JPH08204428A - アレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイドローブレベルの増大等のアンテナの電
気的特性を劣化させることなく、フィドームとアンテナ
開口面とを連結するための支持部材を取り付けるスペー
スをアンテナ開口面に確保することができ、フィドーム
の強度の向上を実現することができるアレイアンテナ装
置を提供する。 【構成】 振幅テーパ型のアレイアンテナ装置１４にお
いて、一部の素子アンテナ（第Ｌ列および第（Ｌ＋
１））の列間隔を他の列間隔よりも大きくすると共に、
広くなった素子間隔領域に隣接する素子アンテナ（第Ｌ
列および第（Ｌ＋１））の励振振幅（高周波信号の振
幅）を元の値よりも大きくする。これにより、アレイア
ンテナ装置１４の開口部において水平方向に投影した振
幅分布が理想的分布（例えばテイラー分布）に近づき、
サイドローブレベルの増加という特性劣化を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の素子アンテナから
なるアレイアンテナ装置に係り、特にアンテナを機械的
に保護するフィドーム等の構造物を備えたアレイアンテ
ナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のアレイアンテナ装置
には、アンテナを構成する各素子アンテナの励振振幅に
分布を与えることによって放射特性を確保する振幅分布
型（振幅テーパ型）のものと、素子アンテナの配列に密
度分布を与えることによって放射特性を確保する密度分
布型（密度テーパ型）のものとがある。

【０００３】図７は、例えばアンテナ工学ハンドブック
（電子通信学会編，オーム社）の５・４・２項に記載さ
れた従来の振幅テーパ型アレイアンテナ装置の構成を表
すものである。なお、ここでは、説明の便宜上送信用の
アレイアンテナ装置について説明する。

【０００４】このアレイアンテナ装置１４は、一定間隔
で配置された複数の素子アンテナ１１と、信号源１５か
らの高周波の送信信号に基づき素子アンテナ１１にそれ
ぞれ高周波信号を供給する給電回路１２と、この給電回
路１２と各素子アンテナ１１との間にそれぞれ設けら
れ、各素子アンテナ１１に供給される高周波信号の位相
を可変的に変化させる可変移相器１３とを備えている。

【０００５】次に、このアレイアンテナ装置１４の動作
を説明する。信号源１５から供給された高周波信号は給
電回路１２によって複数個の高周波信号に分配され、各
可変移相器１３で位相制御を受けて素子アンテナ１１に
それぞれ分配される。これにより、各素子アンテナ１１
から自由空間に高周波信号が放射され、これらが空間的
に合成されてビームが形成される。

【０００６】このような構成のアレイアンテナ装置１４
において、仮に、素子アンテナ１１の配列間隔を一定に
し、かつ各素子アンテナ１１における励振振幅を一定に
したとすると、いわゆるサイドローブ（指向特性におい
て最大となる主ローブ以外の他の方向の放射ローブ）の
レベルは、約−１３．２ｄＢとなり、例えばレーダアン
テナのように低いサイドローブレベル特性が要求される
アンテナには適合しない。そこで、サイドローブレベル
を低くするため、各素子アンテナ１１の励振振幅に分布
（テーパまたは重み）を与える。具体的には、給電回路
１２から各素子アンテナ１１への分配比を異ならせる
か、あるいは素子アンテナ１１と給電回路１２との間に
異なる減衰率を有する減衰器または異なる増幅率を有す
る増幅器を設けることによって励振振幅に分布を与える
ことができる。このような方法によって、各素子アンテ
ナ１１の励振振幅を図８に示すように分布させることが
でき、これによりサイドローブレベルの低い放射特性を
得ることができる。

【０００７】一方、密度テーパ型のアレイアンテナ装置
は、アンテナの配列に密度分布を与えることでサイドロ
ーブレベルの低い放射特性を得るものである。具体的に
は、素子配列の密度が開口中央部で高く、開口周辺部で
低くなるようにし、素子アンテナの配列位置によって素
子アンテナを選択的に励振させるようにして、サイドロ
ーブレベルを低くしようとするものである。

