JPS5994903A - Phased array antenna - Google Patents

Phased array antenna

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Publication number
JPS5994903A
JPS5994903A JP20287182A JP20287182A JPS5994903A JP S5994903 A JPS5994903 A JP S5994903A JP 20287182 A JP20287182 A JP 20287182A JP 20287182 A JP20287182 A JP 20287182A JP S5994903 A JPS5994903 A JP S5994903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
array
reflector
sub
power
antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP20287182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Kawai
誠 川合
Shunichiro Egami
江上 俊一郎
Keizo Suzuki
啓三 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS5994903A publication Critical patent/JPS5994903A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution and to reduce the total weight by shifting the vertical direction of the array plane of a primary radiator comprising plural arrays. CONSTITUTION:The vertical direction of the array plane of array feeding circuits 10, 10' is made different. The array feeding circuits 10, 10' are placed at a position apart from a sub-reflection mirror 2', further from the position of the real image of a main reflection mirror 1' fromed by the subreflection mirror 2'. The array feeding circuts 10, 10' use the main reflection mirror 1' in common and form two beams. A signal inputted to a terminal 4'' is divided by a power divider 5'' and irradiated from a radiator 9' after being phase-shifted by a prescribed amount at a phase shifter 6''. No multiplexer (or power synthesizer) is required. Since a power amplifier 8' only amplifies a single signal, it is operated at a nonlinear region.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波アンテナ装置に関し、簡易外構酸で
効率が良く、方向を変化させ得るアンテナビームを複数
個形成するフエイズドアレーアンテナに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a microwave antenna device, and more particularly to a phased array antenna that has a simple structure, is highly efficient, and forms a plurality of antenna beams whose directions can be changed.

第1図は従来の7エイズドアレーアンテナを説明する図
であって、1は主反射鏡、2は副反射鏡で、主反射鏡1
および副反射鏡2は焦点Fおよび軸Sを等しくする回転
放物面の一部で形成されている。3はアレー給電回路で
ある。
FIG. 1 is a diagram explaining a conventional 7-aided array antenna, in which 1 is a main reflector, 2 is a sub-reflector, and main reflector 1
The sub-reflector 2 is formed of a part of a paraboloid of revolution which makes the focal point F and the axis S equal. 3 is an array power supply circuit.

本アンテナは受信アンテナとしても動作するが、ここで
は送信アンテナとして説明する。
Although this antenna also operates as a receiving antenna, it will be described here as a transmitting antenna.

アレー給電回路3は、その開口面が同一の平面上に位置
するように配列した複数の放射素子で構成されるアレー
を含み、主反射鏡1の焦点距離f1と副反射鏡2の焦点
距離f3  との関係について、 fl”h   d    f* を満足する距離dだけ副反射鏡から離れた地点に設置さ
れる。該地点は副反射鏡によって形成される主反射鏡の
幾何光学的実像の位置である0各方向のアンテナビーム
は同一のアレー給電回路から放射され、たとえば第1図
に実線および破線で示した方向にアンテナビームな形成
する0第2図は、第1図におけるアレー給電回路の1構
成例を示すブロック図であって、2ビームを形成する場
合を示している。
The array power supply circuit 3 includes an array composed of a plurality of radiating elements arranged so that their apertures are located on the same plane, and includes a focal length f1 of the main reflecting mirror 1 and a focal length f3 of the sub-reflecting mirror 2. It is installed at a point away from the sub-reflector by a distance d that satisfies fl''h d f*.The point is the position of the geometrical optical real image of the main reflector formed by the sub-reflector. The antenna beams in each direction are radiated from the same array feeding circuit, and for example, the antenna beams are formed in the directions shown by solid lines and broken lines in FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example, and shows a case where two beams are formed.

第2図において、4.4’は入力端子、5.5′は電力
分割器、6.6′は移相器、7は合波器(または電力合
成器)、8は電力増幅器、9は放射素子である。
In Figure 2, 4.4' is an input terminal, 5.5' is a power divider, 6.6' is a phase shifter, 7 is a multiplexer (or power combiner), 8 is a power amplifier, and 9 is a power amplifier. It is a radiating element.

入力端子4.4′から入力される各ビームに対応する2
信号は、それぞれ電力分割器5.5′で電力分割され、
移相器6.6′において所定のビーム方向に対応した位
相量が設定され、合波器(または電力合成器)7で2信
号が合波(または電力合成)され、電力増幅器8で共通
増幅された後放射素子9から放射される。このような構
成では、合波器(tたは電力合成器)7が必要であり、
さらに、位相変化を考慮した配線が必要であるため回路
規模が大きくなるという欠点があった。
2 corresponding to each beam input from input terminal 4.4'
The signals are power divided by a power divider 5.5', respectively;
A phase amount corresponding to a predetermined beam direction is set in a phase shifter 6, 6', two signals are combined (or power combined) in a multiplexer (or power combiner) 7, and a common amplification is performed in a power amplifier 8. After that, it is radiated from the radiating element 9. In such a configuration, a multiplexer (t or power combiner) 7 is required,
Furthermore, since wiring that takes phase changes into consideration is required, there is a drawback that the circuit scale becomes large.

