量の差が、位相情報を介して信号を処理するシ
ステムにおいては処理信号の不連続部分として現れるこ
ととなる。
Therefore, for example, as shown in FIG.
Electronic scanning in which the array antenna units 10a to 10d are arranged so that their radiation planes of circularly polarized waves face north, west, south, and east, respectively, and the circularly polarized radiation advances to north, west, south, and east, respectively. In the type array antenna device, when beam scanning is performed in all directions by these four array antenna units 10a to 10d, the array antenna unit 1 in which the beam faces north
At the time of switching from 0a to the array antenna section 10b facing west, a phase jump of the phase of the circular polarization component occurs ,
The difference in the amount of phase change is the system that processes the signal through the phase information.
In the stem, it appears as a discontinuous portion of the processed signal.
And

【0016】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、アレイアンテナ部を構成する各
円偏波素子アンテナでの励振位相制御によるビーム走査
を、ビーム方向による円偏波成分の位相の変動を招くこ
となく行うことができる電子走査型アレイアンテナ装置
を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the beam scanning by the excitation phase control in each circular polarization element antenna forming the array antenna section is performed by the circular polarization in the beam direction. An object of the present invention is to obtain an electronic scanning type array antenna device that can be performed without causing fluctuations in the phase of components .

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子走査
型アレイアンテナ装置は、アレイアンテナ部を構成する
複数の円偏波素子アンテナでの励振位相を制御してビー
ム走査を行う構成に加えて、ビーム方向データに基づい
て、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏
成分の位相変化分を演算する演算手段を備え、ビーム
走査時、各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、
上記演算手段の出力に基づいて上記ビーム方向による
円偏波成分の位相変化分が上記励振位相の制御量により
補償される。
The electronic scanning type array antenna device according to the present invention has a structure in which the beam scanning is performed by controlling the excitation phases of a plurality of circular polarization element antennas forming the array antenna section. Controlling the excitation phase of each circular polarization element antenna during beam scanning is provided with a calculation means for calculating the phase change amount of each circular polarization component with respect to the reference beam direction in the directional beam direction based on the beam direction data. To
Based on the output of the calculation means, the phase change amount of each circularly polarized wave component due to the beam direction is compensated by the control amount of the excitation phase.

【0018】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、各円偏波素子アンテナでの励振位相を設
定位相信号に基づいて変更する可変移相器と、ビーム方
向データに基づいて上記設定位相信号を発生する移相器
設定回路とに加えて、指向ビーム方向での基準ビーム方
向に対する円偏波成分の位相変化分を位相補正信号と
して算出する位相補正演算回路を備え、ビーム方向デー
タに基づく位相設定信号を上記位相補正信号によりバイ
アス的に補正して上記移相設定器に供給するようにした
ものである。
According to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, a variable phase shifter for changing the excitation phase of each circular polarization element antenna based on a set phase signal, and the set phase signal based on beam direction data. In addition to the phase shifter setting circuit that generates the phase shift calculation circuit that calculates the phase change amount of each circular polarization component with respect to the reference beam direction in the directional beam direction as a phase correction signal, it is based on the beam direction data. The phase setting signal is biasedly corrected by the phase correction signal and supplied to the phase shift setting unit.

【0019】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、各円偏波素子アンテナでの励振位相を設
定位相信号に基づいて変更する可変移相器と、ビーム方
向データに基づいて上記設定位相信号を発生する移相器
設定回路とに加えて、上記各円偏波素子アンテナに励振
される円偏波の互いに直交する励振ベクトル成分の比率
を軸比データ(ep )として記憶する記憶手段を備え、
上記演算手段を、ビーム方向データとともに上記軸比デ
ータに基づいて、指向ビーム方向での基準ビーム方向に
対する円偏波成分の位相変化分を演算する構成とした
ものである。
In the electronic scanning array antenna device according to the present invention, a variable phase shifter for changing the excitation phase of each circular polarization element antenna based on a set phase signal, and the set phase signal based on beam direction data. In addition to the phase shifter setting circuit for generating the above, the ratios of mutually orthogonal excitation vector components of the circularly polarized waves excited by the respective circularly polarized element antennas are stored as axial ratio data (ep) . Equipped with storage means,
The calculating means is configured to calculate the phase change amount of each circularly polarized wave component in the directional beam direction with respect to the reference beam direction based on the beam ratio data and the axial ratio data.

【0020】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、上記円偏波素子アンテナへの送受信信号
を分配,合成する分配・合成回路の前段に、送受信信号
の位相をシフトさせる補助可変移相器を設け、該補助可
変移相器の移相量の制御を、指向ビーム方向での基準ビ
ーム方向に対する円偏波成分の位相変化分が上記移相
制御量により補償されるよう行うものである。
In the electronic scanning array antenna device according to the present invention, an auxiliary variable phase shifter for shifting the phase of the transmission / reception signals is provided in the preceding stage of the distribution / combining circuit for distributing / combining the transmission / reception signals to / from the circular polarization element antenna. Is provided, and the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is controlled so that the phase change amount of each circular polarization component with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is compensated by the phase shift control amount. .

【0021】この発明は上記電子走査型アレイアンテナ
装置において、上記円偏波素子アンテナを所定の配列に
従って配置してなるアレイアンテナ体を複数備え、ビー
ム走査時、上記各アレイアンテナ体における各円偏波素
子アンテナでの励振位相の制御を、上記各アレイアンテ
ナ体でのビーム方向による円偏波成分の位相変化分が
上記励振位相の制御量により補償されるよう行うもので
ある。
According to the present invention, in the above electronic scanning array antenna device, a plurality of array antenna bodies having the circularly polarized element antennas arranged according to a predetermined arrangement are provided, and when the beam is scanned, the circular polarization of each of the array antenna bodies is increased. The control of the excitation phase in the wave element antenna is performed so that the phase change amount of each circularly polarized wave component due to the beam direction in each array antenna body is compensated by the control amount of the excitation phase.

【0022】[0022]

【作用】この発明においては、アレイアンテナ部を構成
する複数の円偏波素子アンテナでの励振位相をビーム方
向データに基づいて制御してビーム走査を行う構成に加
えて、ビーム走査時、上記ビーム方向データに基づい
て、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏
成分の位相変化分を演算し、各円偏波素子アンテナで
の励振位相の制御を、この演算結果に基づいて、上記ビ
ーム方向による円偏波成分の位相変化分が上記励振位
相の制御量により補償されるよう制御するようにしたか
ら、上記各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御によ
るビーム走査を、ビーム方向による円偏波成分の位相
の変動を招くことなく行うことができる。
According to the present invention, in addition to the configuration in which the excitation phase in the plurality of circularly polarized element antennas constituting the array antenna section is controlled on the basis of the beam direction data to perform the beam scanning, the beam scanning is performed during the beam scanning. Based on the direction data, the phase change amount of each circular polarization component with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is calculated, and the control of the excitation phase in each circular polarization element antenna is performed based on the calculation result described above. Since the phase change of each circular polarization component due to the beam direction is controlled so as to be compensated by the control amount of the excitation phase, the beam scanning by controlling the excitation phase of each circular polarization element antenna This can be performed without causing a change in the phase of each circular polarization component depending on the direction.

【0023】また、この発明においては、ビーム方向に
よる円偏波成分の位相変化分に対応した位相補正信号
を発生する位相補正演算回路を備え、円偏波素子アンテ
ナの励振位相を設定する可変移相器への設定位相信号を
上記位相補正信号によりバイアス的に補正するようにし
たので、ビーム走査時におけるビーム方向による円偏
成分の位相変動を、上記設定位相信号を発生する移相
器設定回路に上記位相補正演算回路を付加するだけの簡
単な構成により回避することができる。
Also, in the present invention, a phase correction arithmetic circuit for generating a phase correction signal corresponding to the phase change of each circularly polarized wave component depending on the beam direction is provided, and the excitation phase of the circularly polarized element antenna is set variable. Since the set phase signal to the phase shifter is bias-corrected by the phase correction signal , the phase fluctuation of each circularly polarized wave component depending on the beam direction at the time of beam scanning is performed by the phase shift that generates the set phase signal. This can be avoided by a simple configuration in which the above-mentioned phase correction arithmetic circuit is added to the instrument setting circuit.

