JPH10322120A - フェーズドアレイ・アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、分割して輸送する必要のある大型ア
ンテナの場合は、輸送及び設置する度に複雑な配線のや
り直しや点検調整が必要であり、高価になるとともに品
質維持が困難になる。 【解決手段】 円筒状のフェーズドアレイ・アンテナの
放射部は、構造的にセクタ状に分割した複数のセクタ放
射部１−１〜１−４で構成される。セクタ放射部１−１
〜１−４に対応してセクタ給電部２−１〜２−４が設け
られ、セクタ給電部２−１〜２−４が分配合成部３を介
して送受信部４に接続され、信号の授受を行う構成とさ
れている。例えば、セクタ放射部１−３はすべてのコラ
ムアレイを励振し、セクタ放射部１−２及び１−４は、
セクタ放射部１−３に隣接した一部のコラムアレイが励
振されて、これらセクタ放射部１−２〜１−４で所定の
励振開口１０２を形成してビーム１０１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェーズドアレイ・
アンテナに係り、特に複数のコラムアレイを円筒状に配
置した大型レーダ用フェーズドアレイ・アンテナに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の円筒状のフェーズドアレイ・アン
テナは、複数のコラムアレイの一部を選択しながら、ス
イッチ及び移相器により円周方向にビーム走査を行って
おり、１台の給電部はコラムアレイ全数と接続されてい
る。従来のフェーズドアレイ・アンテナの構成について
図１１〜図１３を用いて説明する。この技術について
は、文献（米国マックグロウヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉ
ｌｌ）社発行アンテナハンドブック（ＡＮＴＥＮＮＡ
ＨＡＮＤＢＯＯＫ）２１−１５頁）及び特公平６−３０
４０７号公報に開示がある。

【０００３】図１１は従来のフェーズドアレイ・アンテ
ナの一例の構成図を示す。このフェーズドアレイ・アン
テナは、円筒状に配置された２４本のコラムアレイ６０
−１〜６０−２４と、８個のＳＰ３Ｔ（Single Pole 3
Throw）スイッチ６１−１〜６１−８及びスイッチネッ
トワーク６４からなるスイッチ手段６２と、８個の移相
器６５−１〜６５−８と、分配器６６と、送受信部６７
とにより構成されている。スイッチネットワーク６４
は、トランスファースイッチ６３−１〜６３−１２から
構成されている。

【０００４】次に、この円筒型フェーズドアレイ・アン
テナの動作について説明する。ＳＰ３Ｔスイッチ６１−
１〜６１−８が、図１１に示す接続状態であるときに、
コラムアレイ６０−１〜６０−８が励振され、コラムア
レイ６０−１〜６０−８により構成される扇状部分の中
心を通る半径方向（矢印Ｇの方向）にビームが形成され
る。このときスイッチネットワーク６４は、分配器６６
の出力電力が所定のコラムアレイに分配されるように制
御される。

【０００５】移相器６５−１〜６５−８は、主にコラム
アレイ６０−１〜６０−２４が円筒状に配置されている
ことによりアンテナ開口面に生ずる励振位相歪みを補正
するとともに、円周方向の位相走査を行うために用いら
れる。また、分配器６６は、均一または所望の電力分布
を各コラムアレイに与えるためのものである。なお、図
１１では、スイッチ手段６２及び移相器６５−１〜６５
−８を制御する制御部は省略してある。また、スイッチ
手段６２とコラムアレイ６０−１〜６０−２４との間の
接続は、繁雑さを避けるため記載の一部を省略してあ
る。

【０００６】円周方向にビーム走査を行うときには、Ｓ
Ｐ３Ｔスイッチ６１−１〜６１−８のスイッチの状態を
順次切り換えて行くとともに、スイッチネットワーク６
４の中のトランスファースイッチ６３−１〜６３−１２
の状態を制御することにより、移相器６５−１〜６５−
８の出力の順序を入れ替えることなく、ビームを走査す
ることができる。なお、トランスファースイッチ６３−
１〜６３−１２は図示しない制御部からの制御信号によ
り、制御状態を図１２（ａ）と図１２（ｂ）のいずれに
も設定できる。

【０００７】図１３は従来のフェーズドアレイ・アンテ
ナの他の例の構成図を示す。このフェーズドアレイ・ア
ンテナは、図１１の例に示すスイッチネットワーク６４
を除去し、可変減衰器６８−１〜６８−８を用いたもの
である。また、分配器６６は均一分布としている。図１
３では、ＳＰ３Ｔスイッチ６１−１〜６１−８の状態を
順次切り換えて行くと、可変減衰器６８−１〜６８−８
及び移相器６９−１〜６９−８の出力の順序とコラムア
レイ６０−１〜６０−２４のうちの連続した８本で構成
されるアンテナ開口面上の順序が入れ替わるので、可変
減衰器６８−１〜６８−８及び移相器６９−１〜６９−
８の制御状態を入れ替えるよう制御している。