また、電力増幅器8は2信号を共通増幅するため、混変
調を避けるように電力効率の低い線形領域で動作させな
ければならないという欠点があった。また他の例として
電力増幅器8の出力側で合波(または電力合成)する方
法もあるが、この場合も、電力損失が多く、また、電力
増幅器8と放射素子90間の空間が一般に狭いため配線
が困難であるという欠点があった。
Furthermore, since the power amplifier 8 commonly amplifies two signals, it has the disadvantage that it must be operated in a linear region with low power efficiency to avoid cross-modulation. Another example is a method of multiplexing (or power combining) on the output side of the power amplifier 8, but in this case too, there is a lot of power loss, and the space between the power amplifier 8 and the radiating element 90 is generally narrow. The drawback was that wiring was difficult.

本発明はこれらの欠点を除去するため、アンテナビーム
毎に異なるアレーを設けたもので、以下図面について詳
細に説明する。
In order to eliminate these drawbacks, the present invention provides a different array for each antenna beam, and will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図は本発明の一実施例を説明する図であって、1′
は主反射鏡、2′は副反射鏡で、主反射鏡1′および副
反射鏡2′は焦点Fおよび軸Sを等しくする回転放物面
の一部であって、凹部の放物面を有している。10.1
0’はアレー給電回路で、それぞれ実線および破線で示
す方向をアレ一平面の垂直方向としている。該アレー給
電回路10.10’を、副反射鏡2′により形成される
主反射鏡1′の実像の位置よシ更に副反射鏡2′から離
れた位置に設置することにより、主反射鏡1′を共用し
、かつ2ビームを形成している。
FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, 1'
is a main reflecting mirror, 2' is a sub-reflecting mirror, and the main reflecting mirror 1' and the sub-reflecting mirror 2' are part of a paraboloid of revolution that makes the focal point F and axis S equal, and the paraboloid of the concave part is have. 10.1
0' is an array power supply circuit, and the directions shown by solid lines and broken lines are perpendicular to one plane of the array. By installing the array power supply circuit 10.10' at a position further away from the sub-reflector 2' than the position of the real image of the main reflector 1' formed by the sub-reflector 2', the main reflector 1 ', and form two beams.

第4図は第3図の各アレー給電回路の構成を示すブロッ
ク図で、4′は入力端子、5′は電力分割器、6′は移
相器、8′は電力増幅器、9′は放射素子である。入力
端子4′から入力された信号は、電力分割器5′で分割
され、移相器6′において所定のビーム方向に対応した
位相量が設定され、電力増幅器8′で増幅された後放射
素子9′から放射される。第4図から明らかなように、
本構成によると、合波器(または電力合成器)を必要と
しない。さらに、電力増幅器8′は単一信号を増幅する
ため、電力効率の高い非線形領域で動作させることがで
きる。
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of each array power supply circuit in Figure 3, where 4' is an input terminal, 5' is a power divider, 6' is a phase shifter, 8' is a power amplifier, and 9' is a radiation It is element. The signal input from the input terminal 4' is divided by the power divider 5', a phase amount corresponding to a predetermined beam direction is set in the phase shifter 6', and after being amplified by the power amplifier 8', the signal is sent to the radiating element. It is radiated from 9'. As is clear from Figure 4,
According to this configuration, a multiplexer (or power combiner) is not required. Furthermore, since the power amplifier 8' amplifies a single signal, it can be operated in a nonlinear region with high power efficiency.

なお、第3図は主反射鏡全体を共用した場合を示すが、
各アレーの最大利得方向に応じて一部のみを共用する場
合もあシうる。また、第3図の構成は3ビ一ム以上に拡
張でき、かつ、アンテナの可逆定理よシ受信アンテナと
しても動作させることができる。
Note that although Figure 3 shows the case where the entire main reflecting mirror is shared,
It is also possible to share only a part of the arrays depending on the maximum gain direction of each array. Further, the configuration shown in FIG. 3 can be expanded to three beams or more, and can also be operated as a receiving antenna based on the antenna reversibility theorem.

第5図は他の実施例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment.

第5図において、1′は主反射鏡、2′は副反射鏡で、
主反射鏡I′′および副反射鏡2′は焦点Fおよび軸S
を等しくする回転放物面の一部である。11.11’は
それぞれ実線および破線で示す方向をアレ一平面の垂直
方向とするアレー給電回路で、アレー給電回路11′は
アレー給電回路11に比べて放射面積が狭くなっている
。従って、第5図の破線が示すように、アレー給電回路
11′から放射された波は主反射鏡の一部を使用するこ
ととなる。
In Figure 5, 1' is the main reflector, 2' is the sub-reflector,
The main reflector I'' and the sub-reflector 2' have a focal point F and an axis S.
is a part of a paraboloid of revolution that equalizes . Reference numerals 11 and 11' designate array power supply circuits in which the directions indicated by solid lines and broken lines are perpendicular to the plane of the array, respectively. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 5, the wave radiated from the array power supply circuit 11' uses a part of the main reflecting mirror.

