JPH0897758A - Phased array antenna system - Google Patents
Phased array antenna systemInfo
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- JPH0897758A JPH0897758A JP6228053A JP22805394A JPH0897758A JP H0897758 A JPH0897758 A JP H0897758A JP 6228053 A JP6228053 A JP 6228053A JP 22805394 A JP22805394 A JP 22805394A JP H0897758 A JPH0897758 A JP H0897758A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、目的の対象物に対し
て電波を送信または受信する機能を有する、例えばレー
ダあるいは通信等の分野で使用されるフェーズドアレイ
アンテナに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phased array antenna having a function of transmitting or receiving radio waves to a target object, which is used in the field of radar or communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は例えば「アンテナ工学ハンドブッ
ク」（オーム社）に示された従来のフェーズドアレイア
ンテナを示すブロック図であり、図において、１ｉ（ｉ
＝１〜ｎ）は素子アンテナ、２ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は素子
アンテナ１ｉからの受信信号、あるいは素子アンテナ１
ｉへ供給する送信信号の位相量を変化させるための移相
器、３は素子アンテナ１ｉで受信した信号を合成し、ま
た素子アンテナ１ｉへ供給する信号を分配する分配合成
回路、４は移相器２ｉの位相を制御するための位相制御
回路、５はフェーズドアレイアンテナのビームを所定の
方向に向けるための角度指令回路である。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing a conventional phased array antenna shown in, for example, "Antenna Engineering Handbook" (Ohm Co., Ltd.).
= 1 to n) is an element antenna, 2i (i = 1 to n) is a received signal from the element antenna 1i, or the element antenna 1
A phase shifter for changing the phase amount of the transmission signal supplied to i, 3 is a distribution combining circuit for combining the signals received by the element antenna 1i, and 4 is a phase shifter for distributing the signal supplied to the element antenna 1i. A phase control circuit 5 for controlling the phase of the device 2i is an angle command circuit for directing the beam of the phased array antenna in a predetermined direction.
【０００３】次に図７に従ってその動作について説明す
る。ジャイロ等の信号を使用して、角度指令回路５で予
め算出したフェーズドアレイアンテナのビーム角度θは
位相制御回路４に与えられる。一方位相制御回路４で
は、上記指令角度θに対して、以下の式で与えられる位
相量Фｉ（ｉ＝１〜ｎ）を移相器２ｉに与え、制御す
る。Next, the operation will be described with reference to FIG. The beam angle θ of the phased array antenna calculated in advance by the angle command circuit 5 using a signal from a gyro or the like is given to the phase control circuit 4. On the other hand, in the phase control circuit 4, the phase amount Φ i (i = 1 to n) given by the following equation is given to the phase shifter 2 i with respect to the command angle θ and controlled.
【０００４】[0004]
【数１】 [Equation 1]
【０００５】数１で、（・）はベクトルの内積を表す。
なお、１次元の場合には、ベクトルＳ＝（ｓｉｎθ，
０，ｃｏｓθ）で表される。このようにして、任意の方
向にビームを走査することができる。In Expression 1, (·) represents an inner product of vectors.
In the case of one dimension, vector S = (sin θ,
0, cos θ). In this way, the beam can be scanned in any direction.
【０００６】この時、ビーム指向方向Ｓが、フェーズド
アレイアンテナのビーム中心すなわちこのフェーズドア
レイアンテナの法線方向ベクトルｎから離れてくると、
フェーズドアレイアンテナのビーム指向方向に対する投
影面積の低下及び素子アンテナ１ｉの素子パターンによ
って、利得の低下ΔＧが生じ、近似的に数２で表され
る。At this time, when the beam pointing direction S is separated from the beam center of the phased array antenna, that is, the normal direction vector n of the phased array antenna,
A decrease in gain ΔG occurs due to a decrease in the projected area of the phased array antenna with respect to the beam direction and the element pattern of the element antenna 1i, which is approximately represented by Equation 2.
【０００７】[0007]
【数２】 [Equation 2]
【０００８】数２より、例えば、０＝４５°の場合で、
ΔＧ＝−３ｄＢになる。From Equation 2, for example, in the case of 0 = 45 °,
ΔG = −3 dB.