【０００８】図１１及び図１３にそれぞれ示した従来の
フェーズドアレイ・アンテナは、給電部６８又は給電部
６９と送受信部６７とをコラムアレイ６０−１〜６０−
２４に対して１系統のみ設けている例であるが、複数系
統設けて、円筒型フェーズドアレイ・アンテナの円周方
向にマルチビームを形成する方式が、特公平６−３０４
０７号公報に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ビームを円
周方向に走査する上記の従来の円筒型フェーズドアレイ
・アンテナは、励振開口を円周方向に順次移動させる必
要があり、高周波信号、制御信号、電源など多数の配線
を円周方向に行っているため、分割して輸送する必要の
ある大型アンテナの場合は、輸送及び設置する度に複雑
な配線のやり直しや点検調整が必要であり、高価になる
とともに、品質維持が困難になる問題がある。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
円筒型フェーズドアレイ・アンテナの放射開口を輸送可
能な分割構造としても、各々の分割単位間の配線を少な
くでき運搬及び設置を容易とし、分割単位ごとに点検及
び検査ができるフェーズドアレイ・アンテナを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、円筒状に配置され入力される送信信号に基
づきビーム走査を行うＫ個（Ｋは２以上の整数）のコラ
ムアレイを、Ｌ分割（ＬはＫ以下の２以上の整数）して
なるＬ個のセクタ放射部と、送信信号を発生し、受信信
号が入力される送受信部と、送信信号を分配する分配手
段と、分配手段からの送信信号をＬ個のセクタ放射部の
それぞれを構成する複数のコラムアレイに、所望の励振
開口を形成するように選択的に入力し、Ｌ個のセクタ放
射部のそれぞれを構成する複数のコラムアレイからの各
受信信号を受信系に切り換え入力するスイッチ手段と、
スイッチ手段から並列に出力された複数の受信信号を合
成する受信系を構成する受信合成手段とからなる、セク
タ放射部毎に設けられたＬ個のセクタ給電部と、送受信
部からの送信信号を分配してＬ個のセクタ給電部の分配
手段にそれぞれ入力する分配器と、セクタ給電部の受信
合成手段からの合成受信信号を、他のＬ−１個のセクタ
給電部からの合成受信信号と合成して送受信部へ出力す
る合成手段とからなる分配合成部とを有する構成とした
ものである。

【００１２】上記のＬ個のセクタ給電部のそれぞれのス
イッチ手段は、Ｌ個のセクタ放射部のそれぞれを構成す
る複数のコラムアレイに対応して設けられた、送信信号
と受信信号とを切り換える複数の第１のスイッチと、所
望の励振開口を形成するように選択的にオン／オフされ
てオンのときに対応して設けられた第１のスイッチに分
配手段から分配された送信信号を入力する複数の第２の
スイッチとからなり、Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれの
受信合成手段は、第１のスイッチを介して並列に入力さ
れる受信信号を振幅調整及び位相調整して合成する手段
である。

【００１３】また、Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれは、
受信合成手段を複数設けると共に、複数の受信合成手段
のいずれかにスイッチ手段から並列に出力された複数の
受信信号を選択入力する選択手段を設けてもよい。

【００１４】また、Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれの受
信合成手段は、外部から入力されるローカル信号を用い
てスイッチ手段から並列に出力された複数の受信信号を
周波数変換してそれぞれ受信中間周波信号に変換後、デ
ィジタルビーム合成方式の処理を行う構成でもよい。

【００１５】また、本発明における送受信部を、送信信
号を時間的にずらして分配合成部を介してセクタ給電部
へ供給し、Ｌ個のセクタ放射部のうち同じセクタ放射部
から異なる方向の送信ビーム形成を行わせるようにして
もよい。

【００１６】また、分配合成部を、送受信部からの送信
信号を分配してＬ個のセクタ給電部のそれぞれに複数の
送信信号を並列に入力する複数の分配器と、セクタ給電
部の受信合成手段からの合成受信信号を、他のＬ−１個
のセクタ給電部からの合成受信信号と合成して送受信部
へ出力する合成手段とからなる構成とし、セクタ給電部
は、分配手段を複数の分配器から並列に入力された送信
信号を別々に分配するように構成すると共に、分配手段
から並列に出力される複数の送信信号のいずれかを選択
してスイッチ手段へ入力するかいずれも選択しない複数
の切り換えスイッチを設けることもできる。

