JPH11163629A - アレーアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジアルライン給電アレーアンテナのアンテ
ナ開口面上の素子アンテナ配列がラジアル導波路の信号
伝搬特性に左右され設計自由度が少ないこと、及びこの
方式の本質的な狭帯域性を克服し、素子アンテナ配列設
計の自由度を増し、さらに広帯域性を確保し、加えてア
ンテナビームの電子走査を可能として、適用用途範囲の
広いアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 ラジアルライン型電力合成分配器と素子
アンテナとの間に素子アンテナと同数の移相器を設けて
１対１に接続し、別に設けた制御回路からの制御信号に
より移相器の透過位相を変化させて素子アンテナの励振
位相を調整するとともに、アンテナビームを電子的に走
査する手段を具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はレーダ、通信等に
用いるアレーアンテナ装置、特にラジアルライン型電力
合成分配器により素子アンテナへの給電を行うアレーア
ンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のアレーアンテナ装置の例と
して以下に示すものがあった。図２５は例えば特開平５
−２５１９２９「アレーアンテナ装置」、あるいは１９
９３年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集、講演
番号Ｂ−６５、ｐｐ２−６５に示された装置のブロック
図、図２６（ａ）はその主要部構成図の上面図、図２６
（ｂ）は図２６（ａ）に示すもののＡ−Ａ断面図であ
る。１は素子アンテナ、２は複数個の素子アンテナ１の
配列から成るアンテナ開口面、３は１個１個の素子アン
テナ１と励振プローブ１ａにより結合されるラジアルラ
イン型電力合成分配器、３ａは給電された電磁界をその
中心部から周辺部へ、あるいはその周辺部から中心部へ
放射状に伝搬させる伝送線路であるラジアル導波路、３
ｂは上記ラジアル導波路３ａとのＲＦ信号授受を行う給
電プローブ、４は上記ラジアルライン型電力合成分配器
３の４つの給電プローブ３ｂからのＲＦ信号を等位相あ
るいは逆位相合成することによりモノパルス和パター
ン、Ａｚ方向差パターン、Ｅｌ方向差パターンを生成す
るモノパルス信号合成器、４ａはその和信号端子、４ｂ
はＡｚ方向差信号端子、４ｃはＥｌ方向差信号端子であ
る。

【０００３】ラジアルライン型電力合成分配器３の信号
入出力端子である給電プローブ３ｂはラジアル導波路３
ａの中心点を中心とする円周上の均等な４分割点に設け
られている。また素子アンテナ１はラジアル導波路３ａ
内に設計中心周波数における波長換算で１波長、半波長
等の間隔で配備された同心円の円周上に挿入された励振
プローブ１ａによりラジアル導波路３ａと直接結合して
おり、上記励振プローブ１ａの太さ及び挿入長を調整す
ることで各素子アンテナへの所望の励振分布の付与及び
インピーダンス整合を可能としている。給電プローブ３
ｂをラジアル導波路３ａの中心に十分近い位置に配置す
れば、設計中心周波数においてモノパルス信号合成器４
の和信号端子４ａを介して給電プローブ３ｂ−１，３ｂ
−２，３ｂ−３，３ｂ−４を全て等位相、等振幅で給電
したときのアンテナ開口面２上の振幅分布は例えば図２
７、位相分布は例えば図２８のようになり、観測される
放射指向性は図２９に示すようなものとなる。またモノ
パルス信号合成器４のＡｚ方向差信号端子４ｂを介して
給電プローブ３ｂ−１，３ｂ−４を等位相、３ｂ−２，
３ｂ−３をこれらと逆位相で、また振幅は全て等振幅で
給電するとアンテナ開口面２上の振幅分布は例えば図３
０、位相分布は例えば図３１のようになり、Ａｚ方向差
信号端子４ｂで観測されるＡｚ面内放射指向性は図３２
に示すようなものとなる。更にモノパルス信号合成器４
のＥｌ方向差信号端子４ｃを介して給電プローブ３ｂ−
１，３ｂ−２を等位相、３ｂ−３，３ｂ−４をこれらと
逆位相で、また振幅は全て等振幅で給電するとアンテナ
開口面２上の振幅分布は例えば図３３、位相分布は例え
ば図３４のようになり、Ｅｌ方向差信号端子４ｃで観測
されるＥｌ面内放射指向性は図３５に示すようなものと
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ラジアルライン型電力
合成分配器は多数の素子アンテナへの給電が簡単な構造
により実現でき、しかも低損失であるという特徴を有す
るので、高効率な平面アレーアンテナの給電回路として
有用であり通信用等のアレーアンテナ装置に広く用いら
れているが、一方この方式によるアレーアンテナ装置で
は、アンテナ開口面上への素子アンテナの配列を同心円
状等、ラジアル導波路内の信号伝搬姿態を考慮し、それ
に応じた規則的配列とすることが所望の励振分布を得る
条件となるため設計の自由度が少ないという問題点があ
る。また上記規則的配列における同心円の間隔は設計中
心周波数における波長換算で半波長、一波長等の間隔と
しているため、使用周波数帯域が広い場合にはその上下
限周波数付近での各素子アンテナの励振分布と所望の励
振分布との差異が大きく、アンテナ利得の低下、サイド
ローブレベルの上昇等の悪影響が出るという問題点もあ
る。更にアンテナビームの方向を電子的に変化させるフ
ェーズドアレーアンテナに対しては、その給電回路とし
て低損失という特徴を持つラジアルライン型電力合成分
配器を用いるという設計例はなく、専らアンテナ開口面
と直交する軸方向にビームピークを持つブロードサイド
アレーアンテナ、あるいは一定の角度方向にビームピー
クを持つチルトビームアンテナとしての応用にとどまっ
ている。

