JPH10209735A - Phased array antenna - Google Patents

Phased array antenna

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JPH10209735A
JPH10209735A JP1273897A JP1273897A JPH10209735A JP H10209735 A JPH10209735 A JP H10209735A JP 1273897 A JP1273897 A JP 1273897A JP 1273897 A JP1273897 A JP 1273897A JP H10209735 A JPH10209735 A JP H10209735A
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phase
element antenna
phase shifter
antennas
antenna group
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Katsuyuki Imai
克之 今井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a phased array antenna in which number and kinds of phase shifters are minimized and the directivity is switched with a simple control content. SOLUTION: Element antennas 1-8 whose number is 5 or over are arranged in a form of two rows or over and two columns or over respectively. Four element antennas 1-4, 5-8 adjacent in longitudinal and lateral directions are defined respectively to be element antenna groups, a phase shifter ϕ is inserted to each of the element antennas 1-8, the 4-element antenna group is defined to be an upper element antenna group. Then a phase shifter 2ϕ, whose phase shift amount is twice that of the phase shifter ϕ, is inserted to the element antenna group which is a component of the upper element antenna group. The inserted phase shifters are divided into four kinds A, B, C, D corresponding to the relative positions of the upper left, upper right, lower left, lower right element antennas or element antenna groups, and an identical phase control variable is given to the phase shifters of the same kind for the control.

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、気象レーダ、路側
ビーコンなど、指向性を非連続的に多方向に切り換える
ことのでき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, such as a weather radar and a roadside beacon, which can switch its directivity discontinuously in multiple directions.

【0002】[0002]

【従来の技術】フェーズドアレイアンテナは、要素アン
テナの給電信号の相対位相を変えることにより、指向性
を制御することができるアンテナである。位相を変える
ため、各要素アンテナに、所定の移相量を実現する移相
器が挿入される。
2. Description of the Related Art A phased array antenna is an antenna whose directivity can be controlled by changing a relative phase of a feed signal of an element antenna. In order to change the phase, a phase shifter that achieves a predetermined phase shift amount is inserted into each element antenna.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】フェーズドアレイアン
テナでは、原則として、各要素アンテナの数だけ移相器
が必要となる。また、指向性をきめ細かく調節するため
には、移相器の移相量を小刻みに変えなければならず、
このため移相量の違う移相器を直列に並べることも必要
になってくる。
In the phased array antenna, in principle, the number of phase shifters required is equal to the number of each element antenna. Also, in order to finely adjust the directivity, the amount of phase shift of the phase shifter must be changed in small steps.
For this reason, it is necessary to arrange phase shifters having different phase shift amounts in series.

