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JP4829137B2 - Phased array antenna apparatus and beam forming method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、例えば航空機等の飛翔体を捕捉、追尾するレーダ装置に用いられるフェーズドアレイアンテナ装置とそのビーム成型方法に関する。   The present invention relates to a phased array antenna apparatus used in a radar apparatus that captures and tracks a flying object such as an aircraft and a beam forming method thereof.

各種レーダ装置の中で、捜索レーダ装置では、目標物が遠距離且つ小目標の場合を考慮し、この目標物が探知可能な速度でビーム走査するため、近距離の目標物に対しては走査速度が遅くなり、探知性能が劣化するという課題がある。この改善方法としては、遠距離時に使用する成型ビームよりも幅の広いビームを成型することにより、同じ走査速度でも受信感度をあげることができる。このような幅の広いビームを一般にファンビームと称す。   Among various radar devices, the search radar device considers the case where the target is a long distance and a small target, and scans the target at a short distance because the target scans the beam at a detectable speed. There is a problem that the speed becomes slow and the detection performance deteriorates. As an improvement method, it is possible to increase the receiving sensitivity even at the same scanning speed by forming a beam wider than the shaped beam used at a long distance. Such a wide beam is generally called a fan beam.

ファンビームを成型する方法としては、ビーム幅の広い指向性パターンを得ることを目的として、物理的にアンテナの開口面積を小さくすればよい。フェーズドアレイアンテナ装置を用いる場合には、送受信として動作させるアンテナ素子数を必要数だけに減らすことが一般的である(例えば特許文献1参照)。具体的には、ファンビームを成型したい方向に並んだ素子配列に対して、遠距離捜索時に給電していたアンテナ素子から必要数だけのアンテナ素子への給電だけを残して、他のアンテナ素子への給電を電気的に動作をOFFする。   As a method of forming a fan beam, the aperture area of the antenna may be physically reduced for the purpose of obtaining a directional pattern having a wide beam width. When using a phased array antenna apparatus, it is common to reduce the number of antenna elements operated for transmission and reception to a required number (see, for example, Patent Document 1). Specifically, with respect to the element array arranged in the direction in which the fan beam is to be molded, only the necessary number of antenna elements are fed from the antenna elements that were fed during the long distance search to other antenna elements. The power supply is turned off electrically.

しかしながら、フェーズドアレイアンテナ装置において、通常ビームとファンビームとの切り替えを行うためには、各アンテナ素子の位相を設定する移相器に対して、移相量を指定するビット信号とは別に各移相器のON/OFF動作を制御するビット信号も伝送する必要がある。したがって、例えばレーダ装置の動作モードとして、全開口と半開口の探索動作を1回の繰り返し時間で時分割にて行う要求がある場合は、半開口時に使用しない移相器だけをOFFさせることは難しい。このことから、移相器を常時ONさせた状態で、物理的にアンテナ素子の動作をOFFさせた半開口と同等のビーム幅をもつファンビームの成型方法が求められている。 However, in the phased array antenna apparatus, in order to switch between the normal beam and the fan beam, each phase shifter that sets the phase of each antenna element is shifted separately from the bit signal that specifies the phase shift amount. It is also necessary to transmit a bit signal for controlling the ON / OFF operation of the phase shifter. Therefore, for example, when there is a request to perform the search operation of full aperture and half aperture in a time division with one repetition time as the operation mode of the radar device, it is not possible to turn off only the phase shifters that are not used during the half aperture. difficult. For this reason, there is a need for a fan beam shaping method having a beam width equivalent to that of a half-aperture in which the operation of the antenna element is physically turned off while the phase shifter is always turned on.

以上のように、従来のフェーズドアレイアンテナ装置にあっては、ペンシルビームとファンビームとの切り替えを短時間に行う要求に対し、移相器を常時ONさせた状態で、物理的にアンテナ素子の動作をOFFさせた半開口と同等のビーム幅をもつファンビームの成型方法が求められている。 As described above, in the conventional phased array antenna apparatus, in response to a request for switching between the pencil beam and the fan beam in a short time, the antenna element is physically turned on with the phase shifter always turned on. There is a need for a method of forming a fan beam having a beam width equivalent to a half-opening whose operation is turned off.