【０００５】従来のアレーアンテナ装置は以上のように
アンテナ開口面上の素子アンテナの配列をラジアル導波
路の信号伝送姿態との整合上都合のよいように決めるこ
とが必要で設計の自由度に欠ける、また動作周波数帯域
が狭い、更に電子的ビーム走査に対応しないため適用用
途が限定されるという問題点があった。この発明に係わ
るアレーアンテナ装置は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ラジアルライン型電力合成分配
器の持つ構造が簡易にしてかつ低損失という特色を十分
生かしつつ、開口面上の素子アンテナの配列に自由度を
持たせるとともに、広帯域動作を可能とし、加えて電子
的にビームを走査できるようにして、適用用途範囲の広
いアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明によるアレーアンテナ装置は、ラジアル
ライン型電力合成分配器と素子アンテナとの間に素子ア
ンテナと同数の移相器を設けて１対１に接続し、別に設
けた制御回路からのビーム制御信号、移相器制御信号に
よって上記移相器の透過位相を変化させて素子アンテナ
の励振位相を調整するとともに、空間に形成されるアン
テナビームを電子的に走査する手段を具備させたもので
ある。

【０００７】また、第２の発明によるアレーアンテナ装
置は、１個１個の素子アンテナに同数の移相器を設けて
１対１に接続し、ラジアルライン型電力合成分配器の出
力に複数個の電力合成分配器を設けてラジアルライン型
電力合成分配器からのＲＦ信号を分配して上記全ての移
相器に供給するような給電回路構成とし、また別に設け
た制御回路からのビーム制御信号、移相器制御信号によ
って上記移相器の透過位相を変化させて素子アンテナの
励振位相を調整するとともに、空間に形成されるアンテ
ナビームを電子的に走査する手段を具備させたものであ
る。

【０００８】また、第３の発明によるアレーアンテナ装
置は、ラジアルライン型電力合成分配器の出力に移相器
を接続し、この出力に上記移相器と同数の電力合成分配
器を設けて上記ラジアルライン型電力合成分配器から給
電されるＲＦ信号を分配して全ての素子アンテナに供給
するような給電回路構成とし、また別に設けた制御回路
からのビーム制御信号、移相器制御信号によって上記移
相器の透過位相を変化させて素子アンテナの励振位相を
調整するとともに、空間に形成されるアンテナビームを
電子的に走査する手段を具備させたものである。

【０００９】また、第４の発明によるアレーアンテナ装
置は、ラジアルライン型電力合成分配器と素子アンテナ
との間に素子アンテナと同数の移相器を設けて１対１に
接続し、別に設けた制御回路からのビーム制御信号、移
相器制御信号によって上記移相器の透過位相を変化させ
て素子アンテナの励振位相を調整するとともに、空間に
形成されるアンテナビームを電子的に走査する手段を具
備させ、更にモノパルス信号合成器とラジアルライン型
電力合成分配器との間に、低雑音増幅器、電力増幅器、
移相器及びＲＦスイッチから成る４個の送受信モジュー
ルを設け、上記制御回路からの送受切換制御信号によっ
てＲＦスイッチの接続状態を変化させることによって、
送信時、受信時共にＲＦ信号を増幅する手段とを具備さ
せたものである。

【００１０】また、第５の発明によるアレーアンテナ装
置は、ラジアルライン型電力合成分配器と素子アンテナ
との間に、素子アンテナと同数の、低雑音増幅器、電力
増幅器、移相器及びＲＦスイッチから成る送受信モジュ
ールを設けて１対１に接続し、別に設けた制御回路から
のビーム制御信号、移相器制御信号によって上記送受信
モジュール内移相器の透過位相を変化させて素子アンテ
ナの励振位相を調整するとともに、空間に形成されるア
ンテナビームを電子的に走査する手段を具備させ、更に
上記制御回路からの送受切換制御信号によって上記送受
信モジュール内のＲＦスイッチの接続状態を変化させる
ことによって、送信時、受信時共にＲＦ信号を増幅する
手段とを具備させたものである。