【0024】この発明においては、上記複数の円偏波素
子アンテナにより構成されるアレイアンテナ部での送受
信円偏波の互いに直交する励振ベクトル成分の比率を軸
比データとして記憶し、上記ビーム方向データとともに
軸比データに基づいて上記指向ビーム方向での基準ビー
ム方向に対する円偏波の回転位相変化分を演算するよう
にしたので、軸比の悪いアンテナ装置においても、軸比
に関係なく、アレイアンテナ体から放射されるビームの
走査を、その指向方向による円偏波成分の位相変動を
招くことなく行うことができる。
According to the present invention, the ratio of the excitation vector components of transmission / reception circularly polarized waves orthogonal to each other in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas is stored as axial ratio data, and the beam direction data is stored. At the same time, the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the above-mentioned directional beam direction is calculated based on the axial ratio data. The beam emitted from the body can be scanned without causing a phase change of each circularly polarized wave component depending on the direction of the beam.

【0025】この発明においては、上記分配・合成回路
の前段に補助可変移相器を設け、該補助可変移相器の移
相量の制御を、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対
する円偏波成分の位相変化分が上記移相制御量により
補償されるよう行うようにしたので、各円偏波素子アン
テナに対する可変移相器へ位相設定信号を供給する移相
器設定回路の構成を変更することなく、ビーム走査時、
ビーム方向による円偏波成分の位相変動を防止するこ
とができる。
In the present invention, an auxiliary variable phase shifter is provided in the preceding stage of the distribution / synthesis circuit, and the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is controlled by each circular deviation with respect to the reference beam direction in the directional beam direction. Since the phase change of the wave component is compensated by the phase shift control amount, the configuration of the phase shifter setting circuit that supplies the phase setting signal to the variable phase shifter for each circular polarization element antenna is changed. Without beam scanning,
It is possible to prevent the phase variation of each circularly polarized wave component depending on the beam direction.

【0026】この発明においては、上記円偏波素子アン
テナを所定の配列に従って配置してなるアレイアンテナ
体を複数備え、ビーム走査時、上記各アレイアンテナ体
における各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、
各アレイアンテナ体でのビーム方向による円偏波成分
位相変化分が上記励振位相の制御量により補償される
よう行うようにしたので、複数のアレイアンテナ体を動
作させた場合、アレイアンテナ体の切り替わり時に
偏波成分の位相の位相とびが生ずるのを回避でき、これ
により位相情報に基づいて信号処理するシステムで処理
信号の不連続部分が発生するのを防止することができ
る。
According to the present invention, a plurality of array antenna bodies having the above-mentioned circular polarization element antennas arranged according to a predetermined arrangement are provided, and the excitation phase of each circular polarization element antenna in each array antenna body at the time of beam scanning. Control of
Each circular polarization component by the beam direction at each array antenna element
Since the phase change of the above is compensated by the control amount of the excitation phase, when multiple array antenna bodies are operated, the phase skip of the phase of each circular polarization component when the array antenna bodies are switched. This can be prevented from occurring, which can prevent a discontinuity in the processed signal from occurring in a system that processes the signal based on the phase information.

【0027】[0027]

【実施例】実施例1.図1(a) は本発明の第1の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置の構成を示すブロ
ック図、図1(b) は図8と同一のxyz座標系において
指向ビーム方向U,及び基準ビーム方向(z軸方向)を
示す図であり、図において、図6〜図8と同一符号は従
来の電子走査型アレイアンテナ装置200と同一のもの
を示し、101は本実施例の電子走査型アレイアンテナ
装置で、従来装置と同様、図11に示すような移動体衛
星通信システム50における移動局51等に搭載されて
おり、そのアレイアンテナ部10を構成する各円偏波素
子アンテナ1は、可変移相器群20の各可変移相器2を
介して送信信号の分配及び受信信号の合成を行う分配・
合成回路3に接続されている。ここで上記分配・合成回
路3は送受信部40に、また上記各可変移相器2は、本
アンテナ装置100のビーム方向を制御するアンテナ制
御器30aに接続されている。
EXAMPLES Example 1. FIG. 1 (a) is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a directional beam direction U and a reference in the same xyz coordinate system as in FIG. It is a figure which shows a beam direction (z-axis direction), In the figure, the code | symbol same as FIG. 6-FIG. 8 shows the same thing as the conventional electronic scanning type array antenna apparatus 200, 101 is the electronic scanning type of this Example. The array antenna device is mounted on the mobile station 51 or the like in the mobile satellite communication system 50 as shown in FIG. 11 as in the conventional device, and each circular polarization element antenna 1 constituting the array antenna unit 10 is Distribution for performing transmission signal distribution and reception signal combination via each variable phase shifter 2 of the variable phase shifter group 20.
It is connected to the synthesis circuit 3. Here, the distributing / combining circuit 3 is connected to the transmitting / receiving unit 40, and each of the variable phase shifters 2 is connected to the antenna controller 30a that controls the beam direction of the antenna device 100.

【0028】そして本実施例では、上記制御器30a
は、移動局の地上での位置及び姿勢に関する位置及び姿
勢データGに基づいてビーム方向データHを演算するビ
ーム方向データ演算回路31と、上記ビーム方向データ
Hに基づいて指向ビーム方向Uでの基準ビーム方向(z
軸方向)に対する円偏波成分の位相変化分φ(ξ,η)
を位相補正信号Sφとして算出する位相補正演算回路3
3と、上記ビーム方向データHに基づいて、各可変移相
器2での移相量Φi を算出し、さらに該移相量Φi を上
記位相変化分φ(ξ,η)によりバイアス的に補正し、
この補正した移相量Ψi に対応する設定位相信号SΨi
を各可変移相器2に供給する移相器設定回路32aとを
有している。
In the present embodiment, the controller 30a described above is used.
Is a beam direction data calculation circuit 31 that calculates beam direction data H based on position and attitude data G regarding the position and attitude of the mobile station on the ground, and a reference in the directional beam direction U based on the beam direction data H. Beam direction (z
Phase change of circularly polarized wave component φ (ξ, η)
Phase correction calculation circuit 3 for calculating
3 and the beam direction data H, the phase shift amount Φi in each variable phase shifter 2 is calculated, and the phase shift amount Φi is further increased.
Serial position phase variation φ (ξ, η) bias to be corrected by,
The set phase signal SΨi corresponding to this corrected phase shift amount Ψi
And a phase shifter setting circuit 32a for supplying the variable phase shifter 2 to each variable phase shifter 2.

【0029】次に動作について説明する。ここでは、ア
レイアンテナ部10がn個の円偏波素子アンテナ1によ
り構成されており、またアレイアンテナ部10からの放
射電波の軸比の劣化がないもの,つまり放射円偏波の進
む方向(z軸方向)からみたその垂直成分Ev と水平成
分EH とが等しいものについて説明する。
Next, the operation will be described. Here, the array antenna unit 10 is composed of n circular polarization element antennas 1, and there is no deterioration in the axial ratio of the radio wave radiated from the array antenna unit 10, that is, the direction in which the radiated circular polarization advances ( The vertical component Ev and the horizontal component EH of the same when viewed from the z-axis direction) will be described.

【0030】ビーム方向データ演算回路31は、移動局
の位置及び姿勢に関するデータGを受け、この位置及び
姿勢データGと衛星局の位置情報等により指向するビー
ム方向をビーム方向データHとして算出する。すると、
上記位相補正演算回路33では、ビーム方向データHか
ら、指向ビーム方向Uでの基準ビーム方向(z軸方向)
に対する円偏波成分の位相変化分φ(ξ,η)を演
し、これを位相補正信号Sφとして上記移相器設定回路
4aに供給する。
The beam direction data calculation circuit 31 receives the data G regarding the position and attitude of the mobile station, and calculates the beam direction to be directed as the beam direction data H based on the position and attitude data G and the position information of the satellite station. Then,
In the phase correction arithmetic circuit 33, from the beam direction data H, the reference beam direction in the directional beam direction U (z-axis direction)
Phase variation φ (ξ, η) of the circular polarization component to be computation, and supplies to the phase shifter setting circuit 4a so as phase correction signal Esufai.