【００１７】本発明では、円筒状に配置されたＫ個のコ
ラムアレイをＬ分割して得られるコラムアレイ群（セク
タ放射部）ごとに、セクタ給電部を設けることにより、
配線の多い部分を分割単位に含め、このセクタ給電部と
信号を授受する分配合成部とを設けている。このため、
構造的分割単位間の配線数を大幅に低減できる。

【００１８】また、本発明では、セクタ給電部の送信系
において、送信信号を通過又は遮断するスイッチ手段を
複数のコラムアレイに対応して設けているので、円周方
向のビーム走査を行うとき、隣り合う複数のコラムアレ
イ群を用いて所望の励振開口を形成し、送信ビームを形
成することができる。また、セクタ給電部の受信系にお
いて、受信合成手段によりコラムアレイからの受信信号
の振幅調整と位相調整をコラムアレイ毎に行うようにし
ているため、隣り合う複数のコラムアレイ群を用いて所
望の受信開口を形成し、受信ビームを形成することがで
きる。また、和差ビームなど複数の受信ビームを同時に
形成することもできる。

【００１９】さらに、本発明では、セクタ給電部の受信
系に、複数の受信合成手段を設け、受信合成手段をコラ
ムアレイごとに切り換える選択手段を設けるようにした
ため、円周方向に互いに干渉しない範囲で複数の受信開
口を形成でき、円周方向に複数の受信ビームを同時に形
成することもできる。

【００２０】また更に、本発明では、送受信部を、送信
信号を時間的にずらして分配合成部を介してセクタ給電
部へ供給することにより、１系統の送信信号用の分配器
でＬ個のセクタ放射部のうち同じセクタ放射部から異な
る方向の送信ビーム形成を行わせることができる。

【００２１】この場合、分配合成部を、送受信部からの
送信信号を分配してＬ個のセクタ給電部のそれぞれに複
数の送信信号を並列に入力する複数の分配器を有し、セ
クタ給電部は、並列に入力された送信信号を別々に分配
すると共に、複数の送信信号のいずれかを選択してスイ
ッチ手段へ入力するかいずれも選択しない複数の切り換
えスイッチを設けることにより、複数の送信ビームを同
時に形成することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態の系統
図、図１（ｂ）はアンテナの分割及びビーム走査概念
図、図２はアンテナの開口分布概念図を示す。図１
（ａ）、（ｂ）において、円筒状のフェーズドアレイ・
アンテナの放射部は、輸送可能な構造的分割単位として
セクタ状に分割した複数の放射部（ここではセクタ放射
部と呼ぶこととする）１−１〜１−４で構成される。セ
クタ放射部１−１〜１−４に対応して給電部（ここでは
セクタ給電部と呼ぶこととする）２−１〜２−４を設
け、セクタ給電部２−１〜２−４は分配合成部３を介し
て送受信部４に接続され、信号の授受を行う構成として
いる。

【００２３】セクタ給電部２−１〜２−４のそれぞれに
は、電力分配手段、電力合成手段、スイッチ手段などを
設けている。なお、図１においては、繁雑さを避けるた
めセクタ放射部１−１〜１−４、セクタ給電部２−１〜
２−４を制御する系統は省略している。

【００２４】図３は本発明になるフェーズドアレイ・ア
ンテナの第１の実施の形態の要部構成部を示す。同図
中、図１と同一構成部分には同一符号を付してある。な
お、図３においては、繁雑さを避けるためセクタ放射部
１−２〜１−４、及びセクタ給電部２−２〜２−４を省
略して図示している。

【００２５】図３において、セクタ放射部１−１は、コ
ラムアレイ５−１〜５−Ｎ（ここで、Ｎは正の整数）か
ら構成されており、他のセクタ放射部１−２〜１−４も
同様の構成である。また、セクタ給電部２−１には、コ
ラムアレイ５−１〜５−Ｎに対応してＮ個設け、送信と
受信のタイミング制御に応じて切り換えるスイッチ６−
１〜６−Ｎと、スイッチ６−１〜６−Ｎに対応してＮ個
設けたスイッチ７−１〜７−Ｎと、スイッチ７−１〜７
−Ｎに信号を分配する分配器１１と、スイッチ６−１〜
６−Ｎに接続した受信合成器１２とから構成している。
更に、分配合成器３は分配器１３、合成器１４及び１５
からなる。

