JPH10190337A - Phased array antenna device - Google Patents

Phased array antenna device

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JPH10190337A
JPH10190337A JP34546096A JP34546096A JPH10190337A JP H10190337 A JPH10190337 A JP H10190337A JP 34546096 A JP34546096 A JP 34546096A JP 34546096 A JP34546096 A JP 34546096A JP H10190337 A JPH10190337 A JP H10190337A
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phased array
array antenna
scanning
antenna device
cylindrical structure
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Atsushi Nakajima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To execute the scanning of a wide range without increasing the number of phased array antennas by combining the electronic scanning and the mechanical scanning of the phased array antenna. SOLUTION: A cylindrical structure 1, the plural phased array antennas 2 and 2a-2c arranged on the surface of the cylindrical structure 1 and a rotary shaft 3 connected with a rotary mechanism loading an artificial satellite are provided. Namely, the plural phased array antennas 2 and 2a-2c are arranged on the cylindrical structure 1 in a row and they are rotated around the rotary shaft 3 with the rotary mechanism. Thus, the plural phased array antennas 2 and 2a-2c are also rotated and the plural beams can mechanically be scanned. Furthermore, the respective phased array antennas are electronically scanned. Thus, a global coverage being a communication object can be scanned for the wide range by combining mechanical scanning and electronic scanning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はフェーズドアレイア
ンテナ装置に関し、特に筒状構造体表面にフェーズドア
レイアンテナを配置し、これらを回転させることにより
機械的走査を行なうとともにフェーズドアレイアンテナ
による電子走査を行なうフェーズドアレイアンテナ装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phased array antenna device, and more particularly to a phased array antenna arranged on the surface of a tubular structure, and rotating them to perform mechanical scanning and electronic scanning by the phased array antenna. The present invention relates to a phased array antenna device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、地上面に割り当てられた複数の
サービスエリアに対して同時に通信または放送を行なう
場合、複数ビームによる同時通信が要求されるため複数
のフェーズドアレイアンテナを人工衛星に搭載する必要
が生じる。
2. Description of the Related Art Generally, when simultaneously communicating or broadcasting to a plurality of service areas allocated on the ground surface, simultaneous communication by a plurality of beams is required, so that a plurality of phased array antennas must be mounted on a satellite. Occurs.

【0003】すなわち、フェーズドアレイアンテナのビ
ーム走査範囲が狭いので、広いサービスエリアをカバー
するには多数のフェーズドアレイアンテナが必要とな
る。
That is, since the beam scanning range of the phased array antenna is narrow, a large number of phased array antennas are required to cover a wide service area.

【0004】ここでフェーズドアレイアンテナとは、複
数のアンテナ素子から構成され、これらアンテナ素子の
各々に可変移相器を接続し各アンテナ素子の励振位相を
制御することにより、平面的に任意の方向にビーム走査
をすることができるアンテナを示す。
Here, the phased array antenna is composed of a plurality of antenna elements, and a variable phase shifter is connected to each of the antenna elements to control the excitation phase of each antenna element, so that the antenna element is planarly arranged in an arbitrary direction. Shows an antenna capable of beam scanning.

【0005】近年、フェーズドアレイアンテナの電子的
走査を機械的走査と組み合わせることを特徴とするフェ
ーズドアレイアンテナが知られている。
[0005] In recent years, a phased array antenna characterized by combining electronic scanning of the phased array antenna with mechanical scanning has been known.

【0006】このようなフェーズドアレイアンテナの一
例として、特開昭58−53202号公報記載の「フェ
ーズドアレイアンテナ」が知られている。この公報で
は、複数のアンテナ素子を平面あるいは回転対称な曲面
に沿って配列するとともに上述平面の法線方向あるいは
曲面の回転対称軸方向を回転軸として機械的に回転させ
るように構成した技術が記載されている。
As an example of such a phased array antenna, a "phased array antenna" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-53202 is known. This publication describes a technique in which a plurality of antenna elements are arranged along a plane or a rotationally symmetric curved surface, and are mechanically rotated with the normal direction of the plane or the rotationally symmetric axis direction of the curved surface as a rotation axis. Have been.

【0007】また特開平4−196904号公報記載の
「アンテナ装置」が知られている。
An "antenna device" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-196904 is also known.

