JPH0793533B2 - アレイアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアレイアンテナに係り、特にアンテナビーム幅
の制御技術に関する。

（従来の技術） 周知のように、アレイアンテナは、複数の素子アンテナ
を直線状（１次元的）に配列したリニアアレイアンテナ
と平面状（２次元的）に配列したプレーナアレイアンテ
ナに大別できるが、基本的には、これら複数の素子アン
テナと、この複数の素子アンテナを励振するための分配
器とで構成される。そして、例えばレーダシステムのよ
うに目標の捜索や追尾を行うシステムで用いる場合に
は、例えば第３図に示すように、各素子アンテナ（１−
１〜１−ｎ）と分配器７′間に移相器（３−１〜３−
ｎ）をそれぞれ設け、これら移相器３−１〜同３−ｎの
移相量を移相制御器９によって制御し、以て天空の走査
等が行えるようにしている。

ところで、天空のある範囲をビーム走査する場合、ビー
ム幅が広ければ少ないビーム数、即ち、短時間でビーム
走査が行える。そこで、レーダシステム等では、近距離
にある目標を短時間で捜索する必要のある場合、また
は、近距離を高速で移動する目標を追尾する場合、アレ
イアンテナのビーム幅を電気的に広げて捜索、追尾する
ことが行われている。

このようにビーム幅を広げることをブロードニングと称
するが、従来のブロードニング法は、各素子アンテナ
（１−１〜１−ｎ）の給電点（２−１〜２−ｎ）の位相
重み付けを制御することによって行われていた。即ち、
移相制御器９は、移相器（３−１〜３−ｎ）の移相量を
決定する移相コードデータを形成するが、ブロードニン
グを行わない場合にはビーム走査用の移相コードデータ
のみを形成し、給電点（２−１〜２−ｎ）の相対位相分
布が直線状となるようにする。その結果、幅の狭い通常
のビームが形成される。一方、ブロードニングを行う場
合には、ビーム走査用の移相コードデータにブロードニ
ング用の移相コードデータを加算し、給電点（２−１〜
２−ｎ）の相対位相分布が例えば正弦波状となるように
する。その結果、幅の広いビームが形成される。なお、
各素子アンテナ（１−１〜１−ｎ）の励振振幅は分配器
７′における分配比で定められることは周知の通りであ
る。

このブロードニングを具体例で示せば第４図及び第５図
に示すようになる。第４図及び第５図は、素子アンテナ
の励振振幅がTaylor−30dB（＝５）である素子アンテ
ナ数70のリニアアレイアンテナにおける特性（計算値）
である。各素子アンテナを第４図（ａ）に示すような直
線状の位相分布で励振した場合の通常の放射パターンは
第４図（ｂ）に示すようになる。一方、各素子アンテナ
を第５図（ａ）に示すように中央で＋450゜の進みをも
つ正弦波状の位相分布で励振すると、放射パターンは第
５図（ｂ）に示すようになり、励振位相を湾曲させたた
めビーム幅が1.9度から10度と約５倍広がりブロードニ
ングされていることが理解できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来のブロードニングの方法で
は、次のような種々の問題がある。

まず、第５図（ｂ）に示すように、ビームノーズに歪が
生ずるので、２以上のビームを放射し振幅比較を行って
測角を行う場合や和と差のビームを放射し、モノパルス
測角を行う場合には、大きな誤差を生ずる。

即ち、振幅比較による測角では、第６図に示すように、
目標10からのエコーをブロードニングによって歪んだビ
ーム11及び同12で受けると、目標の方向の候補は13−１
〜13−６及び14−１〜14−６とそれぞれ６方向あり、目
標の方向を特定できなくなる場合がある。

一方、後者のモノパルス測角では、和パターン（Σ）と
差パターン（Δ）との受信信号の比（Δ／Σ）から算出
されるＳ字カーブ特性が、第７図に示すように、本来実
線で示すＳ字カーブ20となるべきであるが、破線で示す
Ｓ字カーブ21となり、歪んでしまうため、Δ／Σが殆ど
変化しない場所22では角度誤差が大きくなる。

