JPS6319903A - Antenna system - Google Patents
Antenna systemInfo
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- JPS6319903A JPS6319903A JP16528286A JP16528286A JPS6319903A JP S6319903 A JPS6319903 A JP S6319903A JP 16528286 A JP16528286 A JP 16528286A JP 16528286 A JP16528286 A JP 16528286A JP S6319903 A JPS6319903 A JP S6319903A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、各素子アンテナにつながれた移相器を制御
することにより、放射パターンの主ビーム以外の所望の
角度に零点を形成するアンテナ装置に関するものである
。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides an antenna device that forms a zero point at a desired angle other than the main beam of a radiation pattern by controlling a phase shifter connected to each element antenna. It is related to.
第4図は例えば特開昭57−38003号公報に示され
た従来のアンテナ装置を示すブロック線図であり1図に
おいてEal 、 Ea2 、・・・、 EaNは素
子アンテナ、 Psl 、 ’Ps2 、 ・・・、
PslJは移相器。FIG. 4 is a block diagram showing a conventional antenna device disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-38003. In FIG. 1, Eal, Ea2, . . . , EaN are element antennas, Psl, 'Ps2, . ...,
PslJ is a phase shifter.
il+は合成器、(2)は受信機、(3)は移相器制御
装置。il+ is a synthesizer, (2) is a receiver, and (3) is a phase shifter control device.
(4)は制御プロセッサ、(5)は角度指示回路である
。(4) is a control processor, and (5) is an angle instruction circuit.
次に動作について説明する。ここではこのアンテナを受
信装置として用いる場合を例として説明する。素子アン
テナEa1 、 Ea2 、・・・、 RaNで受信さ
れた電波は移相器Ps1. Ps2 、・・・、 Pa
Nによって位相を変えられる。次いで各移相器の出力信
号を合成器(1)で合成する。この合成した信号を受信
機(2)に伝送する。通常のビーム走査を行なう場合に
は、ビーム走査に必要な各移相器の設定量を制御プロセ
ッサ(4)が計算し、上記制御プロセッサの演算結果に
従って、移相器制御装置(3)が各移相器を設定してビ
ーム走査を行なう。以上述べた動作は通常のフェーズド
アレーアンテナの動作である。Next, the operation will be explained. Here, the case where this antenna is used as a receiving device will be explained as an example. Radio waves received by the element antennas Ea1, Ea2, . . . , RaN are passed through phase shifters Ps1. Ps2,..., Pa
The phase can be changed by N. Next, the output signals of each phase shifter are combined by a combiner (1). This combined signal is transmitted to the receiver (2). When performing normal beam scanning, the control processor (4) calculates the setting amount of each phase shifter necessary for beam scanning, and according to the calculation result of the control processor, the phase shifter control device (3) Set the phase shifter and perform beam scanning. The operation described above is that of a normal phased array antenna.
妨害波やクラッタが存在する場合には、上記の動作に加
えて・不要波の到来方向に放射パターンの零点を形成す
る必要がある。この時には2次の動作を行なう。まず角
度指示回路(5)が妨害電波やクラッタ等の不要波の到
来方向を制御プロセッサ(4)に指示する。制御プロセ
ッサ(4)は、主ビーム方向のレベルを維持して、不要
波の到来方向に放射パターンの零点を形成するための移
相器Ps1゜Ps2 、・・・、 PsNの位相設定量
を計算する。この計算方法については最急降下法、 5
6quentialUnconstrained M
inimization Tschnique(SU
MT)、共役勾配法等の非線形最適化手法が用いられて
いた。If interference waves or clutter are present, in addition to the above operations, it is necessary to form a zero point of the radiation pattern in the direction in which the unwanted waves arrive. At this time, a secondary operation is performed. First, the angle instruction circuit (5) instructs the control processor (4) about the arrival direction of unwanted waves such as jamming waves and clutter. The control processor (4) calculates the phase setting amount of the phase shifters Ps1゜Ps2, ..., PsN for maintaining the level in the main beam direction and forming the zero point of the radiation pattern in the arrival direction of the unnecessary waves. do. For this calculation method, use the steepest descent method, 5
6quentialUnconstrained M
Inimization Tschnique (SU
Nonlinear optimization methods such as MT) and conjugate gradient method were used.
上記の非線形最適化手法は、いずれも位相の設定量を変
化させ、所望の放射パターンを実現するために繰り返し
計算を行なう手法である。All of the above-mentioned nonlinear optimization methods are methods in which the phase setting amount is changed and calculations are performed repeatedly in order to realize a desired radiation pattern.