【0004】このため、移相器の数や種類が多くなり、
指向性を切り換えるための制御の内容も複雑になるとい
う問題がある。そこで本発明では、移相器の数と種類を
極力減らすことができ、簡単な制御内容で指向性を切り
換えることのできるフェーズドアレイアンテナを実現す
ることを目的とする。
As a result, the number and types of phase shifters increase,
There is a problem that the content of the control for switching the directivity is also complicated. Therefore, an object of the present invention is to realize a phased array antenna in which the number and types of phase shifters can be reduced as much as possible and the directivity can be switched with simple control contents.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のフェーズドアレ
イアンテナは、5以上の数の要素アンテナを縦2列以
上、横2列以上になるように配列し、縦横隣接する4つ
の要素アンテナを要素アンテナ群とし、4未満の端数が
出たときはその端数を構成する要素アンテナも要素アン
テナ群とし、各要素アンテナ群を構成する要素アンテナ
にそれぞれ移相器を挿入し、縦横隣接する4つの要素ア
ンテナ群をまとめて、4未満の端数が出たときはその端
数を構成する要素アンテナ群もまとめて、上層の要素ア
ンテナ群とするとともに、その上層の要素アンテナ群を
構成する要素アンテナ群ごとに、下層の移相器の倍の移
相量を持つ移相器を挿入し、このような層を重ねる操作
を、すべての要素アンテナ群が単一の上層の要素アンテ
ナに含まれるようになる1つ手前まで繰り返して構成
し、前記挿入される移相器を、左上、右上、左下、右下
という要素アンテナ又は要素アンテナ群の相対的な位置
に対応付けて4つの種類A,B,C,Dに区分し、同一
種類の移相器には、同一の位相制御量を与えて制御する
ことを特徴とするものである(請求項1)。
According to the phased array antenna of the present invention, five or more element antennas are arranged in two or more vertical rows and two or more horizontal rows, and four vertically and horizontally adjacent four element antennas are elementally connected. When a fraction of less than 4 appears as an antenna group, the element antennas constituting the fraction are also considered as element antenna groups, and a phase shifter is inserted into each of the element antennas constituting each element antenna group, and four elements vertically and horizontally adjacent to each other are inserted. When an antenna group is grouped and a fraction less than 4 is obtained, the element antenna groups constituting the fraction are also grouped into an upper layer element antenna group, and each element antenna group configuring the upper layer element antenna group is , Insert a phase shifter with twice the phase shifter of the lower phase shifter, and perform the operation of stacking such layers so that all element antenna groups are included in a single upper layer element antenna. And the phase shifter to be inserted is associated with the relative positions of the element antenna or the element antenna group of upper left, upper right, lower left, lower right, and the four types A, B, The phase shifters of the same type are divided into C and D, and are controlled by giving the same phase control amount to the same type of phase shifter (claim 1).

【0006】前記のフェーズドアレイアンテナの動作原
理を説明する。図1は、8つの要素アンテナ1,2,‥
‥,8を縦4列、横2列になるように配列し、4つの要
素アンテナ1,2,3,4と、4つの要素アンテナ5,
6,7,8とをそれぞれ要素アンテナ群としたものであ
る。なお、要素アンテナの番号の振り方は、要素アンテ
ナ群の中で左上、右上、左下、右下の順としている。
The principle of operation of the above-described phased array antenna will be described. FIG. 1 shows eight element antennas 1, 2,.
8, 8 are arranged in four rows and two rows, and four element antennas 1, 2, 3, 4 and four element antennas 5,
6, 7, and 8 are element antenna groups. The numbering of the element antenna numbers is in the order of upper left, upper right, lower left, and lower right in the element antenna group.

【0007】図2は、移相器の接続図であり、各要素ア
ンテナ1,2,‥‥,8にそれぞれ移相量φを持つ移相
器を挿入し、要素アンテナ群ごとに、倍の移相量2φを
持つ上層移相器を挿入している。左上の要素アンテナに
該当する移相器の種類をAとし、右上の要素アンテナに
該当する移相器の種類をBとし、左下の要素アンテナに
該当する移相器の種類をCとし、右下の要素アンテナに
該当する移相器の種類をDとする。
FIG. 2 is a connection diagram of a phase shifter. A phase shifter having a phase shift amount φ is inserted into each of the element antennas 1, 2,. An upper phase shifter having a phase shift amount of 2φ is inserted. The type of the phase shifter corresponding to the upper left element antenna is A, the type of the phase shifter corresponding to the upper right element antenna is B, the type of the phase shifter corresponding to the lower left element antenna is C, and the lower right Let D be the type of phase shifter corresponding to the element antenna.