【０００９】従って、広い角度範囲にわたってビームを
走査する必要がある場合には、図８に示すように複数個
のフェーズドアレイアンテナを配置し、これらのなかか
ら最も利得の高くなるフェーズドアレイアンテナを選択
して、切り替える切替回路１０を設けた構成とするかあ
るいは、図９に示すように方位角方向に機械回転機構１
１を設けた構成とし、角度指令回路５からの制御信号に
従い駆動制御回路８からモータ１２を回転させ、フェー
ズドアレイアンテナ６を回転させる構成とする必要があ
る。Therefore, when it is necessary to scan the beam over a wide angle range, a plurality of phased array antennas are arranged as shown in FIG. 8 and the phased array antenna with the highest gain is selected from these. Then, the switching circuit 10 for switching is provided, or as shown in FIG. 9, the mechanical rotation mechanism 1 is arranged in the azimuth direction.
1 is provided, and the drive control circuit 8 rotates the motor 12 and the phased array antenna 6 according to the control signal from the angle command circuit 5.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来のフェーズドアレ
イアンテナは、以上のように構成されているので、広い
角度範囲にわたってビームを走査する必要がある場合に
は、複数個のフェーズドアレイアンテナを配置し、これ
らのなかから最も利得の高くなるフェーズドアレイアン
テナを選択して、切り替えて使用する構成となり、素子
アンテナの数が多くなり、重量増、大型化になる等の問
題点があった。また、機械回転機構を設けた構成の場
合、精度のよい回転駆動が必要であり、そのための回転
機構及びその制御機構が複雑になる等の問題点があっ
た。Since the conventional phased array antenna is constructed as described above, a plurality of phased array antennas are arranged when it is necessary to scan a beam over a wide angle range. However, the phased array antenna with the highest gain is selected from these, and the configuration is switched and used, and there are problems that the number of element antennas increases, the weight increases, and the size increases. Further, in the case of the structure provided with the mechanical rotation mechanism, there is a problem that the rotation drive with high precision is required, and the rotation mechanism and the control mechanism therefor are complicated.
【００１１】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、素子アンテナの数が少なく、駆
動機構が簡単な構成で、かつ指向範囲の広い装置規模の
小さいフェーズドアレイアンテナを提供することを目的
とする。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a phased array antenna having a small number of element antennas, a simple driving mechanism, and a wide directional range and a small device scale. The purpose is to provide.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１のフェーズドア
レイアンテナ装置は、アンテナ素子への送信信号の位相
量を変化させてビームを所望の方向に向けるフェーズド
アレイアンテナにおいて、ビーム中心がフェーズドアレ
イアンテナの法線方向から離れる場合、これを近づける
方向にフェーズドアレイアンテナの法線方向を変更する
手段を備えたものである。A phased array antenna apparatus according to claim 1 is a phased array antenna in which a beam is directed in a desired direction by changing a phase amount of a transmission signal to an antenna element. In the case where the phased array antenna is moved away from the normal direction, the means for changing the normal direction of the phased array antenna is provided.
【００１３】請求項２のフェーズドアレイアンテナ装置
は、アンテナ素子への送信信号の位相量を変化させてビ
ームを所望の方向に向けるフェーズドアレイアンテナに
おいて、フェーズドアレイアンテナを方位角方向に回転
駆動する駆動装置と、フェーズドアレイアンテナを予め
決められた位置に固定するための位置決め機構と、位置
決め機構を制御する駆動制御装置と、を備えたものであ
る。A phased array antenna apparatus according to a second aspect of the present invention is a phased array antenna in which a phase amount of a transmission signal to an antenna element is changed to direct a beam in a desired direction. The phased array antenna is driven to rotate in an azimuth direction. An apparatus, a positioning mechanism for fixing the phased array antenna at a predetermined position, and a drive controller for controlling the positioning mechanism.
【００１４】請求項３のフェーズドアレイアンテナ装置
は、請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置にお
いて、ビーム指向中心の異なる複数のフェーズドアレイ
アンテナを有し、該フェーズドアレイアンテナの何れか
一つを選択して切り替える切替回路を備えたものであ
る。A phased array antenna apparatus according to a third aspect of the present invention is the phased array antenna apparatus according to the second aspect, which has a plurality of phased array antennas having different beam pointing centers, and selects any one of the phased array antennas. It is provided with a switching circuit for switching.
【００１５】請求項４のフェーズドアレイアンテナ装置
は、請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置にお
いて、方位角を１８０°異なる方向に配置された二個の
フェーズドアレイアンテナを有し、フェーズドアレイア
ンテナの何れか一つを選択して切り替える切替回路を備
えたものである。A phased array antenna device according to a fourth aspect is the phased array antenna device according to the second aspect, wherein the phased array antenna device has two phased array antennas arranged in directions different in azimuth angle by 180 °. It is provided with a switching circuit for selecting and switching one of them.