【００２６】送信時は、送信信号が分配合成部３の分配
器１３を通して分配器１１に供給され、ここでＮ分配さ
れた後、コラムアレイ５−１〜５−Ｎに対応した送信入
り切りを行うスイッチ７−１〜７−Ｎとスイッチ６−１
〜６−Ｎをそれぞれ通してコラムアレイ５−１〜５−Ｎ
にそれぞれ同時に送られる。また、受信時は、コラムア
レイ５−１〜５−Ｎからの受信信号は、スイッチ６−１
〜６−Ｎを通して受信合成器１２で合成され、分配合成
器３の合成器１４、１５でセクタ給電部２−２〜２−４
からの信号と併せて合成された後、図１の送受信部４に
入力される。

【００２７】なお、本実施の形態では、円筒型フェーズ
ドアレイ・アンテナの円周方向に和（Σ）ビーム及び差
（△）ビームを同時に形成するために、受信合成器１２
において、分配器８−１〜８−Ｎで受信信号を２分配し
てΣ合成器９及び△合成器１０にそれぞれ供給し、それ
ぞれの合成器９及び１０で各々和ビーム、差ビームを形
成するための合成を行う。Σ合成器９及び△合成器１０
の各合成受信信号は、最終的に分配合成部３内の合成器
１４、１５により他のセクタ給電部２−２〜２−４から
の信号と合成される。なお、本実施の形態は放射部を説
明のため４分割としているが、他の分割数でもよいこと
は勿論である。

【００２８】次に、図４を用いてコラムアレイ５−１〜
５−Ｎの構成例について説明する。図４（ａ）は、コラ
ムアレイの素子アンテナ２０−１〜２０−Ｍ（ここで、
Ｍは正の整数）にそれぞれ対応して送受信モジュール２
１−１〜２１−Ｍを設け、更に送受信モジュール２１−
１〜２１−Ｍに接続されて高周波信号分配合成、制御信
号分配、電源分配などを行う複合フィーダ２２と入出力
端２３を設けた構成としている例である。

【００２９】また、図４（ｂ）は、コラムアレイの素子
アンテナ２０−１〜２０−Ｍを高周波信号分配合成を行
うコラムフィーダ２４に接続し、更にこのコラムフィー
ダ２４を１台の送受信モジュール２５を介して入出力端
２６に接続した構成例である。

【００３０】図５は図４の送受信モジュール２１−１〜
２１−Ｍ及び２５の構成例を示している。図５（ａ）に
示す送受信モジュールでは、送信時はフィーダ側入出力
端３３からの送信信号を移相器３１で位相調整を行い、
スイッチ３２を通して電力増幅器２９で増幅し、送受切
換器２８を通して素子アンテナ側入出力端２７から素子
アンテナに出力する。また、受信時は素子アンテナ側入
出力端２７からの受信信号を送受切換器２８を通して低
雑音増幅器３０で増幅し、スイッチ３２を通して移相器
３１で位相調整を行ってフィーダ側入出力端３３に出力
する。

【００３１】図５（ｂ）に示す送受信モジュールでは、
移相器３１を送信時と受信時とで同一の方向に信号が流
れるように用い、受信出力端３６と送信入力端３７とを
分けた例である。すなわち、送信時は送信入力端３７か
らの送信信号をスイッチ３５を介して移相器３１に入力
して位相調整を行い、スイッチ３４を通して電力増幅器
２９で増幅し、送受切換器２８を通して素子アンテナ側
入出力端２７から素子アンテナに出力する。また、受信
時は素子アンテナ側入出力端２７からの受信信号を送受
切換器２８を通して低雑音増幅器３０で増幅し、スイッ
チ３５を通して移相器３１に供給して位相調整を行った
後、スイッチ３４を介して受信出力端３６に出力する。

【００３２】次に、図３のΣ合成器９及び△合成器１０
の構成及び動作について、図６と共に説明する。図６
（ａ）は図３のΣ合成器９の構成例を示したものであ
り、受信合成器１２の分配器８−１〜８−Ｎからの信号
を各々、入力端３８−１〜３８−Ｎで受け、可変減衰器
３９−１〜３９−Ｎで振幅調整を行ってから合成器４０
で均一に合成し、出力端４１から分配合成部３に出力す
る。

【００３３】また、図６（ｂ）は、図３の△合成器１０
の構成例を示したものであり、受信合成器１２の分配器
８−１〜８−Ｎからの信号を各々、入力端４２−１〜４
２−Ｎで受け、移相器４３−１〜４３−Ｎで位相調整を
行い、可変減衰器４４−１〜４４−Ｎで振幅調整を行っ
てから合成器４５で均一に合成し、出力端４６から分配
合成部３に出力する。