【0008】この公報では、複数のサブアレーから成
り、サブアレーを同一方向の各々のサブアレーの回転軸
のまわりに連動させて回転させる可動機構を備え、また
これらサブアレーの各々の配置間隔を変化させる可動機
構を有しているので、移相器を用いずに方位角方向に連
続的に主ビームを走査させる技術が記載されている。
In this publication, there is provided a movable mechanism comprising a plurality of sub-arrays for rotating the sub-arrays in association with the rotation axes of the respective sub-arrays in the same direction, and for changing the arrangement intervals of these sub-arrays. Therefore, there is described a technique in which a main beam is continuously scanned in an azimuthal direction without using a phase shifter.

【0009】いずれも一つのビームを制御することが目
的であり、複数ビームの同時走査機能は有していない。
[0009] All of them aim at controlling one beam and do not have a function of simultaneously scanning a plurality of beams.

【0010】図6は従来のフェーズドアレイアンテナ装
置による運用を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of a conventional phased array antenna device.

【0011】図6(a)はカバレッジエリアを説明する
図であり、図6(b)は人工衛星による運用を説明する
図である。図6(a)を参照して、地表面のサービスエ
リアが人工衛星6を基点として120度の広がりを有し
ていたとすると、カバレッジエリア4の広範な領域を同
時に1台のフェーズドアレイアンテナでビーム走査する
ことができない。ここでカバレッジエリアとはフェーズ
ドアレイアンテナのビームにより同時に走査できる領域
を示す。
FIG. 6A is a diagram for explaining a coverage area, and FIG. 6B is a diagram for explaining operation by artificial satellites. Referring to FIG. 6A, assuming that the service area on the ground surface has a spread of 120 degrees from the artificial satellite 6 as a base point, a wide area of the coverage area 4 is simultaneously beamed by one phased array antenna. Cannot scan. Here, the coverage area indicates an area that can be simultaneously scanned by the beam of the phased array antenna.

【0012】フェーズドアレイアンテナはビームの電子
的走査範囲が狭く、1台で120度と云う広範囲なカバ
レッジエリア4を走査できないので、例えば120度の
走査範囲を4分割し1つのフェーズドアレイの走査ビー
ム幅を30度として、各分割範囲に対して総計4台のフ
ェーズドアレイアンテナを割り当てる必要が有る。
Since the phased array antenna has a narrow beam electronic scanning range and cannot scan a wide coverage area 4 of 120 degrees by one unit, for example, the scanning range of 120 degrees is divided into four and the scanning beam of one phased array is divided. With a width of 30 degrees, it is necessary to allocate a total of four phased array antennas to each divided range.

【0013】さらに人工衛星6の移動にともない、図6
(b)に示すように角度が変化するため他のフェーズド
アレイアンテナが必要となる。なお人工衛星6が移動す
る場合、カバレッジエリア上の地点は固定しているた
め、フェーズドアレイアンテナは移動に伴い走査ビーム
の角度を逐一変更する必要がある。
Further, as the artificial satellite 6 moves, FIG.
Since the angle changes as shown in (b), another phased array antenna is required. When the artificial satellite 6 moves, since the point on the coverage area is fixed, the angle of the scanning beam needs to be changed every time the phased array antenna moves.

【0014】従って、人工衛星6の移動にともなう角度
変化の分割を例えば3分割し、それに対応したフェーズ
ドアレイアンテナ群を設け、移動に伴う角度変化を各々
のフェーズドアレイアンテナ群に分担させる必要が有
る。すなわち、第1、第2、第3の3つのフェーズドア
レイアンテナ群として使用し、人工衛星6の移動にとも
ない順次3つのフェーズドアレイアンテナ群を切替制御
することにより、カバレッジエリア4を走査することが
できる。
Therefore, it is necessary to divide the angle change accompanying the movement of the artificial satellite 6 into, for example, three, to provide a group of phased array antennas corresponding to the division, and to share the angle change accompanying the movement among the phased array antenna groups. . In other words, the coverage area 4 can be scanned by using the first, second, and third three phased array antenna groups and sequentially switching and controlling the three phased array antenna groups as the artificial satellite 6 moves. it can.