【０００８】このような密度テーパを与えるための手法
としては、統計確率的手法と確定的手法とがある。統計
確率的手法とは、所望の密度関数に比例した確率密度を
各素子アンテナ配列位置での素子アンテナの存在確率と
し、確率操作によって各素子アンテナの励振・非励振を
決めていくものである。一方、確定的手法とは、特公平
４−７９１６１号公報に記載されているように、配列密
度関数から定まる重みの累積加算値を整数値化して評価
し、“０”または“１”の値を持つ間引き関数を一義的
に決定することにより、各素子アンテナの励振・非励振
を確定的に決める手法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーダ等の
アンテナは、一般に屋外に設置されることが多く、この
ような場合、雨、風等の周囲の気象条件等により、レー
ダの性能劣化や故障が生ずる。これを防ぐため、このよ
うなアンテナの開口部には、通常、レドームあるいはフ
ィドーム等と呼ばれる機械的な覆いが取り付けられる。
しかしながら、大型のアレイアンテナの前面にフィドー
ムを取り付けた場合には、風圧等に対して強度的に耐え
られない場合がある。その対策として、まず、フィドー
ムの材料や構造等に配慮して強度を上げることが考えら
れるが、この場合には重量増、費用増等の不具合を伴
う。他の対策としては、フィドームとアンテナ開口面と
を支持部材で連結して強度を与えることが考えられる。
ところが、そのためには支持部材の取り付けのためのス
ペースが必要となるため、開口中央部の幾つかの素子ア
ンテナを削除したり、開口中央部の素子間隔を通常より
広くする必要がある。したがって、励振振幅の分布が理
想状態からずれることとなり、サイドローブレベルの増
大等のアンテナの電気的特性が劣化してしまうという問
題があった。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、サイドローブレベルの増大等のアン
テナの電気的特性を劣化させることなく、フィドームと
アンテナ開口面とを連結するための支持部材を取り付け
るスペースをアンテナ開口面に確保することができ、フ
ィドームの強度の向上を実現することができるアレイア
ンテナ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のアレイア
ンテナ装置は、素子アンテナ群に不均一な励振振幅分布
を与えて所定のアンテナ特性を得る振幅テーパ型のアレ
イアンテナ装置であって、一部の素子アンテナ間隔が他
の素子アンテナ間隔より大きく配列されると共に、当該
他の素子アンテナ間隔は等しく配列された複数の素子ア
ンテナからなる素子アンテナ群と、この素子アンテナ群
に対し、前記一部の素子アンテナ間隔が他の素子アンテ
ナ間隔より大きいことに起因して生ずる所定の励振振幅
分布からのずれ量を補正した励振振幅分布を与える励振
振幅分布設定手段とを備えている。

【００１２】請求項２記載のアレイアンテナ装置は、請
求項１記載のアレイアンテナ装置において、前記励振振
幅分布設定手段が、前記一部の素子アンテナ間隔に係る
素子アンテナ以外の素子アンテナに対して所定のアンテ
ナ特性を生じさせるための励振振幅分布を与えると共
に、前記一部の素子アンテナ間隔に係る素子アンテナに
対しては、すべての素子アンテナが等間隔であった場合
に与えられるべき励振振幅分布から定まる励振振幅より
も大きな励振振幅を与えるように構成したものである。

【００１３】請求項３記載のアレイアンテナ装置は、請
求項１記載のアレイアンテナ装置において、前記励振振
幅分布設定手段が、前記アレイアンテナ装置の放射パタ
ーンおよびこの放射パターンのサイドローブ方向に利得
最大の主ビームを有する仮想的放射パターンについて、
両者の相対的な励振振幅比と位相差とを適宜設定し、両
者をそれぞれ重畳することにより、前記補正した励振振
幅分布を得るように構成したものである。

【００１４】請求項４記載のアレイアンテナ装置は、請
求項１記載のアレイアンテナ装置において、前記励振振
幅分布設定手段が、非線形計画法に基づき、サイドロー
ブレベル特性の劣化の度合いを表す評価関数が極小とな
る励振振幅分布を算出し、この励振振幅分布を前記補正
した励振振幅分布として採用するように構成したもので
ある。

【００１５】請求項５記載のアレイアンテナ装置は、与
えられた配列密度関数に従って素子アンテナ群の各素子
アンテナを選択的に励振することにより所定のアンテナ
特性を得る密度テーパ型のアレイアンテナ装置であっ
て、一部の素子アンテナ間隔が他の素子アンテナ間隔よ
り大きく配列されると共に、当該他の素子アンテナ間隔
は等しく配列された複数の素子アンテナからなる素子ア
ンテナ群と、この素子アンテナ群に対し、前記一部の素
子アンテナ間隔が他の素子アンテナ間隔よりも大きいこ
とに起因して生ずる所定の励振振幅分布からのずれ量を
補正するように配列密度関数を与える配列密度関数設定
手段とを備えている。

【００１６】請求項６記載のアレイアンテナ装置は、請
求項５記載のアレイアンテナ装置において、前記配列密
度関数設定手段が、前記一部の素子アンテナ間隔に係る
素子アンテナ以外の素子アンテナに対して所定のアンテ
ナ特性を生じさせるための配列密度関数を与えると共
に、前記一部の素子アンテナ間隔に係る素子アンテナに
対しては、すべての素子アンテナが等間隔であった場合
に与えられるべき配列密度関数よりも大きな値の配列密
度関数を与えるように構成したものである。