【００１６】請求項５のフェーズドアレイアンテナ装置
は、請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置にお
いて、駆動制御装置は、ビーム中心とフェーズドアレイ
アンテナの法線方向との角度が大きくなる方向と小さく
なる方向で、位置決め機構の固定する角度を変える角度
方向を変化させることを特徴とする。A phased array antenna device according to a fifth aspect is the phased array antenna device according to the second aspect, wherein the drive control device has a direction in which an angle between a beam center and a normal direction of the phased array antenna increases or decreases. Then, the angle direction for changing the fixing angle of the positioning mechanism is changed.
【００１７】請求項６のフェーズドアレイアンテナ装置
は、請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置にお
いて、角速度の正負を判定する角速度判定回路を有し、
駆動制御装置は、角速度が正の場合と負の場合で位置決
め機構の固定する角度を変える角度方向を変化させるこ
とを特徴とする。A phased array antenna apparatus according to a sixth aspect is the phased array antenna apparatus according to the second aspect, further comprising an angular velocity determination circuit for determining whether the angular velocity is positive or negative.
The drive control device is characterized by changing the angle direction for changing the angle fixed by the positioning mechanism depending on whether the angular velocity is positive or negative.
【００１８】[0018]
【作用】請求項１のフェーズドアレイアンテナ装置は、
ビーム中心がフェーズドアレイアンテナの法線方向から
離れると、これを近づける方向にフェーズドアレイアン
テナの法線方向を変更する。The phased array antenna device according to claim 1 is
When the beam center deviates from the normal direction of the phased array antenna, the normal direction of the phased array antenna is changed so as to bring it closer.
【００１９】請求項２のフェーズドアレイアンテナ装置
は、駆動装置がフェーズドアレイアンテナを方位角方向
に回転駆動し、位置決め機構が駆動制御装置の制御によ
りフェーズドアレイアンテナを予め決められた位置に固
定する。According to another aspect of the phased array antenna device of the present invention, the drive device rotationally drives the phased array antenna in the azimuth direction, and the positioning mechanism fixes the phased array antenna at a predetermined position under the control of the drive control device.
【００２０】請求項３のフェーズドアレイアンテナ装置
は、切替回路がビーム指向中心の異なる複数のフェーズ
ドアレイアンテナの何れか一つを選択して切り替える。According to another aspect of the phased array antenna device of the present invention, the switching circuit selects and switches one of a plurality of phased array antennas having different beam orientation centers.
【００２１】請求項４のフェーズドアレイアンテナ装置
は、切替回路が方位角を１８０°異なる方向に配置され
た二個のフェーズドアレイアンテナの何れか一つを選択
して切り替える。According to another aspect of the phased array antenna device of the present invention, the switching circuit selects and switches one of the two phased array antennas arranged in directions in which the azimuth angle differs by 180 °.
【００２２】請求項５のフェーズドアレイアンテナ装置
は、ビーム中心とフェーズドアレイアンテナの法線方向
との角度が大きくなる方向と小さくなる方向で、位置決
め機構の固定する角度を変える角度方向を変化させる。According to the fifth aspect of the phased array antenna device, the angle direction for changing the fixing angle of the positioning mechanism is changed depending on the direction in which the angle between the beam center and the normal direction of the phased array antenna increases or decreases.
【００２３】請求項６のフェーズドアレイアンテナ装置
は、角速度が正の場合と負の場合で位置決め機構の固定
する角度を変える角度方向を変化させる。According to the sixth aspect of the phased array antenna device, the angle direction for changing the angle fixed by the positioning mechanism is changed depending on whether the angular velocity is positive or negative.