【0031】またこの時、該移相器設定回路32aで
は、上記ビーム方向データHに基づいて、各可変移相器
2での移相量Φi (i=1〜n)を、上記(3)式,つ
まり、 Φi =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) から設定し、さらにこの設定移相量Φi から上記円偏波
成分の位相変化分φを減算して補正移相量Ψi を求め、
上記各可変移相器2に、その移相量をΨi に設定する設
定位相信号SΨiを供給する。
[0031] At this time, in該移phase shifter setting circuit 32 a, based on the beam direction data H, the amount of phase shift .PHI.i (i = 1 to n) in each variable phase shifter 2, the (3 ), That is, Φi = ([Pi] · [u]) 360 / λ (deg), and the circularly polarized wave from the set phase shift amount Φi.
The phase shift amount φ of the component is subtracted to obtain the corrected phase shift amount Ψi,
The variable phase shifter 2 is supplied with a set phase signal SΨi for setting the phase shift amount to Ψi.

【0032】これにより円偏波素子アンテナに対応する
可変移相器2の移相量Ψi は、 Ψi =Φi −φ =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ−φ(ξ,η,ep )…(12) となる。
As a result, the phase shift amount Ψi of the variable phase shifter 2 corresponding to the circular polarization element antenna is Ψi = Φi−φ = ([Pi] · [u]) 360 / λ− φ (ξ, η, ep) (12)

【0033】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波成分の位相は、アレイアンテナ部10を構成する
各円偏波素子アンテナ1での励振位相,つまり上記可変
移相器での移相量Ψi に上記ビーム方向による位相変化
φを加えた値(Ψi +φ)となるが、上記励振位相Ψ
i は、ビーム方向データHに基づく所要方向にビームを
指向させるための励振位相Φi から、指向ビーム方向で
の基準ビーム方向(z軸方向)に対する円偏波の回転位
相変化分φを減算した値となっているため、結果的に、
この場合、所定方向に指向させたビームでの円偏波成分
位相は、 Ψi +φ=(Φi −φ)+φ=(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ となって、ビームの仰角ξや振れ角η,つまりビーム方
向に関係のないものとなり、どの方向にビームを指向し
ても円偏波成分の位相一定にすることができる。な
お、上記円偏波成分の位相変化分φ(ξ,η,ep )は
円偏波素子アンテナの配置やアレイアンテナ部の幾何学
的構造により変更する必要がある。
Here, the phase of the circular polarization component in the beam directed in a predetermined direction is the excitation phase in each circular polarization element antenna 1 constituting the array antenna section 10, that is, the variable phase shifter. Phase shift due to the beam direction above the phase shift amount Ψi
It is a value (Ψi + φ) that is the quantity φ, but the excitation phase Ψ
i is a value obtained by subtracting the rotational phase change φ of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction (z-axis direction) in the pointing beam direction from the excitation phase Φi for directing the beam in the required direction based on the beam direction data H. Therefore, as a result,
In this case, the circular polarization component of the beam directed in the specified direction
The phase, Ψi + φ = (Φi -φ ) + φ = ( [Pi] - [u]) becomes 360 / lambda, the beam elevation angle ξ and deflection angle eta, i.e. it shall not related to the beam direction, which Ru can be made constant the phase of the circularly polarized wave components even directed to the beam direction. The phase change φ (ξ, η , ep ) of the circularly polarized wave component needs to be changed depending on the arrangement of the circularly polarized element antenna and the geometric structure of the array antenna section.

【0034】このように本実施例では、ビーム走査時の
観測点(ビーム方向)Uから見た円偏波成分の位相変化
分φ(ξ,η,ep )を解析的に求め、この位相変化分
が零となるよう、円偏波素子アンテナ1での励振位相を
バイアス的に一括補正するようにしたので、上記各円偏
波素子アンテナ1での励振位相の制御によるビーム走査
を、ビーム方向による円偏波成分の位相の変動を招くこ
となく行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the phase change φ (ξ, η , ep ) of the circular polarization component viewed from the observation point (beam direction) U during beam scanning is analytically obtained, and this phase change is obtained. Since the excitation phase in the circular polarization element antenna 1 is collectively corrected in a bias manner so that the component becomes zero, the beam scanning by controlling the excitation phase in each circular polarization element antenna 1 is performed in the beam direction. This can be performed without causing a change in the phase of the circular polarization component due to.

【0035】また、ビーム方向による円偏波成分の位相
変化分φに対応した位相補正信号Sφを発生する位相補
正演算回路33を備え、ビーム方向データHに基づく可
変移相器2の移相量Φi を上記位相補正信号によりバイ
アス的に補正するようにしたので、ビーム方向による円
偏波成分の位相変動を回避する回路構成を、従来のアン
テナ制御器30に上記位相補正演算回路33を付加して
簡単に実現でき、しかもこの位相補正演算回路33はI
CあるいはLSIを用いて容易に構成できるもので、ア
ンテナ装置をコンパクトかつ安価でしかも精度の高いも
のとできる。
A phase correction operation circuit 33 for generating a phase correction signal Sφ corresponding to the phase change φ of the circularly polarized wave component depending on the beam direction is provided, and the phase shift amount of the variable phase shifter 2 based on the beam direction data H. Since Φi is corrected in a bias-like manner by the phase correction signal, a circuit configuration for avoiding the phase fluctuation of the circularly polarized wave component depending on the beam direction is added to the conventional antenna controller 30 by adding the phase correction arithmetic circuit 33. And the phase correction arithmetic circuit 33 can be realized easily.
Since it can be easily configured by using C or LSI, the antenna device can be made compact, inexpensive, and highly accurate.

【0036】実施例2.図2はこの発明の第2の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置を説明するための
図であり、図において102は本実施例の電子走査型ア
レイアンテナ装置で、ここでは上記第1実施例の電子走
査型アレイアンテナ装置101の構成に加えて、上記ア
レイアンテナ部10からの送受信円偏波の互いに直交す
る励振ベクトル成分の比率(ep =Ev /EH )を軸比
データとして記憶する軸比データ記憶回路36を備え、
上記可変移相器2の移相量を補正する位相補正信号を発
生する位相補正演算回路33aを、上記ビーム方向デー
タHだけでなく上記軸比データep にも基づいて各指向
ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波成分の
相変化分φ1 (ξ,η,ep )を演算する回路構成とし
たものであり、ここでは、アンテナ制御部30bは移相
器設定回路32a,位相補正演算回路33a、及び軸比
データ記憶回路36とを有する構成となっている。その
他の構成は上記第1実施例と同一である。
Example 2. FIG. 2 is a diagram for explaining an electronic scanning type array antenna device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 102 denotes the electronic scanning type array antenna device of the present embodiment, and here, the first embodiment described above. In addition to the configuration of the electronic scanning array antenna device 101 of FIG .
An axial ratio data storage circuit 36 for storing the ratio of excitation vector components (ep = Ev / EH) as axial ratio data,
Based on not only the beam direction data H but also the axial ratio data ep, a phase correction arithmetic circuit 33a for generating a phase correction signal for correcting the phase shift amount of the variable phase shifter 2 is used as a reference in each directional beam direction. The circuit configuration is such that the phase change amount φ 1 (ξ, η, ep) of the circularly polarized wave component with respect to the beam direction is calculated. Here, the antenna control unit 30b includes the phase shifter setting circuit 32a, It has a configuration including a phase correction arithmetic circuit 33a and an axial ratio data storage circuit 36. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0037】このような構成の本実施例では、電子走査
型アレイアンテナ装置102の軸比を実測あるいはシミ
ュレーション等により求めて、軸比データep をデータ
記憶回路36に記憶させておく。そして、ビーム走査
時、位相補正演算回路33aでは、上記(11)式にパ
ラメータとして含まれるEv 及びEH を上記軸比データ
ep (=Ev /EH )に基づいて決定する。そしてビー
ム方向データに基づいて、指向ビーム方向での基準ビー
ム方向(z軸方向)に対する円偏波成分の位相変化分φ
1 (ξ,η,ep )を上記パラメータを設定した(1
1)式から算出して、これを位相補正信号Sφ1 として
移相器設定回路32aに出力する。
In this embodiment having such a configuration, the axial ratio of the electronic scanning array antenna device 102 is obtained by actual measurement or simulation, and the axial ratio data ep is stored in the data storage circuit 36. Then, during beam scanning, the phase correction arithmetic circuit 33a determines Ev and EH included as parameters in the equation (11) based on the axial ratio data ep (= Ev / EH) . Then, based on the beam direction data, the phase change φ of the circular polarization component with respect to the reference beam direction (z-axis direction) in the directional beam direction.
1 (ξ, η, ep) is set to the above parameters (1
It is calculated from the equation (1) and is output to the phase shifter setting circuit 32a as the phase correction signal Sφ1.