【００３４】次に、本発明の実施の形態の動作について
図１〜図３を用いて送信及び受信信号の流れに沿って説
明する。

【００３５】まず、送信時について説明するに、送受信
部４から分配合成部３の分配器１３に入力された送信信
号は、分配器１３で４つに等分配されてセクタ給電部２
−１〜２−４にそれぞれ入力される。各セクタ給電部内
では、入力された送信信号を分配器１１により受け、こ
こでさらにＮ分配して、スイッチ７−１〜７−Ｎに並列
入力する。スイッチ７−１〜７−Ｎは、円周方向のどの
方位にどの範囲でコラムアレイ５−１〜５−Ｎを励振す
るかの制御信号によりスイッチング制御される。

【００３６】スイッチ７−１〜７−Ｎのうちオンとされ
ているスイッチを経由した送信信号は、図３中、図示の
ように接続されている切り換えスイッチ６−１〜６−Ｎ
のうち、スイッチ７−１〜７−Ｎのうちオンとされてい
るスイッチに接続されている切り換えスイッチを介して
セクタ放射部のコラムアレイに入力される。図３の例で
は、スイッチ７−１〜７−Ｎはすべてオンとされている
から、セクタ放射部１−１はすべてのコラムアレイ５−
１〜５−Ｎが励振されることとなる。

【００３７】また、図１（ｂ）の例ではセクタ放射部１
−３は全てのコラムアレイを励振し、セクタ放射部１−
２及び１−４は、セクタ放射部１−３に隣接した一部の
コラムアレイが励振されて、これらセクタ放射部１−２
〜１−４で所定の励振開口１０２を形成してビーム１０
１を形成する。

【００３８】次に、受信時の動作について説明する。セ
クタ放射部１−１からの受信信号は、図３の図示とは反
対側に切り換えられたスイッチ６−１〜６−Ｎを通り、
受信合成器１２の分配器８−１〜８−Ｎで各々２分配さ
れてΣ合成器９及び△合成器１０に入力される。Σ合成
器９及び△合成器１０においては、図６に示す構成によ
る振幅調整、位相調整機能により、セクタ放射部１−１
に必要な重み付けを行って、各々図３の合成器１４、合
成器１５に受信信号を出力する。

【００３９】Σ合成器９及び△合成器１０は、例えば図
１（ｂ）の励振開口１０２を使って和（Σ）ビーム及び
差（△）ビームを形成するように、図６の可変減衰器３
９−１〜３９−Ｎ、４４−１〜４４−Ｎ及び移相器４３
−１〜４３−Ｎを制御する。また、説明の補助として図
２に示すようにセクタ放射部１−１〜１−４を展開した
と仮定すると、Σ合成器９は励振開口１０２でテイラー
分布など所望の和ビーム用振幅１０３を得られるようセ
クタ放射部１−２〜１−４の各々に対応して制御され
る。また、△合成器１０も同様にベイリス分布など所望
の差ビーム用振幅１０４が得られるようにセクタ放射部
１−２〜１−４の各々に対応して制御される。

【００４０】なお、△合成器１０の中の移相器４３−１
〜４３−Ｎは、図２で示す励振開口１０２のほぼ中央で
左右の位相差をほぼ１８０゜にするために用いられる。
また、円筒状の放射開口による位相歪みの補正は送受信
モジュール２１−１〜２１−Ｍ、または送受信モジュー
ル２５に含まれる移相器３１で行う。また、図４（ａ）
に示すコラムアレイのときは、送受信モジュール２１−
１〜２１−Ｍに含まれる移相器３１で円周方向と直交す
る方向のビーム走査を行うことができる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図７を参照して説明する。図７は本発明になるフェ
ーズドアレイ・アンテナの第２の実施の形態の要部構成
部を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を
付してある。なお、図７においては、繁雑さを避けるた
めセクタ放射部１−２〜１−４、及びセクタ給電部２−
２〜２−４を省略して図示している。

【００４２】図７において、セクタ放射部１−１の構成
は、図３と同一であるが、セクタ給電部２−１と分配合
成部３の構成が図３と異なる。すなわち、セクタ給電部
２−１は、切り換えスイッチ６−１〜６−Ｎ、スイッチ
７−１〜７−Ｎ及び分配器１１を有する点は図３のセク
タ給電部２−１と同様であるが、受信合成部が１つでは
なく１２ａ及び１２ｂの２つ設けており、更に切り換え
スイッチ１９−１〜１−Ｎを付加している。また、分配
合成部３は分配器１３と４つの合成器１４ａ、１４ｂ、
１５ａ及び１５ｂから構成している。