【００２４】[0024]
実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１は本発明の実施例１によるフェーズドアレイ
アンテナに関する構成図である。また、図２には本発明
のフェーズドアレイアンテナにおけるビーム角度に対す
る利得の変化を示す図である。図において、１ｉ（ｉ＝
１〜ｎ）は素子アンテナ、２ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は素子ア
ンテナ１ｉからの受信信号、あるいは素子アンテナ１ｉ
へ供給する送信信号の位相量を変化させるための移相
器、３は素子アンテナ１ｉで受信した信号を合成し、ま
た素子アンテナ１ｉへ供給する信号を分配する分配合成
回路、４は移相器２ｉの位相を制御するための位相制御
回路、５はフェーズドアレイアンテナのビームを所定の
方向に向けるための角度指令回路、６はこれら素子アン
テナ１ｉ、移相器２ｉおよび分配合成回路３で構成され
る１つのフェーズドアレイアンテナ、７はフェーズドア
レイアンテナ６を予め決められた位置に固定するための
位置決め機構、８は角度指令回路５からの制御信号で、
位置決め機構７を制御するための駆動制御回路である。Example 1. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram of a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a diagram showing a change in gain with respect to a beam angle in the phased array antenna of the present invention. In the figure, 1i (i =
1 to n) are element antennas, 2i (i = 1 to n) are received signals from the element antenna 1i, or the element antenna 1i
A phase shifter for changing the amount of phase of a transmission signal supplied to the element antenna 3i, a distribution combiner circuit for combining the signals received by the element antenna 1i, and a signal for distributing the signal supplied to the element antenna 1i. A phase control circuit for controlling the phase of 2i, 5 is an angle command circuit for directing the beam of the phased array antenna in a predetermined direction, and 6 is composed of these element antennas 1i, phase shifter 2i and distribution / combination circuit 3. 1 is a phased array antenna, 7 is a positioning mechanism for fixing the phased array antenna 6 at a predetermined position, and 8 is a control signal from the angle command circuit 5.
It is a drive control circuit for controlling the positioning mechanism 7.
【００２５】次に動作について説明する。ジャイロ等の
信号を使用して、角度指令回路５で予め算出したフェー
ズドアレイアンテナのビーム角度θは制御回路４に与え
られる。一方位相制御回路４では、上記指令角度θに対
して、数１で与えられる位相量Фｉ（ｉ＝１〜ｎ）を移
相器２ｉに与え、制御する。Next, the operation will be described. The beam angle θ of the phased array antenna calculated in advance by the angle command circuit 5 using a signal from a gyro or the like is given to the control circuit 4. On the other hand, the phase control circuit 4 applies the phase amount Φi (i = 1 to n) given by the equation 1 to the phase shifter 2i with respect to the command angle θ and controls the phase shifter 2i.
【００２６】ここで、ビーム方向ｓｉが、フェーズドア
レイアンテナ６のビーム中心すなわちこのフェーズドア
レイアンテナの法線方向ベクトルｎ1 から離れてくる
と、フェーズドアレイアンテナのビーム指向方向に対す
る投影面積の低下及び素子アンテナ１ｉの素子パターン
によって、近似的に数２で表される利得の低下ΔＧが生
じる。When the beam direction si moves away from the beam center of the phased array antenna 6, that is, the normal direction vector n 1 of the phased array antenna, the projected area of the phased array antenna with respect to the beam pointing direction is reduced and the elements are reduced. Due to the element pattern of the antenna 1i, a decrease ΔG in gain approximately represented by Formula 2 occurs.
【００２７】そこで、予め決められた角度θ1 になった
時、フェーズドアレイアンテナ６を予め決められた位
置、すなわちその法線方向がｎ2 で表される方向に角度
指令回路５からの制御信号を基に駆動制御回路８を動作
させ、位置決め機構７で固定させる。[0027] Therefore, when it becomes the angle theta 1 which predetermined phased array antenna 6 predetermined position, i.e. the control signal from the angle command circuit 5 in the direction of the normal direction is represented by n 2 The drive control circuit 8 is operated based on the above, and the positioning mechanism 7 fixes it.
【００２８】次に角度がθ2 になった時、同様にフェー
ズドアレイアンテナ６を角度指令回路５からの制御信号
を基に駆動制御回路８を動作させ、位置決め機構７で法
線方向がｎ3 となる方向に固定させ、この動作を継続し
て行うことによって、図２に示すように、少ない素子ア
ンテナで利得低下の小さいフェーズドアレイアンテナを
実現できる。Next, when the angle becomes θ 2 , similarly, the phased array antenna 6 operates the drive control circuit 8 based on the control signal from the angle command circuit 5, and the positioning mechanism 7 makes the normal direction n 3 As shown in FIG. 2, it is possible to realize a phased array antenna with a small gain reduction with a small number of element antennas, by fixing in such a direction as described above and continuing this operation.
【００２９】この実施例によれば、方位角方向に駆動
し、駆動制御装置からの信号により、予め決められた任
意の複数箇所での固定が可能となるよう位置決め機構の
制御を行い、広い角度範囲にわたって利得低下が少な
く、かつ少ない素子アンテナ数でビームを走査すること
ができるフェーズドアレイアンテナが得られる効果があ
る。According to this embodiment, the positioning mechanism is controlled so as to be driven in the azimuth direction, and the signal can be fixed at a plurality of predetermined positions by a signal from the drive control device, and a wide angle can be obtained. There is an effect that a phased array antenna can be obtained in which gain reduction is small over a range and a beam can be scanned with a small number of element antennas.