【0008】上層移相器の種類も、左上の要素アンテナ
群に該当する上層移相器の種類をAとし、右上の要素ア
ンテナ群に該当する上層移相器の種類をBとする(左下
及び右下の要素アンテナ群はこの例では存在しない)。
図3は、各要素アンテナの位相と移相器の制御との関係
を解説する図である。図3(a) は、北方向に指向性を向
けるときの各要素アンテナの位相と、このときの移相器
の制御方法を示している。北方向に指向性を向けるに
は、要素アンテナのうち、北側に並ぶ要素アンテナ1,
2,5,6の位相を遅らせればよく、このために種類C
の移相器(以下「移相器A」等という)と移相器Dとは
スルー状態(位相遅れなし。以下符号「0」を使う)と
し、移相器Aと移相器Bとは位相遅れ状態(以下符号
「1」を使う)とすればよい。
As for the type of the upper phase shifter, the type of the upper phase shifter corresponding to the upper left element antenna group is A, and the type of the upper phase shifter corresponding to the upper right element antenna group is B (lower left and lower). The lower right element antenna group does not exist in this example).
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the phase of each element antenna and the control of the phase shifter. FIG. 3A shows a phase of each element antenna when directivity is directed to the north direction, and a control method of the phase shifter at this time. To direct the directivity in the north direction, of the element antennas,
It is sufficient to delay the phases of 2, 5, and 6, so that the type C
(Hereinafter referred to as “phase shifter A” etc.) and phase shifter D are in a through state (no phase delay; use the symbol “0” hereinafter), and phase shifters A and B What is necessary is just to make it into a phase delay state (it uses a code | symbol 1 below).

【0009】図3(b) は、南方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。南方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、南側に並ぶ要素アンテナ3,4,7,8
の位相を遅らせればよく、このために移相器Cと移相器
Dとを状態1とし、移相器Aと移相器Bとを状態0とす
ればよい。
FIG. 3B shows a phase of each element antenna when directivity is directed to the south and a method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity in the south direction, among the element antennas, the element antennas 3, 4, 7, 8 arranged in the south side
, The phase shifters C and D may be set to state 1 and the phase shifters A and B may be set to state 0.

【0010】図3(c) は、東方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。東方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、東側に並ぶ要素アンテナ6,8の位相を
3φ遅らせ、次の列の要素アンテナ5,7の位相を2φ
遅らせ、次の列の要素アンテナ2,4の位相をφ遅らせ
ればよく、このために移相器Bと移相器Dとを状態1と
し、移相器Aと移相器Cとを状態0とすればよい。
FIG. 3C shows a phase of each element antenna when directivity is directed to the east, and a control method of the phase shifter at this time. To direct the directivity in the east direction, of the element antennas, the phases of the element antennas 6 and 8 arranged on the east side are delayed by 3φ, and the phases of the element antennas 5 and 7 in the next row are shifted by 2φ.
It is only necessary to delay the phases of the element antennas 2 and 4 in the next row by φ, so that the phase shifters B and D are set to the state 1 and the phase shifters A and C are set to the state 1. It may be set to 0.

【0011】図3(d) は、西方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。西方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、西側に並ぶ要素アンテナ1,3の位相を
3φ遅らせ、次の列の要素アンテナ2,4の位相を2φ
遅らせ、次の列の要素アンテナ5,7の位相をφ遅らせ
ればよく、このために移相器Aと移相器Cとを状態1と
し、移相器Bと移相器Dとを状態0とすればよい。
FIG. 3 (d) shows the phase of each element antenna when directivity is turned to the west and the method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity in the west direction, of the element antennas, the phases of the element antennas 1 and 3 arranged on the west side are delayed by 3φ, and the phases of the element antennas 2 and 4 in the next row are set to 2φ.
It is only necessary to delay the phases of the element antennas 5 and 7 in the next row by φ, and for this purpose, the phase shifters A and C are set to state 1 and the phase shifters B and D are set to state 1. It may be set to 0.