【００４３】これにより、この実施の形態の送信系につ
いては、分配器１３、分配器１１、スイッチ７−１〜７
−Ｎ、切り換えスイッチ６−１〜６−Ｎからセクタ放射
部１ー１までの図３に示したと同様の送信系統により、
同様の送信動作を行う。ただし、この実施の形態では、
図９（ａ）に示すように、制御信号によって円周方向の
相異なる２方向に励振開口１０２及び１０４を形成する
ことで、円周方向の相異なる２方向にビーム１０１及び
１０３を形成するように、セクタ給電部２−１内のスイ
ッチ７−１〜７−Ｎと、セクタ給電部２−２〜２−４内
のスイッチ７−１〜７−Ｎと同等のスイッチがそれぞれ
選択制御される。

【００４４】このとき、図９（ｂ）に示すように、送信
パルス１０５と送信パルス１０６を時間的にずらすこと
により、図９（ａ）に示す例のセクタ放射部１−４のよ
うに２つの励振開口１０２、１０４が入っても送信ビー
ム形成が可能となる。

【００４５】次に、受信系について説明する。図７にお
いて、セクタ放射部１−１からの受信信号は、切り換え
スイッチ６−１〜６−Ｎを通り、切り換えスイッチ１９
−１〜１９−Ｎで２系統の受信合成器１２ａ、１２ｂに
選択的に伝送される。切り換えスイッチ１９−１〜１９
−Ｎは送信系と同様に、図９（ａ）に示す例では、励振
開口１０２及び１０４を形成するように選択制御され
る。

【００４６】レーダ装置の場合、通常は受信時間を長く
とる必要があるので、受信合成器１２ａ、１２ｂを設け
ることにより、２ビーム同時形成を行う必要がある。受
信合成器１２ａは切り換えスイッチ１９−１〜１９−Ｎ
から並列に入力される受信信号を分配器８−１〜８−Ｎ
でそれぞれ２分配してΣ合成器９ａ、△合成器１０ａに
入力し、これらから各々の受信和ビーム用の信号、受信
差ビーム用の信号を出力する。同様に、受信合成器１２
ｂは切り換えスイッチ１９−１〜１９−Ｎから並列に入
力される受信信号を分配器８−１〜８−Ｎでそれぞれ２
分配してΣ合成器９ｂ、△合成器１０ｂに入力し、これ
らから各々の受信和ビーム信号、受信差ビーム用の信号
を出力する。

【００４７】Σ合成器９ａ、△合成器１０ａから出力さ
れる受信和ビーム用信号、受信差ビーム用信号は、合成
器１４ａ、１４ｂに出力される。また、Σ合成器９ｂ、
△合成器１０ｂから出力される受信和ビーム用信号、受
信差ビーム用信号は、合成器１５ａ、１５ｂに出力され
る。他のセクタ給電部２−２〜２−４でも同様の動作が
行われることにより、セクタ放射部１−１〜１−４から
の全ての信号が合成器１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ
で合成されて、所望の和ビーム及び差ビームを対とした
受信ビームが円周方向の異なる２方向に形成される。

【００４８】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図８は本発明になるフェーズドアレイ・アン
テナの第３の実施の形態の要部構成部を示す。同図中、
図７と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。なお、図８においては、繁雑さを避けるためセ
クタ放射部１−２〜１−４、及びセクタ給電部２−２〜
２−４を省略して図示している。図８の第３の実施の形
態では、送信系については分配器１３からセクタ放射部
１−１まで第２の実施の形態と同一構成、同一動作であ
る。

【００４９】一方、第３の実施の形態の受信系において
は、第２の実施の形態のセクタ給電部２−１内の切り換
えスイッチ１９−１〜１９−Ｎと受信合成器１２ａ及び
１２ｂに代えてセクタ給電部２−１内に受信合成器５１
を設け、第２の実施の形態の分配合成部３内の合成器１
４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの代わりに、分配器５２
とディジタルビーム合成方式のＤＢＦ処理器５３を用い
た点が異なる。

【００５０】図８に示すように、受信合成器５１は、入
力端５４から分配器５２を通して入力されるローカル信
号をＮ分配する分配器５０と、分配器５０から並列に出
力されるローカル信号が入力されるミキサ４７−１〜４
７−Ｎと、ミキサ４７−１〜４７−Ｎにより受信高周波
信号を上記ローカル信号に基づき別々に周波数変換して
得た受信中間周波信号をそれぞれ別々にディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器４８−１〜４８−Ｎと、Ａ／Ｄ
変換器４８−１〜４８−Ｎの出力ディジタル信号をＩ／
Ｑ検波し、セクタ放射部１−１に対応したビーム合成を
ディジタル処理で行うＤＢＦ処理器４９とから構成して
いる。

【００５１】ＤＢＦ処理器４９の出力信号は、ＤＢＦ処
理器５３に出力される。ＤＢＦ処理器５３はセクタ放射
部１−１〜１−４に対応した受信ディジタルビーム合成
処理データを受け、円筒型フェーズドアレイ・アンテナ
全体の受信ビームを形成処理して、出力端５５に出力す
る。

