JPS6376504A

JPS6376504A - 空中線装置

Info

Publication number: JPS6376504A
Application number: JP22140386A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-06

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、方位面内に３６０°及び仰角面内の所望の
範囲の覆域内を高速にビーム走査し、複数の目標の捜索
、捕捉、追尾が可能な多目標性、多機能性を有し、かつ
小型で車載等の移動式に向く空中線装置に関する。

（従来の技術）従来より、方位面内３６０°及び仰角面内の所望の範囲
の覆滅を二次元ビーム走査可能な空中ｍ装置として第６
図及び第７図に示す装置がある。

第６図に示す装置は方位面内機械回転方式のもので、電
子走査アンテナ１１を駆動部１２で機械的に回転させる
ようにしたものである。第７図に示す装置は方位面多面
方式のもので、方位内９０°〜１２０°程度の覆滅を有
する複数個（ここでは４個）の二次元ビーム走査アンテ
ナ１３ａ〜１３ｄを方位面３６０°に分割配置させたも
のである。

ところが、第６図に示す装置は一定速度で一方向にビー
ム走査を行なう場合には有効であるが、回転速度が１秒
間に数回から数十回程度であるため、高速に飛行する航
空撮が複数あった場合の撓索、捕捉、追尾を行なうため
の多目標性、多橢能性に限界がある。また、第７図に示
す装置では、各アンテナ１３８〜１３ｄがそれぞれ独立
しているために全アンテナ系の設置にスペースを要して
これが１１曾増及び大型化となり、さらに各アンテナの
方位面内走査範囲が９０°〜１２０°と広いため、各ア
ンテナのビーム走査範囲の境目でのアンテナ特性の劣化
を生じるという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は、従来装置では方位面内３６０゜及び仰角面
内の所望の範囲の覆域で高速にビーム走査を行なうこと
と小型軽量化することとを同時に満足し得なかった点を
改善するためになされたもので、方位面内３６０゛及び
仰角面内の所望の範囲の覆滅で高速にビーム走査を行な
うことができ、これによって多目標性、多機能性を要求
されるシステムに適用可能である上に、小型軽量化がは
かれる空中線装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明に係る空中線装置は、電気的に位相制御可能な
移相器を介して互いに相反する方向に指向性を有する第
１及び第２の放射素子を接続してなる複数個のフェーズ
ドアレイを、第１の放射素子の指向方向が外側に第２の
放射素子の指向方向が内側になるようにして所定の間隔
で円筒状に配列した円筒状フェーズドアレイアンテナと
、この円筒状フェーズドアレイアンテナの中心軸及び高
さ方向の中心が同一となる位置に配置され、円筒状フェ
ーズドアレイアンテナの内径よりも充分小さい外径とな
るように複数個の一次放射素子をその指向方向が外側と
なるようにして円形あるいは円筒状にかつ等中心角で配
列した一次放射アレイと、この一次放射アレイの複数個
の一次放射素子の中から少なくとも１個の一次放射素子
を選択する切換手段と、この切換手段を切換制御すると
共に前記円筒状フェーズドアレイアンテナの各移相器を
位相制御することによって電子的に方位面内３６ｏ°の
範囲及び仰角面内の所望の範囲をビーム走査するビーム
走査手段とを具備して構成される。特に、モノパルス方
式による場合には、前記一次放射アレイの各一次放射素
子として、方位面内及び仰角面内にモノパルス和ビーム
及び差ビームを形成するように配列される複数個の放射
素子と、その複数個の放射素子の各出力から和のパター
ン及び差のパターンを生成するモノパルス比較回路とを
備えたモノパルス一次放射素子を用い、前記切換手段に
前記モノパルス和ビーム及び差ビームを選択する切換手
段を設けて構成される。

（作用）上記構成による空中線装置は、例えば切換手段によって
選択された一次放射素子のひとつが励振されると、対応
する円筒状フェーズドアレイアンテナの第２の放射素子
で受信される。各第２の放射素子で受けた電波の位相は
それぞれの位相器によって制御された後、対応する第１
の放射素子から波面を形成して放射される。ここで上記
ビーム走査手段によって上記切換手段を切換制御すると
共に、送信中の一次放射素子の電波を受信するフェーズ
ドアレイの位相を制御することにより、連続的なビーム
走査を行なうことができる。また、前記一次放射アレイ
の各一次放射素子として、方位面内及び仰角面内にモノ
パルス和ビーム及び差ビームを形成するように配列され
た複数個の放射素子と、その複数個の放射素子の各出力
から和のパターン及び差のパターンを生成するモノパル
ス比較回路とを備えたモノパルス一次放射素子を用い、
前記切換手段に前記モノパルス和ビーム及び差ビームを
選択する切換手段を設ければ、モノパルス方式とするこ
とができる。