次に上記位相設定量の演算結果に従って、移相器制御装
置(3)が移相器Pa1. Pg2 、・・・、 Ps
Nを設定し、不要波の到来方向に零点を形成していた。Next, according to the calculation result of the phase setting amount, the phase shifter control device (3) controls the phase shifter Pa1. Pg2 ,..., Ps
N was set, and a zero point was formed in the direction of arrival of unnecessary waves.
従来のアンテナ装置は以上のように構成されていた。こ
のアンテナ装置をレーダ等に使用しモノパルス追尾を行
なう場合、全ての素子アンテナを同相で合成して形成す
る和パターンの他に、開口を2分割して逆相で合成する
差パターンを形成する必要がある。第5図は和パターン
、差パターンを形成するためのアンテナ装置を示す図で
ある。The conventional antenna device was configured as described above. When using this antenna device for radar, etc. to perform monopulse tracking, in addition to the sum pattern formed by combining all element antennas in the same phase, it is necessary to form a difference pattern by dividing the aperture into two and combining them in opposite phase. There is. FIG. 5 is a diagram showing an antenna device for forming a sum pattern and a difference pattern.
図中、(6)Fiハイブリッド回路である。上記ハイブ
リッド回路は、入力端子A、Bと出力端子C,Dを持っ
ている。端子Aから入力する信号をSa 。In the figure, (6) is an Fi hybrid circuit. The hybrid circuit has input terminals A and B and output terminals C and D. The signal input from terminal A is Sa.
端子Bから入力する信号をsbとするとき端子Cからは
和信号X−8a+Bb出力し、端子りから八
は差信号1−8a−8bを出力する。When the signal input from terminal B is sb, terminal C outputs a sum signal X-8a+Bb, and terminals 1 to 8 output difference signals 1-8a-8b.
フェーズドアレーが零点を形成しない通常の動作を行な
う場合には、各素子アンテナが受信した信号が同相で合
成されるため、 Sa # Sbとなり。When the phased array performs normal operation without forming a zero point, the signals received by each element antenna are combined in the same phase, so Sa # Sb.
差信号Δは零となる。モノパルス追尾はこの和信号と差
信号の振幅比を検出することによって目標を追尾する。The difference signal Δ becomes zero. Monopulse tracking tracks a target by detecting the amplitude ratio of the sum signal and difference signal.
従来のアンテナ装置において、放射パターンの零点を形
成してこのモノパルス追尾を行なう場合、各素子アンテ
ナが受信した信号は同相で合成されないため、 Sa
+ Sbとなる。このときの放射パターンを第6図に示
す。図中実線は和パターンを示し1点線は差パターンを
示す。第6図に示すように差パターンが最小値となる角
度と和パターンが最大値となる角度がずれる。これによ
って、目標の方向が正確に追尾できないという問題点が
あった。In conventional antenna devices, when performing this monopulse tracking by forming the zero point of the radiation pattern, the signals received by each element antenna are not combined in phase, so Sa
+Sb. The radiation pattern at this time is shown in FIG. In the figure, solid lines indicate a sum pattern, and dotted lines indicate a difference pattern. As shown in FIG. 6, the angle at which the difference pattern takes the minimum value and the angle at which the sum pattern takes the maximum value deviate from each other. This has caused a problem in that the direction of the target cannot be accurately tracked.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、不要波の到来方向に零点を形成できるととも
に、差パターンのレベルを可能な限り小さくして、正確
なモノパルス追尾が可能なアンテナ装置を得ることを目
的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to form a zero point in the direction of arrival of unnecessary waves, and also to minimize the level of the difference pattern to enable accurate monopulse tracking. The purpose is to obtain an antenna device.
〔問題点を解決するだめの手段〕
この発明に係るアンテナ装置は、主ビーム方向の差パタ
ーンの電界レベルを入力した差パターン補償メモリを設
けることにより、正確なモノパルス追尾を可能としたも
のである。[Means for solving the problem] The antenna device according to the present invention enables accurate monopulse tracking by providing a difference pattern compensation memory into which the electric field level of the difference pattern in the main beam direction is input. .
この発明におけるアンテナ装置は、差パターン補償メモ
リから、追尾方向の差パターンの電界レベルを読み出し
、和パターンの追尾方向の電界レベルを最大にし、差パ
ターンの電界レベルを最小として正確なモノパルス追尾
を行ないながら不要波の到来方向に和パターンの零点を
形成し、信号対雑音比を改善する。The antenna device according to the present invention reads the electric field level of the difference pattern in the tracking direction from the difference pattern compensation memory, maximizes the electric field level of the sum pattern in the tracking direction, and minimizes the electric field level of the difference pattern to perform accurate monopulse tracking. However, the zero point of the sum pattern is formed in the direction of arrival of unnecessary waves, improving the signal-to-noise ratio.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示すブロック線図で図におい
て、(7)は差パターン補償メモリで。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, (7) is a difference pattern compensation memory.