【００５２】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図１０は本発明になるフェーズドアレイ・ア
ンテナの第４の実施の形態の要部構成部を示す。同図
中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。なお、図１０においては、繁雑さを避ける
ためセクタ放射部１−２〜１−４、及びセクタ給電部２
−２〜２−４を省略して図示している。

【００５３】図７の第２の実施の形態においては、送信
信号は図９（ｂ）に示すように送信パルス１０５と１０
６を時間的にずらす必要があったが、図１０に示す第４
の実施の形態では、送信系を２系統設けることにより、
ほぼ同時に送信することができる。

【００５４】すなわち、分配合成部３には分配器１３ａ
及び１３ｂを設け、セクタ給電部２−１にも分配器１１
ａ及び１１ｂを設ける。また、コラムアレイ５−１〜５
−Ｎに対応して、分配器１１ａ及び１１ｂの出力側にＮ
個のＳＰ３Ｔスイッチ５６−１〜５６−Ｎを設けてい
る。ＳＰ３Ｔスイッチ５６−１〜５６−Ｎのそれぞれ
は、分配器１１ａ、１１ｂの何れかを選択するか、また
は何れも選択しないで無反射終端器５７−１〜５７−Ｎ
を選択するように、図示しない制御部によりスイッチン
グ制御される。

【００５５】これにより、入力端１６ａ、１６ｂに入力
された送信信号は、分配器１３ａ、１３ｂを通して分配
器１１ａ、１１ｂに入力されてそれぞれＮ分配され、Ｓ
Ｐ３Ｔスイッチ５６−１〜５６−Ｎの各２つの端子に入
力される。ＳＰ３Ｔスイッチ５６−１〜５６−Ｎのそれ
ぞれは、分配器１１ａ、１１ｂの何れかを選択するか、
または何れも選択しないようにスイッチング制御され、
その出力送信信号がスイッチ６−１〜６−Ｎを通してセ
クタ放射部１−１に入力される。他のセクタ放射部１−
２〜１−４及びセクタ給電部２−２〜２−４も同様であ
る。これにより、円周方向の相異なる２方向にほぼ同時
に送信ビームを形成することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円筒状に配置されたＫ個のコラムアレイをＬ個に分割し
て得られるコラムアレイ群ごとにセクタ給電部を設け、
これら全部でＬ個のセクタ給電部と信号を授受する分配
合成部とを設けているため、構造的分割単位間の配線数
を大幅に低減でき、よって分割、組立が容易にでき、一
体で運搬ができない大型のフェーズドアレイ・アンテナ
において、運搬及び設置が容易にできる。また、分割単
位ごとに点検及び検査ができるので、品質の確認や維持
が容易にできる。

【００５７】また、本発明によれば、セクタ給電部の送
信系においては、送信信号を通過又は遮断するスイッチ
手段をコラムアレイごとに設け、セクタ給電部の受信系
においては、コラムアレイからの受信信号の振幅調整及
び位相調整を行う受信合成手段をコラムアレイごとに設
けているため、分割したコラムアレイ群を複数用いて、
１つの励振開口を形成でき、よって円筒型フェーズドア
レイ・アンテナの特長を十分に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す系統図及び概念図
である。

【図２】本発明の一実施の形態におけるアンテナの開口
分布の一例の概念図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の要部構成図であ
る。

【図４】図３のコラムアレイの各例の構成図である。

【図５】図４の送受信モジュールの各例のブロック図で
ある。

【図６】図３のΣ合成器、△合成器の一例のブロック図
である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の要部構成図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態の要部構成図であ
る。

【図９】図７、図８のアンテナの分割及びビーム走査概
念図と送信パルスのタイミング図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の要部構成図であ
る。