（実施例）以下、第１図乃至第３図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。

第１図はその全体構成を示す図、第２図は上方から見た
場合の構成図である。図中２１は円筒状フェーズドアレ
イアンテナ、２２は一次放射アレイ、２３は支持部材、
２４は送受信装置、２５はビーム走査演算装置、２６は
信号処理器である。

上記円筒状フェーズドアレイアンテナ２１は、電気的に
位相制御可能な移相器ａ１を介して互いに相反する方向
に指向性を有する第１及び第２の放射素子ａ２．ａ３を
接続してなる複数個のフェーズドアレイＡ１　、　Ａ２
　、・・・を、第１の放射素子ａ２の指向方向が外側に
第２の放射素子ａ３の指向方向が内側になる孝うにして
、所定の間隅で円筒状に配列したものである。

上記一次放射アレイ２２は、支持部材２３によって円筒
状フェーズドアレイアンテナ２１の中心軸及び高さ方向
の中心が同一となる位置に配置され、円筒状フェーズド
アレイアンテナ２１の内径よりも充分小さい外径となる
ように、複数個（ここでは８個）の一次放射素子８１〜
Ｂ８を、その指向方向が外側となるようにして円形（あ
るいは円筒状）にかつ等中心角で配列したものである。

この一次放射アレイ２２は、第３図に取出して示すよう
に、複数個の一次放射素子８１〜Ｂ８の中から少なくと
も１個の一次放射素子を選択する切換回路２７を介して
上記送受信装置２４に接続されている。

上記ビーム走査演算装置２５は、方位面内３６０°の範
囲及び仰角面内の所望の範囲において算出したビーム走
査データに基づいて、上記切換回路２７を切換制御する
と共に、円筒状フェーズドアレイアンテナ２１の各移相
器ａ１を位相制御するものである。

上記構成において、以下送信の場合を例にとってその動
作について説明する。

まず、送受信装置２４から送信波が送信されると、切換
回路２７によって選択された一次放射素子８１〜Ｂ８の
ひとつが励振され、対応する円筒状フェーズドアレイア
ンテナ２１の約９０’程度の範囲にある第２の放射素子
ａ３で受信される。例えば一次放射素子Ｂ１が選択され
ているときにはｄｌの範囲にある第２の放射素子ａ３で
受信され、一次放射素子Ｂ２が選択されているときには
ｄ２の範囲にある第２の放射素子ａ３で受信される。８
第２の放射素子ａ３で受けた電波の位相はそれぞれの位
相器ａ１によって制御された後、対応する第１の放射素
子ａ２から中心角４５°程度の範囲（例えばＦｌ　、　
Ｆ２　）に波面を形成して放射される。

上記一次放射アレイ２２の８個の一次放射素子Ｂ１　”
−８８がそれぞれ受持つ方位面内覆滅は４５°　（±２
２．５°）である。このことを考慮して、上記ビーム走
査ｐ算装置２５によって上記切換回路２７を切換制御す
ると共に、送信中の一次放射素子の電波を受信するフェ
ーズドアレイの位相を制御することにより、連続的なビ
ーム走査を行なうことができる。つまり、切換回路２７
を切換えて励振する一次放射素子を例えばＢ１から８２
に切換えて照射するフェーズドアレイの範囲を移動させ
ることにより、連続的にビーム走査を行なうことができ
る。したがって、この一次放射素子の切換制御とフェー
ズドアレイの位相制御とを３６０゛に渡って連続的に行
なうことにより、方位面内３６ｏ０のビーム走査を行な
うことができる。この場合、上記一次放射アレイ２２の
一つの一次放射素子に対して中心角９０”程度の範囲に
あるフェーズドアレイ素子により方位角４５°　（±２
２．５°）の比較的狭い範囲内でのビーム走査となるた
め、隣合う一次放射素子の境目付近でのアンテナ特性の
劣化は橿めて少ない。以上のことは受信状態においても
全く同様に考えることができる。また、第２図に示す如
く、例えば中心角Ｆ１　、Ｆ２の領域にビーム走査する
３％合等のように、中心角Ｑの範囲にあるフェーズドア
レイ素子が重複して利用されるので、フェーズドアレイ
素子の有効利用がはかられ、結果的にアレイ全体を小型
軽量化することができる。