【0038】また、この時該移相器設定回路32aで
は、上記ビーム方向データHに基づいて、上記可変移相
器の移相量Φi を上記(3)式,つまり、 Φi=(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ (deg) から求め、さらにこの移相量Φi から上記円偏波成分の
位相変化分φ1 を減算して各可変移相器2aでの補正移
相量Ψi1を求め、上記各可変移相器2に、その移相量を
Ψi1に設定する設定位相信号SΨi1を供給する。
At this time, in the phase shifter setting circuit 32a, based on the beam direction data H, the phase shift amount Φi of the variable phase shifter is calculated by the equation (3), that is, Φi = ([Pi] [U]) Obtained from 360 / λ (deg) and further subtracting the phase change φ1 of the circular polarization component from the phase shift amount Φi to correct the phase shift in each variable phase shifter 2a. The amount Ψ i1 is obtained, and the set phase signal S Ψ i1 for setting the amount of phase shift to Ψ i1 is supplied to each variable phase shifter 2.

【0039】これにより円偏波素子アンテナ1に対応す
る可変移相器2の移相量Ψi1は、 Ψi1=Φi−φ1 =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ−φ1(ξ,η,ep )…(14) となる。
Accordingly, the phase shift amount Ψi 1 of the variable phase shifter 2 corresponding to the circular polarization element antenna 1 is Ψi1 = Φi−φ1 = ([Pi] · [u]) 360 / λ− φ1 (ξ, η, ep) (14)

【0040】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波成分の位相は、アレイアンテナ部10を構成する
各円偏波素子アンテナ1での励振位相Ψi1に上記ビーム
方向による相変化分φ1 を加えた値(Ψi1+φ1 )と
なるが、上記励振位相Ψi1はビーム方向データHに基づ
く所要方向にビームを指向させるための励振位相Φiか
ら、指向ビーム方向での基準ビーム方向(z軸方向)に
対する、軸比を考慮した円偏波成分の位相変化分φ1 を
減算した値となっているため、結果的に、この場合、所
定方向に指向させたビームでの円偏波成分の位相は、 Ψi1+φ1 =(Φi −φ1 )+φ1 =(〔Pi 〕・〔u〕)360/λ となる。これにより、軸比の悪い,つまりEv とEH の
比が1でないアンテナ装置であっても、ビームの仰角ξ
や振れ角η,つまりビーム方向に関係のないものとな
り、アレイアンテナ部から放射されるビームの走査を、
その指向方向による円偏波成分の位相変動を招くことな
く行うことができる。
[0040] Here, the phase of the circularly polarized components of the beam which is directed in a predetermined direction, position phase change due to the beam direction to the excitation phase Ψi1 in each circularly polarized antenna elements 1 constituting the array antenna unit 10 It becomes a value (Ψi1 + φ1) obtained by adding the minute φ1, but the excitation phase Ψi1 is calculated from the excitation phase Φi for directing the beam in the required direction based on the beam direction data H to the reference beam direction (z-axis direction) in the directed beam direction. ), The phase change φ1 of the circular polarization component considering the axial ratio is subtracted, and as a result, in this case, the phase of the circular polarization component in the beam directed in the predetermined direction is , Ψi1 + φ1 = (Φi−φ1) + φ1 = ([Pi] · [u]) 360 / λ. As a result, even if the antenna device has a poor axial ratio, that is, the ratio of Ev to EH is not 1, the beam elevation angle ξ
And the deflection angle η, that is, it has nothing to do with the beam direction, and scans the beam emitted from the array antenna
This can be performed without causing a phase change of the circularly polarized wave component due to the directing direction.

【0041】このように本実施例では、上記複数の円偏
波素子アンテナにより構成されるアレイアンテナ部での
送受信円偏波の互いに直交する励振ベクトル成分の比率
を軸比データep として記憶し、上記ビーム方向データ
Hだけでなく軸比データepに基づいてビーム方向によ
る円偏波成分の位相変化分φ1 を算出し、これに基づい
て円偏波素子アンテナの励振位相を補正するようにした
ので、軸比の悪いアンテナ装置においても、軸比に関係
なく、アレイアンテナ体から放射されるビームの走査
を、その指向方向による円偏波成分の位相変動を招くこ
となく行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the ratio of the excitation vector components of transmission / reception circularly polarized waves orthogonal to each other in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas is stored as the axial ratio data ep, Since not only the beam direction data H but also the axial ratio data ep is calculated, the phase change φ1 of the circular polarization component due to the beam direction is calculated, and the excitation phase of the circular polarization element antenna is corrected based on this. Even in an antenna device having a poor axial ratio, the beam radiated from the array antenna body can be scanned without causing a phase variation of the circularly polarized wave component due to its directing direction, regardless of the axial ratio.

【0042】実施例3.図3はこの発明の第3の実施例
による電子走査型アレイアンテナ装置であり、図におい
て、103は本実施例の電子走査型アレイアンテナ装置
で、これは、従来の電子走査型アレイアンテナ装置20
0の構成において、上記円偏波素子アンテナへの送受信
信号SRFを分配,合成する分配・合成回路3の前段に、
送受信信号SRFの位相をシフトさせる補助可変移相器7
を備えるとともに、ビーム方向データHに基づいて、指
向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波成分の
位相変化分φ(ξ,η)を演算し、これが零となるよう
上記補助可変移相器7の移相量を設定する補助移相器設
定回路32bを備えたものであり、ここではアンテナ制
御部30cは、ビーム方向データ演算回路31及び位相
器設定回路32に加えて、補助移相器設定回路32bを
有する構成となっている。
Example 3. FIG. 3 shows an electronic scanning array antenna device according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 103 is an electronic scanning array antenna device of this embodiment, which is a conventional electronic scanning array antenna device 20.
In the configuration of 0, in front of the distribution / combining circuit 3 that distributes and combines the transmission / reception signal SRF to / from the circular polarization element antenna,
Auxiliary variable phase shifter 7 for shifting the phase of the transmission / reception signal SRF
In addition, the phase change amount φ (ξ, η) of the circularly polarized wave component with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is calculated based on the beam direction data H, and the above assistance is performed so that the phase change amount φ (ξ, η) becomes zero. The auxiliary phase shifter setting circuit 32b for setting the amount of phase shift of the variable phase shifter 7 is provided. Here, in addition to the beam direction data calculation circuit 31 and the phase shifter setting circuit 32, the antenna control unit 30c includes It has a configuration including an auxiliary phase shifter setting circuit 32b.