【図１１】従来のフェーズドアレイ・アンテナの一例の
構成図である。

【図１２】図１１内のトランスファースイッチの接続制
御を説明する図である。

【図１３】従来のフェーズドアレイ・アンテナの他の例
の構成図である。

【符号の説明】

１−１〜１−４ セクタ放射部 ２−１〜２−４ セクタ給電部 ３ 分配合成部 ４ 送受信部 ５−１〜５−Ｎ コラムアレイ ６−１〜６−Ｎ、７−１〜７−Ｎ、１９−１〜１９−
Ｎ、３２、３４、３５、５６−１〜５６−Ｎ スイッチ ８−１〜８−Ｎ、１１、１１ａ、１１ｂ、１３、１３
ａ、１３ｂ、５０、５２分配器 ９、９ａ、９ｂ Σ合成器 １０、１０ａ、１０ｂ △合成器 １２、１２ａ、１２ｂ、５１ 受信合成器 １４、１４ａ、１４ｂ、１５、１５ａ、１５ｂ、４０、
４５ 合成器 ２０−１〜２０−Ｍ 素子アンテナ ２１−１〜２１−Ｍ、２５ 送受信モジュール ２２ 複合フィーダ ２４ コラムフィーダ ２８ 送受切換器 ２９ 電力増幅器 ３０ 低雑音増幅器 ３１、４３−１〜４３−Ｎ 移相器 ３９−１〜３９−Ｎ、４４−１〜４４−Ｎ 可変減衰器 ４７−１〜４７−Ｎ ミキサ ４８−１〜４８−Ｎ Ａ／Ｄ変換器 ４９、５３ ＤＢＦ処理器 ５７−１〜５７−Ｎ 無反射終端器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状に配置され入力される送信信号に
   基づきビーム走査を行うＫ個（Ｋは２以上の整数）のコ
   ラムアレイを、Ｌ分割（ＬはＫ以下の２以上の整数）し
   てなるＬ個のセクタ放射部と、 送信信号を発生し、受信信号が入力される送受信部と、 前記送信信号を分配する分配手段と、前記分配手段から
   の送信信号を前記Ｌ個のセクタ放射部のそれぞれを構成
   する複数のコラムアレイに、所望の励振開口を形成する
   ように選択的に入力し、前記Ｌ個のセクタ放射部のそれ
   ぞれを構成する複数のコラムアレイからの各受信信号を
   受信系に切り換え入力するスイッチ手段と、前記スイッ
   チ手段から並列に出力された複数の受信信号を合成する
   前記受信系を構成する受信合成手段とからなる、前記セ
   クタ放射部毎に設けられたＬ個のセクタ給電部と、 前記送受信部からの送信信号を分配して前記Ｌ個のセク
   タ給電部の前記分配手段にそれぞれ入力する分配器と、
   前記セクタ給電部の受信合成手段からの合成受信信号
   を、他のＬ−１個の前記セクタ給電部からの合成受信信
   号と合成して前記送受信部へ出力する合成手段とからな
   る分配合成部とを有することを特徴とするフェーズドア
   レイ・アンテナ。
2. 【請求項２】 前記Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれの前
   記スイッチ手段は、前記Ｌ個のセクタ放射部のそれぞれ
   を構成する複数のコラムアレイに対応して設けられた、
   送信信号と受信信号とを切り換える複数の第１のスイッ
   チと、所望の励振開口を形成するように選択的にオン／
   オフされてオンのときに対応して設けられた前記第１の
   スイッチに前記分配手段から分配された送信信号を入力
   する複数の第２のスイッチとからなり、前記Ｌ個のセク
   タ給電部のそれぞれの前記受信合成手段は、前記第１の
   スイッチを介して並列に入力される受信信号を振幅調整
   及び位相調整して合成する手段であることを特徴とする
   請求項１記載のフェーズドアレイ・アンテナ。
3. 【請求項３】 前記Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれは、
   前記受信合成手段を複数設けると共に、該複数の受信合
   成手段のいずれかに前記スイッチ手段から並列に出力さ
   れた複数の受信信号を選択入力する選択手段を設けたこ
   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。
4. 【請求項４】 前記Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれの受
   信合成手段は、外部から入力されるローカル信号を用い
   て前記スイッチ手段から並列に出力された複数の受信信
   号を周波数変換してそれぞれ受信中間周波信号に変換
   後、ディジタルビーム合成方式の処理を行うことを特徴
   とする請求項１記載のフェーズドアレイ・アンテナ。
5. 【請求項５】 前記送受信部は、前記送信信号を時間的
   にずらして前記分配合成部を介して前記セクタ給電部へ
   供給し、前記Ｌ個のセクタ放射部のうち同じセクタ放射
   部から異なる方向の送信ビーム形成を行わせることを特
   徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のフェ
   ーズドアレイ・アンテナ。
6. 【請求項６】 前記分配合成部は、前記送受信部からの
   送信信号を分配して前記Ｌ個のセクタ給電部のそれぞれ
   に複数の送信信号を並列に入力する複数の分配器と、前
   記セクタ給電部の受信合成手段からの合成受信信号を、
   他のＬ−１個の前記セクタ給電部からの合成受信信号と
   合成して前記送受信部へ出力する合成手段とからなり、
   前記セクタ給電部は、前記分配手段を前記複数の分配器
   から並列に入力された送信信号を別々に分配するように
   構成すると共に、該分配手段から並列に出力される複数
   の送信信号のいずれかを選択して前記スイッチ手段へ入
   力するかいずれも選択しない複数の切り換えスイッチを
   設け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。