【００３０】実施例２．図３は、この発明の実施例２を
示すフェーズドアレイアンテナのブロック図である。上
記実施例１では、フェーズドアレイアンテナとして、１
つのみを有し、これらを角度によって予め決められた位
置に駆動制御する構成としたが、図３においては、２つ
のフェーズドアレイアンテナ６1 ：６2 を配置した構成
とし、これらを切替回路１０でいずれか一つのフェーズ
ドアレイアンテナを選択して切り替える構成としたの
で、広い範囲にわたって利得低下が少なく、かつ位置決
め機構を簡素化できる効果がある。なお、上記実施例で
はフェーズドアレイアンテナ６として、２つの場合を示
したが、任意の複数のフェーズドアレイアンテナで構成
しても、同じ効果が得られる。Example 2. Second Embodiment FIG. 3 is a block diagram of a phased array antenna showing a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, as the phased array antenna, 1
Although it is configured to have only one and drive and control these to a predetermined position according to the angle, in FIG. 3, two phased array antennas 6 1 and 6 2 are arranged and these are switched circuit 10. Since any one of the phased array antennas is selected and switched, the gain reduction is small over a wide range and the positioning mechanism can be simplified. In the above embodiment, two cases are shown as the phased array antenna 6, but the same effect can be obtained even if the phased array antenna 6 is composed of any plurality of phased array antennas.
【００３１】この実施例によれば、複数のフェーズドア
レイアンテナを配置した構成とし、これらを切替回路で
いずれか一つのフェーズドアレイアンテナを選択して切
り替える構成としたので、位置決め機構が簡素化される
広い範囲にわたって利得低下が少なく、かつ位置決め機
構を簡素化できる効果がある。According to this embodiment, a plurality of phased array antennas are arranged, and one of the phased array antennas is selected and switched by the switching circuit. Therefore, the positioning mechanism is simplified. There is an effect that the gain reduction is small over a wide range and the positioning mechanism can be simplified.
【００３２】実施例３．図４は、この発明の実施例３を
示すフェーズドアレイアンテナのブロック図である。上
記実施例では、２つのフェーズドアレイアンテナ６1 ，
６2 を配置した構成とし、これらを切替回路１０でいず
れか一つのフェーズドアレイアンテナを選択して切り替
える構成としているが、図４に示すように、フェーズド
アレイアンテナ６1 とフェーズドアレイアンテナ６2 を
方位角を１８０°異なる方向に配置した構成とし、切替
回路（図示せず）でいずれかを選択して切り替える構成
とすることによって、天頂方向を通過する目標物に対し
ても、追尾が可能となる効果が得られる。Example 3. Fourth Embodiment FIG. 4 is a block diagram of a phased array antenna showing a third embodiment of the present invention. In the above embodiment, the two phased array antennas 6 1 ,
6 2 is arranged and these are switched by the switching circuit 10 by selecting one of the phased array antennas. However, as shown in FIG. 4, the phased array antenna 6 1 and the phased array antenna 6 2 are By arranging the azimuth angles in different directions by 180 ° and selecting one of them by a switching circuit (not shown) to switch the azimuth angle, it is possible to track even a target passing through the zenith direction. The effect is obtained.
【００３３】この実施例によれば、２つのフェーズドア
レイアンテナを方位角方向に１８０°異なる方向に配置
した構成とし、切替回路でいずれかを選択して切り替え
る構成とすることによって、天頂方向を通過する目標物
に対しても、追尾が可能となる効果が得られる。According to this embodiment, two phased array antennas are arranged in directions different by 180 ° in the azimuth direction, and one of them is switched by the switching circuit to switch the antennas, thereby passing through the zenith direction. It is possible to obtain the effect of enabling tracking even for a target that is to be moved.