【0043】この実施例では、観測点から見た円偏波
分の位相変化分φを、上記第1の実施例のように各円偏
波素子アンテナ1に対応する可変移相器2の移相量の制
御により補正するのではなく、送受信信号SRFを分配・
合成回路3による分配の前あるいは合成の後に補助可変
移相器7により位相シフトさせて送受信信号SRF1 とす
ることにより補正するようにしたので、円偏波素子アン
テナ1の励振位相を設定する可変移相器2へ設定位相信
号を供給する移相器設定回路32の構成を変更すること
なく、ビーム走査時、ビーム方向による円偏波成分の
相変動を回避することができる。
[0043] In this embodiment, the circular polarization formed as seen from the observation point
The phase change amount φ is not corrected by controlling the phase shift amount of the variable phase shifter 2 corresponding to each circular polarization element antenna 1 as in the first embodiment, but the transmission / reception signal SRF is distributed.・
Before and after the distribution by the combining circuit 3, or after combining, the auxiliary variable phase shifter 7 is used to correct the phase shift to form the transmission / reception signal SRF1. Therefore, the variable shift for setting the excitation phase of the circular polarization element antenna 1 is performed. Without changing the configuration of the phase shifter setting circuit 32 that supplies the set phase signal to the phase shifter 2, it is possible to avoid the phase fluctuation of the circular polarization component depending on the beam direction during beam scanning.

【0044】なお、上記各実施例では、アレイアンテナ
部が1つである電子走査型アレイアンテナ装置について
説明したが、上記電子走査型アレイアンテナ装置はアレ
イアンテナ部を複数有するものでもよい。
In each of the above embodiments, the electronic scanning type array antenna device having one array antenna part has been described, but the electronic scanning type array antenna device may have a plurality of array antenna parts.

【0045】実施例4.図4は本発明の第4の実施例に
よる電子走査型アレイアンテナ装置を示す図、図5はそ
の動作を説明するための図であり、図において、104
は本実施例の第1,第2のアレイアンテナ部10a,1
0bを有する電子走査型アレイアンテナ装置で、各アレ
イアンテナ部10a,10bはアレイアンテナ部支持板
11に保持され、それぞれ円偏波素子アンテナ1a,1
bを所定の配列パターンに従って配置した構造となって
いる。
Example 4. FIG. 4 is a diagram showing an electronic scanning type array antenna device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining the operation thereof.
Is the first and second array antenna units 10a, 1 of this embodiment.
In the electronic scanning array antenna device having 0b, the array antenna units 10a and 10b are held by the array antenna unit support plate 11, and the circular polarization element antennas 1a and 1b, respectively.
It has a structure in which b is arranged according to a predetermined array pattern.

【0046】そしてこの電子走査型アレイアンテナ装置
104では、各アレイアンテナ部10a,10bに対応
して、第1,第2の分配・合成回路3a,3bと、第
1,第2の可変移相器群20a,20bとが設けられて
おり、これらは上記第1実施例の分配・合成回路及び可
変移相器群と同一の構成となっている。
In the electronic scanning array antenna device 104, the first and second distribution / combining circuits 3a and 3b and the first and second variable phase shifts are provided corresponding to the array antenna units 10a and 10b. Group 20a, 20b are provided, and these have the same structure as the group of divider / combiner and variable phase shifter of the first embodiment.

【0047】またここでは、上記各アレイアンテナ部1
0a,10bのビーム走査を制御するアンテナ制御器3
0dは、第1実施例と同一構成のビーム方向データ演算
回路31と、上記第1及び第2の可変移相器群20a,
20bの可変移相器の移相量をそれぞれ設定位相信号S
Ψia,SΨibにより設定する移相器設定回路32bと、
該回路32bに位相補正信号Sφa ,Sφb を出力する
位相補正演算回路33と、ビーム方向データHに基づい
て上記各送受信信号切換器4及び設定位相信号切換器5
を制御信号CSにより制御する切換器制御回路34とを
有している。
Further, here, each array antenna unit 1
Antenna controller 3 for controlling beam scanning of 0a and 10b
0d is a beam direction data operation circuit 31 having the same configuration as that of the first embodiment, the first and second variable phase shifter groups 20a,
The phase shift amount of the variable phase shifter of 20b is set by the phase signal S
A phase shifter setting circuit 32b set by Ψia and SΨib,
The phase correction arithmetic circuit 33 for outputting the phase correction signals Sφa and Sφb to the circuit 32b, and the transmission / reception signal switch 4 and the set phase signal switch 5 based on the beam direction data H.
And a switch control circuit 34 for controlling the control signal by the control signal CS.

【0048】また送受信部40と上記各分配・合成回路
3a,3bとの間には、送受信信号SRFの切換器4が設
けられ、上記各可変移相器群20a,20bとアンテナ
制御部30dとの間には、上記移相器設定回路32bか
らの各設定位相信号Ψia,Ψibを切り換える切換器5が
設けられている。
A switch 4 for the transmission / reception signal SRF is provided between the transmission / reception unit 40 and each of the distribution / synthesis circuits 3a, 3b, and each of the variable phase shifter groups 20a, 20b and the antenna control unit 30d are connected to each other. A switch 5 for switching between the set phase signals Ψia and Ψib from the phase shifter setting circuit 32b is provided between them.

【0049】ここで、上記移相器設定回路32bは、図
5に示すように第1及び第2のアレイアンテナ部10
a,10bからの送受信円偏波の進む方向がza 軸方
向,及びzb 軸方向と一致するよう設定されたxa ya
za 座標系,及び第2のxb ybzb 座標系を基準とし
て、つまり各座標系のza 軸方向,及びzb 軸方向を基
準ビーム方向として、設定位相信号SΨia,SΨibを出
力するよう構成されている。
Here, the phase shifter setting circuit 32b includes the first and second array antenna units 10 as shown in FIG.
xa ya is set so that the directions of the circularly polarized waves transmitted and received from a and 10b coincide with the za axis direction and the zb axis direction.
The set phase signals SΨia, SΨib are output based on the za coordinate system and the second xbybzb coordinate system, that is, the za axis direction and the zb axis direction of each coordinate system are the reference beam directions.

【0050】次に作用効果について説明する。なお、説
明の都合上、上記第1のアレイアンテナ部10aでは、
ビーム方向Ua1からビーム方向Ua2の範囲でビーム走査
が行われ、第2のアレイアンテナ部10bでは、上記ビ
ーム方向Ua2とほぼ同一方向のビーム方向Ub1からビー
ム方向Ub2の範囲でビーム走査が行われ、両アレイアン
テナ部のビーム走査の範囲は若干重なっているものとす
る。
Next, the function and effect will be described. For convenience of explanation, in the first array antenna section 10a,
Beam scanning is performed in the range from the beam direction Ua1 to the beam direction Ua2, and in the second array antenna unit 10b, beam scanning is performed in the range from the beam direction Ub1 to the beam direction Ub2, which is substantially the same as the beam direction Ua2. It is assumed that the beam scanning ranges of both array antenna units are slightly overlapped.

【0051】このような構成の第4の実施例では、第1
のアレイアンテナ部10aによる走査ビームの方向がビ
ーム方向Ua2に近づくと、上記切換器制御回路34は、
ビーム方向データ演算回路31の出力Hに基づいて上記
各送受信信号切換器4及び設定位相信号切換器5を制御
して、送受信部40からの送受信信号SRFを第1の分配
・合成回路3aから第2の分配・合成回路3bへ切り換
えるとともに、移相器設定回路32の出力を第1の可変
移相器群20aから第2の可変移相器群20bに切り換
える。これにより第1のアレイアンテナ部10aからの
ビームの放射が停止され、代わりに第2のアレイアンテ
ナ部10bからビームの放射が開始されることとなり、
アレイアンテナ部10bによるビーム走査が設定位相信
号Ψiaに基づいてビーム方向Ub1からビーム方向Ub2の
範囲内で行われることとなる。
In the fourth embodiment having such a configuration, the first
When the direction of the scanning beam by the array antenna unit 10a of 1 approaches the beam direction Ua2, the switching device control circuit 34
The transmission / reception signal switcher 4 and the set phase signal switcher 5 are controlled on the basis of the output H of the beam direction data calculation circuit 31 to transmit / receive the transmission / reception signal SRF from the transmission / reception unit 40 from the first distribution / synthesis circuit 3a to the first transmission / combination circuit 3a. The output of the phase shifter setting circuit 32 is switched from the first variable phase shifter group 20a to the second variable phase shifter group 20b while switching to the second distribution / synthesis circuit 3b. As a result, the emission of the beam from the first array antenna unit 10a is stopped, and the emission of the beam from the second array antenna unit 10b is started instead,
The beam scanning by the array antenna unit 10b is performed within the range from the beam direction Ub1 to the beam direction Ub2 based on the set phase signal Ψia.