【0015】フェーズドアレイアンテナ群の切替方法と
しては、例えば人工衛星6が右端から左端に移動してい
るとした場合、右側から1/3の領域は第1のフェーズ
ドアレイアンテナ群を使用する。さらに人工衛星6が左
端に移動した場合、第2のフェーズドアレイアンテナ群
に切り換え、右側から2/3の領域を分担させる。さら
に人工衛星6が左端に移動した場合、第3のフェーズド
アレイアンテナ群に切り換え、右側から3/3の領域を
分担させることにより、全領域をカバーする。
As a method of switching the group of phased array antennas, for example, when the artificial satellite 6 is moving from the right end to the left end, the first phased array antenna group is used in an area 1/3 from the right side. Furthermore, when the artificial satellite 6 moves to the left end, it is switched to the second phased array antenna group, and the area of / from the right is shared. Further, when the artificial satellite 6 moves to the left end, the entire area is covered by switching to the third phased array antenna group and sharing 3/3 of the area from the right.

【0016】この場合フェーズドアレイアンテナの合計
の台数は4台×3群=12台となり、120度のカバレ
ッジエリア4を同時に連続して走査するために12台の
フェーズドアレイアンテナが必要となる。
In this case, the total number of phased array antennas is 4 × 3 groups = 12, and twelve phased array antennas are required to simultaneously and continuously scan the 120 ° coverage area 4.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフェー
ズドアレイアンテナ装置は、フェーズドアレイアンテナ
による電子的走査では走査ビーム幅が狭いので、広範囲
のカバレッジを確保する場合フェーズドアレイアンテナ
の台数が増加するため人工衛星の大型化かつ重量増につ
ながるという欠点を有している。
In the above-mentioned conventional phased array antenna device, the scanning beam width is narrow in the electronic scanning by the phased array antenna, and the number of phased array antennas increases when a wide coverage is secured. It has the disadvantage that it leads to an increase in the size and weight of the satellite.

【0018】また、人工衛星にフェーズドアレイアンテ
ナのような大型構造物を搭載する場合、衛星の姿勢制御
用に姿勢安定化装置が必要になるという欠点を有してい
る。
Further, when a large structure such as a phased array antenna is mounted on an artificial satellite, there is a disadvantage that an attitude stabilizing device is required for attitude control of the satellite.

【0019】本発明の目的は、フェーズドアレイアンテ
ナの電子的走査と機械的走査とを組み合わせることによ
り、フェーズドアレイアンテナの台数を増加させること
なく広範囲の走査を行なうことができるフェーズドアレ
イアンテナ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a phased array antenna device capable of performing a wide range of scanning without increasing the number of phased array antennas by combining electronic scanning and mechanical scanning of the phased array antenna. Is to do.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明のフェーズドアレ
イアンテナ装置は、飛翔体に搭載するフェーズドアレイ
アンテナ装置において、筒状の構造体の表面にn(nは
1以上の整数)個の前記フェーズドアレイアンテナを1
列としこれをm(mは1以上の整数)列に実装し、前記
構造体を回転させることにより発生する機械的ビーム走
査手段と、前記n×m個のフェーズドアレイアンテナの
各々の電子的走査手段とを併用し、所定の通信領域を走
査することを特徴としている。
According to the phased array antenna device of the present invention, in a phased array antenna device mounted on a flying object, n (n is an integer of 1 or more) number of the phased array antennas are provided on the surface of a cylindrical structure. One array antenna
A mechanical beam scanning unit generated by rotating the structure, and electronic scanning of each of the n × m phased array antennas And scanning means for scanning a predetermined communication area.

【0021】前記フェーズドアレイアンテナを1列(m
=1)に実装したことを特徴としている。
The phased array antenna is arranged in one row (m
= 1).

【0022】前記筒状の構造体が三角柱であることを特
徴としている。
It is characterized in that the tubular structure is a triangular prism.

【0023】前記構造体とこの構造体の表面に実装した
フェーズドアレイアンテナの回転により発生する角運動
量を、前記飛翔体の姿勢安定化に利用したことを特徴と
している。
The angular momentum generated by the rotation of the structure and the phased array antenna mounted on the surface of the structure is used for stabilizing the attitude of the flying object.