【００１１】また、第６の発明によるアレーアンテナ装
置は、第１の発明〜第５の発明によるアレーアンテナの
構成要素となる移相器、電力合成分配器、送受信モジュ
ール等を平面回路構成のＲＦ信号給電回路として、移相
器制御回路、ラジアルライン型電力合成分配器、モノパ
ルス信号合成器とともに積層一体化して集積型平面アン
テナとしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すアレーアンテナ装置のブロック図、
図２（ａ）はその主要構成品を示す構成図の上面図、図
２（ｂ）は図２（ａ）に示すもののＡ−Ａ断面図、図３
は図２に示す装置の構成品が積層一体化された状態を示
す外観側面図、図４（ａ）は装置の構成品のひとつであ
るラジアルライン型電力合成分配器の構成図の上面図、
図４（ｂ）は図４（ａ）に示すもののＡ−Ａ断面図であ
る。図中２ａは複数個の素子アンテナ１の組からなるサ
ブアレー開口である。この実施の形態１においては上記
サブアレー開口２上に配列される素子アンテナ１の数を
間引きの実施により３個としており、アンテナ開口面２
上の素子アンテナ１の全数ｎは１５６、サブアレー開口
２ａの数ｍは５２としている。５は各素子アンテナ１個
１個に対応して接続されるｎ個の移相器、６はサブアレ
ー開口２ａの１つ１つに対応してｍ個だけ設けられ、上
記サブアレー開口２ａ内の素子アンテナ１と接続された
３個の移相器５への電力分配供給あるいは移相器５から
供給される電力の合成を行う電力合成分配器である。上
記移相器５、電力合成分配器６は１層あるいは多層の基
板からなる平面回路上に構成されるＲＦ信号給電回路７
の構成要素となっている。また上記ＲＦ信号給電回路７
上にはｎ個の励振プローブ７ａが設けられ、素子アンテ
ナ１に直結されて素子アンテナ１と移相器５との間のＲ
Ｆ信号授受を行う。８は基板構成の移相器制御回路であ
り、ビーム制御演算回路９から送出されるビーム制御信
号Ｓ１を分配、変換処理し、移相器制御信号Ｓ２として
各移相器５に転送する働きをする。８ａは移相器制御回
路８を貫通するように設けられた中継用同軸線路であ
り、ラジアルライン型電力合成分配器３の上面から突出
する形で設けられたｍ個の励振プローブ３ｃがこの中央
部の穴を貫通してＲＦ信号給電回路７の入出力伝送線路
に接続されるまでのＲＦ信号伝送経路を形成している。

【００１３】次に動作について説明する。動作には送受
可逆性があるので、ここでは説明の便宜上装置が送信状
態にあるときの和信号放射指向性合成時の動作について
説明する。モノパルス信号合成器４の和信号端子４ａか
らラジアルライン型電力合成分配器３の給電プローブ３
ｂ−１，３ｂ−２，３ｂ−３，３ｂ−４を経て全て等振
幅、等位相で給電されたＲＦ信号はラジアル導波路３ａ
内を伝搬していくが、ここにｍ本の励振プローブ３ｃが
挿入されているのでここで内部電界がピックアップされ
る。ラジアル導波路３ａ内の励振プローブ３ｃはアンテ
ナ開口面２上のサブアレー開口２ａの１個１個に対応し
て設けられており、その配備位置は図４に示すとおりサ
ブアレー開口２ａ毎の素子アンテナ間引き位置に対応す
る規則性を有しているため、従来のアレーアンテナ装置
の例におけるように、１波長、半波長等の所定の間隔を
もって同心円上に配置されているわけではない。したが
って励振プローブ３ｃの太さ及びラジアル導波路３ａ内
への挿入長を適切な値に調整することにより励振振幅分
布を所望の値に調整することは可能だが、４本の給電プ
ローブ３ｂからｍ本の励振プローブ３ｃまでの行路長に
依存する励振位相分布は制御することができず、０から
２πの間に適当にばらつくことになる。図３の構成から
得られる励振プローブでピックアップされる励振振幅分
布の例を図５に、励振位相分布の例を図６に示す。

