JPS621303A - 空中線放射素子の特性測定装置 - Google Patents

空中線放射素子の特性測定装置

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JPS621303A
JPS621303A JP14098385A JP14098385A JPS621303A JP S621303 A JPS621303 A JP S621303A JP 14098385 A JP14098385 A JP 14098385A JP 14098385 A JP14098385 A JP 14098385A JP S621303 A JPS621303 A JP S621303A
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radiating element
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義彦 桑原
Tatsuyoshi Koshio
小塩 立吉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフェーズドアレイ空中線などの各放射素子から
放射される放射電流ベクトルの振幅と位相とを検出する
空中線監視装置の空中線放射素子の測定方式に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の空中線監視装置を含むシステムとして、
第3図のブロック図に示す構成のものがある。図中、1
1は送信機、12は電力分配器、13は移相器、14は
放射素子、15はマニホールドモニタ、16はビームス
テアリングユニット、17a、bは検波器、18はマル
チプレクサ、19はA/D変換器、20はCPU、21
は90″遅相器、2281bは合成器、23a、bはノ
(ンドバスフィルタ(BPF)である。CPU20は、
アンテナのビーム方向を固定する信号をビームステアリ
ングユニット16に送シ、このビームステアリングユニ
ット16はアンテナのビーム方向がその方向に固定する
よう各放射素子14と接続された各移相器13を制御し
、被測定放射素子(1個)に接続された移相器を除く全
ての移相器13はこの状態で保持される。CPU20は
被測定放射素子を指定し、これに接続される移相器13
を22.5° ステップで360°回転させる命令をビ
ームステアリングユニット16に送る。送信機11から
出力された高周波信号は、電力分配器12、移相器13
を通シ、放射素子14がら空間に放射され、各放射素子
14に一対一に対応してスリットが切られているマニホ
ールドモニタ15によりて、高周波信号が受信される。
この受信信号は、2分配されて送信機11からの一部の
分岐信号と合成器22a、bによってそれぞれ合成され
る。この受信信号と合成される送信iI&11からの分
岐信号の一方は、ディレィライン21によって90’遅
相され九ものである。
各合成信号は、この時、第2図に示す様にエンベロープ
が90°ずれるが、エンベロープの90゜遅れている方
をQチャネル、遅れていない方を工 。
チャネルと称す。I、Q各チャネルの信号は、各検波器
17a、17bによって検波され、バンドパスフィルタ
23a、23bによってF波される。それぞれの信号は
、マルチプレクサ18によって切シ換えられ、A/Dコ
ンバータ19によりてデジタル量に変換されてCPU2
0にとり込まれる。
このCPU20にとシ込まれたデータは、次の手順で処
理される。ここでI、Qは各々I、Qチャネルの出力電
圧値を示し、添字iけ被測定移相器を2Z5°ステツプ
で3606回し九時の状態を示し、jは放射素子の番号
を示す。
l)振幅の計算 各放射素子から放射される放射電流の振幅Ajは次の(
1)式の計算によ〕求められる。
A j、、 1  l(1,j”+Q量j2)・・・・
・・・・・(1)161冨1 送信機のパワードリフトを考慮するために次の(2)式
によシキャリプレーシ璽ン振幅Acを求める。ここでN
は放射素子の数とする。
(1)式で求めたAjは、(2)式のACにより校正さ
れる。
2)位相の計算 各放射素子から放射される放射電流の位相φjおよび基
準位相φ。は次の(3) 、 (4)式の計算に放射電
流の位相φjは基準位相φ。との差がとられ、これが測
定位相として扱われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の空中線監視装置はI、 Q両チャネルの
信号処理系統が必要でハードウェア構成が複雑となり、
振幅、位相を求める処理アルゴリズムも複雑で、処理時