【0012】図3(e) は、頂上方向に指向性を向けると
きの各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御
方法を示している。頂上方向に指向性を向けるには、す
べての要素アンテナの位相を同一にする必要があり、こ
のために全部の移相器の状態を同一(すべて0またはす
べて1)にすればよい。以上のように、制御信号の種類
は、移相器A,B,C,Dに対応して4種類で済むの
で、制御内容が簡単になる。また、移相器の数と種類も
極力減らすことができる。
FIG. 3 (e) shows the phase of each element antenna when directivity is directed toward the top, and the method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity toward the top, it is necessary to make the phases of all the element antennas the same, and for this purpose, the states of all the phase shifters may be made the same (all 0s or all 1s). As described above, there are only four types of control signals corresponding to the phase shifters A, B, C, and D, so that the control content is simplified. Also, the number and types of phase shifters can be reduced as much as possible.

【0013】次に、図4から図6を用いて、要素アンテ
ナの数が最小限の5の場合の動作原理を説明する。図4
は、5つの要素アンテナ1,2,‥‥,5を縦2列、横
2列になるように配列し、4つの要素アンテナ1,2,
3,4と、1つの要素アンテナ5とをそれぞれ要素アン
テナ群としたものである。
Next, the operation principle when the number of element antennas is a minimum of 5 will be described with reference to FIGS. FIG.
Arranges five element antennas 1, 2,..., 5 in two rows vertically and two rows horizontally.
3, 4 and one element antenna 5 are respectively formed as an element antenna group.

【0014】図5は、移相器の接続図であり、要素アン
テナ1,2,‥‥,5にそれぞれ移相量φを持つ移相器
を挿入し、要素アンテナ群ごとに、倍の移相量2φを持
つ上層移相器を挿入している。左上の要素アンテナ1に
該当する移相器の種類をAとし、右上の要素アンテナ2
に該当する移相器の種類をBとし、左下の要素アンテナ
3に該当する移相器の種類をCとし、右下の要素アンテ
ナ4に該当する移相器の種類をDとしている。上層移相
器の種類も、左上の要素アンテナ群に該当する上層移相
器の種類をAとし、右上の要素アンテナ群に該当する上
層移相器の種類をBとする(左下及び右下の要素アンテ
ナ群はこの例では存在しない)。
FIG. 5 is a connection diagram of a phase shifter. A phase shifter having a phase shift amount φ is inserted into each of the element antennas 1, 2,. An upper phase shifter having a phase amount of 2φ is inserted. The type of the phase shifter corresponding to the upper left element antenna 1 is A, and the upper right element antenna 2
Is B, the type of the phase shifter corresponding to the lower left element antenna 3 is C, and the type of the phase shifter corresponding to the lower right element antenna 4 is D. For the type of the upper phase shifter, the type of the upper phase shifter corresponding to the upper left element antenna group is A, and the type of the upper layer phase shifter corresponding to the upper right element antenna group is B (lower left and lower right). The element antenna group does not exist in this example).

【0015】図6は、各要素アンテナの位相と移相器の
制御との関係を解説する図である。図6(a) は、北方向
に指向性を向けるときの各要素アンテナの位相と、この
ときの移相器の制御方法を示している。北方向に指向性
を向けるには、要素アンテナのうち、北側に並ぶ要素ア
ンテナ1,2,5の位相を遅らせればよく、このために
移相器Cと移相器Dとはスルー状態0とし、移相器Aと
移相器Bとを状態1とすればよい。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the phase of each element antenna and the control of the phase shifter. FIG. 6A shows a phase of each element antenna when directivity is directed to the north direction, and a control method of the phase shifter at this time. To direct the directivity in the north direction, of the element antennas, the phases of the element antennas 1, 2, 5 arranged on the north side may be delayed, and therefore, the phase shifters C and D are in the through state 0. The phase shifter A and the phase shifter B may be set to state 1.

【0016】図6(b) は、南方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。南方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、南側に並ぶ要素アンテナ3,4の位相を
遅らせればよく、このために移相器Cと移相器Dとを状
態1とし、移相器Aと移相器Bとを状態0とすればよ
い。
FIG. 6B shows a phase of each element antenna when directivity is directed to the south and a method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity in the south direction, of the element antennas, the phases of the element antennas 3 and 4 arranged on the south side may be delayed. For this purpose, the phase shifters C and D are set to state 1 and The phase shifter A and the phase shifter B may be set to the state 0.