【0052】また逆に、第2のアレイアンテナ部10b
による走査ビームの方向がビーム方向Ub1に近づくと、
上記切換器制御回路34は、ビーム方向データ演算回路
31の出力Hに基づいて上記各送受信信号切換器4及び
設定位相信号切換器5を制御して、送受信部40からの
送受信信号SRFを第2の分配・合成回路3bから第1の
分配・合成回路3aへ切り換えるとともに、移相器設定
回路32の出力を第2の可変移相器群20bから第2の
可変移相器群20aに切り換える。これにより第2のア
レイアンテナ部10bからのビームの放射が停止され、
代わりに第1のアレイアンテナ部10aからのビームの
放射が開始され、第1のアレイアンテナ部10aによる
ビーム走査が設定位相信号Ψiaに基づいてビーム方向U
a2からビーム方向Ua1の範囲内で行われることとなる。
On the contrary, the second array antenna section 10b
When the direction of the scanning beam due to approaches the beam direction Ub1,
The switching device control circuit 34 controls the transmission / reception signal switching device 4 and the set phase signal switching device 5 based on the output H of the beam direction data operation circuit 31 to output the transmission / reception signal SRF from the transmission / reception unit 40 to the second transmission / reception signal SRF. And the output of the phase shifter setting circuit 32 is switched from the second variable phase shifter group 20b to the second variable phase shifter group 20a. This stops the emission of the beam from the second array antenna unit 10b,
Instead, the beam emission from the first array antenna unit 10a is started, and the beam scanning by the first array antenna unit 10a is performed based on the set phase signal Ψia in the beam direction U.
This is performed within the range from a2 to the beam direction Ua1.

【0053】次に、上記各アレイアンテナ部10a,1
0bでのビーム走査について簡単に説明する。第1,第
2のアレイアンテナ部10a,10bでは、図5に示す
ようにそれぞれアレイアンテナ部からの送受信円偏波の
進む方向がza 軸方向,及びzb 軸方向に一致するよう
xa ya za 座標系,及びxb yb zb 座標系が設定さ
れており、上記位相補正演算回路33bは、演算回路3
1からのビーム方向データHに基づいて、各座標系のz
a 軸方向,及びzb 軸方向を基準ビーム方向として位相
補正信号Sφa ,Sφb を出力し、またこの時上記移相
器設定回路32bは、演算回路31からのビーム方向デ
ータH及び位相補正信号Sφa ,Sφb に基づいて、各
座標系のza 軸方向,及びzb 軸方向を基準ビーム方向
として設定位相信号SΨia,SΨibを出力する。すなわ
ち、第1のアレイアンテナ部10aに対応する可変移相
器の移相量Ψiaは、Ψia=Φia−φa となる。
Next, each of the array antenna parts 10a, 1
The beam scanning at 0b will be briefly described. In the first and second array antenna units 10a and 10b, as shown in FIG. 5, xa ya za coordinates are set so that the directions of transmission and reception circularly polarized waves from the array antenna units coincide with the za axis direction and the zb axis direction, respectively. System and the xbybzb coordinate system are set, and the phase correction arithmetic circuit 33b is the arithmetic circuit 3
Z of each coordinate system based on the beam direction data H from 1
Phase correction signals Sφa and Sφb are output with the a-axis direction and the zb-axis direction as reference beam directions, and at this time, the phase shifter setting circuit 32b outputs the beam direction data H from the arithmetic circuit 31 and the phase correction signal Sφa, Based on Sφb, set phase signals SΨia and SΨib are output with the za axis direction and zb axis direction of each coordinate system as the reference beam directions. That is, the phase shift amount Ψia of the variable phase shifter corresponding to the first array antenna unit 10a is Ψia = Φia−Φa.

【0054】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波成分の位相は、アレイアンテナ部10aを構成す
る各円偏波素子アンテナ1aでの励振位相Ψiaに上記ビ
ーム方向による位相変化分φa を加えた値(Ψia+φa
)となるが、上記励振位相Ψiaはビーム方向データH
に基づく所要方向にビームを指向させるための励振位相
Φiaから、指向ビーム方向での基準ビーム方向(za 軸
方向)に対する円偏波成分の位相変化分φa を減算した
値となっているため、結果的に、この場合、所定方向に
指向させたビームでの円偏波成分の位相は、 Ψia+φa =(Φia−φa )+φa =(〔Pia〕・〔ua 〕)360/λ となって、ビームの仰角や振れ角,つまりビーム方向に
関係のないものとなり、どの方向にビームを指向しても
円偏波成分の位相は一定になる。ここで〔Pia〕はアレ
イアンテナ部10aを構成する任意の円偏波素子アンテ
ナ1i 位置ベクトル、〔ua 〕は第1のアレイアンテナ
部10aでの送受信電波の方向の単位ベクトルで、それ
ぞれ上記xa ya za 座標系におけるものである。また
同様に、第2のアレイアンテナ部10bに対応する可変
移相器の移相量Ψibは、Ψib=Φib−φb となる。
[0054] Here, the phase of circularly polarized components of the beam which is directed in a predetermined direction, that due to the beam direction to the excitation phase Ψia in each circularly polarized antenna elements 1a constituting the array antenna unit 10a-position Value (φia + φa) with phase change φa added
), The excitation phase Ψia is the beam direction data H
The value obtained by subtracting the phase change φa of the circular polarization component with respect to the reference beam direction (za axis direction) in the pointing beam direction from the excitation phase Φia for directing the beam in the required direction based on In this case, the phase of the circularly polarized wave component in the beam directed in the predetermined direction is Ψia + φa = (Φia−φa) + φa = ([Pia] · [ua]) 360 / λ, and It becomes independent of the elevation angle and the deflection angle, that is, the beam direction, and the phase of the circular polarization component is constant no matter which direction the beam is directed. Here, [Pia] is a position vector of an arbitrary circularly polarized element antenna 1i forming the array antenna unit 10a, and [ua] is a unit vector in the direction of transmission / reception radio waves in the first array antenna unit 10a, which are respectively the above xa ya in the za coordinate system. Similarly, the phase shift amount Ψib of the variable phase shifter corresponding to the second array antenna unit 10b is Ψib = Φib−φb.

【0055】ここで、所定方向に指向させたビームでの
円偏波成分の位相は、アレイアンテナ部10bを構成す
る各円偏波素子アンテナ1bでの励振位相Ψibに上記ビ
ーム方向による位相変化分φb を加えた値(Ψib+φb
)となるが、上記励振位相Ψibはビーム方向データH
に基づく所要方向にビームを指向させるための励振位相
Φibから、指向ビーム方向での基準ビーム方向(zb 軸
方向)に対する円偏波成分の位相変化分φb を減算した
値となっているため、結果的に、この場合、所定方向に
指向させたビームでの円偏波成分の位相は、 Ψib+φb =(Φib−φb )+φb =(〔Pib〕・〔ub 〕)360/λ となって、ビームの仰角や振れ角,つまりビーム方向に
関係のないものとなり、どの方向にビームを指向しても
円偏波成分の位相は一定になる。ここで〔Pib〕はアレ
イアンテナ部10bを構成する任意の円偏波素子アンテ
ナ1i 位置ベクトル、〔ub 〕は第2のアレイアンテナ
部10bでの送受信電波の方向の単位ベクトルで、それ
ぞれ上記xb yb zb 座標系におけるものである。
[0055] Here, the phase of circularly polarized components of the beam which is directed in a predetermined direction, that due to the beam direction to the excitation phase Ψib in each circularly polarized antenna elements 1b constituting the array antenna unit 10b-positions Value (φib + φb) with phase change φb added
), The excitation phase Ψib is the beam direction data H
The value obtained by subtracting the phase change φb of the circular polarization component with respect to the reference beam direction (zb axis direction) in the pointing beam direction from the excitation phase Φib for directing the beam in the required direction based on Therefore, in this case, the phase of the circularly polarized wave component in the beam directed in the predetermined direction is Ψib + φb = (Φib−φb) + φb = ([Pib] · [ub]) 360 / λ, It becomes independent of the elevation angle and the deflection angle, that is, the beam direction, and the phase of the circular polarization component is constant no matter which direction the beam is directed. Here, [Pib] is a position vector of an arbitrary circularly polarized element antenna 1i forming the array antenna unit 10b, and [ub] is a unit vector in the direction of transmission / reception radio waves in the second array antenna unit 10b, which are respectively the above xb yb in the zb coordinate system.