【００１７】請求項７記載のアレイアンテナ装置は、請
求項５記載のアレイアンテナ装置において、前記配列密
度関数設定手段が、前記アレイアンテナ装置の放射パタ
ーンおよびこの放射パターンのサイドローブ方向に利得
最大の主ビームを有する仮想的放射パターンについて、
両者の相対的な励振振幅比と位相差とを適宜設定し、両
者をそれぞれ重畳して励振分布を求め、この励振分布を
配列密度関数として採用するように構成したものであ
る。

【００１８】請求項８記載のアレイアンテナ装置は、請
求項５記載のアレイアンテナ装置において、前記配列密
度関数設定手段が、非線形計画法に基づきサイドローブ
レベル特性の劣化の度合いを表す評価関数が極小となる
励振振幅分布を算出し、これを配列密度関数として採用
するように構成したものである。

【００１９】請求項９記載のアレイアンテナ装置は、格
子状に配列された素子アンテナから構成されると共に、
その格子点に配置されるべき一部の素子アンテナを欠く
素子アンテナ群と、この素子アンテナ群に対し、前記一
部の素子アンテナの欠落に起因して生ずる所定の励振振
幅分布からのずれ量を補正した励振振幅分布を与える励
振振幅分布設定手段とを備えている。

【００２０】請求項１０記載のアレイアンテナ装置は、
請求項９記載のアレイアンテナ装置において、前記励振
振幅分布設定手段が、素子アンテナが欠落した格子点の
近傍の素子アンテナ以外の素子アンテナに対して所定の
アンテナ特性を生じさせるための励振振幅分布を与える
と共に、前記素子アンテナが欠落した格子点の近傍の素
子アンテナに対しては、すべての素子アンテナが格子点
に存在した場合に与えられるべき励振振幅分布から定ま
る励振振幅よりも大きな励振振幅を与えるように構成し
たものである。

【００２１】請求項１１記載のアレイアンテナ装置は、
請求項９記載のアレイアンテナ装置を、素子アンテナ群
に不均一な励振振幅分布を与えて所定のアンテナ特性を
得る振幅テーパ型のアレイアンテナ装置で構成すると共
に、前記励振振幅分布設定手段が、素子アンテナが欠落
した格子点と同一の行および列に属する素子アンテナに
対し、すべての素子アンテナが格子点に存在した場合に
与えられるべき励振振幅分布から定まる励振振幅よりも
大きな励振振幅を与えるように構成したものである。

【００２２】請求項１２記載のアレイアンテナ装置は、
請求項９記載のアレイアンテナ装置を、素子アンテナ群
の各素子アンテナを配列密度関数に従い選択的に励振し
て所定のアンテナ特性を得る密度テーパ型のアレイアン
テナ装置で構成すると共に、前記励振振幅分布設定手段
が、素子アンテナが欠落した格子点と同一の行および列
に属する素子アンテナの配列密度関数を、すべての素子
アンテナが格子点に存在した場合に与えられるべき励振
振幅分布から定まる配列密度関数よりも大きく設定する
ように構成したものである。

【００２３】

【作用】請求項１および請求項５記載のアレイアンテナ
装置では、一部の素子アンテナ間隔が他の素子アンテナ
間隔より大きく配列され、この部分にフィドーム等の構
造物を支持する部材を取り付けることが可能となる。し
かも、この場合、前記一部の素子アンテナ間隔が他の素
子アンテナ間隔より大きいことに起因して生ずる所定の
励振振幅分布からのずれ量は補正され、サイドローブレ
ベルの上昇等のアンテナ特性の劣化が抑制される。

【００２４】特に、請求項２記載のアレイアンテナ装置
では、他よりも大きい間隔に配列された素子アンテナに
対し、すべての素子アンテナが等間隔であった場合に与
えられるべき励振振幅分布から定まる励振振幅よりも大
きな励振振幅が与えられ、これにより、サイドローブレ
ベルの上昇等のアンテナ特性の劣化が抑制される。

【００２５】また、請求項３記載のアレイアンテナ装置
では、アレイアンテナ装置の放射パターンおよびこの放
射パターンのサイドローブ方向に利得最大の主ビームを
有する仮想的放射パターンの両者の相対的な励振振幅比
と位相差とを適宜設定し両者をそれぞれ重畳するという
平面波合成法により、補正された励振振幅分布が得ら
れ、これにより、サイドローブレベルの上昇が抑圧され
る。