【００１４】励振プローブ３ｃでピックアップされたＲ
Ｆ信号は移相器制御回路８内を経てＲＦ信号給電回路７
に入力され、さらにこの内部の電力合成分配器６で３分
配された後移相器５に入力され、ここで透過位相を適当
に調整された後励振プローブ７ａを経て素子アンテナ１
に送られ空間でペンシルビームを形成するよう放射され
る。素子アンテナ１の１個１個に対応して備えられてい
る移相器５の透過位相の制御は個々独立に行うことがで
きるので、励振プローブ３ｃでピックアップされた段階
で図６のようにばらついていた位相は移相器５の設定分
解能に応じた精度で所望の値に合わせ込むことができ
る。例えば移相器５を５ビットのデジタル移相器とし、
正面方向にペンシルビームを形成すべくアンテナ開口面
２上の全素子アンテナ１の励振位相が極力等しくなるよ
うに合わせ込んだときの励振位相分布の例を図７に示
す。一方励振プローブ３ｂでピックアップされたＲＦ信
号に対し、移相器５の透過位相の変化による挿入損失の
変化が僅少、かつ励振プローブ３ｃから励振プローブ７
ａに至るまでの伝送線路内減衰量が共通とすると、図４
に示す励振プローブ３ｂでピックアップされた段階での
励振振幅は素子アンテナ１に到達するまで保存されるこ
ととなり、このときのアンテナ開口面２上の励振振幅分
布は図８となる。図７の励振位相分布、図８の励振振幅
分布から求められる放射指向性は図９のような所望のペ
ンシルビーム形状となる。更にこの状態を基準として各
移相器５の透過位相を変化させてアンテナ開口面２上の
励振位相分布を例えば図１０のように与えれば、Ａｚ面
内の放射指向性として図１１のようなものを得ることが
できる。

【００１５】装置が受信状態の時には送受可逆の理によ
り、モノパルス信号合成器４の和信号端子４ａで観測さ
れる放射指向性も図８及び図１０のとおりとなる。この
ときにモノパルス信号合成器４のＡｚ方向差信号端子４
ｂで観測されるアンテナ開口面２上の励振振幅位相は、
和信号端子４ａの給電時の図８、図７の分布に対応して
は図１２、図１３の分布となり、和信号端子４ａ給電時
の図１０の位相分布に対応しては図１４の位相分布とな
る。またこのときの放射指向性はそれぞれ図１５、図１
６のようになる。

【００１６】空間に所望の放射指向性を形成するために
アンテナ開口面２上の各素子アンテナ１に与えるべき励
振位相分布の計算値及び個々の励振位相に対応する各移
相器５の透過位相量の計算値はビーム制御演算回路９に
て求められ、これがビーム制御信号Ｓ１として移相器制
御回路８に送られ、適当な信号変換がなされた後移相器
制御信号Ｓ２として各移相器５に分配、転送されるもの
である。以上のように、ビーム制御演算回路９から移相
器制御回路８を介して移相器５の透過位相を変化させ、
これにより各素子アンテナ１の励振位相を制御すること
で通常の電子走査型アレーアンテナと同様な動作を行わ
せることが可能である。

【００１７】実施の形態２．図１７はこの発明の実施の
形態２を示すアレーアンテナ装置のブロック図、図１８
はその主要構成品を示す構成図、図１９は図１８に示す
装置の構成品が積層一体化された状態を示す外観図であ
る。図中１３はラジアルライン型電力合成分配器３の信
号入出力端である給電プローブ３ｂとモノパルス信号合
成器４との間に挿入された４個の送受信モジュールであ
り、装置が送信状態のときに送信ＲＦ信号の増幅を行う
電力増幅器１０、装置が受信状態のときに受信ＲＦ信号
の増幅を行う低雑音増幅器１１及び送信時と受信時とで
内部のＲＦ伝送経路の切換を行うための２個のＲＦスイ
ッチ１２とからなる。１４は演算制御回路であり、実施
の形態１における演算制御回路９と同様のビーム制御信
号Ｓ１の送出に加えて、送受信モジュール１３内のＲＦ
スイッチ切換制御のための送受信モジュール制御信号Ｓ
３を送出するものである。

【００１８】次に動作原理について説明する。装置を送
信状態とするとき、演算制御回路１４からの送受切換制
御信号Ｓ３により送受信モジュール１３内部の２個のＲ
Ｆスイッチ１２はその接点が図１７のＡ側に接続され
る。この状態でモノパルス信号合成器４の和信号端子４
ａから入力されたＲＦ信号は等振幅、等位相で４分配さ
れて送受信モジュール１３に入力され、４系統の相対振
幅、位相関係が保存されたまま内部の電力増幅器１０で
増幅されてラジアルライン型電力合成分配器３に向けて
出力される。これでラジアルライン型電力合成分配器３
の４つの入出力端子３ｂ−１，３ｂ−２，３ｂ−３，３
ｂ−４は増幅されたＲＦ信号により等振幅、等位相で給
電されることになる。これより後段の動作は実施の形態
１のアレーアンテナ装置の動作と同じであり、アンテナ
開口面２上の素子アンテナ１の配列が図１８、図１９に
示すとおり実施の形態１と同じ、移相器５が実施の形態
１と同じく５ビットのデジタル移相器とすると、正面方
向にペンシルビームを形成するためのアンテナ開口面２
上の励振振幅分布は図８、励振位相分布は図７となり、
放射指向性は図９のとおりとなる。また空間にビームを
走査したときのアンテナ開口面２上の励振位相分布及び
放射指向性の一例が図１０、図１１のようになることも
実施の形態１におけるのと同様である。また装置が受信
状態のときには演算制御回路１４からの送受切換制御信
号Ｓ３により送受信モジュール１３の内部の２個のＲＦ
スイッチ１２はその接点が図１７のＢ側に接続される。
ラジアルライン型電力合成分配器３の給電プローブ３ｂ
に出力されたＲＦ信号は送受信モジュール１３内部の低
雑音増幅器１１で増幅された後モノパルス信号合成器４
に入力される。ここで送受可逆の理によりモノパルス信
号合成器４の和信号端子では送信時と同じ図９、図１１
の放射指向性が、Ａｚ方向差信号端子４ｂでは図１５、
図１６の放射指向性が観測される。以上のようにこの実
施の形態２では、演算制御回路１４からの送受信モジュ
ール制御信号Ｓ３により送受信モジュール１３内のＲＦ
スイッチ１２を制御してＲＦ信号伝送経路の接続を送信
時と受信時とで切換えることにより、ＲＦ信号の増幅、
合成を伴う能動型電子走査アレーアンテナとしての動作
が可能である。