本発明は上記の要望を実現するためになされたもので、全開口によるペンシルビームと半開口によるファンビームとの切り替えを行う場合に、移相器を常時ONさせた状態で、物理的にアンテナ素子の動作をOFFさせた半開口と同等のビーム幅をもつファンビームを成型することのできるフェーズドアレイアンテナ装置とそのビーム成型方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to realize the above-described demand. When switching between a pencil beam with a full aperture and a fan beam with a half aperture, the antenna is physically turned on with the phase shifter always turned on. It is an object of the present invention to provide a phased array antenna apparatus capable of forming a fan beam having a beam width equivalent to that of a half-aperture whose element operation is turned off, and a beam forming method thereof.

上記目的を達成するために、本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置は、線または面状に所定の間隔で配列される複数ポートのアンテナ素子と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれに高周波信号を給電する給電手段と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれの給電線路に介在され、前記高周波信号に指定された移相量を与える複数の移相器と、前記複数の移相器それぞれの移相量を成型ビームの走査に応じて制御する走査制御器とを具備し、前記走査制御器は、成型ビームの指向方向に応じた位相分布で前記複数の移相器それぞれの移相量を制御する第1の制御手段と、前記成型ビームにおけるビーム幅を変更する指示があった場合に、前記ビーム幅に応じて前記複数のポートのうち特定のポートのアンテナ素子に前記第1の制御手段の指向方向に応じた位相分布による移相量とは相関のない移相量を与える第2の制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a phased array antenna device according to the present invention feeds high-frequency signals to a plurality of antenna elements arranged in a line or a plane at predetermined intervals, and to each of the antenna elements of the plurality of ports. A plurality of phase shifters for providing a phase shift amount specified in the high-frequency signal, and a phase shift amount for each of the plurality of phase shifters are formed in the power feeding means, the power feed lines of the antenna elements of the plurality of ports, respectively. comprising a scanning controller for controlling in response to the scanning of the beam, the scanning controller, first controlling the amount of phase shift of each of the plurality of phase shifters in phase distribution corresponding to the pointing direction of the molded beam and control means, wherein when an instruction to change the beam width in the molding beam, the first control to the antenna elements of the specific port of the plurality of ports in response to the beam width The phase shift by the phase distribution corresponding to the pointing direction of the stage, characterized in that it comprises a second control means for providing a phase shift uncorrelated.

また、本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法は、線または面状に所定の間隔で配列される複数ポートのアンテナ素子と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれに高周波信号を給電する給電手段と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれの給電線路に介在され、前記高周波信号に指定された移相量を与える複数の移相器と、前記複数の移相器それぞれの移相量を成型ビームの走査に応じて制御する走査制御器とを具備するフェーズドアレイアンテナ装置に用いられ、前記走査制御器にて、前記成型ビームの指向方向に応じた位相分布で前記複数の移相器それぞれの移相量を制御すると共に、前記成型ビームにおけるビーム幅を変更する指示があった場合に、前記ビーム幅に応じて前記複数のポートのうち特定のポートのアンテナ素子に前記指向方向に応じた位相分布による移相量とは相関のない移相量を与えることを特徴とする。 Further, the beam shaping method for the phased array antenna apparatus according to the present invention includes a plurality of port antenna elements arranged in a line or a plane at predetermined intervals, and a power feeding means for feeding a high frequency signal to each of the plurality of port antenna elements. A plurality of phase shifters that are interposed in the feed lines of each of the antenna elements of the plurality of ports and give a phase shift amount specified in the high-frequency signal; and a phase shift amount of each of the plurality of phase shifters used in phased array antenna apparatus comprising a scanning controller for controlling according to the scanning at the scan controller, the molded beam of the plurality of phase shifters each phase in the phase distribution corresponding to the pointing direction of the It controls the amount, if there is an instruction to change the beam width in the molding beams, specific port of the plurality of ports in response to the beam width The phase shift amount of by the phase distribution according the the pointing direction to the antenna elements, characterized in that impart phase shifts uncorrelated.