また、従来のブロードニングの方法では、ブロードニン
グを行わない通常のビーム走査用の移相コードデータに
対して、ブロードニング用の移相コードデータを加算す
る必要があるため、ブロードニングの制御系が複雑にな
る。

本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、その目
的は、ビームノーズの形状に歪を生じさせず、ブロード
ニング制御系の簡素化を図り得るアレイアンテナを提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のアレイアンテナは
次の如き構成を有する。

即ち、本発明のアレイアンテナは、１次元または２次元
に配列される複数の素子アンテナと、この複数の素子ア
ンテナの内の所定数素子アンテナに所定の分配比で電力
を順次分配するための伝送路が電力給電点を始点にして
両側に各々１本または各々２本以上形成される分配器と
を有する中央給電型のアレイアンテナにおいて；全部ま
たは一部の前記伝送路の途中に設けられる１または２以
上の高周波スイッチと；前記高周波スイッチの他方の出
力端に接続される無反射終端器と；前記高周波スイッチ
を切替制御して該高周波スイッチに入力される電力をそ
の配置位置から外側にある素子アンテナと前記無反射終
端器とのいずれか一方に供給する制御手段と；を設けた
ことを特徴とするものである。

（作 用） 次に、前記の如く構成される本発明のアレイアンテナの
作用を説明する。

周知のように、例えば１次元のリニアアレイアンテナで
は、素子アンテナの配列数を増加させれば配列方向のビ
ーム幅が狭くなり、逆に減少させればビーム幅は広くな
る。そこで、本発明では、伝送路に高周波スイッチと無
反射終端器を設け、ブロードニングを行う場合には高周
波スイッチから外側に在る素子アンテナは休止させる。
このとき、各素子アンテナの給電点の位相分布は直線状
であるから、ビームノーズ形状を歪めずにビーム幅を広
げることができる。

斯くして、ブロードニングはブロードニング用の移相コ
ードデータを必要とせず、単に高調波スイッチの切替制
御のみで行えるので、ブロードニング制御系の簡素化が
図れ、アレイアンテナの構成を簡略化できる。また、移
相器等を付加してモノパルス測角等の測角を行う場合、
測角精度を向上させることができる。

（実 施 例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るリニアアレイアンテナ
を示す。第１図において、１列に配列されるｎ個の素子
アンテナ（１−１〜１−ｎ）を励振する分配器７内に
は、電力給電点８を始点にして両側に延在する伝送路が
設けられ、この電力給電点８から左方の伝送路と右方の
伝送路には同数の前記素子アンテナが接続される。そし
て、電力給電点８から両側に等距離離隔した素子アンテ
ナ１−（ｌ＋１）及び同１−（ｍ−１）とこれよりも１
つ外側にある素子アンテナ１−ｌ及び１−ｍとの間の伝
送路に高周波スイッチ5a及び同5bを介在させてある。そ
の結果、電力給電点８から両側に延在する伝送路は、電
力給電点８から高周波スイッチ5a（5b）の入力端に至る
伝送路6b（6c）と、高周波スイッチ5a（5b）の一方の出
力端から外側に延在する伝送路6a（6d）とに２分され
る。

高周波スイッチ5a（5b）は、他方の出力端に無反射終端
器4a（4b）が設けられ、図示しない制御器によって切替
制御されるようになっている。

即ち、高周波スイッチ5a（5b）は、通常のビームを形成
する場合には、伝送路6bと同6a間、伝送路6cと同6d間を
それぞれ接続し、両端の素子アンテナ１−１（１−ｎ）
まで電力が伝達されるようにする。一方、ブロードニン
グを行う場合は、伝送路6b（6c）を無反射終端器4a（4
b）に接続し、高周波スイッチ5aと同5b間の１−（ｌ＋
１）から１−（ｍ−１）までの素子アンテナが励振され
るようにする。要するに、リニアアレイアンテナの実効
長を短くしたのである。