【００２６】また、請求項４記載のアレイアンテナ装置
では、非線形計画法により評価関数が極小となる励振振
幅分布が求められ、これを適用することによりサイドロ
ーブレベルの上昇が抑圧される。

【００２７】請求項６記載のアレイアンテナ装置では、
他よりも広い配列間隔の素子アンテナに対しては、すべ
ての素子アンテナが等間隔であった場合に与えられるべ
き配列密度関数よりも大きな値の配列密度関数が与えら
れる。

【００２８】特に、請求項７記載のアレイアンテナ装置
では、平面波合成法により得られた励振振幅分布が配列
密度関数とされ、これにより、サイドローブレベルの上
昇が抑圧される。

【００２９】また、請求項８記載のアレイアンテナ装置
では、非線形計画法により評価関数が極小となる励振振
幅分布が求められ、これが配列密度関数とされる。

【００３０】請求項９記載のアレイアンテナ装置では、
格子状に配列された素子アンテナの一部の素子アンテナ
が欠落し、この部分にフィドーム等の構造物を支持する
部材を取り付けることが可能となる。しかも、この場
合、素子アンテナの欠落に起因して生ずる所定の励振振
幅分布からのずれ量は補正され、サイドローブレベルの
上昇等のアンテナ特性の劣化が抑制される。

【００３１】特に、請求項１０記載のアレイアンテナ装
置では、素子アンテナが欠落した格子点の近傍の素子ア
ンテナに対し、すべての素子アンテナが格子点に存在し
た場合に与えられるべき励振振幅分布から定まる励振振
幅よりも大きな励振振幅が与えられる。

【００３２】また、請求項１１記載のアレイアンテナ装
置では、振幅テーパ型のアレイアンテナ装置において、
素子アンテナが欠落した格子点と同一の行および列に属
する素子アンテナに対し、すべての素子アンテナが格子
点に存在した場合に与えられるべき励振振幅分布から定
まる励振振幅よりも大きな励振振幅が与えられる。

【００３３】また、請求項１２記載のアレイアンテナ装
置では、密度テーパ型のアレイアンテナ装置において、
素子アンテナが欠落した格子点と同一の行および列に属
する素子アンテナの配列密度関数は、すべての素子アン
テナが格子点に存在した場合に与えられるべき励振振幅
分布から定まる配列密度関数よりも大きく設定される。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３５】〔第１の実施例〕図１は本発明の一の実施
例に係るアレイアンテナ装置の構成を表わすものであ
る。この図で、従来例と同一構成要素には同一符号を付
すものとする。

【００３６】このアレイアンテナ装置１４は、一定間隔
で配置された複数の素子アンテナ１１と、信号源１５か
らの高周波の送信信号に基づき素子アンテナ１１にそれ
ぞれ高周波信号を供給する給電回路１２と、この給電回
路１２と各素子アンテナ１１との間にそれぞれ設けら
れ、各素子アンテナ１１に供給される高周波信号の位相
を可変的に変化させる可変移相器１３とを備えている。

【００３７】図２はこのアレイアンテナ装置１４の開口
部を正面から見た状態を表すものである。この図に示す
ように、素子アンテナ１１は図の水平方向に第１列〜第
２Ｌ列まで配列されると共に、隣接するアレイ列同士間
では素子アンテナが千鳥状になるように配列されてい
る。これらの列のうち、第１列から第Ｌ列まで、および
第（Ｌ＋１）列から第２Ｌ列まではすべて一定間隔ｄで
配列されているが、第Ｌ列と第（Ｌ＋１）列との間隔は
これより広い（ｄ＋Δｄ）となっている。そして、この
第Ｌ列と第（Ｌ＋１）列との広い間隔部分を利用して、
図示しないフィドーム面とアンテナ開口面とをボルト等
の支持部材で連結することができ、フィドームの強度の
向上を図ることができる。

【００３８】以上のような構成のアレイアンテナ装置１
４の動作を説明する。信号源１５から供給された高周波
信号は給電回路１２によって複数個の高周波信号に分配
され、各可変移相器１３で位相制御を受けて素子アンテ
ナ１１にそれぞれ分配される。これにより、各素子アン
テナ１１から自由空間に高周波信号が放射され、これら
が空間的に合成されてビームが形成される。ところが、
図２に示したように、第Ｌ列と第（Ｌ＋１）列との間隔
は他の素子列間隔より広い（ｄ＋Δｄ）となっており、
各素子アンテナに与える高周波信号の振幅分布パターン
を通常（従来例の図８）のようにした場合には、これに
よって形成される等価的振幅分布が理想的振幅分布から
外れ、サイドローブレベルが上昇することとなる。この
事情を図３によって説明する。なお、図３はアレイアン
テナ装置の開口部における振幅分布を水平方向に投影し
たものである。