すなわち、本発明では、移相器の動作を電気的にOFFすることなく、開口面としては全移相器の動作をONした状態で、等価的に開口面を一部のみ開口とする半開口へと変化させることができる。この発明による利点としては、半開口による捜索モードと全開口による捜索モードを同時に実施する際に、ビーム走査を制御する走査制御器は、各移相器に対して、電源のONを切り替えることなく、単純に移相器への位相変位量を指示する制御信号だけで、開口面積の切り替え、及びビーム幅の異なる成型ビーム同士の切り替えが可能になる。 In other words, half the opening in the present invention, without electrically OFF operation of the phase shifter, as the opening surface of the opening in a state of ON operation of the entire phase shifter, only a portion equivalent to the opening face Can be changed. As an advantage of the present invention, the scanning controller that controls the beam scanning when the search mode by half aperture and the search mode by full aperture are simultaneously performed without switching the power ON for each phase shifter. The aperture area can be switched and the shaped beams having different beam widths can be switched by simply using a control signal that instructs the phase shift amount to the phase shifter .

以上のように、本発明によれば、全開口によるペンシルビームと半開口によるファンビームとの切り替えを行う場合に、移相器を常時ONさせた状態で、物理的にアンテナ素子の動作をOFFさせた半開口と同等のビーム幅をもつファンビームを成型することのできるフェーズドアレイアンテナ装置とそのビーム成型方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, when switching between the pencil beam with the full aperture and the fan beam with the half aperture, the operation of the antenna element is physically turned off while the phase shifter is always on. It is possible to provide a phased array antenna apparatus capable of forming a fan beam having a beam width equivalent to the half aperture and a beam forming method thereof.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図1において、11はアンテナ素子、12はアンテナ素子11の給電位相を設定する移相器であり、ここでは100ポート#1〜#100が高周波給電回路13に接続されている。各ポートの移相器12には、走査制御器14から個別に移相量を指示する制御信号が与えられる。走査制御器14には、レーダ装置本体からビーム指向方向と全開口/半開口を指示するモード情報が与えられる。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a phased array antenna apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 11 is an antenna element, and 12 is a phase shifter that sets the feeding phase of the antenna element 11. Here, 100 ports # 1 to # 100 are connected to the high-frequency feeding circuit 13. The phase shifter 12 of each port is provided with a control signal for instructing the amount of phase shift from the scanning controller 14 individually. The scanning controller 14 is given mode information for instructing the beam directing direction and full aperture / half aperture from the radar apparatus main body.

上記走査制御器14に設定される処理の流れを図2に示す。まず、走査角[deg]が与えられると、その走査角に基づく位相分布を求め、それぞれの移相器12に対する移相量θm(m=1〜100)を設定する(ステップS1)。次に、全開口か半開口かを判断し(ステップS2)、全開口ならばステップS1で求めた走査角に応じた移相量を100ポートに指定する移相量[deg]として決定する。半開口ならば、個々のポートに移相量としてθm +φn (m,n=1〜100)を与えるものとする(ステップS3)。φnはθm とは独立に制御可能とし、半開口として不要となるポートに対してランダムな移相量を与える。 A flow of processing set in the scanning controller 14 is shown in FIG. First, when a scanning angle [deg] is given, a phase distribution based on the scanning angle is obtained, and a phase shift amount θ m (m = 1 to 100) for each phase shifter 12 is set (step S1). Next, it is determined whether the aperture is a full aperture or a half aperture (step S2). If the aperture is a full aperture, the phase shift amount corresponding to the scanning angle obtained in step S1 is determined as the phase shift amount [deg] designated as 100 ports. If it is a half opening, θ m + φ n (m, n = 1 to 100) is given to each port as a phase shift amount (step S3). φ n can be controlled independently of θ m, and gives a random amount of phase shift to a port that is unnecessary as a half opening.