【００３４】実施例４．図５は、この発明の実施例４を
示すビーム角度に対する利得の変化を示す図である。上
記実施例１においては、図２に示すように角度θ0 ，θ
1 ，θ2 ，・・・・・においてフェーズドアレイアンテ
ナ６の法線方向を位置決め機構７を用いて駆動させる構
成としているが、図５に示すように、法線方向ｎ1 の位
置に固定されている状態から、角度θが大きくなると、
角度θ1Bで法線方向ｎ2 に位置決め機構７を用いて固定
させ、一方ここから角度θが小さくなる場合には、上記
とは逆に角度θ1Aで法線方向ｎ1 の位置に固定される、
すなわち、角度が大きくなる方向と小さくなる方向で、
固定角度を変える角度を変化させる構成とすることによ
って、位置決め機構７を駆動して、フェーズドアレイア
ンテナ６の法線方向を切り替える頻度を低減できる効果
が得られる。Embodiment 4 FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change in gain with respect to a beam angle according to a fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the angles θ 0 , θ
Although the normal direction of the phased array antenna 6 is driven by the positioning mechanism 7 at 1 , θ 2 , ..., As shown in FIG. 5, it is fixed at the position of the normal direction n 1. When the angle θ increases from the
When the angle θ 1B is used to fix in the normal direction n 2 using the positioning mechanism 7, and when the angle θ is smaller than this, the angle θ 1A is fixed to the position in the normal direction n 1 contrary to the above. The
That is, in the direction where the angle increases and the direction where the angle decreases,
With the configuration in which the fixed angle is changed, the positioning mechanism 7 is driven, and the frequency of switching the normal direction of the phased array antenna 6 can be reduced.
【００３５】この実施例によれば、角度が大きくなる方
向と小さくなる方向で、固定角度を変える角度を変化さ
せる構成とすることによって、位置決め機構を駆動し
て、フェーズドアレイアンテナの法線方向を切り替える
頻度を低減できる効果が得られる。According to this embodiment, the positioning mechanism is driven to change the normal direction of the phased array antenna by changing the fixed angle in the direction in which the angle increases and in the direction in which the angle decreases. The effect of reducing the frequency of switching is obtained.
【００３６】実施例５．図６は、この発明の実施例５を
示すフェーズドアレイアンテナのブロック図である。上
記実施例４においては、図５に示すように、法線方向ｎ
1 の位置に固定されている状態から、角度θが大きくな
ると、角度θ1Bで法線方向ｎ2 に位置決め機構７を用い
て固定させ、一方ここから角度θが小さくなる場合に
は、上記とは逆に角度θ1Aで法線方向ｎ1 の位置に固定
される構成としているが、図６に示すように、角度指令
回路５からの角度情報に基づき角度の変化方向すなわち
角速度の正負を判定する角速度判定回路９を構成し、角
速度が正の場合、角速度θ1Bで法線方向ｎ2 の位置に固
定させ、角度θ1Bで法線方向ｎ2 の位置に位置決め機構
７を用いて固定させ、一方角速度が負の場合には、上記
とは逆に角度θ1Aで法線方向ｎ1 の位置に固定させる構
成とすることによって、位置決め機構７を駆動して、フ
ェーズドアレイアンテナ６の法線方向を切り替える頻度
を低減できる効果が得られる。Example 5. FIG. 6 is a block diagram of a phased array antenna showing a fifth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, as shown in FIG.
When the angle θ increases from the state of being fixed at the position of 1 , the positioning mechanism 7 is used to fix the angle θ 1B in the normal direction n 2 while the angle θ becomes smaller than the above, On the contrary, the angle θ 1A is fixed at the position in the normal direction n 1 , but as shown in FIG. 6, the change direction of the angle, that is, whether the angular velocity is positive or negative is determined based on the angle information from the angle command circuit 5. to configure the angular velocity determining circuit 9, when the angular velocity is positive, it is fixed at a position in the normal direction n 2 at an angular velocity theta 1B, the positioning mechanism 7 to the position of the normal direction n 2 at an angle theta 1B is fixed using On the other hand, when the angular velocity is negative, the positioning mechanism 7 is driven and the normal line of the phased array antenna 6 is driven by the configuration in which the position is fixed at the position of the angle θ 1A in the normal line direction n 1 contrary to the above. The effect of reducing the frequency of switching the direction is obtained.
【００３７】この実施例によれば、角度指令回路からの
角度情報に基づき角度の変化方向すなわち角速度の正負
を判定する角速度判定回路を構成し、角速度が正の場合
と負の場合で固定角度を変える角度を変化させることに
よって、位置決め構成を駆動して、フェーズドアレイア
ンテナの法線方向を切り替える頻度を低減できる効果が
得られる。According to this embodiment, the angular velocity determination circuit for determining the change direction of the angle, that is, the positive or negative of the angular velocity is constructed based on the angle information from the angle command circuit, and the fixed angle is determined depending on whether the angular velocity is positive or negative. By changing the changing angle, it is possible to drive the positioning structure and reduce the frequency of switching the normal direction of the phased array antenna.