【００１９】実施の形態３．図２０はこの発明の実施の
形態３を示すアレーアンテナ装置のブロック図であり、
１５は送受信モジュール制御回路、１５ａは実施の形態
１，２における中継用同軸線路８ａと同じ役目をする中
継用同軸線路である。１６はＲＦ信号給電回路部７内に
実施の形態１，２における移相器５に代わって設けられ
たｎ個の送受信モジュールであり、その内部構成を示す
ブロック図は図２１である。実施の形態２における送受
信モジュール１３と同じ電力増幅器１０、低雑音増幅器
１１、２個のＲＦスイッチ１２に加え移相器５を内蔵し
た構成となる。主要構成品の構成は実施の形態１と同じ
く図２、図３に示すとおりである。

【００２０】動作原理については、実施の形態２におけ
る４個の送受信モジュール１３がｎ個の送受信モジュー
ル１６に置き換わることによりＲＦ信号増幅の行われる
位置が変わることを除けば実施の形態２と同等である。

【００２１】上記実施の形態１，２においてはラジアル
ライン型電力合成分配器３と移相器５の間に、実施の形
態３においてはラジアルライン型電力合成分配器３と送
受信モジュール１６との間に平面回路構成の電力合成分
配器６を設けてラジアルライン型電力合成分配器からの
ＲＦ信号出力を３分配した後移相器５あるいは送受信モ
ジュール１６に投入する構成としてラジアルライン型電
力合成分配器３の励振プローブ３ｃの数を削減している
が、電力合成分配器６を削除した構成とし、ラジアルラ
イン型電力合成分配器３に移相器５あるいは送受信モジ
ュール１６と同数ｎ個の励振プローブ３ｃを設けた構成
としてもよい。図２２はこの構成のアレーアンテナ装置
のブロック図、図２３（ａ）、図２３（ｂ）はそれぞれ
その構成品であるラジアルライン型電力合成分配器の上
面図、断面Ａ−Ａによる側断面図である。

【００２２】また、上記実施の形態１，２，３において
はラジアルライン型電力合成分配器３と素子アンテナ１
の間に設ける移相器５あるいは送受信モジュール１６の
数を素子アンテナ１と同数のｎとする例について示した
が、素子アンテナ１と移相器５あるいは送受信モジュー
ル１６の間に平面回路構成の電力合成分配器６を設けて
図２４のブロック図に示すような構成とし、移相器５あ
るいは送受信モジュール１６の数の削減を図ってもよ
い。この場合はアンテナ開口面２上の異なる位置に配列
された複数個の素子アンテナ１が共通の位相で励振され
るため、アンテナビームの走査特性に限界が生じること
となるが、広範囲の電子的なビーム走査角度範囲を必要
としない場合の装置の規模縮小手段としては有用であ
る。

【００２３】また、上記実施の形態１，２，３共ラジア
ルライン型電力合成分配器３と素子アンテナ１の間に設
ける電力合成分配器６、移相器５あるいは送受信モジュ
ール１６は平面回路構成としてＲＦ信号給電回路７に集
積し、移相器制御回路８あるいは送受信モジュール制御
回路１５をはさんでラジアルライン型電力合成分配器３
及びモノパルス信号合成器４と一体化積層する構成とし
て装置の薄型化を図っている例を示したが、この部分は
個々の部品の縦列接続であっても同様の効果を呈する。