間がかかり、信頼性が低く、コストが高いという問題が
あった。
本発明の目的は、このような問題点を解決し、ハードウ
ェアが簡単でその処理時間を短縮した空中線放射素子の
特性測定方式を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の構成は、フェーズドアレイ空中線への送信出力
を分配しそれぞれ移相器を介して各放射素子から放射し
、これら放射された放射電流ベクトルを合成してマニホ
ールドモニタで受けてビデオ検波し、このビデオ検波さ
れた合成ベクトルから演算処理を行って前記放射素子の
特性検出を行う空中線放射素子の特性測定方式において
、前記各移相器を前記各放射素子から放射される放射電
流ベクトルの位相が等しく々るよう制御し、測定すべき
放射素子に接続した移相器を90度毎に回転させて前記
送信出力を放射し、その都度前記マニホールドモニタで
合成してビデオ検波された放射電流ベクトルの4つのス
カラー量から三角法を用いた演算処理によって前記測定
すべき放射素子の放射電流ベクトルの振幅および位相を
求めることを特徴とする。
〔発明の原理〕
本発明の空中線監視装置の動作原理を第2図(a) 、
 (b)によって説明する。
7エーズドアレイアンテナのビームをある方向に固定し
、被測定放射素子に対応する移相器を90゜毎に回転さ
せるものとし、この時の各放射素子から放射される電流
ベクトルの合成スカラー量を、移相器ノ回転角Oo、9
0°、180°、270°ニ対応サセてvl、v2.v
3.v4とし、メインベクトルVの中心ヲ0 % Vt
 〜V4 (D先端点1k E 、 F、 G、 Hと
する。
次に、メインベクトルVに平行に点Fよシ直線をおろし
、円Cとの交点なJとし、同様に点Eよシメインベクト
ル■に平行に直線をおろし円Cとの交点なKとし、EK
とFHとの交点をLとする。
ΔEKGとZHJFについて次式が成立する。
ZJFH−ZELF、ZHJF−ZLOE−90’、・
、 ZK E G −lJ HF   ・・・・・・・
・・(5)、”、1EGK−ZHFJ   ・・・・・
・・・・(6)FH−EG       ・・・・・・
へ・・(7)1辺と2角とが等しいからΔEKGとZH
JFは合同である。よって被測定放射素子の放射電流ベ
クトルの振幅を求めるには、FJ(−GK)およびHJ
(−EK)が判れば良い。被測定放射素子の放射電流ベ
クトルが、メインベクトルVに比べて小さい侍医の近似
式が成り立つ。
FJ#1V4−V2j  ・・・・・・・・・(8)□
= l vl−v31   ・・而・・・(9)よって
、被測定放射素子の放射1流ベクトルの振幅は次式のよ
うになる。
メインベクトルに対する被測定放射素子の放射電流ベク
トルの位相は、zKEG(−ZJHF)この位相φj 
の符号は、メインベクトルVより右まわりに(+)、左
まわりに(−)である。
被測定放射素子の放射電流ペクトにがメインベクトルに
比べて非常に小さい時、被測定放射素子に接続される移
相器を制御してもノイズに埋れてその差分な正確に検知
できないことがある。そのためにvl、v2.v3.v
、を複数サンプルし、その和あるいは平均値を求めてか
ら前述の処理を行なえば87Hの問題が改善できる。
この原理を用いれば、簡単なハードウェア構成で、しか
も高速に各放射素子から放射される放射電流ベクトルの
振幅・移相な測定することができる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を含むシステムのブロック図
である。マ力分配器12、移相器13、放射素子14、
ビームステアリングユニット16でフェーズドアレイア
ンテナが構成され、マニホールドモニタ15、検波器1
7a、b、マルチプレクサ18、A/Dコンバータ19
.CPU20およびビームステアリングユニット16で
モニタ回路が構成される。
CPU20は、ビームステアリングユニット16にアン
テナのメインビームをあらかじめ設定された角度に固定
する命令を与え、このビームステアリングユニット16
はCPU20によって指示された角度にメインビームを
固定するために各移相器13を制御する。次に、CPU
20は被測定放射素子番号を指定し、ビームステアリン
グユニット16は、指定され之放射素子14以外の移相
器13の状態を保持する。
この状態で送信機11は高周波信号を送出し、放射素子
14より高周波信号がマニホールドモニタ15に向って
放射される。マニホールドモニタ15で受信された信号
は検波器17aに入力してビデオ検波され、マルチプレ
クサ18を通った後A/Dコンバータ19でA/D変換