【0024】また、飛翔体に搭載するフェーズドアレイ
アンテナ装置において、前記飛翔体が有する回転機構に
より駆動される回転軸と;この回転軸の回りに回転する
筒状の構造体と;この構造体に実装される1列n(nは
1以上の整数)個のm(mは1以上の整数)列の配列を
なすフェーズドアレイアンテナと;を備えたことを特徴
としている。
Also, in the phased array antenna device mounted on a flying object, a rotating shaft driven by a rotating mechanism of the flying object; a cylindrical structure rotating around the rotating axis; And m (where m is an integer equal to or greater than 1) m (where m is an integer equal to or greater than 1) arrayed phased array antennas.

【0025】前記フェーズドアレイアンテナを1列(m
=1)に実装したことを特徴としている。
The phased array antenna is arranged in one row (m
= 1).

【0026】前記構造体の形状が三角柱であることを特
徴としている。
The structure is characterized in that the structure is a triangular prism.

【0027】前記構造体とこの構造体の表面に実装した
フェーズドアレイアンテナの回転により発生する角運動
量を、前記飛翔体の姿勢安定化に利用したことを特徴と
している。
The angular momentum generated by the rotation of the structure and the phased array antenna mounted on the surface of the structure is used for stabilizing the attitude of the flying object.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明のフェーズドアレイアンテナ
装置の一つの実施の形態を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the phased array antenna device of the present invention.

【0030】図1に示す本実施の形態は、筒状構造体1
と、この筒状構造体1の表面に配置した複数のフェーズ
ドアレイアンテナ2,2a,2b,2cと、人工衛星搭
載の回転機構(図示せず)と連結した回転軸3とから構
成されている。
The present embodiment shown in FIG.
And a plurality of phased array antennas 2, 2a, 2b, 2c arranged on the surface of the cylindrical structure 1, and a rotating shaft 3 connected to a rotating mechanism (not shown) mounted on an artificial satellite. .

【0031】筒状構造体1に1列に複数のフェーズドア
レイアンテナ2,2a,2b,2cを配置し、回転機構
により回転軸3の回りに回転させることにより、複数の
フェーズドアレイアンテナ2,2a,2b,2cも同一
に回転するため、複数ビームを機械的に走査することが
できる。
A plurality of phased array antennas 2, 2 a, 2 b, and 2 c are arranged in a row on the cylindrical structure 1 and rotated around a rotation axis 3 by a rotating mechanism, whereby a plurality of phased array antennas 2, 2 a , 2b, and 2c rotate in the same manner, so that a plurality of beams can be mechanically scanned.

【0032】さらに、各々のフェーズドアレイアンテナ
はそれ自体電子的にビーム走査される。上述の機械的走
査と電子的走査とを組み合わせ併用することにより、通
信対象である地球上のカバレッジを広範囲に走査するこ
とが可能になる。
Further, each phased array antenna is itself electronically beam scanned. By combining and using the mechanical scanning and the electronic scanning described above, it is possible to scan a coverage on the earth to be communicated over a wide range.

【0033】図2は図1の実施の形態を使用した通信シ
ステムを示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a communication system using the embodiment of FIG.

【0034】図2を参照すると、筒状構造体1が人工衛
星6に搭載されており、この人工衛星6が周回しても地
上のカバレッジエリアは、地上の通信地点7から見た仰
角がある範囲内の間(θ度以上の仰角)固定されている
システムである。ここでカバレッジエリアがさらに碁盤
の目状に細分化されているとする。このようなカバレッ
ジエリアを従来方式によるフェーズドアレイアンテナで
通信する場合、多数のフェーズドアレイアンテナが必要
になるが、本実施の形態の使用により、碁盤の目の1列
分に対応するフェーズドアレイアンテナを筒状の構造体
に配置した筒状構造体1を回転させることにより発生す
る機械的走査により、カバレッジエリアの進行方向のビ
ーム走査を行なうことができ、かつフェーズドアレイア
ンテナ自体の電子的走査と筒状構造体1の回転による機
械的走査との併合使用により、カバレッジエリアの全列
領域を1列分のフェーズドアレイアンテナで走査するこ
とができる。
Referring to FIG. 2, the cylindrical structure 1 is mounted on an artificial satellite 6, and the coverage area on the ground has an elevation angle as viewed from the communication point 7 on the ground even when the artificial satellite 6 orbits. The system is fixed within the range (elevation angle of θ degrees or more). Here, it is assumed that the coverage area is further subdivided into a grid pattern. When such a coverage area is communicated with a conventional phased array antenna, a large number of phased array antennas are required. However, according to the present embodiment, a phased array antenna corresponding to one row of a grid is used. By mechanical scanning generated by rotating the cylindrical structure 1 disposed on the cylindrical structure, beam scanning in the traveling direction of the coverage area can be performed, and electronic scanning of the phased array antenna itself can be performed. The combined use with the mechanical scanning by the rotation of the linear structure 1 makes it possible to scan the entire row area of the coverage area with the phased array antenna for one row.