【００３９】素子アンテナ１１の列間隔がすべて等しい
場合には、低サイドローブレベル特性を実現するために
素子アンテナ１１に与えるべき理想的な励振振幅分布
は、一般にテイラー(Talor) 分布であり、これによって
形成される振幅分布も図３の破線２１に示すようなテイ
ラー分布となる。しかしながら、図２に示したように、
第Ｌ列と第（Ｌ＋１）列との間隔が他の素子列間隔より
広い（ｄ＋Δｄ）となっている場合には、この部分で素
子専有寸法が（ｄ＋Δｄ／２）となるため、図３の実線
２２に示すように、第Ｌ列と第（Ｌ＋１）列との間で素
子アンテナ１１の等価的振幅値が小さくなる。したがっ
て、各素子アンテナ１１に従来の同様のテイラー分布状
の励振振幅分布を与えた場合には、これによって形成さ
れる等価的振幅分布が理想的振幅分布（破線２１）から
外れた形となり、サイドローブレベルが上昇してしまう
のである。

【００４０】そこで本実施例では、このような理想的振
幅分布からのずれを正すために、広げられた素子アンテ
ナ列間隔部分に隣接する素子アンテナ列（第Ｌ列と第
（Ｌ＋１）列）の励振振幅を、図４の破線２３に示すよ
うに、もとの値より大きくするという補正を行う。これ
により、アレイアンテナ装置１４の開口部に形成される
振幅分布は、同図の実線２４に示すような理想的な形と
なる。なお、図４はアレイアンテナ装置の開口部におけ
る振幅分布を水平方向に投影したものである。

【００４１】ここで、素子アンテナ列間隔がすべて等し
くｄである場合の第Ｌ列および第（Ｌ＋１）列のｉ番目
の素子アンテナの励振振幅をａi とし、第Ｌ列および第
（Ｌ＋１）列の素子アンテナ列間隔を（ｄ＋Δｄ）に広
げた場合の両列のｉ番目の素子アンテナの励振振幅をａ
i ′とする。そして、素子専有面積の比に着目し、次の
（１）式を満たすようなａi ′を定めれば、図４の実線
２４に示すような理想的な振幅分布を得ることができ
る。

【００４２】 ａi ′＝〔（ｄ＋Δｄ／２）／ｄ〕×ａi ……（１） 但し、必ずしもこの（１）式に従う必要はなく、素子ア
ンテナ１１の放射特性や実現性等を考慮して決定した式
を用いるようにしてもよい。

【００４３】このように本実施例では、第Ｌ列と第（Ｌ
＋１）列との間にフィドーム面とアンテナ開口面とをボ
ルト等の支持部材で連結するための広いスペースを設け
ることができるためフィドームの強度を確保できると同
時に、アレイアンテナ装置の開口部における振幅分布を
理想的な形に保持することができるため、サイドローブ
レベルの低い放射特性を得ることができる。

【００４４】〔第２の実施例〕上記の第１の実施例で
は、広げた素子アンテナ列間隔に隣接する素子アンテナ
の励振振幅を通常の値より大きくする方法を用いたが、
平面波合成法によって励振振幅を決定してもよい。以
下、平面波合成法を利用して励振振幅分布を決定する手
法を説明する。

【００４５】図５（ａ）は、図２に示したアレイアンテ
ナ装置の開口中央部の第Ｌ列素子と第（Ｌ＋１）列素子
との間の間隔が広くなっている場合において、主ビーム
がθ＝０°の方向に指向している場合の放射パターンを
表すものである。本実施例は、図５（ａ）に示したθ＝
θ1 の方向のサイドローブのレベルを図５（ｃ）に示す
ようにΔのレベルにまで抑圧することによってサイドロ
ーブレベル特性の向上を図る。

【００４６】まず、図５（ｂ）に示すように、θ1 方向
を指向する放射パターンを考える。この放射パターン
は、各素子アンテナに所定の線形の位相分布を与えるこ
とにより容易に実現可能である。そして、図５（ａ）お
よび（ｂ）に示した２つのパターンを、両者の相対的な
振幅比と位相比とを適宜選んで重ね合わせることによ
り、図５（ｃ）に示すように、θ1 方向のサイドローブ
レベルを所定レベルΔにすることができる。ここで、図
５（ａ）の放射パターンを与えるｉ番目の素子アンテナ
の励振複素振幅（励振振幅と励振位相とを併せて複素数
を表現したもの）をＡ0i、図５（ｂ）の放射パターンを
与えるｉ番目の素子アンテナの励振複素振幅をＡ1iとす
ると、図５（ｃ）のパターンを与える励振複素振幅Ａi
は次の（２）式によって与えられる。なお、αは、図５
（ｃ）のθ1 方向のサイドローブレベルをΔにするとい
う条件から定まる励振複素振幅である。