【００２４】

【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成さ
れているので、以下に記載される効果がある。

【００２５】第１の発明によれば、アレーアンテナを構
成するラジアルライン型電力合成分配器と素子アンテナ
との間に素子アンテナと同数の移相器を設け、この移相
器の透過位相を外部に設けた制御回路からの制御信号に
よって変化させられるようにしたので、ラジアルライン
型電力合成分配器内の励振プローブの配置によって決ま
るＲＦ信号分配位相特性によらず、上記移相器の制御に
よってアンテナ開口面上の素子アンテナの励振位相分布
を調整できるので、ラジアルライン型電力合成分配器内
のＲＦ信号伝搬波長からの制約条件に基づいて素子アン
テナを配列する必要がなくなることでアンテナ開口設計
の自由度が確保できるとともに、装置の動作周波数帯域
が広い場合でも周波数に応じて移相器の設定移相量を変
えることで動作周波数によらず所望の励振移相分布に近
いものを得ることも可能であり、ラジアルライン給電型
アレーアンテナの課題である狭帯域性が補償された広帯
域なアレーアンテナ装置を得ることができる。また全素
子アンテナ１個１個に対応して移相器が備えられている
ので、アンテナ開口面上の素子アンテナの励振位相分布
は任意に制御でき、ラジアルライン型電力合成分配器の
低損失性という特長を生かした受動型電子走査アンテナ
として、より適用用途の広いアレーアンテナ装置が得ら
れるという効果がある。

【００２６】また、第２の発明によれば、アレーアンテ
ナを構成するラジアルライン型電力合成分配器の出力に
複数個の電力合成分配器を設けて給電されるＲＦ信号を
多分配し、さらにこの出力部に素子アンテナと同数の移
相器を設けて素子アンテナと接続するような給電回路構
成とし、この移相器の透過位相を外部に設けた制御回路
からの制御信号によって変化させられるようにしたの
で、第１の発明により得られるのと同等の効果が得られ
るのに加え、第１の発明のアレーアンテナ装置に比べて
ラジアルライン型電力合成分配器の信号分配数を削減し
て構成の簡素化を図ることで実装を容易にできるという
効果がある。

【００２７】また、第３の発明によれば、アレーアンテ
ナを構成するラジアルライン型電力合成分配器の出力に
移相器を設け、さらにこの出力に電力合成分配器を設け
て上記移相器を介して供給されるラジアルライン型電力
合成分配器からのＲＦ信号を多分配して素子アンテナに
供給するような給電回路構成とし、上記移相器の透過位
相は外部に設けた制御回路からの制御信号によって変化
させられるようにしたので、第２の発明により得られる
のと同等の効果が得られるのに加え、移相器の数を削減
して構成の簡素化と低コスト化が図れるという効果があ
る。

【００２８】また、第４の発明によれば、アレーアンテ
ナを構成するラジアルライン型電力合成分配器と素子ア
ンテナとの間に素子アンテナと同数の移相器を設け、こ
の移相器の透過位相を外部に設けた制御回路からの制御
信号によって変化させられるようにし、更にモノパルス
信号合成器とラジアルライン型電力合成分配器との間
に、低雑音増幅器、電力増幅器、ＲＦスイッチから成る
４個の送受信モジュールを設け、上記制御回路からの送
受切換制御信号によってＲＦスイッチの接続状態を変化
させることにより、送信時、受信時共にＲＦ信号を増幅
するようにしたので、第１の発明によって得られるのと
同等の効果に加えて、装置の送信時にはアンテナシステ
ムとして所要の実効放射電力を得るのに必要なモノパル
ス信号合成器の和信号端子への入力電力が第１の発明の
アレーアンテナ装置に比べて約１／４で済むため、モノ
パルス信号合成器に対する耐電力要求が緩和され、装置
の大規模化を抑制することができるという効果も併せ持
つ。

【００２９】また、第５の発明によれば、アレーアンテ
ナを構成するラジアルライン型電力合成分配器と素子ア
ンテナとの間に素子アンテナと同数の低雑音増幅器、電
力増幅器、移相器及びＲＦスイッチから成る送受信モジ
ュールを設け、この送受信モジュール内部の移相器の透
過位相を外部に設けた制御回路からの制御信号によって
変化させられるようにし、更に上記制御回路からの送受
切換制御信号によって上記送受信モジュール内部のＲＦ
スイッチの接続状態を変化させることにより、送信時、
受信時共にＲＦ信号を増幅するようにしたので、第１の
発明によって得られるのと同等の効果に加えて、アンテ
ナシステムとして所要の実効放射電力を得るのに必要な
モノパルス信号合成器の和信号端子への入力電力が第１
の発明のアレーアンテナ装置に比べて概略１／送受信モ
ジュール数で済むため、モノパルス信号合成器、ラジア
ルライン型電力合成分配器並びに移相器に対する耐電力
要求が大幅に緩和され、装置の大規模化を抑制すること
ができるという効果も併せ持つ。

【００３０】また、第６の発明によれば、第１の発明〜
第５の発明のアレーアンテナを構成する移相器、電力合
成分配器、送受信モジュール、移相器制御回路等の構成
要素を全て平面回路上に実装し、ラジアルライン型電力
合成分配器、モノパルス信号合成器と積層一体化して薄
型平面アンテナ構造としたので、第１の発明〜第５の発
明のアレーアンテナ装置により得られる効果に加え、装
置をコンパクトにできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１のアレーアンテナ装
置を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１、実施の形態３のア
レーアンテナ装置の主要構成品を示す構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態１、実施の形態３のア
レーアンテナ装置の主要構成品が積層一体化された状態
を示す外観図である。