【0035】なお、筒状構造体1を回転させることによ
り角運動量が発生するので、回転するコマの軸が安定す
るのと同様に、筒状構造体1の回転軸を安定化させる作
用が発生する。筒状構造体1に配置されたフェーズドア
レイアンテナは、地上との通信を行なう関係上、カバレ
ッジエリアの碁盤の目状の1列のエリアに或る一定時間
の間固定させる必要がある。人工衛星と地上との間の通
信は、この固定されている時間に行なう必要があるが、
機械的走査のみでは走査ビームが連続的にカバレッジエ
リアを前列迄走引してしまうので、対象とする碁盤の目
状の1列のエリアに走査ビームが固定できなくなる。
Since the angular momentum is generated by rotating the cylindrical structure 1, the effect of stabilizing the rotation axis of the cylindrical structure 1 is generated in the same manner as the stabilization of the axis of the rotating frame. I do. The phased array antenna arranged in the tubular structure 1 needs to be fixed to a grid-like area of a grid in a coverage area for a certain period of time because of communication with the ground. Communication between the satellite and the ground must take place during this fixed time,
With only mechanical scanning, the scanning beam continuously runs through the coverage area to the front row, so that the scanning beam cannot be fixed to the target area of the grid on the grid.

【0036】これは筒状構造体1の機械的走査と逆方向
にフェーズドアレイアンテナ自体を電子的に走査させる
ことにより対処することができる。一定時間電子的走査
により逆方向に走査したビームは、再度走査開始点に電
子的に戻されるが、この間に機械的走査により走査ビー
ムは碁盤の目状の次の1列に移動しているので、再度次
の碁盤の目状の1列にビームを固定させることができ
る。
This can be dealt with by electronically scanning the phased array antenna itself in a direction opposite to the mechanical scanning of the tubular structure 1. The beam scanned in the reverse direction by electronic scanning for a certain period of time is electronically returned to the scanning start point again. During this time, the scanning beam is moved to the next row of the grid by mechanical scanning. Then, the beam can be fixed to the next row of the grid in the grid again.

【0037】上述の動作を繰り返すことにより、カバレ
ッジエリア内のすべてのマス目上に一定時間の間走査ビ
ームを固定させることができる。
By repeating the above operation, the scanning beam can be fixed on all the cells in the coverage area for a certain time.

【0038】なお、電子的走査を回転方向と逆方向に直
線的に走査させる方法を示したが、これは1つの走査ビ
ームで1つの列上にビームを固定する場合である。他の
応用例として、1つのビームで複数の列上にビームを固
定させることも可能である。
The method of performing the electronic scanning linearly in the direction opposite to the rotation direction has been described. This is the case where one scanning beam fixes the beam on one column. As another application, it is possible to fix beams on a plurality of rows with one beam.

【0039】図3はビーム走査の固定法の一例を説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a beam scanning fixing method.

【0040】カバレッジエリア内の4つのマス目に走査
ビームを固定させる場合、フェーズドアレイアンテナか
らの走査ビームは電子的に4つのマス目上を各マス目毎
にスキップしながら走査するが、このとき回転による機
械的走査をキャンセルしながら走査することになる。す
なわち、走査ビームは地上に固定しているカバレッジエ
リアを図3に示すようにスキャンさせる必要がある。フ
ェーズドアレイアンテナは機械的に回転しているため、
地上に固定した地点をこのようにスキャンするために
は、機械的回転とは逆方向に走査ビームを電子的に回転
させ、機械的回転により生じる走査ビームのずれを補正
する必要がある。
In the case where the scanning beam is fixed to the four cells in the coverage area, the scanning beam from the phased array antenna scans the four cells electronically while skipping each cell. Scanning is performed while canceling mechanical scanning by rotation. That is, the scanning beam needs to scan a coverage area fixed on the ground as shown in FIG. Because the phased array antenna is rotating mechanically,
In order to scan a fixed point on the ground in this way, it is necessary to electronically rotate the scanning beam in a direction opposite to the mechanical rotation to correct the displacement of the scanning beam caused by the mechanical rotation.