【００４７】Ａi ＝Ａ0i＋αＡ1i……（２） この（２）式によって与えられる励振複素振幅を各素子
アンテナに設定することにより、サイドローブレベルの
低い放射特性を得ることができる。

【００４８】〔第３の実施例〕上記の第２の実施例で
は、低サイドローブレベル特性を実現するための励振振
幅分布を得る手法として平面波合成法を利用したが、サ
イドローブレベルの劣化の度合いを表す評価関数ｆを定
義し、非線形計画法を用いてこの評価関数ｆが極小とな
るような励振振幅分布を算出することも可能である。以
下、評価関数を基に非線形計画法を利用して励振振幅分
布を決定する手法を説明する。

【００４９】このような手法の１つとして、例えば次の
（３）式に示す評価関数ｆを用いる出力電力最小化法が
ある。

【００５０】

【数１】 ここに、ａmi（ｍ＝１〜Ｍ，ｉ＝１〜Ｎ）は角度θm 方
向におけるｉ番目の素子の素子電界振幅を示し、ｐmiは
角度θm 方向におけるｉ番目の素子の素子電界位相を示
す。また、ａi はｉ番目の素子の励振振幅、ｑmiはｉ番
目の素子の励振位相、Ｍ，Ｎは素子数である。

【００５１】（３）式はサイドローブレベルを抑圧しよ
うとする角度方向のアレイ合成電力の総和を意味する。
したがって、この評価関数ｆが極小になるようにするこ
とにより、サイドローブレベルを低減することができ
る。この評価関数ｆを極小とするａi またはｑi を求め
るために非線形計画法を適用する。非線形計画法として
は、例えば最急降下法を用いることができる。最急降下
法とは、次の（４）、（５）式で与えられるｆの最大傾
斜方向Ｇa , Ｇq に沿って谷を下る方法であり、繰り返
し演算を行うものである。

【００５２】

【数２】

【数３】 また、評価関数としては、上記例のほか次の（６）式を
用いることも可能である。

【００５３】

【数４】 ここに、ｗm は重みづけ係数、Ｐ0mは目標とするサイド
ローブレベル（電力真数）である。この（６）式の評価
関数についても、最急降下法等の非線形計画法を適用す
ることにより、サイドローブレベルを目標値に近づける
ことが可能である。

【００５４】〔第４の実施例〕上記の第１、２及び３の
実施例は、振幅テーパ型のアレイアンテナ装置において
低サイドローブレベル特性を得る場合について説明した
が、密度テーパ型のアレイアンテナ装置に対しても同様
の方法を適用することができる。すなわち、密度テーパ
型の場合には、素子アンテナを中央部で密、周辺部で疎
に配列することによって理想的な励振振幅分布特性を得
るようにしているが、支持部材用スペースの確保のため
にＬ列と（Ｌ＋１）列との間の素子列間隔を通常より広
くした場合、水平方向に投影した振幅分布は図３の実線
２２に示したようにＬ列と（Ｌ＋１）列において等価的
に低下する。そこで、広げられた素子間隔領域に隣接す
る素子アンテナ列（Ｌ列と（Ｌ＋１）列）の配列密度関
数を元の値に比べて大きく設定することにより、理想的
な振幅分布に近づけることができる。なお、配列密度関
数の計算式（補正式）は（１）式と同様の形となる。

【００５５】〔第５の実施例〕上記の第４の実施例にお
いては、広げられた素子間隔領域に隣接する素子アンテ
ナの配列密度関数を元の値より大きく設定することとし
たが、この配列密度関数を第２の実施例に示したように
平面波合成法によって求めるように構成することも可能
である。この場合、算出された励振複素振幅の振幅値を
配列密度関数とみなして素子アンテナの間引きを実施す
ればよい。

【００５６】〔第６の実施例〕また、第３の実施例に示
した方法と同様に、サイドローブレベルの劣化の度合い
を表す評価関数を定義し、非線形計画法によってこの評
価関数を最小とする励振分布を算出し、これを配列密度
関数として採用してもよい。