したがって、上記のように構成した空中線装置は、電子
的に制御することができるので、方位面内３６０°及び
仰角面内の所望の範囲の覆域で高速にビーム走査を行な
うことができる。これによって多目標性、多機能性を要
求されるシステムに適用可能である上に、小型軽量で車
載等による移動用としても使用可能なものとなる。

尚、上記実施例の空中線装置を以下のように変形すれば
、モノパルス方式とすることができる。

まず、一次放射アレイ２２を、第４図に示すように４個
の放射素子ｂ１１〜ｂ１４を方位方向及び仰角方向に配
列し、ハイブリッドｂ２１〜ｂ２４及び終端器ｂ３によ
ってモノパルス比較回路を形成した一次放射素子８１１
〜８１８を用い、各一次放射素子８１１〜８１８によっ
て和Σ、差ΔＡＺ、ΔＥ℃のパターンを形成できるよう
にする。一方、切換回路２７を、第５図に示すように、
モノパルスの３つの信号Σ、ΔＡＺ１ΔＥβに対応して
第１乃至第３の切換回路２７１〜２７３で構成する。つ
まり、希望するパターンに応じて切換回路２７１〜２７
３を同時に切換制御すれば、モノパルス送受信が可能と
なる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、方位面内３６０°及び
仰角面内の所望の範囲のｒＩｉ域で高速にビーム走査を
行なうことができ、これによって多目的性、多機能性を
要求されるシステムに適用可能である上に、小型軽量化
がはかれる空中線装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る空中線装置の一実施例を示す全
体構成図、第２図は第１図の装置を上方から見た場合の
構成図、第３図は同実施例に用いられる切換回路を説明
するためのブロック回路図、第４図及び第５図はそれぞ
れこの発明に係る他の実施例を説明するための図、第６
図及び第７図はそれぞれ従来の空中線装置の構成を示す
斜視図である。２１・・・円筒状フェーズドアレイアンテナ、２２・・
・一次放射アレイ、２３・・・支持部材、２４・・・送
受信装置、２５・・・ビーム走査演算装置、２６・・・
信号処理器、２７・・・切換回路、Ａ１．Ａ２、〜・・
・フェーズドアレイ、ａｌ・・・移相器、ａ２・・・第
１の放射素子、ａ３・・・第２の放射素子、８１〜Ｂ８
・・・一次放射素子、ｂ１１〜ｂ１４・・・放射素子、
ｂ２１〜ｂ２４・・・ハイブリッドｂ２１〜ｂ２４、ｂ
３・・・終端器ｂ３．８１１〜８１８・・・一次放射素
子、Σ・・・和の信号、ΔＡＺ。 ΔＥＩ２・・・差の信号、２７１〜２７３・・・第１乃
至第３の切換回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦？第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電気的に位相制御可能な移相器を介して互いに相
反する方向に指向性を有する第１及び第２の放射素子を
接続してなる複数個のフェーズドアレイを、第１の放射
素子の指向方向が外側に第２の放射素子の指向方向が内
側になるようにして所定の間隔で円筒状に配列した円筒
状フェーズドアレイアンテナと、この円筒状フェーズド
アレイアンテナの中心軸及び高さ方向の中心が同一とな
る位置に配置され、円筒状フェーズドアレイアンテナの
内径よりも充分小さい外径となるように複数個の一次放
射素子をその指向方向が外側となるようにして円形ある
いは円筒状に配列した一次放射アレイと、この一次放射
アレイの複数個の一次放射素子の中から少なくとも１個
の一次放射素子を選択する切換手段と、この切換手段を
切換制御すると共に前記円筒状フェーズドアレイアンテ
ナの各移相器を位相制御することによって電子的に方位
面内３６０°及び仰角面内の所望の範囲をビーム走査す
るビーム走査手段とを具備したことを特徴とする空中線
装置。
（２）前記一次放射アレイの各一次放射素子は、方位面
内及び仰角面内にモノパルス和ビーム及び差ビームを形
成するように配列される複数個の放射素子と、この複数
個の放射素子の各出力から和のパターン及び差のパター
ンを生成するモノパルス比較回路とを備えたモノパルス
一次放射素子であり、前記切換手段は前記モノパルス和
ビーム及び差ビームを選択する切換手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空中線装置。