上記構成によるフェーズドアレイアンテナ装置において、以下、従来のビーム成型方法と比較して本発明のビーム成型方法を説明する。   In the phased array antenna apparatus having the above configuration, the beam shaping method of the present invention will be described below in comparison with the conventional beam shaping method.

まず、従来方法について図3乃至図7を参照して説明する。   First, the conventional method will be described with reference to FIGS.

図3は、図1に示した構成において、従来の全開口によるペンシルビームの成型方法を示している。図3において、100ポートのアンテナ素子11が線状に配列され、任意のポートの素子11には、移相器12を介して振幅Al 、及び移相量θm の高周波が給電される。尚、この例では、振幅は一様分布とする。このとき移相量θm はビームの走査角から決定され、走査制御器14からビット信号により各移相器12に指定される。このときの振幅・位相分布はそれぞれ図4(a),(b)に示すようになる。 FIG. 3 shows a conventional method of forming a pencil beam with a full aperture in the configuration shown in FIG. In FIG. 3, 100-port antenna elements 11 are linearly arranged, and an arbitrary port element 11 is supplied with a high frequency having an amplitude A l and a phase shift amount θ m via a phase shifter 12. In this example, the amplitude is uniformly distributed. At this time, the phase shift amount θ m is determined from the scanning angle of the beam and is designated to each phase shifter 12 by the bit signal from the scanning controller 14. The amplitude / phase distribution at this time is as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively.

次に、ファンビームを成型するための半開口について説明する。図5は図1に示した構成において、従来の半開口によるファンビームの成型方法を示している。このときの振幅・位相分布はそれぞれ図6(a),(b)に示すようになる。すなわち、半開口の場合は、図6(a),(b)に示すように、配列の両端25素子ずつをOFFし、中央の50素子をONさせておくことで開口面積を半分にする。これにより、ファンビーム(半開口)のビーム幅は、図7(a)に示すペンシルビーム(全開口)に対して、図7(b)に示すようにほぼ2倍になる。   Next, a half opening for forming the fan beam will be described. FIG. 5 shows a conventional fan beam shaping method using the half opening in the configuration shown in FIG. The amplitude / phase distribution at this time is as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively. That is, in the case of a half opening, as shown in FIGS. 6A and 6B, the opening area is halved by turning off the 25 elements at both ends of the array and turning on the central 50 elements. As a result, the beam width of the fan beam (half aperture) is almost doubled as shown in FIG. 7B with respect to the pencil beam (full aperture) shown in FIG.

但し、この場合、各移相器を制御する走査制御器14からは、移相量を指定するビット信号とは別に、各移相器のON/OFF動作を制御するビット信号も伝送する必要がある。したがって、例えばレーダ装置の動作モードとして、全開口と半開口の探索動作を1回の繰り返し時間で時分割にて行う要求がある場合は、半開口時に使用しない移相器だけをOFFさせることは難しい。このことから、移送器を常時ONさせた状態で、物理的にアンテナ素子の動作をOFFさせた半開口と同等のビーム幅をもつファンビームの成型方法が求められている。本発明はこの要求を実現する。   However, in this case, it is necessary to transmit a bit signal for controlling the ON / OFF operation of each phase shifter from the scan controller 14 for controlling each phase shifter, in addition to the bit signal for designating the phase shift amount. is there. Therefore, for example, when there is a request to perform the search operation of full aperture and half aperture in a time division with one repetition time as the operation mode of the radar device, it is not possible to turn off only the phase shifters that are not used at the time of half aperture. difficult. For this reason, there is a need for a fan beam shaping method having a beam width equivalent to that of a half-opening in which the operation of the antenna element is physically turned off while the transfer device is always turned on. The present invention fulfills this need.