【００５７】〔第７の実施例〕上記の第１〜第６の実施
例では、支持部材の確保のため一部の素子間隔を通常よ
り広くとると共に、振幅テーパ型のアレイアンテナ装置
については振幅分布または位相分布を、密度テーパ型の
アレイアンテナ装置については素子間引きのための配列
密度関数を調節することにより、低サイドローブレベル
特性を実現している。これに対し、以下に示す実施例の
ように、支持部材の取り付けスペースの確保のため一部
の素子アンテナを削除することによって低サイドローブ
レベル特性を実現することも可能である。すなわち、図
６に示すように、振幅テーパ型のアレイアンテナ装置に
おいて、素子アンテナの一部の素子（４，４）を削除す
ると共に、削除した素子の周囲の素子、例えば素子
（２，４），（３，３），（４，２），（５，３），
（６，４），（５，５），（４，６），（３，５）の振
幅値を通常の値よりも大きくする。これにより、素子
（４，４）の削除による振幅分布の理想的分布からのず
れを補正することができ、サイドローブレベル特性の劣
化を回避することができる。

【００５８】〔第８の実施例〕上記の第７の実施例で
は、振幅テーパ型のアレイアンテナ装置において、素子
アンテナの一部の素子を削除すると共に、削除した素子
の周囲の素子の振幅値を通常の値よりも大きくすること
でサイドローブレベル特性の劣化を回避するようにした
が、削除した素子が属する列および行の素子群の振幅を
一定の比率で大きくすることにより、上記と同様、振幅
分布の理想的分布からのずれを補正することができる。 〔第９の実施例〕上記の第７および第８の実施例は、振
幅テーパ型のアレイアンテナ装置に関するものである
が、密度テーパ型のアレイアンテナ装置についても適用
することができる。すなわち、密度テーパ型のアレイア
ンテナ装置の一部素子を削除すると共に、削除した素子
の周囲の素子、または削除した素子が属する列および行
の素子群の配列密度関数を所定の比率で大きくして素子
間引きを行うことにより、素子削除の影響を補間して、
低サイドローブレベル特性を確保することが可能であ
る。

【００５９】以上の各実施例では送信用のアレイアンテ
ナ装置について説明したが、これに限るものではなく、
受信用のアレイアンテナ装置についても上記各実施例に
準じた構成を適用することによって同様の効果を得るこ
とができるのはもちろんである。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアレイアン
テナ装置によれば、一部の素子アンテナの間隔を広げ、
または一部の素子アンテナを削除することにより、フィ
ドーム等の構造物の支持部材用スペースを確保すること
ができると共に、振幅テーパ型アレイアンテナ装置につ
いては振幅分布を、密度テーパ型アレイアンテナ装置に
ついては配列密度関数に変更を加えることにより、素子
間隔または素子削除に伴うサイドローブレベル特性の劣
化を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係るアレイアンテナ
装置の構成を表すブロック図である。