【0041】図4は図1の実施の形態の運用例を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation example of the embodiment of FIG.

【0042】図4(a)は俯瞰図であり、図4(b)は
これを立体的にみた斜視図である。
FIG. 4A is a bird's-eye view, and FIG. 4B is a three-dimensional perspective view of the same.

【0043】地上のカバレッジエリア4をn行m列の碁
盤の目状に分割し、n×m個のマス目の領域として設定
する。このカバレッジエリア4をカバーするために、n
台のフェーズドアレイアンテナ2から2cを筒状構造体
1に1列分配置する。筒状構造体1をT秒間に1回で回
転させることとする。
The ground coverage area 4 is divided into a grid pattern of n rows and m columns, and is set as an area of n × m squares. To cover this coverage area 4, n
The two phased array antennas 2 to 2c are arranged in the tubular structure 1 for one row. The tubular structure 1 is rotated once every T seconds.

【0044】人工衛星6に搭載した筒状構造体1から見
たカバレッジエリア4の角度をθ度とすると、T秒間毎
に各マス目1列上に走査ビームを固定させる時間tは、
t=(T/360)・(θ/m)で示され、この間人工
衛星6と地上間のn行1列のマス目エリアとで通信を行
なうことができる。
Assuming that the angle of the coverage area 4 as viewed from the cylindrical structure 1 mounted on the artificial satellite 6 is θ degrees, the time t for fixing the scanning beam on one row of each cell every T seconds is:
t = (T / 360) · (θ / m). During this time, communication can be performed between the artificial satellite 6 and the grid area of n rows and 1 column between the ground.

【0045】筒状構造体1にはn台のフェーズドアレイ
アンテナが配置され、筒状構造体1の回転(スピン)に
より地上のカバレッジエリア4のn行のエリアをビーム
走査する。この機械的走査のみでは走査ビームが連続的
にm列のカバレッジエリアを走引してしまうので、対象
とする碁盤の目状の1マスのエリア(この場合m列の任
意の1列)に走査ビームが固定できなくなる。
The cylindrical structure 1 is provided with n phased array antennas, and scans an n-row area of the coverage area 4 on the ground by rotation (spin) of the cylindrical structure 1. With this mechanical scanning alone, the scanning beam continuously travels through the m rows of coverage areas, so that scanning is performed on one grid-shaped area of the target grid (in this case, any one of the m rows). The beam cannot be fixed.

【0046】このため筒状構造体1の機械的走査と逆方
向にn台のフェーズドアレイアンテナ自体を電子的に走
査させる。任意の1列の電子的走査を逆方向に走査した
ビームは再度走査開始点に電子的に戻るが、この間の所
定時間tの間に機械的走査により走査ビームは次の1列
に移動しているので、再度次の1列の領域にビームを所
定時間tの間、固定させることができる。すなわち、各
列にビームを固定している時間はt秒間で示されること
になる。
For this purpose, n phased array antennas themselves are electronically scanned in the direction opposite to the mechanical scanning of the tubular structure 1. The beam scanned in the reverse direction of the electronic scanning of an arbitrary row is electronically returned to the scanning start point again. During the predetermined time t, the scanning beam is moved to the next row by mechanical scanning. Therefore, the beam can be fixed again in the next one row area for the predetermined time t. That is, the time during which the beam is fixed to each column is indicated by t seconds.

【0047】上述のように、従来多数のフェーズドアレ
イアンテナが必要であったが、必要最小限の数のフェー
ズドアレイアンテナで、カバレッジエリア全体をカバー
できることになる。
As described above, conventionally, a large number of phased array antennas are required, but the minimum required number of phased array antennas can cover the entire coverage area.

【0048】図5は本発明の第2の実施の形態を示す構
成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【0049】図5(a)は斜視図を示し、図5(b)は
回転軸方向から見た側面図を示す。
FIG. 5A is a perspective view, and FIG. 5B is a side view as viewed from the direction of the rotation axis.