【0017】図6(c) は、東方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。東方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、東側に並ぶ要素アンテナ5の位相を2φ
遅らせ、次の列の要素アンテナ2,4の位相をφ遅らせ
ればよく、このために移相器Aと移相器Cとを状態0と
し、移相器Bと移相器Dとを状態1とすればよい。
FIG. 6C shows the phases of the respective element antennas when directivity is directed to the east and the method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity in the east direction, the phase of the element antennas 5 arranged on the east side of the element antennas is set to 2φ.
It is only necessary to delay the phases of the element antennas 2 and 4 in the next row by φ, and for this purpose, the phase shifters A and C are set to the state 0, and the phase shifters B and D are set to the state 0. It may be set to 1.

【0018】図6(d) は、西方向に指向性を向けるとき
の各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御方
法を示している。西方向に指向性を向けるには、要素ア
ンテナのうち、西側に並ぶ要素アンテナ1,3の位相を
3φ遅らせ、真中の要素アンテナ2,4の位相を2φ遅
らせ,東側に並ぶ要素アンテナ5の位相をφ遅らせばよ
く、このために移相器Bと移相器Dとを状態0とし、移
相器Aと移相器Cとを状態1とすればよい。
FIG. 6 (d) shows the phase of each element antenna when directivity is turned to the west and the method of controlling the phase shifter at this time. In order to direct the directivity in the west direction, of the element antennas, the phases of the element antennas 1 and 3 arranged on the west side are delayed by 3φ, the phases of the middle element antennas 2 and 4 are delayed by 2φ, and the phases of the element antennas 5 arranged on the east side are delayed. May be delayed by φ. For this purpose, the phase shifters B and D may be set to the state 0, and the phase shifters A and C may be set to the state 1.

【0019】図6(e) は、頂上方向に指向性を向けると
きの各要素アンテナの位相と、このときの移相器の制御
方法を示している。頂上方向に指向性を向けるには、す
べての要素アンテナの位相を同一にする必要があり、こ
のために全部の移相器の状態を同一(すべて0またはす
べて1)にすればよい。以上の本発明の移相器の状態と
指向性との関係を表にまとめると、表1のようになる。
表1で、上段のN,S,E,W,UPは、それぞれ北、
南、東、西、頂上向きの指向性を表す。
FIG. 6E shows the phase of each element antenna when directivity is directed to the top, and the method of controlling the phase shifter at this time. To direct the directivity toward the top, it is necessary to make the phases of all the element antennas the same, and for this purpose, the states of all the phase shifters may be made the same (all 0s or all 1s). Table 1 summarizes the relationship between the state and the directivity of the phase shifter of the present invention described above.
In Table 1, N, S, E, W, and UP in the upper row are north, respectively.
Shows directivity of south, east, west, and top.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】図7は、従来の移相器の接続状態を示す図
であり、本発明の移相器の接続図である図5に対応す
る。要素アンテナ群ごとにまとめるという概念はなく、
要素アンテナ1にそれぞれ移相器a,bを直列に挿入
し、要素アンテナ2に移相器を挿入し、要素アンテナ3
にそれぞれ移相器d,eを直列に挿入し、要素アンテナ
4にそれぞれ移相器fを挿入し、要素アンテナ5にそれ
ぞれ移相器g,fを直列に挿入している。すべての移相
器の移相量はφである。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state of a conventional phase shifter, and corresponds to FIG. 5 which is a connection diagram of the phase shifter of the present invention. There is no concept of grouping by element antenna group,
The phase shifters a and b are inserted in series in the element antenna 1 respectively, the phase shifter is inserted in the element antenna 2 and the element antenna 3 is inserted.
The phase shifters d and e are inserted in series, respectively, the phase shifter f is inserted in the element antenna 4, and the phase shifters g and f are inserted in the element antenna 5 respectively. The phase shift amount of all phase shifters is φ.