【図２】 図１のアレイアンテナ装置の開口部を正面か
ら見た状態を表す図である。

【図３】 アレイアンテナ装置の開口部における振幅分
布を水平方向に投影した振幅分布特性図である。

【図４】 アレイアンテナ装置の振幅分布特性の補正方
法を表す振幅分布特性図である。

【図５】 本発明の第２の実施例に係るアレイアンテナ
装置の放射パターンを説明するための説明図である。

【図６】 本発明の第７の実施例に係るアレイアンテナ
装置の素子アンテナの配列を表す説明図である。

【図７】 従来のアレイアンテナ装置の構成を表すブロ
ック図である。

【図８】 図７のアレイアンテナ装置の励振振幅特性を
表す説明図である。

【符号の説明】

１１ 素子アンテナ、１２ 給電回路、１３ 可変移相
器、１４ アレイアンテナ装置、１５ 信号源。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子アンテナ群に不均一な励振振幅分布
   を与えて所定のアンテナ特性を得る振幅テーパ型のアレ
   イアンテナ装置であって、 一部の素子アンテナ間隔が他の素子アンテナ間隔より大
   きく配列されると共に、当該他の素子アンテナ間隔は等
   しく配列された複数の素子アンテナからなる素子アンテ
   ナ群と、 この素子アンテナ群に対し、前記一部の素子アンテナ間
   隔が他の素子アンテナ間隔より大きいことに起因して生
   ずる所定の励振振幅分布からのずれ量を補正した励振振
   幅分布を与える励振振幅分布設定手段と、 を備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記励振振幅分布設定手段は、前記一部
   の素子アンテナ間隔に係る素子アンテナ以外の素子アン
   テナに対して所定のアンテナ特性を生じさせるための励
   振振幅分布を与えると共に、前記一部の素子アンテナ間
   隔に係る素子アンテナに対しては、すべての素子アンテ
   ナが等間隔であった場合に与えられるべき励振振幅分布
   から定まる励振振幅よりも大きな励振振幅を与えること
   を特徴とする請求項１記載のアレイアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記励振振幅分布設定手段は、前記アレ
   イアンテナ装置の放射パターンおよびこの放射パターン
   のサイドローブ方向に利得最大の主ビームを有する仮想
   的放射パターンについて、両者の相対的な励振振幅比と
   位相差とを適宜設定し、両者をそれぞれ重畳することに
   より、前記補正した励振振幅分布を得ることを特徴とす
   る請求項１記載のアレイアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記励振振幅分布設定手段は、非線形計
   画法に基づき、サイドローブレベル特性の劣化の度合い
   を表す評価関数が極小となる励振振幅分布を算出し、こ
   の励振振幅分布を前記補正した励振振幅分布とすること
   を特徴とする請求項１記載のアレイアンテナ装置。
5. 【請求項５】 与えられた配列密度関数に従って素子ア
   ンテナ群の各素子アンテナを選択的に励振することによ
   り所定のアンテナ特性を得る密度テーパ型のアレイアン
   テナ装置であって、 一部の素子アンテナ間隔が他の素子アンテナ間隔より大
   きく配列されると共に、当該他の素子アンテナ間隔は等
   しく配列された複数の素子アンテナからなる素子アンテ
   ナ群と、 この素子アンテナ群に対し、前記一部の素子アンテナ間
   隔が他の素子アンテナ間隔よりも大きいことに起因して
   生ずる所定の励振振幅分布からのずれ量を補正するよう
   に配列密度関数を与える配列密度関数設定手段と、 を備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記配列密度関数設定手段は、前記一部
   の素子アンテナ間隔に係る素子アンテナ以外の素子アン
   テナに対して所定のアンテナ特性を生じさせるための配
   列密度関数を与えると共に、前記一部の素子アンテナ間
   隔に係る素子アンテナに対しては、すべての素子アンテ
   ナが等間隔であった場合に与えられるべき配列密度関数
   よりも大きな値の配列密度関数を与えることを特徴とす
   る請求項５記載のアレイアンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記配列密度関数設定手段は、前記アレ
   イアンテナ装置の放射パターンおよびこの放射パターン
   のサイドローブ方向に利得最大の主ビームを有する仮想
   的放射パターンについて、両者の相対的な励振振幅比と
   位相差とを適宜設定し、両者をそれぞれ重畳して励振分
   布を求め、この励振分布を配列密度関数として採用する
   ことを特徴とする請求項５記載のアレイアンテナ装置。
8. 【請求項８】 前記配列密度関数設定手段は、非線形計
   画法に基づきサイドローブレベル特性の劣化の度合いを
   表す評価関数が極小となる励振振幅分布を算出し、これ
   を配列密度関数として採用することを特徴とする請求項
   ５記載のアレイアンテナ装置。
9. 【請求項９】 格子状に配列された素子アンテナから構
   成されると共に、その格子点に配置されるべき一部の素
   子アンテナを欠く素子アンテナ群と、 この素子アンテナ群に対し、前記一部の素子アンテナの
   欠落に起因して生ずる所定の励振振幅分布からのずれ量
   を補正した励振振幅分布を与える励振振幅分布設定手段
   と、 を備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置。
10. 【請求項１０】 前記励振振幅分布設定手段は、素子ア
    ンテナが欠落した格子点の近傍の素子アンテナ以外の素
    子アンテナに対して所定のアンテナ特性を生じさせるた
    めの励振振幅分布を与えると共に、前記素子アンテナが
    欠落した格子点の近傍の素子アンテナに対しては、すべ
    ての素子アンテナが格子点に存在した場合に与えられる
    べき励振振幅分布から定まる励振振幅よりも大きな励振
    振幅を与えることを特徴とする請求項９記載のアレイア
    ンテナ装置。
11. 【請求項１１】 素子アンテナ群に不均一な励振振幅分
    布を与えて所定のアンテナ特性を得る振幅テーパ型のア
    レイアンテナ装置であって、 前記励振振幅分布設定手段は、素子アンテナが欠落した
    格子点と同一の行および列に属する素子アンテナに対
    し、すべての素子アンテナが格子点に存在した場合に与
    えられるべき励振振幅分布から定まる励振振幅よりも大
    きな励振振幅を与えることを特徴とする請求項９記載の
    アレイアンテナ装置。
12. 【請求項１２】 素子アンテナ群の各素子アンテナを配
    列密度関数に従い選択的に励振して所定のアンテナ特性
    を得る密度テーパ型のアレイアンテナ装置であって、 前記励振振幅分布設定手段は、素子アンテナが欠落した
    格子点と同一の行および列に属する素子アンテナの配列
    密度関数を、すべての素子アンテナが格子点に存在した
    場合に与えられるべき励振振幅分布から定まる配列密度
    関数よりも大きく設定することを特徴とする請求項９記
    載のアレイアンテナ装置。