【0050】なお、図5において図1に示す構成要素に
対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その
説明を省略する。
In FIG. 5, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.

【0051】筒状としての構造体はその形状に特に制約
はなく、自由な形状にすることが可能である。また、フ
ェーズドアレイアンテナを配置する行の数すなわち1列
分の台数は1行でも2行でも3行でもよく、また列数m
が多くなれば走査ビームが一列を通過する時間tを短く
することができる。
There is no particular limitation on the shape of the cylindrical structure, and the structure can be freely formed. The number of rows in which the phased array antennas are arranged, that is, the number of rows per column may be one row, two rows, or three rows, and the number of columns m
Increases, the time t during which the scanning beam passes through one row can be shortened.

【0052】3列の場合、筒状構造体5は三角柱の形状
となる。筒状構造体5の3面の各面にフェーズドアレイ
アンテナ2を配置する。従って、1列の場合の周期がT
秒毎であったものが、T/3秒毎の周期となるため通信
の頻度を増加させることができる。但し、三角柱の筒状
構造体5でも必ずしも3面全てに配列する必要はなく1
列つまり1面に配列することができる。
In the case of three rows, the cylindrical structure 5 has a triangular prism shape. The phased array antenna 2 is arranged on each of the three surfaces of the tubular structure 5. Therefore, the cycle for one row is T
What is once every second becomes a cycle every T / 3 seconds, so that the communication frequency can be increased. However, even in the case of the cylindrical structure 5 having a triangular prism, it is not always necessary to arrange it on all three surfaces.
They can be arranged in rows, that is, on one surface.

【0053】上述の通り、従来方式ではフェーズドアレ
イアンテナの走査ビーム範囲が狭いため12台の台数が
必要であったが、機械的回転との併用により1台の台数
でも走査範囲をカバーするようなことが可能となる。す
なわち、1列に要するフェーズドアレイアンテナの台数
nは、カバレッジエリア4の横幅の要求値により決定さ
れる。横幅のビーム走査範囲が30度の要求であれば、
図6(a)の人工衛星6の移動に伴う120度のカバレ
ッジエリア4は、12台でなく1台のフェーズドアレイ
アンテナでカバーできることになる。
As described above, in the conventional system, the scanning beam range of the phased array antenna is narrow, so that 12 units are required. However, by using together with the mechanical rotation, one unit can cover the scanning range. It becomes possible. That is, the number n of phased array antennas required for one row is determined by the required value of the width of the coverage area 4. If the horizontal beam scanning range is required to be 30 degrees,
The 120-degree coverage area 4 associated with the movement of the artificial satellite 6 in FIG. 6A can be covered by one phased array antenna instead of twelve.

【0054】なお、アレイアンテナを配置した筒状構造
体1のような大型構造物をスピンさせるとこれに伴う角
運動量が発生するので、人工衛星に対して姿勢安定効果
を与え、人工衛星の姿勢制御の一部として活用すること
ができる。
When a large structure such as the cylindrical structure 1 on which the array antenna is arranged is spun, an angular momentum is generated along with the spinning. Can be used as part of control.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフェーズ
ドアレイアンテナ装置は、筒状構造体の回転による機械
的走査と本構造体上に配置されたフェーズドアレイアン
テナによる電子的走査との組み合わせにより広い範囲の
領域をビーム走査できるので、フェーズドアレイアンテ
ナの数が減少できるという効果を有している。
As described above, the phased array antenna device of the present invention uses a combination of mechanical scanning by rotation of a tubular structure and electronic scanning by a phased array antenna arranged on the present structure. Since the beam can be scanned over a wide range, the number of phased array antennas can be reduced.

【0056】また、筒状の構造体を回転させることによ
り角運動量が発生するので、人工衛星の姿勢を安定させ
る機能を有するため、姿勢安定効果を提供するという効
果を有している。
Further, since an angular momentum is generated by rotating the cylindrical structure, the satellite has a function of stabilizing the attitude of the artificial satellite, and thus has an effect of providing an attitude stabilizing effect.

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

【図1】本発明のフェーズドアレイアンテナ装置の一つ
の実施の形態を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a phased array antenna device of the present invention.