【００３８】[0038]
【発明の効果】請求項１のフェーズドアレイアンテナ装
置は、アンテナ素子への送信信号の位相量を変化させて
ビームを所望の方向に向けるフェーズドアレイアンテナ
において、ビーム中心がフェーズドアレイアンテナの法
線方向から離れる場合、これを近づける方向にフェーズ
ドアレイアンテナの法線方向を変更する手段を備えた構
成にしたので、広い角度範囲で利得低下が少なく、かつ
少ないアンテナ素子数でビームを走査できる。According to the phased array antenna device of the present invention, in the phased array antenna in which the phase amount of the transmission signal to the antenna element is changed to direct the beam in a desired direction, the beam center is the normal direction of the phased array antenna. When it is moved away from the device, the structure is provided with a means for changing the normal direction of the phased array antenna so that the beam can be scanned in a wide angle range with a small gain reduction and with a small number of antenna elements.
【００３９】請求項２のフェーズドアレイアンテナ装置
は、アンテナ素子への送信信号の位相量を変化させてビ
ームを所望の方向に向けるフェーズドアレイアンテナに
おいて、フェーズドアレイアンテナを方位角方向に回転
駆動する駆動装置と、フェーズドアレイアンテナを予め
決められた位置に固定するための位置決め機構と、位置
決め機構を制御する駆動制御装置と、を備えた構成にし
たので、広い角度範囲で利得低下が少なく、かつ少ない
アンテナ素子数でビームを走査できる。A phased array antenna apparatus according to a second aspect of the present invention is a phased array antenna in which a phase amount of a transmission signal to an antenna element is changed to direct a beam in a desired direction. The phased array antenna is driven to rotate in an azimuth direction. Since the device, the positioning mechanism for fixing the phased array antenna at a predetermined position, and the drive control device for controlling the positioning mechanism are included, the gain reduction is small and small in a wide angle range. The beam can be scanned by the number of antenna elements.
【００４０】請求項３のフェーズドアレイアンテナ装置
は、ビーム指向中心の異なる複数のフェーズドアレイア
ンテナを有し、フェーズドアレイアンテナの何れか一つ
を選択して切り替える切替回路を備えた構成にしたの
で、位置決め機構を簡素化できる。Since the phased array antenna apparatus according to claim 3 has a plurality of phased array antennas having different beam pointing centers, and is provided with a switching circuit for selecting and switching any one of the phased array antennas, The positioning mechanism can be simplified.
【００４１】請求項４のフェーズドアレイアンテナ装置
は、方位角を１８０°異なる方向に配置された二個のフ
ェーズドアレイアンテナを有し、フェーズドアレイアン
テナの何れか一つを選択して切り替える切替回路を備え
た構成にしたので、天頂方向を通過する目標物に対して
も追尾が可能となる。A phased array antenna apparatus according to a fourth aspect of the present invention has two phased array antennas arranged in different azimuth angles of 180 °, and a switching circuit for selecting and switching any one of the phased array antennas. Since the configuration is provided, it is possible to track even a target object passing through the zenith direction.
【００４２】請求項５のフェーズドアレイアンテナ装置
は、駆動制御装置は、ビーム中心とフェーズドアレイア
ンテナの法線方向との角度が大きくなる方向と小さくな
る方向で、位置決め機構の固定する角度を変える角度方
向を変化させる構成にしたので、フェーズドアレイアン
テナの法線方向を切り替える頻度を低減できる。According to another aspect of the phased array antenna device of the present invention, the drive control device changes the angle at which the positioning mechanism fixes the angle in which the angle between the beam center and the normal to the phased array antenna increases or decreases. Since the configuration is changed, the frequency of switching the normal direction of the phased array antenna can be reduced.
【００４３】請求項６のフェーズドアレイアンテナ装置
は、角速度の正負を判定する角速度判定回路を有し、駆
動制御装置は、角速度が正の場合と負の場合で位置決め
機構の固定する角度を変える角度方向を変化させる構成
にしたので、フェーズドアレイアンテナの法線方向を切
り替える頻度を低減できる。A phased array antenna apparatus according to a sixth aspect of the present invention has an angular velocity determination circuit for determining whether the angular velocity is positive or negative, and the drive control device changes the angle at which the positioning mechanism fixes the angle depending on whether the angular velocity is positive or negative. Since the configuration is changed, the frequency of switching the normal direction of the phased array antenna can be reduced.