反射鏡を用いたアンテナの照射面積は、反射鏡開口面の
面積に反比例するから、アレー給電回路11′による照
射地域の面積はアレー給電回路11による照射地域の面
積に比べて大きく外る。
Since the irradiation area of an antenna using a reflector is inversely proportional to the area of the reflector aperture, the area of the area irradiated by the array power supply circuit 11' is much larger than the area of the area irradiated by the array power supply circuit 11.

以上説明したように、本発明によるフエイズドアレーア
ンテナは、合波器(または電力合成器)およびそれらを
接続するだめの配線を必要としないため、簡易な構成の
アレー給電回路を用いて複数ビームを形成することが可
能であり、また、各アレー給電回路には単一信号のみ通
過させれば良いので、電力増幅器を電力効率の高い非線
形領域で使用できるとともに周波数特性に対する要求条
件を緩和することができるという利点がある。
As explained above, the phased array antenna according to the present invention does not require a multiplexer (or power combiner) and wiring to connect them, so it can be used for multiple antennas using a simple array power supply circuit. Since it is possible to form a beam and only a single signal needs to pass through each array feed circuit, the power amplifier can be used in the nonlinear region with high power efficiency, and the requirements for frequency characteristics are relaxed. It has the advantage of being able to

従って、本発明によるフエイズドアレーアンテナは重量
、消費電力の制約が大きく、かつ広帯域信号を伝送する
通信衛星などにも適する利点を有する。
Therefore, the phased array antenna according to the present invention has the advantage that it has large restrictions on weight and power consumption, and is suitable for communication satellites that transmit broadband signals.

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

第1図は従来のフエイズドアレーアンテナを説明する図
、第2図は第1図におけるアレー給電回路の一構成例を
示すブロック図、第3図は本発明の一実施例を説明する
図、第4図は第3図の各アレー給電回路の構成を示すブ
ロック図、第5図は他の実施例を説明する図である。 1.1’、1’・・・・・・・・・主反射鏡、2.2’
、2’・・・・・・・・・副反射鏡、3・・・・・・・
・・アレー給電回路、4゜4’、 4’・・・・・・・
・・入力端子、5.5’、5’・・・・・・・・・電力
分割器、6.6’、6’・・・・・・・・・移相器、7
・・・・・・・・・合波器(または電力合成器)、8.
8′−・・・・・・・・電力増幅器、9.9’・・・・
・・・・・放射素子、10.10’・・・・・・・パア
レー給電回路、11.11’・・・・・・・・・アレー
給電回路、F・・・・・・・・・焦点、S・・・・・・
・・・軸代理人 弁理士  本  間     崇15
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional phased array antenna, FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the array power supply circuit in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of each array power supply circuit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment. 1.1', 1'... Main reflecting mirror, 2.2'
, 2'...... Sub-reflector, 3...
...Array power supply circuit, 4°4', 4'...
...Input terminal, 5.5', 5'... Power divider, 6.6', 6'... Phase shifter, 7
...... Multiplexer (or power combiner), 8.
8'-... Power amplifier, 9.9'...
...Radiating element, 10.10'...Par array power supply circuit, 11.11'...Array power supply circuit, F... Focus, S...
...Axis agent Patent attorney Takashi Honma 15

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)焦点と軸を等しくする2枚の放物面鏡の一方を主
反射鏡他方を副反射鏡とし、該副反射鏡に面して配列し
た複数の放射素子で構成するアレーを1次放射器とする
7エイズドアレーアンテナにおいて、副反射鏡によって
形成される主反射鏡の実像の位置よシ更に副反射鏡から
離れた位置に、アレ一平面の垂直方向が互いに異なる複
数個のアレーよりなる1次放射器を配置することにより
、複数のアンテナビームを形成することを特徴とするフ
エイズドアレーアンテナ。
(1) One of the two parabolic mirrors with the same focal point and axis is used as the main reflector, and the other is the sub-reflector, and an array consisting of a plurality of radiating elements arranged facing the sub-reflector is used as the primary reflector. In a 7-aided array antenna used as a radiator, a plurality of arrays are arranged at positions further away from the sub-reflector from the position of the real image of the main reflector formed by the sub-reflector, and the vertical direction of the array plane is different from each other. A phased array antenna is characterized in that a plurality of antenna beams are formed by arranging primary radiators consisting of:
(2)異なる面積のアレ一平面を有する複数個のアレー
により照射面積の異なる複数のアンテナビームな形成す
る特許請求の範囲第1項記載の7エイズドアレーアンテ
ナ。
(2) A seven-aided array antenna according to claim 1, in which a plurality of antenna beams with different irradiation areas are formed by a plurality of arrays having one plane of arrays with different areas.
JP20287182A 1982-11-20 1982-11-20 Phased array antenna Pending JPS5994903A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015089109A (en) * 2013-09-27 2015-05-07 日産自動車株式会社 Antenna device

Cited By (1)

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