され%CPU20に「■1」データとしてとシ込まれる
0次に、CPU20は被測定素子の移相器13を90°
 回転させる命令をビームステアリングユニット16に
送シこのビームステアリングユニット16はその移相器
13を90’回転させる。この時の受信信号は同様のシ
ーケンスでCPU20に「v2」データとしてとり込ま
れる。同様にして、移相器13を180’、270° 
ト回転すセ「V3」汀v4」データをとり込む。
次に、電力レベルによる振幅の校正を行なうために送信
機11の出力の一部をとり出し、検波器17bによシビ
デオ検波し、マルチプレクサ18によってマニホールド
モニタ15からの信号を停止させ、電力レベル校正用の
信号としてA/D変換器19に供給する。このA/D変
換された信号は基準信号■Rとしてvl〜■4と同様C
PU20にとり込まれる。
このシーケンスが終了すると、CPU20は複数回同一
シーケンスをくり返し、v0〜V、、V、をその都度加
算する。このく〕返し回数は、例えばフェーズドアレイ
の放射素子数をr62J、電力分配器12の電力分配比
をサイドローブ−30dB。
W−5のテーラ−分布に従っていた時、送信機11から
検波器17の出力までの8/N比が一45dBの場合、
約16回となる。この時の振幅検出及び位相検出の精度
は、最小振幅の放射素子で各々約±2dB以内、約±5
°以内であシ、この程度であ゛れば充分実用に供せられ
る。
CPU2ou、加算したf−/Σy1. zv、 、 
ΣV3゜JV4 、 rVaヲ用イテ、前述(fり (
IOXII) 式に基づいて被測定素子の振幅、移相な
計算する。この計算された振幅については、Σ■a を
用いてレベル校正される。
以上の一連の処理が終了すると、CPU20は別の放射
素子を指定して、その放射素子の放射電流ベクトルの移
相と振幅を計算する。
〔発明の効果〕
以上説明し念ように、本発明は、メインビームをある方
向に固定し、被測定放射素子の移相器のみ90°毎に回
転させ、4つの状態のスカラー量から三角法及び平均化
の手法を用いて被測定放射素子の放射電流ベクトルの振
幅と位相とを検出することによシ、ハードウェア構成及
びソフトウェアの処理アルゴリズムが簡単になり、この
ため信頼性の向上、製造コストの低廉化、監視周期時間
の短縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するシステムのブロッ
ク図、第2図(a)、(b)は本実施例の動作原理を説
明するベクトル図、第3図は従来の空中線監視装置を含
むシステムのブロック図、第4図は従来の空中線監視装
置の動作を示す動作波形図である0図において 11・・・・・・送信機、12・・・・・・電力分配器
、13・・・・・・移相器、14・・・・・・放射素子
、15・・・・・・マニホールド・モニタ、16・・・
・・・ビームステアリングユニッ)、17a、b・・・
・・・検波器、18・・・・・・マルチプレクサ、19
・・・・・・A/D変換器、20・・・・・・CP U
。 21・・・・・・90@遅相器、22a、b・・・・・
・合成器、23a、b・・・・・・バンドパスフィルタ
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フェーズドアレイ空中線への送信出力を分配しそ
    れぞれ移相器を介して各放射素子から放射し、これら放
    射された放射電流ベクトルを合成してマニホールドモニ
    タで受けてビデオ検波し、このビデオ検波された合成ベ
    クトルから演算処理を行って前記放射素子の特性検出を
    行う空中線放射素子の特性測定方式において、前記各移
    相器を前記各放射素子から放射される放射電流ベクトル
    の位相が等しくなるよう制御し、測定すべき放射素子に
    接続した移相器を90度毎に回転させて前記送信出力を
    放射し、その都度前記マニホールドモニタで合成してビ
    デオ検波された放射電流ベクトルの4つのスカラー量か
    ら三角法を用いた演算処理によって前記測定すべき放射
    素子の放射電流ベクトルの振幅および位相を求めること
    を特徴とする空中線放射素子の特性測定方式。
  2. (2)90度毎に回転させた送信出力の放射がそれぞれ
    複数回行われ、放射電流ベクトルの4つのスカラー量が
    それぞれ複数回加算された加算値あるいは平均値を用い
    て演算処理が行われる特許請求の範囲第1項記載の空中
    線放射素子の特性測定方式。
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