他の部分は上記従来装置と同様のものである。Other parts are similar to the conventional device described above.
次にこの発明の動作について説明する。まず角度指示回
路(5)によって追尾すべき目標の方向θ0と不要波の
到来方向θ1.θ2.・・・、θ、が指示される。Next, the operation of this invention will be explained. First, the direction θ0 of the target to be tracked and the arrival direction θ1 of the unwanted wave are determined by the angle indicating circuit (5). θ2. ..., θ, are specified.
ここで素子数をN、θ。方向の素子電界の振幅をa。1
(1−1〜N)1位相をpo i (1−’ ”−N)
*θ、。Here, the number of elements is N and θ. The amplitude of the element electric field in the direction a. 1
(1-1~N) 1 phase po i (1-' ”-N)
*θ,.
θ ・・・、θ、方向の素子電界の振幅を−1(1−2
′
1〜N、に−1〜M)、θ1.θ2.・・・、θ、方向
の素子電界の位相をpk工(1−1〜N、に−1〜M)
、また素子番号1〜N/2.(N/2+1)−Nの2つ
の素子群で開口が2分割されるものとする。差パターン
補償メモリでは次の電界の計算値がストアされている。θ ..., the amplitude of the element electric field in the θ direction is -1 (1-2
'1~N, -1~M), θ1. θ2. ..., θ, the phase of the element electric field in the direction pk (1-1 to N, -1 to M)
, and element numbers 1 to N/2. It is assumed that the aperture is divided into two by two element groups (N/2+1)-N. The difference pattern compensation memory stores the calculated value of the next electric field.
制御プロセッサ(4)ではEaの値を読み込んだ後。After reading the value of Ea in the control processor (4).
次の条件を満たす励振位相qi(i g−1〜N)非線
形最適化手法を用いて求める。The excitation phase qi (i g-1 to N) satisfying the following conditions is determined using a nonlinear optimization method.
但し、ここでE は零点形成前の和パターンのθ。方向
の電界である。第(2)式の第1項は不要波の到来方向
に零点を形成するための演算を示す項。However, here E is θ of the sum pattern before zero point formation. is the electric field in the direction. The first term in Equation (2) is a term indicating the calculation for forming a zero point in the direction of arrival of unnecessary waves.
第2項は和パターンの目標方向θ。の電界レベルを最大
とするための演算を示す項、第3項は差パターンの目標
方向の電界レベルを最小とするだめの演算を示す項であ
る。The second term is the target direction θ of the sum pattern. The third term is a term that indicates the calculation to minimize the electric field level in the target direction of the difference pattern.
この演算の結果得られた励振位相に合わせて。according to the excitation phase obtained as a result of this calculation.
移相器Pa1 、 Pa2 、・・・、 PaNを移相
器制御装置(3)によって設定すれば、差パターンのθ
。方向に零点が得られる。第2図は1本発明のアンテナ
装置による放射パターンを示す図である。図中、実線は
和パターンを示し1点線は差パターンを示している。第
2図より、和パターンのθ。方向には主ビームが向けら
れ、θ1.θ29.・・、θ7方向には零点が形成され
ている。また差パターンのθ。If the phase shifters Pa1, Pa2, ..., PaN are set by the phase shifter control device (3), the difference pattern θ
. A zero point is obtained in the direction. FIG. 2 is a diagram showing a radiation pattern by the antenna device of the present invention. In the figure, a solid line indicates a sum pattern, and a dotted line indicates a difference pattern. From Figure 2, θ of the sum pattern. The main beam is directed in the direction θ1. θ29. ..., a zero point is formed in the θ7 direction. Also, the difference pattern θ.
方向にも零点が形成されている。以上の放射ノくターン
を有するアンテナ装置を用いることにより。A zero point is also formed in the direction. By using an antenna device having the above radiation nozzle.
不要波の影響を除くと同時に、正確なモノノくルス追尾
が可能となる。At the same time as eliminating the influence of unnecessary waves, accurate mononuclear tracking becomes possible.
本発明の制御動作のフローチャートを第3図に示す。A flowchart of the control operation of the present invention is shown in FIG.