図8は図1に示した構成において、本発明の全開口によるペンシルビームの成型方法を示している。このときの振幅・位相分布はそれぞれ図9(a),(b)に示すようになる。従来の方法と異なる点は、走査制御器14が各移相器12に対して設定する移相量について、ビーム走査角によって決まる各移相器指定の移相量θm とは別個の移相量φn を有し、θm とφn の合算値が移相器12に移相量として伝送される。φn は、各移相器毎に割り当てられた固定値であり、図8、及び図9(b)に示すように、全開口の場合は全ての値が0°である。 FIG. 8 shows a method of forming a pencil beam with a full aperture according to the present invention in the configuration shown in FIG. The amplitude / phase distribution at this time is as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), respectively. The difference from the conventional method is that the phase shift amount set for each phase shifter 12 by the scanning controller 14 is different from the phase shift amount θ m specified by each phase shifter determined by the beam scanning angle. has a quantity phi n, sum of theta m and phi n are transmitted as phase shift amount to the phase shifter 12. φ n is a fixed value assigned to each phase shifter , and as shown in FIGS. 8 and 9B, all values are 0 ° in the case of full aperture.

図10は図1に示した構成において、本発明の半開口によるファンビームの成型方法を示している。このときの振幅・位相分布はそれぞれ図11(a),(b)に示すようになる。この成型方法では、図10及び図11(a)の振幅分布に示すように、従来の方法で動作をOFFさせていた左右両端の計50素子を全開口時と同様にその動作をON状態のままとし、図11(b)の位相分布に示すように左右両端の50素子に該当するφn (n=1〜25,76〜100)に対して走査角によって決まるθm とは独立して0〜360°の範囲でランダムな移相量を割り当てている。尚、φn (n=26〜75)については全開口と同様に0°とする。 FIG. 10 shows a method of forming a fan beam with a half opening according to the present invention in the configuration shown in FIG. The amplitude / phase distribution at this time is as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), respectively. In this molding method, as shown in the amplitude distribution of FIGS. 10 and 11 (a), a total of 50 elements at both the left and right ends, which had been turned off by the conventional method, are turned on in the same manner as in the case of full opening. As shown in the phase distribution of FIG. 11B, φ n (n = 1 to 25, 76 to 100) corresponding to 50 elements on both the left and right sides is independent of θ m determined by the scanning angle. Random phase shift amounts are assigned in the range of 0 to 360 °. Note that φ n (n = 26 to 75) is set to 0 ° as in the case of the full opening.

以上より図10及び図11に示すビーム成型方法では、アンテナ素子11のポート#1〜#25及び#76〜100については、各々に与えられた移相量がランダムであるため、これら50素子から放射された高周波は空間中で重畳されたときに打ち消し合うように作用する。したがって、ビームを実質的に成型するのは中央の50素子(アンテナ素子配列番号:#26〜#75)、即ち従来の方法で述べたように中央の50素子のみONさせた場合において、各50素子のアンテナ素子から放射される高周波がなす波面によって成型されるビームと等価的に同一となる。   From the above, in the beam shaping method shown in FIG. 10 and FIG. 11, the phase shift amount given to each of the ports # 1 to # 25 and # 76 to 100 of the antenna element 11 is random. The emitted high frequency acts to cancel each other when they are superimposed in space. Therefore, the beam is substantially shaped in the central 50 elements (antenna element array number: # 26 to # 75), that is, in the case where only the central 50 elements are turned on as described in the conventional method, each 50 This is equivalent to the beam formed by the wavefront formed by the high frequency radiated from the antenna element.

次に、本発明によるファンビームと、先に述べた中央の50素子のみ動作させた従来方法によるファンビームとのビームパターンを図12、図13にて比較する。図12は、従来の方法による全開口(図3、図4)と半開口(図5、図6)におけるビームパターンである。本発明によって得られるファンビームは、図6に示した半開口ビームと同一になることが必要となる。図13は、従来の方法により得られる半開口によるファンビームと本発明によって得られるファンビームとのパターン比較結果を示している。図13に示す通り、サイドローブに関しては、ランダム性が不完全であるため、メインローブを中央として左右のレベルがアンバランスとなるが、メインビームに関しては、同一のビーム幅で成型できていることがわかる。   Next, FIG. 12 and FIG. 13 compare beam patterns of the fan beam according to the present invention and the fan beam according to the conventional method in which only the central 50 elements described above are operated. FIG. 12 shows beam patterns in the full aperture (FIGS. 3 and 4) and the half aperture (FIGS. 5 and 6) according to the conventional method. The fan beam obtained by the present invention needs to be the same as the half-aperture beam shown in FIG. FIG. 13 shows a pattern comparison result between a fan beam having a half aperture obtained by a conventional method and a fan beam obtained by the present invention. As shown in FIG. 13, since the side lobe is incompletely random, the left and right levels are unbalanced with the main lobe in the center, but the main beam can be molded with the same beam width. I understand.