【0022】この従来の構成における移相器の状態と指
向性との関係を表にしたものが表2である。
Table 2 shows the relationship between the state of the phase shifter and the directivity in the conventional configuration.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】本発明を従来の方式とを比較すると、従来
では、各要素アンテナごとに移相器を設けるとともに、
各移相器の移相量をそれぞれ独立して制御する必要があ
る。したがって、移相器の数は8必要になり、制御信号
の種類も原則として8種類必要になる。これに対して、
本発明では、移相器の種類は2種類となるが、移相器の
数は7で済み、制御信号の種類も4つで済む。
When the present invention is compared with the conventional system, it has been found that, conventionally, a phase shifter is provided for each element antenna,
It is necessary to control the amount of phase shift of each phase shifter independently. Therefore, eight phase shifters are required, and eight types of control signals are required in principle. On the contrary,
In the present invention, there are two types of phase shifters, but the number of phase shifters is seven and the number of control signals is only four.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。要素アンテナ数
が8×8=64の場合を説明する。図8は、64個の要
素アンテナを等間隔かつ正方形状に配列した状態を示す
図である。要素アンテナは、どのような形状、大きさ、
偏波、指向性のアンテナでもよく、例えば正方形の反射
板の上に立設されたダイポールアンテナでもよく、正方
基板に形成されたプリントアンテナやスロットアンテナ
であってもよい。その他、円偏波のスパイラルアンテナ
のようなものでもよい。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. A case where the number of element antennas is 8 × 8 = 64 will be described. FIG. 8 is a diagram showing a state in which 64 element antennas are arranged at equal intervals and in a square shape. What shape, size,
The antenna may be a polarized or directional antenna, for example, a dipole antenna set up on a square reflector, a printed antenna or a slot antenna formed on a square substrate. In addition, a circularly polarized spiral antenna may be used.

【0026】図9から図11は、要素アンテナ群、上層
の要素アンテナ群の構成図である。図9は、各要素アン
テナ1,2,‥‥,64のうち、縦横隣接する4つの要
素アンテナを要素アンテナ群とした図である。図10
は、縦横隣接する4つの要素アンテナを上層の要素アン
テナ群とした図であり、図11は、縦横隣接する4つの
上層の要素アンテナをさらに上層の要素アンテナ群とし
た図である。
FIGS. 9 to 11 are structural diagrams of the element antenna group and the upper layer element antenna group. FIG. 9 is a diagram illustrating four element antennas that are vertically and horizontally adjacent to each other among the element antennas 1, 2, 2,. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing four vertically and horizontally adjacent element antennas as an upper layer element antenna group, and FIG. 11 is a diagram showing four vertically and horizontally adjacent upper element antennas as a further upper layer element antenna group.

【0027】図12は、フェーズドアレイアンテナの移
相器の接続図を示す。各要素アンテナ、要素アンテナ群
及び上層の要素アンテナ群にそれぞれ移相量φ、2φ、
4φを持つ移相器を挿入している。挿入される移相器
は、左上、右上、左下、右下という要素アンテナ又は要
素アンテナ群の相対的な位置に対応付けて4つの種類
A,B,C,Dに区分されている(図9−図11参
照)。さらに、種類A,B,C,Dに応じて4種類の制
御信号を出す制御装置1が設けられている。
FIG. 12 is a connection diagram of a phase shifter of the phased array antenna. Each of the element antennas, the element antenna group, and the upper layer element antenna group have a phase shift amount φ, 2φ,
A phase shifter having 4φ is inserted. The phase shifters to be inserted are classified into four types A, B, C, and D in association with the relative positions of the element antennas or the element antenna groups of upper left, upper right, lower left, and lower right (FIG. 9). -See FIG. 11). Further, a control device 1 that outputs four types of control signals according to types A, B, C, and D is provided.