【図１】 この発明の実施例１のフェーズドアレイアン
テナを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施例１のフェーズドアレイアン
テナにおけるビーム角度に対する利得の変化を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a change in gain with respect to a beam angle in the phased array antenna according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施例２のフェーズドアレイアン
テナを示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a phased array antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施例３のフェーズドアレイアン
テナを示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a phased array antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施例４のフェーズドアレイアン
テナにおけるビーム角度に対する利得の変化を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a change in gain with respect to a beam angle in a phased array antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施例５のフェーズドアレイアン
テナを示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a phased array antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
【図７】 従来のフェーズドアレイアンテナを示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional phased array antenna.
【図８】 従来の複数のフェーズドアレイアンテナを切
り替える構成となるフェーズドアレイアンテナを示すブ
ロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a conventional phased array antenna configured to switch a plurality of phased array antennas.
【図９】 従来のフェーズドアレイアンテナを機械回転
させる構成となるフェーズドアレイアンテナを示すブロ
ック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a phased array antenna configured to mechanically rotate a conventional phased array antenna.
１ｉ 素子アンテナ、２ｉ 移相器、３ 分配合成回
路、４ 制御回路、５ビーム指令回路、６ フェーズド
アレイアンテナ、７ 位置決め機構、８ 駆動制御回
路、９ 角速度判定回路、１０ 切替回路、１１ 機械
回転機構、１２モータ。1i element antenna, 2i phase shifter, 3 distribution synthesizing circuit, 4 control circuit, 5 beam command circuit, 6 phased array antenna, 7 positioning mechanism, 8 drive control circuit, 9 angular velocity determination circuit, 10 switching circuit, 11 mechanical rotation mechanism , 12 motors.
Claims (6)
化させてビームを所望の方向に向けるフェーズドアレイ
アンテナにおいて、前記ビーム中心が該フェーズドアレ
イアンテナの法線方向から離れる場合、これを近づける
方向に前記フェーズドアレイアンテナの法線方向を変更
する手段を備えたフェーズドアレイアンテナ装置。1. A phased array antenna in which a beam is directed in a desired direction by changing a phase amount of a transmission signal to an antenna element, and when the beam center departs from a normal direction of the phased array antenna, a direction of approaching the beam center A phased array antenna device comprising means for changing the normal direction of the phased array antenna.
化させてビームを所望の方向に向けるフェーズドアレイ
アンテナにおいて、該フェーズドアレイアンテナを方位
角方向に回転駆動する駆動装置と、前記フェーズドアレ
イアンテナを予め決められた位置に固定するための位置
決め機構と、該位置決め機構を制御する駆動制御装置
と、を備えたフェーズドアレイアンテナ装置。2. A phased array antenna in which a phase amount of a transmission signal to an antenna element is changed to direct a beam in a desired direction, a drive device for rotationally driving the phased array antenna in an azimuth direction, and the phased array antenna. A phased array antenna device comprising: a positioning mechanism for fixing the lens to a predetermined position; and a drive control device for controlling the positioning mechanism.
ドアレイアンテナを有し、該フェーズドアレイアンテナ
の何れか一つを選択して切り替える切替回路を備えた請
求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置。3. The phased array antenna apparatus according to claim 2, further comprising a plurality of phased array antennas having different beam pointing centers, and a switching circuit for selecting and switching any one of the phased array antennas.
た二個のフェーズドアレイアンテナを有し、該フェーズ
ドアレイアンテナの何れか一つを選択して切り替える切
替回路を備えた請求項２記載のフェーズドアレイアンテ
ナ装置。4. A switching circuit having two phased array antennas arranged in directions different in azimuth angle by 180 °, and provided with a switching circuit for selecting and switching any one of the phased array antennas. Phased array antenna device.
ドアレイアンテナの法線方向との角度が大きくなる方向
と小さくなる方向で、位置決め機構の固定する角度を変
える角度方向を変化させることを特徴とする請求項２記
載のフェーズドアレイアンテナ装置。5. The drive control device changes an angle direction for changing an angle fixed by the positioning mechanism in a direction in which an angle between a beam center and a normal direction of the phased array antenna increases or decreases. The phased array antenna device according to claim 2.
を有し、駆動制御装置は、角速度が正の場合と負の場合
で位置決め機構の固定する角度を変える角度方向を変化
させることを特徴とする請求項２記載のフェーズドアレ
イアンテナ装置。6. An angular velocity determination circuit for determining whether the angular velocity is positive or negative, wherein the drive control device changes an angular direction for changing an angle fixed by the positioning mechanism depending on whether the angular velocity is positive or negative. The phased array antenna device according to claim 2.
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1994
- 1994-09-22 JP JP06228053A patent/JP3115194B2/en not_active Expired - Fee Related
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