以上のように、ファンビームを成型する場合に、従来の方法では開口面積を小さくするために波面形成に不要なアンテナ素子に具備された移相器の動作を電気的にOFFさせていたが、本発明の方法ではこれら波面形成に不要な移相器の動作もONさせておきながら、その不要な移相器についてはランダムな移相量を指定するようにしている。このようにすることで、不要な移相器を介して送受信される高周波は空間上で電力が相殺され、結果的には従来の方法である中央の50素子のみによって得られるビームパターンと等価的に同一となる。すなわち、本発明により、移相器への動作制御のみで開口面積、及びビーム幅を操作できるようになる。 As described above, when the fan beam is molded, the operation of the phase shifter provided in the antenna element unnecessary for wavefront formation is electrically turned off in the conventional method in order to reduce the opening area. In the method of the present invention, while the operation of the phase shifter unnecessary for wavefront formation is turned on, a random phase shift amount is designated for the unnecessary phase shifter. By doing so, the high-frequency waves transmitted and received via an unnecessary phase shifter cancel the power in space, and as a result, is equivalent to the beam pattern obtained by only the central 50 elements, which is the conventional method. Are the same. That is, according to the present invention, the aperture area and the beam width can be manipulated only by controlling the operation to the phase shifter .

尚、上記の実施形態では、線状配列のフェーズドアレイアンテナ装置の場合を例にして説明したが、同様にして面状配列のフェーズドアレイアンテナ装置についても同様に本発明は適用可能である。この場合もファンビームを成型したいビーム幅方向に配列したアンテナ素子及び移相器に対して線状配列と同様に本発明を実施すればよい。 In the above embodiment, the case of the linear array phased array antenna apparatus has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a planar array phased array antenna apparatus. In this case as well, the present invention may be carried out in the same manner as in the linear arrangement for the antenna elements and phase shifters arranged in the beam width direction in which the fan beam is desired to be molded.

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の一実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of one Embodiment of the phased array antenna apparatus which concerns on this invention. 図1に示す走査制御器の処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a process of the scanning controller shown in FIG. 図1に示した構成において、従来の全開口によるペンシルビームの成型方法を示す図。The figure which shows the shaping | molding method of the pencil beam by the conventional full opening in the structure shown in FIG. 図3に示す成型方法の場合の振幅・位相分布を示す波形図。FIG. 4 is a waveform diagram showing amplitude / phase distribution in the molding method shown in FIG. 3. 図1に示した構成において、従来の半開口によるファンビームの成型方法を示す図。The figure which shows the shaping | molding method of the fan beam by the conventional half opening in the structure shown in FIG. 図5に示す成型方法の場合の振幅・位相分布を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram showing amplitude / phase distribution in the molding method shown in FIG. 5. 図3に示す成型方法によるペンシルビームのビーム幅と図5に示す成型方法によるファンビームのビーム幅の関係を示す図。The figure which shows the beam width of the pencil beam by the shaping | molding method shown in FIG. 3, and the beam width of the fan beam by the shaping | molding method shown in FIG. 図1に示した構成において、本発明の全開口によるファンビームの成型方法を示す図。The figure which shows the shaping | molding method of the fan beam by the full opening of this invention in the structure shown in FIG. 図8に示す成型方法の場合の振幅・位相分布を示す波形図。FIG. 9 is a waveform diagram showing amplitude / phase distribution in the molding method shown in FIG. 8. 図1に示した構成において、本発明の半開口によるファンビームの成型方法を示す図。The figure which shows the shaping | molding method of the fan beam by the half opening of this invention in the structure shown in FIG. 図10に示す成型方法の場合の振幅・位相分布を示す波形図。FIG. 11 is a waveform diagram showing amplitude / phase distribution in the molding method shown in FIG. 10. 従来の方法による全開口(図3、図4)と半開口(図5、図6)におけるビームパターンを比較して示す図。The figure which compares and shows the beam pattern in a full opening (FIG. 3, FIG. 4) and a half opening (FIG. 5, FIG. 6) by the conventional method. 従来の方法により得られる半開口によるファンビームと本発明によって得られるファンビームとのパターン比較結果を示す図。The figure which shows the pattern comparison result of the fan beam by the half opening obtained by the conventional method, and the fan beam obtained by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…アンテナ素子、12…移相器、13…高周波給電回路、14…走査制御器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Antenna element, 12 ... Phase shifter, 13 ... High frequency electric power feeding circuit, 14 ... Scanning controller.