【0028】ここで移相器は、どんな種類のものであっ
てもよく、例えばフェライトを用いたラッチングフェラ
イト移相器やPINダイオードやFETのような半導体
を用いた移相器でもよい。制御装置1は、移相器が位相
をシフトさせるのに必要な4種類の制御信号を出力する
ものである。制御信号はすでに述べたとおり、表1に示
した内容のものを使用する。
Here, the phase shifter may be of any type, for example, a latching ferrite phase shifter using a ferrite or a phase shifter using a semiconductor such as a PIN diode or an FET. The control device 1 outputs four types of control signals necessary for the phase shifter to shift the phase. As described above, control signals having the contents shown in Table 1 are used.

【0029】このような構成によれば、指向性を非連続
的に多方向に切り換えることができる。なお、信号の切
換え手段としては、任意のものが使用でき、例えば、マ
イクロコンピュータで所定のコード信号を発生してもよ
く、スイッチ群を設けて信号をオンオフ制御してもよ
い。また、切換えの方法は、手動でも自動でもよく、自
動的に行えば指向性が自動的に切り替わるフェーズドア
レイアンテナが得られる。また、目標物から得られる信
号の方向に合わせることにより、自動追尾とすることも
できる。
According to such a configuration, the directivity can be switched discontinuously in multiple directions. As the signal switching means, any means can be used. For example, a predetermined code signal may be generated by a microcomputer, or a switch group may be provided to control on / off of the signal. The switching method may be manual or automatic, and if it is performed automatically, a phased array antenna whose directivity is automatically switched can be obtained. Automatic tracking can also be performed by adjusting the direction of the signal obtained from the target.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明のフェーズドアレイ
アンテナによれば、移相器の数を減らすことができる。
また、各移相器の移相量をそれぞれ独立して制御する必
要がないので、位相制御信号の種類を減らすことができ
る。
As described above, according to the phased array antenna of the present invention, the number of phase shifters can be reduced.
Further, since it is not necessary to independently control the amount of phase shift of each phase shifter, the number of types of phase control signals can be reduced.

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

【図1】8つの要素アンテナ1,2,‥‥,8を縦4
列、横2列になるように配列し、4つの要素アンテナ
1,2,3,4と、4つの要素アンテナ5,6,7,8
とをそれぞれ要素アンテナ群とした構成を示す図であ
る。
FIG. 1 shows eight element antennas 1, 2,.
And four element antennas 1, 2, 3, 4 and four element antennas 5, 6, 7, 8
FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which each of them is an element antenna group.

【図2】要素アンテナ1,2,‥‥,8にそれぞれ移相
量φを持つ移相器を挿入し、要素アンテナ群ごとに、倍
の移相量2φを持つ上層移相器を挿入した移相器の接続
状態を示す図である。
FIG. 2 shows a phase shifter having a phase shift of φ inserted into each of the element antennas 1, 2,..., And 8, and an upper layer phase shifter having a double phase shift of 2φ is inserted for each element antenna group. It is a figure showing the connection state of a phase shifter.

【図3】指向性と各要素アンテナの位相と移相器の制御
との関係を解説する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship among directivity, the phase of each element antenna, and the control of a phase shifter.

【図4】5つの要素アンテナ1,2,‥‥,5を縦2
列、横2列になるように配列し、4つの要素アンテナ
1,2,3,4と、1つの要素アンテナ5とをそれぞれ
要素アンテナ群とした構成を示す図である。
FIG. 4 shows five element antennas 1, 2,.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which four element antennas 1, 2, 3, 4 and one element antenna 5 are arranged as element antenna groups, respectively, arranged in two rows and two horizontal rows.

【図5】要素アンテナ1,2,‥‥,5にそれぞれ移相
量φを持つ移相器を挿入し、要素アンテナ群ごとに、倍
の移相量2φを持つ上層移相器を挿入した移相器の接続
状態を示す図である。
FIG. 5 shows that a phase shifter having a phase shift φ is inserted into each of the element antennas 1, 2,..., And 5, and an upper layer phase shifter having a double phase shift 2φ is inserted for each element antenna group. It is a figure showing the connection state of a phase shifter.