【0056】これによって各アレイアンテナ部10a,
10bから放射される円偏波の、ビーム方向による位
の変動が回避されることとなり、複数のアレイアンテナ
部を動作させた場合、ビーム方向による円偏波成分の
相変化により各アンテナ部間で生ずる位相とびを回避で
き、これにより位相情報に基づいて信号処理するシステ
ムで処理信号に不連続部分が発生するのを防止すること
ができる。
As a result, each array antenna section 10a,
Circularly polarized wave radiated from 10b, the variation of I that position phase in the beam direction becomes to be avoided, when operating a plurality of the array antenna unit, position of the circularly polarized component by the beam direction <br/> It is possible to avoid a phase jump that occurs between the antenna units due to the phase change, and thus to prevent a discontinuous portion from occurring in the processed signal in the system that processes the signal based on the phase information.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上のように本発明に係る電子走査型ア
レイアンテナ装置によれば、アレイアンテナ部を構成す
る複数の円偏波素子アンテナでの励振位相をビーム方向
データに基づいて制御してビーム走査を行う構成に加え
て、ビーム走査時、上記ビーム方向データに基づいて、
指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する円偏波成
の位相変化分を演算し、各円偏波素子アンテナでの励
振位相の制御を、この演算結果に基づいて上記ビーム方
向による円偏波成分の位相変化分が上記励振位相の制
御量により補償されるよう行うようにしたので、上記各
円偏波素子アンテナでの励振位相の制御によるビーム走
査を、ビーム方向による円偏波成分の位相の変動を招
くことなく行うことができる効果がある。
As described above, according to the electronic scanning array antenna device of the present invention, the excitation phases of the plurality of circular polarization element antennas forming the array antenna part are controlled based on the beam direction data. In addition to the configuration for performing beam scanning, at the time of beam scanning, based on the beam direction data,
Each circular NamiNaru respect to the reference beam direction of a directional beam direction
Min calculates the phase variation, the control of the excitation phase at each circularly polarized antenna elements, the phase change in the circular polarized component by the beam direction based on the result of this operation by the control amount of the excitation phase Since it is performed so as to be compensated, there is an effect that the beam scanning by controlling the excitation phase in each of the circular polarization element antennas described above can be performed without causing a change in the phase of each circular polarization component depending on the beam direction. is there.

【0058】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、ビーム方向による円偏波
成分の位相変化分に対応した位相補正信号を発生する位
相補正演算回路を備え、円偏波素子アンテナの励振位相
を上記位相補正信号によりバイアス的に補正するように
したので、ビーム走査時におけるビーム方向による
偏波成分の位相変動を、上記設定位相信号を発生する移
相器設定回路に上記位相補正演算回路を付加するだけの
簡単な構成により回避することができる効果がある。
Further, according to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, each circularly polarized wave depending on the beam direction.
Since the phase correction arithmetic circuit that generates the phase correction signal corresponding to the phase change of the component is provided and the excitation phase of the circularly polarized element antenna is bias-corrected by the phase correction signal, There is an effect that the phase fluctuation of each circular polarization component depending on the direction can be avoided by a simple configuration in which the phase correction arithmetic circuit is added to the phase shifter setting circuit that generates the setting phase signal.

【0059】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、上記複数の円偏波素子アン
テナにより構成されるアレイアンテナ部での送受信円偏
波の互いに直交する励振ベクトル成分の比率を軸比デー
タとして記憶し、上記ビーム方向データとともに軸比デ
ータに基づいて上記指向ビーム方向での基準ビーム方向
に対する円偏波成分の位相変化分を演算するようにし
たので、軸比の悪いアンテナ装置においても、軸比に関
係なく、ビーム走査の際アレイアンテナ体から放射され
るビームの走査を、その指向方向による円偏波成分の
位相変動を招くことなく行うことができる効果がある。
Further, according to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, the ratio of excitation vector components orthogonal to each other of transmission / reception circularly polarized waves in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas is set. Since it is stored as axial ratio data and the phase change amount of each circularly polarized wave component with respect to the reference beam direction in the above directional beam direction is calculated based on the above axial direction data together with the above beam direction data, an antenna with a poor axial ratio Also in the apparatus, the beam emitted from the array antenna body can be scanned at the time of beam scanning regardless of the axial ratio without causing the phase fluctuation of each circularly polarized wave component due to the direction of the beam. effective.

【0060】また、この発明によれば上記電子走査型ア
レイアンテナ装置において、上記分配・合成回路の前段
に補助可変移相器を設け、該補助可変移相器の移相量の
制御を、指向ビーム方向での基準ビーム方向に対する
円偏波成分の位相変化分が上記移相制御量により補償さ
れるよう行うようにしたので、各円偏波素子アンテナに
対する可変移相器へ位相設定信号を供給する移相器設定
回路の構成を変更することなく、ビーム走査時の、ビー
ム方向による円偏波成分の位相変動を防止することが
できる効果がある。
According to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, an auxiliary variable phase shifter is provided in the preceding stage of the distribution / synthesis circuit, and the control of the phase shift amount of the auxiliary variable phase shifter is directed. Since the phase change amount of each circularly polarized wave component in the beam direction with respect to the reference beam direction is compensated by the above phase shift control amount, the variable phase shifter for each circularly polarized element antenna is used. There is an effect that the phase fluctuation of each circularly polarized wave component due to the beam direction can be prevented during beam scanning without changing the configuration of the phase shifter setting circuit that supplies the phase setting signal.

【0061】さらに、この発明によれば上記電子走査型
アレイアンテナ装置において、上記円偏波素子アンテナ
を所定の配列に従って配置してなるアレイアンテナ体を
複数備え、ビーム走査時、上記各アレイアンテナ体にお
ける各円偏波素子アンテナでの励振位相の制御を、各ア
レイアンテナ体でのビーム方向による円偏波成分の
相変化分が上記励振位相の制御量により補償されるよう
行うようにしたので、複数のアレイアンテナ体を動作さ
せた場合、アレイアンテナ体の切り替わり時に円偏波
成分の位相の位相とびが生ずるのを回避でき、これによ
り位相情報に基づいて信号処理するシステムで処理信号
の不連続部分が発生するのを防止することができる効果
がある。
Further, according to the present invention, in the electronic scanning array antenna device, a plurality of array antenna bodies each having the circularly polarized element antennas arranged according to a predetermined arrangement are provided, and each array antenna body is subjected to beam scanning. In order to control the excitation phase of each circular polarization element antenna, the phase change of each circular polarization component due to the beam direction in each array antenna body is compensated by the control amount of the excitation phase. Since this is done, when multiple array antenna units are operated, each circularly polarized wave is generated when the array antenna units are switched.
It is possible to avoid the occurrence of phase skips in the phases of the components, and thus it is possible to prevent discontinuity of the processed signal from occurring in a system that performs signal processing based on the phase information.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an electronic scanning array antenna device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an electronic scanning array antenna device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第4の実施例による電子走査型アレ
イアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electronic scanning array antenna device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】上記第4実施例の電子走査型アレイアンテナ装
置の動作を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the electronic scanning array antenna device in the fourth embodiment.

【図6】従来の複数の円偏波素子アンテナを有する電子
走査型アレイアンテナ装置を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing an electronic scanning array antenna device having a plurality of conventional circular polarization element antennas.

【図7】従来の電子走査型アレイアンテナ装置の構成を
模式的に示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional electronic scanning array antenna device.

【図8】従来の電子走査型アレイアンテナ装置の動作原
理を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation principle of a conventional electronic scanning array antenna device.