【図４】 この発明の実施の形態１のアレーアンテナ装
置の構成品であるラジアルライン型電力合成分配器の構
成図である。

【図５】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実
施の形態３のアレーアンテナ装置における、ラジアルラ
イン型電力合成分配器の各励振プローブ上の相対振幅分
布の例を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実
施の形態３のアレーアンテナ装置における、ラジアルラ
イン型電力合成分配器の各励振プローブ上の相対位相分
布の例を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実
施の形態３のアレーアンテナ装置における、モノパルス
信号合成器の和信号端子で観測されるアンテナ開口面上
の各素子アンテナの相対位相分布の例を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実
施の形態３のアレーアンテナ装置における、モノパルス
信号合成器の和信号端子で観測されるアンテナ開口面上
の各素子アンテナの相対振幅分布の例を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、実
施の形態３のアレーアンテナ装置において得られるモノ
パルス和信号の放射指向性の例を示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置において、電子的ビ
ームを行うときにモノパルス信号合成器の和信号端子で
観測されるアンテナ開口面上の各素子アンテナの相対位
相分布の例を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置において、電子的ビ
ームを行うときに得られるモノパルス和信号のＡｚ面内
放射指向性の例を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置における、モノパル
ス信号合成器のＡｚ方向差信号端子で観測されるアンテ
ナ開口面上の各素子アンテナの相対位相分布の例を示す
図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置における、モノパル
ス信号合成器のＡｚ方向差信号端子で観測されるアンテ
ナ開口面上の各素子アンテナの相対振幅分布の例を示す
図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置において、電子的ビ
ームを行うときにモノパルス信号合成器のＡｚ方向差信
号端子で観測されるアンテナ開口面上の各素子アンテナ
の相対位相分布の例を示す図である。

【図１５】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置における、Ａｚ方向
モノパルス差信号のＡｚ面内放射指向性の例を示す図で
ある。

【図１６】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３のアレーアンテナ装置において、電子的ビ
ームを行うときに得られるＡｚ方向モノパルス差信号の
Ａｚ面内放射指向性の例を示す図である。

【図１７】 この発明の実施の形態２のアレーアンテナ
装置を示すブロック図である。

【図１８】 この発明の実施の形態２のアレーアンテナ
装置の主要構成品を示す構成図である。

【図１９】 この発明の実施の形態２のアレーアンテナ
装置の主要構成品が積層一体化された状態を示す外観図
である。

【図２０】 この発明の実施の形態３のアレーアンテナ
装置を示すブロック図である。

【図２１】 この発明の実施の形態３のアレーアンテナ
装置の構成品である送受信モジュールの内部構成を示す
ブロック図である。

【図２２】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３の別の応用例を示すブロック図である。

【図２３】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３の別の応用例におけるラジアルライン型電
力合成分配器の構成を示す図である。

【図２４】 この発明の実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３の別の応用例を示すブロック図である。

【図２５】 従来のアレーアンテナ装置を示すブロック
図である。

【図２６】 従来のアレーアンテナ装置の主要構成品を
示す構成図である。

【図２７】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器の和信号端子とした
ときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相対振幅分
布の例を示す図である。

【図２８】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器の和信号端子とした
ときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相対位相分
布の例を示す図である。

【図２９】 従来のアレーアンテナ装置において得られ
るモノパルス和信号の放射指向性の例を示す図である。

【図３０】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器のＡｚ方向差信号端
子としたときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相
対振幅分布の例を示す図である。

【図３１】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器のＡｚ方向差信号端
子としたときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相
対位相分布の例を示す図である。

【図３２】 従来のアレーアンテナ装置において得られ
るＡｚ方向モノパルス差信号の放射指向性の例を示す図
である。

【図３３】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器のＥｌ方向差信号端
子としたときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相
対振幅分布の例を示す図である。

【図３４】 従来のアレーアンテナ装置において、ＲＦ
信号給電点をモノパルス信号合成器のＥｌ方向差信号端
子としたときのアンテナ開口面上の各素子アンテナの相
対位相分布の例を示す図である。