ここで、注意すべきことは、給電点２−（ｌ＋１）〜同
２−（ｍ−１）の励振位相は直線状のままであるという
ことである。その結果、ビームノーズ形状を歪めずにビ
ーム幅を広げることができる。

例えば第２図は、前述した第４図（ｂ）と同じ放射パタ
ーンの得られるリニアアレイアンテナにおいて、内側の
10素子アンテナのみに給電した場合の放射パターン（計
算値）を示す。この第２図から明らかなように、ビーム
幅は10゜となっており、これは第５図（ｂ）の移相制御
によるブロードニングとほぼ同じ値である。しかし、ビ
ームノーズの形状には第５図（ｂ）に示す如き歪は認め
られない。

なお、ビーム走査を行う場合には、第３図と同様に位相
走査用の移相器を設けることになるが、その場合におい
て本発明によれば、ブロードニングを行う際、移相器に
ブロードニング用の移相コードデータを加算して伝送す
る必要がなく、１組のスイッチを制御するだけで良いか
ら、ブロードニングの制御が簡単になる。

また、高周波スイッチは、本実施例では、電力給電点か
ら両側に等距離離隔した位置に設定したが、その必然性
のないことは自明であり、２個１組で用いる必要もな
い。更に、高周波スイッチを複数組または複数個分配器
中に組込めば、複数のビーム幅をもつブロードニングビ
ームを形成できる。

加えて、プレナアレイアンテナは、リニアアレイアンテ
ナを複数並設し、それぞれの電力給電点を接続したもの
であるから、同様に適用できることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のアレイアンテナによれ
ば、中央給電型のアレイアンテナにおいて、分配器中の
伝送路の途中に高周波スイッチを設け、これよりも外側
の素子アンテナを励振する電力を無反射終端器に吸収さ
せるように切替制御するようにしたので、ビームノーズ
形状を歪めずにブロードニングが行える。その結果、移
相器等を付加してモノパルス測角等の測角を行う場合、
測角精度を向上させることができる。また、ブロードニ
ングはブロードニング用の移相コードデータを必要とせ
ず、単に高周波スイッチの切替制御のみで行えるので、
ブロードニング制御系の簡素化が図れ、アレイアンテナ
の構成を簡略化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアレイアンテナの構成
系統図、第２図は本発明のブロードニング法にて取得し
た放射パターン（計算値）図、第３図は従来のアレイア
ンテナの構成系統図、第４図（ａ）（ｂ）は通常のビー
ムを形成する場合の各素子アンテナの励振位相分布及び
放射パターン（計算値）図、第５図（ａ）（ｂ）は従来
のアレイアンテナでブロードニングを行う場合の各素子
アンテナの励振位相分布及び放射パターン（計算値）
図、第６図及び第７図は従来のブロードニング法による
ビームで測角する場合の説明図である。 １−１〜１−ｎ……素子アンテナ、２−１〜２−ｎ……
給電点、4a、4b……無反射終端器、5a、5b……高周波ス
イッチ、6a〜6d……伝送路、７……分配器、８……電力
給電点（アレイ列の中心）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次元または２次元に配列される複数の素
   子アンテナと、この複数の素子アンテナの内の所定数素
   子アンテナに所定の分配比で電力を順次分配するための
   伝送路が電力給電点を始点にして両側に各々１本または
   各々２本以上形成される分配器とを有する中央給電型の
   アレイアンテナにおいて；全部または一部の前記伝送路
   の途中に設けられる１または２以上の高周波スイッチ
   と；前記高周波スイッチの他方の出力端に接続される無
   反射終端器と；前記高周波スイッチを切替制御して該高
   周波スイッチに入力される電力をその配置位置から外側
   にある素子アンテナと前記無反射終端器とのいずれか一
   方に供給する制御手段と；を設けたことを特徴とするア
   レイアンテナ。