【図9】従来の電子走査型アレイアンテナ装置における
ビーム方向による各偏波成分の位相の変動を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the fluctuation of the phase of each circularly polarized wave component depending on the beam direction in the conventional electronic scanning array antenna device.

【図10】複数の電子走査型アレイアンテナ装置を動作
させた場合の位相とびを説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining phase skipping when a plurality of electronic scanning array antenna devices are operated.

【図11】一般的な移動体衛星通信システムの概略構成
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a general mobile satellite communication system.

【符号の説明】 1,1a,1b 円偏波素子アンテナ 2 可変移相器 3,3a,3b 分配・合成回路 7 補助可変移相器 10,10a,10b アレイアンテナ部 11 アレイアンテナ部支持板 20,20a,20b 可変移相器群 30a,30b,30c,30d アンテナ制御部 31 ビーム方向データ演算回路 32 移相器設定回路 33,33a,33b 位相補正演算回路 34 切換器制御回路 36 軸比データ記憶回路 37 補助移相器設定回路 101〜104 電子走査型アレイアンテナ装置 G 位置及び姿勢データ H ビーム方向データ SRF 送受信信号 φ,φ1 ,φa ,φb 円偏波成分位相変化分 Φi ,Ψi ,Ψi1,Ψia,Ψib 移相量 Sφ,Sφ1 ,Sφa 位相補正信号 SΦi ,SΨi ,SΨi1,SΨia,SΨib 設定位相信
[Description of Reference Signs] 1,1a, 1b Circular polarization element antenna 2 Variable phase shifter 3, 3a, 3b Distribution / combining circuit 7 Auxiliary variable phase shifter 10, 10a, 10b Array antenna section 11 Array antenna section support plate 20 , 20a, 20b Variable phase shifter group 30a, 30b, 30c, 30d Antenna control unit 31 Beam direction data arithmetic circuit 32 Phase shifter setting circuit 33, 33a, 33b Phase correction arithmetic circuit 34 Switcher control circuit 36 Axial ratio data storage Circuit 37 Auxiliary phase shifter setting circuit 101-104 Electronic scanning type array antenna device G Position and attitude data H Beam direction data SRF Transmission / reception signal φ, φ1, φa, φb Circular polarization component phase change component Φi, Ψi, Ψi1, Ψia , Ψib Phase shift amount Sφ, Sφ1, Sφa Phase correction signal SΦi, SΨi, SΨi1, SΨia, SΨib Set phase signal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円偏波の送受信を行う複数の円偏波素子
アンテナと、該各円偏波素子アンテナへの送信信号の分
配及び各円偏波素子アンテナからの受信信号の合成を行
う分配・合成回路と、上記各円偏波素子アンテナと分配
・合成回路との間に接続され、上記送信信号及び受信信
号の位相を設定位相信号に基づいてシフトさせる複数の
可変移相器と、ビーム方向データに基づいて上記設定位
相信号を発生する移相器設定回路とを備え、上記各円偏
波素子アンテナでの励振位相を制御してビーム走査を行
う電子走査型アレイアンテナ装置において、 上記ビーム方向データに基づいて、指向ビーム方向での
基準ビーム方向に対する円偏波の回転位相変化分を演算
する演算手段を備え、 ビーム走査時、各円偏波素子アンテナでの励振位相の制
御を、上記演算手段の出力に基づいて、上記ビーム方向
による円偏波の回転位相変化分が上記励振位相の制御量
により補償されるよう行うことを特徴とする電子走査型
アレイアンテナ装置。
1. A plurality of circular polarization element antennas for transmitting and receiving circularly polarized waves, and a distribution for distributing transmission signals to the respective circular polarization element antennas and for combining received signals from the respective circular polarization element antennas. A combining circuit, a plurality of variable phase shifters connected between the circular polarization element antennas and the distributing / combining circuit for shifting the phases of the transmission signal and the reception signal based on a set phase signal; and a beam. And a phase shifter setting circuit that generates the set phase signal based on direction data, and controls the excitation phase in each circular polarization element antenna to perform beam scanning in an electronic scanning array antenna apparatus, Based on the direction data, it is equipped with a calculating means for calculating the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction. Serial based on the output of the arithmetic unit, an electronic scanning array antenna system rotational phase change of the circularly polarized wave by the beam direction and performing to be compensated by controlling the amount of the excitation phase.
【請求項2】 請求項1記載の電子走査型アレイアンテ
ナ装置において、 上記演算手段を、指向ビーム方向での基準ビーム方向に
対する円偏波の回転位相変化分を位相補正信号として算
出する位相補正演算回路を有するものとし、 上記移相器設定回路を、上記設定位相信号を上記位相補
正信号によりバイアス的に補正して上記各可変移相器に
供給する回路構成としたことを特徴とする電子走査型ア
レイアンテナ装置。
2. The electronic scanning array antenna device according to claim 1, wherein the arithmetic means calculates a phase correction signal of a rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction as a phase correction signal. And a circuit, wherein the phase shifter setting circuit has a circuit configuration in which the set phase signal is bias-corrected by the phase correction signal and is supplied to each of the variable phase shifters. Type array antenna device.
【請求項3】 請求項2記載の電子走査型アレイアンテ
ナ装置において、 上記複数の円偏波素子アンテナにより構成されるアレイ
アンテナ部での送受信円偏波の水平成分及び垂直成分の
比率を軸比データとして記憶する記憶手段を備え、 上記演算手段を、上記ビーム方向データとともに軸比デ
ータに基づいて各指向ビーム方向での基準ビーム方向に
対する円偏波の回転位相変化分を演算する構成としたも
のであることを特徴とする電子走査型アレイアンテナ装
置。
3. The electronic scanning array antenna device according to claim 2, wherein the axial ratio of the ratio of the horizontal component and the vertical component of the transmitted and received circularly polarized waves in the array antenna section constituted by the plurality of circularly polarized element antennas. Storage means for storing as data is provided, and the calculating means is configured to calculate the rotational phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in each directional beam direction based on the beam direction data and the axial ratio data. An electronic scanning array antenna device characterized by:
【請求項4】 請求項1記載の電子走査型アレイアンテ
ナ装置において、 上記分配・合成回路の前段に、送受信信号の位相をシフ
トさせる補助可変移相器を設け、 上記補助可変移相器の移相量の制御を、上記演算手段の
出力に基づいて、上記指向ビーム方向での基準ビーム方
向に対する円偏波の回転位相変化分が上記補助可変移相
器での移相制御量により補償されるよう行うことを特徴
とする電子走査型アレイアンテナ装置。
4. The electronic scanning array antenna device according to claim 1, wherein an auxiliary variable phase shifter for shifting the phase of a transmission / reception signal is provided in the preceding stage of the distribution / synthesis circuit, and the auxiliary variable phase shifter shifts. Based on the output of the computing means, the amount of phase change of the circularly polarized wave with respect to the reference beam direction in the directional beam direction is compensated by the phase shift control amount in the auxiliary variable phase shifter. An electronic scanning array antenna device characterized by the above.
【請求項5】 請求項1記載の電子走査型アレイアンテ
ナ装置において、 上記円偏波素子アンテナを所定の配列に従って配置して
なるアレイアンテナ体を複数備え、 上記各アレイアンテナ体における各円偏波素子アンテナ
での励振位相の制御を、上記各アレイアンテナ体でのビ
ーム方向による円偏波の回転位相変化分が上記励振位相
の制御量により補償されるよう行うことを特徴とする電
子走査型アレイアンテナ装置。
5. The electronic scanning array antenna device according to claim 1, further comprising a plurality of array antenna bodies in which the circular polarization element antennas are arranged according to a predetermined arrangement, and each circular polarization in each array antenna body. An electronic scanning type array characterized in that the excitation phase of the element antenna is controlled so that the rotational phase change of the circularly polarized wave depending on the beam direction in each array antenna body is compensated by the control amount of the excitation phase. Antenna device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020255522A1 (en) * 2019-06-20 2020-12-24 三菱電機株式会社 Phased array antenna device and program

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