【図３５】 従来のアレーアンテナ装置において得られ
るＥｌ方向モノパルス差信号の放射指向性の例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 素子アンテナ、２ アンテナ開口面、２ａ サブア
レー開口、３ａ ラジアル導波路、３ｂ 給電プロー
ブ、３ｃ 励振プローブ、４ モノパルス信号合成器、
５ 移相器、６ 電力合成分配器、７ ＲＦ信号給電回
路、７ａ 励振プローブ、７ｂ コネクタ、８ 移相器
制御回路、８ａ 中継用同軸線路、８ｂコネクタ、８ｃ
コネクタ、９ 演算制御回路、１０ 電力増幅器、１
１ 低雑音増幅器、１２ ＲＦスイッチ、１３ 送受信
モジュール、１４ 演算制御回路、１５ 送受信モジュ
ール制御回路、１５ａ 中継用同軸線路、１６ 送受信
モジュール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 23/00 Ｈ０１Ｑ 23/00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、ラジアルライン型
   電力合成分配器と素子アンテナとの間に挿入され、上記
   素子アンテナと同数の移相器と、上記移相器の透過位相
   を変化させるための移相器制御信号を上記移相器に送出
   する移相器制御回路と、空間内のビーム走査方向に応じ
   て移相器の設定移相量の所要値を計算した結果をビーム
   制御信号として上記移相器制御回路に送出する演算制御
   回路と、上記移相器の透過位相制御により空間内にアン
   テナビームを電子的に走査する手段とを備えたことを特
   徴とするアレーアンテナ装置。
2. 【請求項２】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、１個１個の素子ア
   ンテナに接続され、上記素子アンテナと同数の移相器
   と、上記移相器とラジアルライン型電力合成分配器との
   間に挿入され、ラジアルライン型電力合成分配器から給
   電されるＲＦ信号を多分配して移相器に供給する電力合
   成分配器と、上記移相器の透過位相を変化させるための
   移相器制御信号を上記移相器に送出する移相器制御回路
   と、空間内のビーム走査方向に応じて移相器の設定移相
   量の所要値を計算した結果をビーム制御信号として上記
   移相器制御回路に送出する演算制御回路と、上記移相器
   の透過位相制御により空間内にアンテナビームを電子的
   に走査する手段とを備えたことを特徴とするアレーアン
   テナ装置。
3. 【請求項３】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、ラジアルライン型
   電力合成分配器に接続された移相器と、上記移相器を介
   してラジアルライン型電力合成分配器から供給されるＲ
   Ｆ信号を多分配して素子アンテナに供給する電力合成分
   配器と、上記移相器の透過位相を変化させるための移相
   器制御信号を上記移相器に送出する移相器制御回路と、
   空間内のビーム走査方向に応じて移相器の設定移相量の
   所要値を計算した結果をビーム制御信号として上記移相
   器制御回路に送出する演算制御回路と、上記移相器の透
   過位相制御により空間内にアンテナビームを電子的に走
   査する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナ
   装置。
4. 【請求項４】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、ラジアルライン型
   電力合成分配器と素子アンテナとの間に挿入された移相
   器と、ラジアルライン型電力合成分配器とモノパルス信
   号合成器との間に挿入された、低雑音増幅器、電力増幅
   器、ＲＦスイッチから成る４個の送受信モジュールと、
   上記移相器の透過位相を変化させるための移相器制御信
   号を上記移相器に送出する移相器制御回路と、空間内の
   ビーム走査方向に応じて移相器の設定移相量の所要値を
   計算した結果をビーム制御信号として上記移相器制御回
   路に送出するとともに、送信時と受信時とで上記送受信
   モジュール内のＲＦスイッチの接続形態を変えるための
   送受切換制御信号を送受信モジュールに送出する演算制
   御回路と、上記移相器の透過位相制御により空間内にア
   ンテナビームを電子的に走査する手段と、送信時、受信
   時共にＲＦ信号を増幅する手段とを備えたことを特徴と
   するアレーアンテナ装置。
5. 【請求項５】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、ラジアルライン型
   電力合成分配器と素子アンテナとの間に挿入された、低
   雑音増幅器、電力増幅器、移相器、ＲＦスイッチから成
   る送受信モジュールと、上記送受信モジュール内の移相
   器の透過位相を変化させるための移相器制御信号を送出
   する移相器制御回路と、空間内のビーム走査方向に応じ
   て移相器の設定移相量の所要値を計算した結果をビーム
   制御信号として上記移相器制御回路に送出するととも
   に、送信時と受信時とで上記送受信モジュール内のＲＦ
   スイッチの接続形態を変えるための送受切換制御信号を
   上記移相器制御回路を介して送受信モジュールに送出す
   る演算制御回路と、上記送受信モジュール内の移相器の
   透過位相制御により空間内にアンテナビームを電子的に
   走査する手段と、送信時、受信時共にＲＦ信号を増幅す
   る手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナ装
   置。
6. 【請求項６】 複数個の素子アンテナから成るアンテナ
   開口面と、上記素子アンテナに対する電力授受を行うラ
   ジアルライン型電力合成分配器と、上記ラジアルライン
   型電力合成分配器への電力授受を行いモノパルス和パタ
   ーン、差パターンを生成するモノパルス信号合成器とを
   備えたアレーアンテナ装置において、移相器、電力合成
   分配器、送受信モジュール等のＲＦ信号給電回路要素を
   基板上に平面回路として構成し、移相器制御回路をはさ
   んでラジアルライン型電力合成分配器、モノパルス信号
   合成器と一体化積層して全体を平面アンテナ化したこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアレーア
   ンテナ装置。