【図6】指向性と各要素アンテナの位相と移相器の制御
との関係を解説する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between directivity, the phase of each element antenna, and control of a phase shifter.

【図7】フェーズドアレイアンテナにおける従来の移相
器の接続状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state of a conventional phase shifter in a phased array antenna.

【図8】64個の要素アンテナを正方形状に配列した状
態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where 64 element antennas are arranged in a square shape.

【図9】各要素アンテナ1,2,‥‥,64のうち、縦
横隣接する4つの要素アンテナを要素アンテナ群とした
図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating four element antennas that are vertically and horizontally adjacent to each other among the element antennas 1, 2,.

【図10】縦横隣接する4つの要素アンテナを上層の要
素アンテナ群とした図である。
FIG. 10 is a diagram showing four vertically and horizontally adjacent element antennas as an upper layer element antenna group;

【図11】縦横隣接する4つの上層の要素アンテナをさ
らに上層の要素アンテナ群とした図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating four upper-layer element antennas vertically and horizontally adjacent to each other as an upper-layer element antenna group.

【図12】64個の要素アンテナを持つフェーズドアレ
イアンテナの移相器の接続状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a connection state of a phase shifter of a phased array antenna having 64 element antennas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A,B,C,D 移相器の種類 φ 位相量 A, B, C, D Types of phase shifter φ Phase amount

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】5以上の数の要素アンテナを縦2列以上、
横2列以上になるように配列し、 縦横隣接する4つの要素アンテナを要素アンテナ群と
し、4未満の端数が出たときはその端数を構成する要素
アンテナも要素アンテナ群とするとともに、各要素アン
テナ群を構成する要素アンテナにそれぞれ移相器を挿入
し、 縦横隣接する4つの要素アンテナ群をまとめて、4未満
の端数が出たときはその端数を構成する要素アンテナ群
もまとめて上層の要素アンテナ群とするとともに、その
上層の要素アンテナ群を構成する要素アンテナ群ごと
に、下層の移相器の倍の移相量を持つ移相器を挿入し、 このような層を重ねる操作を、すべての要素アンテナ群
が単一の上層の要素アンテナに含まれるようになる1つ
手前まで繰り返して構成し、 前記挿入される移相器を、左上、右上、左下、右下とい
う要素アンテナ又は要素アンテナ群の相対的な位置に対
応付けて4つの種類A,B,C,Dに区分し、同一種類
の移相器には、同一の位相制御量を与えて制御すること
を特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
1. An element antenna having a number of 5 or more is arranged in two or more vertical columns.
Four element antennas arranged vertically and horizontally adjacent to each other are arranged in two or more rows, and when a fraction smaller than 4 appears, the element antennas constituting the fraction are also regarded as an element antenna group. A phase shifter is inserted into each of the element antennas constituting the antenna group, and the four element antenna groups that are vertically and horizontally adjacent are grouped together, and when a fraction less than 4 appears, the element antenna groups constituting the fraction are also grouped together in the upper layer. In addition to the element antenna group, a phase shifter with twice the phase shifter of the lower layer phase shifter is inserted for each element antenna group constituting the upper layer element antenna group, and the operation of stacking such layers is performed. , All the element antenna groups are repeatedly included up to one element antenna included in a single upper layer element antenna, and the inserted phase shifters are arranged in upper left, upper right, lower left, and lower right. The four types A, B, C, and D are divided according to the relative positions of antennas or element antenna groups, and the same type of phase shifter is controlled by giving the same phase control amount. A phased array antenna.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100517954B1 (en) * 2002-11-27 2005-10-04 한국전자통신연구원 Method for Precision Phase Control of Phased Array Antenna

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