【図2】図1の実施の形態を使用した通信システムを示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a communication system using the embodiment of FIG. 1;

【図3】ビーム走査の固定法の一例を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a beam scanning fixing method.

【図4】図1の実施の形態の運用例を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation example of the embodiment of FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】従来のフェーズドアレイアンテナ装置による運
用を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing operation by a conventional phased array antenna device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筒状構造体 2,2a,2b,2c フェーズドアレイアンテナ 3 回転軸 4 カバレッジエリア 5 筒状構造体 6 人工衛星 7 通信地点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical structure 2, 2a, 2b, 2c Phased array antenna 3 Rotation axis 4 Coverage area 5 Cylindrical structure 6 Artificial satellite 7 Communication point

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 飛翔体に搭載するフェーズドアレイアン
テナ装置において、 筒状の構造体の表面にn(nは1以上の整数)個のフェ
ーズドアレイアンテナを1列としこれをm(mは1以上
の整数)列に実装し、前記構造体を回転させることによ
り発生する機械的ビーム走査手段と、(n×m)個の前
記フェーズドアレイアンテナの各々の電子的ビーム走査
手段とを併用し、所定の通信領域を走査することを特徴
とするフェーズドアレイアンテナ装置。
1. A phased array antenna device mounted on a flying object, wherein n (n is an integer of 1 or more) phased array antennas are arranged in a row on the surface of a cylindrical structure, and m (m is 1 or more) ), A mechanical beam scanning unit generated by rotating the structure, and an electronic beam scanning unit of each of the (n × m) phased array antennas are used in combination. A phased array antenna device, which scans a communication area of the antenna.
【請求項2】 前記フェーズドアレイアンテナを1列
(m=1)に実装したことを特徴とする請求項1記載の
フェーズドアレイアンテナ装置。
2. The phased array antenna device according to claim 1, wherein said phased array antenna is mounted in one row (m = 1).
【請求項3】 前記筒状の構造体が三角柱であることを
特徴とした請求項1又は請求項2記載のフェーズドアレ
イアンテナ装置。
3. The phased array antenna device according to claim 1, wherein the cylindrical structure is a triangular prism.
【請求項4】 前記構造体とこの構造体の表面に実装し
たフェーズドアレイアンテナの回転により発生する角運
動量を、前記飛翔体の姿勢安定化に利用したことを特徴
とする請求項1,2又は3記載のフェーズドアレイアン
テナ装置。
4. The flying object according to claim 1, wherein angular momentum generated by rotation of the structure and a phased array antenna mounted on a surface of the structure is used for stabilizing the attitude of the flying object. 3. The phased array antenna device according to 3.
【請求項5】 飛翔体に搭載するフェーズドアレイアン
テナ装置において、前記飛翔体が有する回転機構により
駆動される回転軸と;この回転軸の回りに回転する筒状
の構造体と;この構造体に実装される1列n(nは1以
上の整数)個のm(mは1以上の整数)列の配列をなす
フェーズドアレイアンテナと;を備えたことを特徴とす
るフェーズドアレイアンテナ装置。
5. A phased array antenna device mounted on a flying object, a rotating shaft driven by a rotating mechanism of the flying object; a cylindrical structure rotating around the rotating axis; A phased array antenna having an array of m (m is an integer of 1 or more) m columns (m is an integer of 1 or more) mounted in one column.
【請求項6】 前記フェーズドアレイアンテナを1列
(m=1)に実装したことを特徴とする請求項5記載の
フェーズドアレイアンテナ装置。
6. The phased array antenna device according to claim 5, wherein said phased array antenna is mounted in one row (m = 1).
【請求項7】 前記構造体の形状が三角柱であることを
特徴とする請求項5又は請求項6記載のフェーズドアレ
イアンテナ装置。
7. The phased array antenna device according to claim 5, wherein the shape of the structure is a triangular prism.
【請求項8】 前記構造体とこの構造体の表面に実装し
たフェーズドアレイアンテナの回転により発生する角運
動量を、前記飛翔体の姿勢安定化に利用したことを特徴
とする請求項5,6又は7記載のフェーズドアレイアン
テナ装置。
8. The method according to claim 5, wherein angular momentum generated by rotation of the structure and a phased array antenna mounted on the surface of the structure is used for stabilizing the attitude of the flying object. 8. The phased array antenna device according to 7.
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