以上のように、この発明によれば、差ノくターンの補償
回路を設けて、差パターンの追尾方向の電界の零点を深
くするので、不要波の影響を除くと共に正確なモノパル
ス追尾を可能とする効果がある。As described above, according to the present invention, since the difference-turn compensation circuit is provided to deepen the zero point of the electric field in the tracking direction of the difference pattern, it is possible to eliminate the influence of unnecessary waves and to perform accurate monopulse tracking. It has the effect of
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック線図、第2
図はこの発明の実施によって得られる放射パターンを示
す図、第3図はこの発明の制御動作を示すフローチャー
ト、第4図は従来のアンテナ装置の構成を示すブロック
線図、第5図は従来のアンテナ装置を用いてモノパルス
追尾を実施するときの構成を示すブロック線図、第6図
は従来のアンテナ装置によって得られる放射パターンを
示す図である。
なお1図中Ka1 、 Ea2 、− 、 RaNは素
子アンテナ、 Psl 、 Pa2 j・・・、 Ps
Nは移相器、(11は合成器、(2)は受信機、(3)
は移相器制御装置、(4)は制御プロセッサ、(5)は
角度指示回路、(6)はノ・イブリッド回路、(7)は
差パターン補償メモリである。
なお1図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a flowchart showing the control operation of the invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional antenna device, and FIG. 5 is a diagram showing a radiation pattern obtained by implementing the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration when monopulse tracking is performed using an antenna device, and FIG. 6 is a diagram showing a radiation pattern obtained by a conventional antenna device. In Figure 1, Ka1, Ea2, -, RaN are element antennas, Psl, Pa2j..., Ps
N is a phase shifter, (11 is a combiner, (2) is a receiver, (3)
is a phase shifter control device, (4) is a control processor, (5) is an angle indicating circuit, (6) is a no-brid circuit, and (7) is a differential pattern compensation memory. In addition, in FIG. 1, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
れた移相器と上記移相器を制御する移相器制御装置と、
また上記素子アンテナをA群、B群の2つの群に分割し
、A群に属する素子アンテナの受信信号を合成する合成
器と、B群に属する素子アンテナの受信信号を合成する
合成器と、上記2つの合成器の合成信号をS_A、S_
Bとするとき、S_A+S_Bの信号を出力する端子C
とS_A−S_Bの信号を出力する端子Dを持つハイブ
リッド回路と、希望信号波と複数の不要信号波の到来方
向を指示する指示回路と、上記ハイブリッド回路の端子
Cの出力に関係した和放射パターンに対して、上記希望
信号波の到来方向に上記和放射パターンの主ビームを向
け、かつ、上記不要信号波の到来方向に上記和放射パタ
ーンの零点を形成するようにし、さらに上記ハイブリッ
ド回路の端子Dの出力信号に関係した差放射パターンに
おける上記主ビームのレベルを一定値以下となるように
上記移相器に与える設定位相を計算する制御プロセッサ
とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。a plurality of element antennas, a phase shifter connected to each of the element antennas, and a phase shifter control device that controls the phase shifter;
and a combiner that divides the element antenna into two groups, an A group and a B group, and combines the received signals of the element antennas belonging to the A group, and a combiner that combines the received signals of the element antennas belonging to the B group, The combined signals of the above two combiners are S_A, S_
When B, terminal C outputs the S_A+S_B signal.
a hybrid circuit having a terminal D that outputs the signals S_A-S_B, an instruction circuit that indicates the direction of arrival of the desired signal wave and a plurality of unnecessary signal waves, and a sum radiation pattern related to the output of the terminal C of the hybrid circuit. , the main beam of the sum radiation pattern is directed in the arrival direction of the desired signal wave, and the zero point of the sum radiation pattern is formed in the arrival direction of the unnecessary signal wave, and the terminal of the hybrid circuit is and a control processor that calculates a set phase to be applied to the phase shifter so that the level of the main beam in the differential radiation pattern related to the output signal of D is below a certain value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16528286A JPS6319903A (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | Antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16528286A JPS6319903A (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | Antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6319903A true JPS6319903A (en) | 1988-01-27 |
Family
ID=15809367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16528286A Pending JPS6319903A (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | Antenna system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6319903A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04114502A (en) * | 1990-09-05 | 1992-04-15 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Antenna device |
JP2013239870A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Advantest Corp | Signal measurement device, signal measurement method and program, and recording medium |
-
1986
- 1986-07-14 JP JP16528286A patent/JPS6319903A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04114502A (en) * | 1990-09-05 | 1992-04-15 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Antenna device |
JP2013239870A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Advantest Corp | Signal measurement device, signal measurement method and program, and recording medium |
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