Claims (12)

線または面状に所定の間隔で配列される複数ポートのアンテナ素子と、
前記複数ポートのアンテナ素子それぞれに高周波信号を給電する給電手段と、
前記複数ポートのアンテナ素子それぞれの給電線路に介在され、前記高周波信号に指定された移相量を与える複数の移相器と、
前記複数の移相器それぞれの移相量を成型ビームの走査に応じて制御する走査制御器とを具備し、
前記走査制御器は、前記成型ビームの指向方向に応じた位相分布で前記複数の移相器それぞれの移相量を制御する第1の制御手段と、前記成型ビームにおけるビーム幅を変更する指示があった場合に、前記ビーム幅に応じて前記複数のポートのうち特定のポートのアンテナ素子に前記第1の制御手段の指向方向に応じた位相分布による移相量とは相関のないランダムな移相量を与える第2の制御手段とを備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
A plurality of port antenna elements arranged at predetermined intervals in a line or plane; and
A feeding means for feeding a high-frequency signal to each of the antenna elements of the plurality of ports;
A plurality of phase shifters that are interposed in the feed lines of each of the antenna elements of the plurality of ports and give a phase shift amount specified in the high-frequency signal;
A scanning controller that controls the amount of phase shift of each of the plurality of phase shifters according to the scanning of the shaped beam;
The scanning controller includes a first control unit that controls a phase shift amount of each of the plurality of phase shifters with a phase distribution corresponding to a directing direction of the shaped beam, and an instruction to change a beam width of the shaped beam. If there is a random phase shift that has no correlation with the phase shift amount due to the phase distribution according to the directivity direction of the first control means on the antenna element of the specific port among the plurality of ports according to the beam width. A phased array antenna apparatus comprising: a second control unit that provides a phase amount.
記走査制御器の第2の制御手段は、前記特定のポート以外のアンテナ素子に与える移相量を0°とすることを特徴とする請求項1記載のフェーズドアレイアンテナ装置。 Second control means before Symbol scan controller, the specific phased array antenna apparatus according to claim 1, wherein the amount of phase shift to be applied to the antenna elements other than the port, characterized in that a 0 °. 前記走査制御器は、前記第2の制御手段の制御する移相量を前記第1の制御手段の前記指向方向に応じた移相量に加算することを特徴とする請求項1記載のフェーズドアレイアンテナ装置。 2. The phased array according to claim 1, wherein the scanning controller adds a phase shift amount controlled by the second control unit to a phase shift amount according to the directivity direction of the first control unit. Antenna device. 前記走査制御器の第2の制御手段は、前記特定のポートの確定後はそのポートに与える移相量を固定することを特徴とする請求項記載のフェーズドアレイアンテナ装置。 The second control means of the scanning controller, the specific port of the finalization phased array antenna apparatus according to claim 1, wherein the fixing the amount of phase shift to be applied to that port. 前記走査制御器の第2の制御手段は、前記成型ビームの幅を広げることを目的として、アンテナ実効開口面積を小さくするためにその対象となるポートのアンテナ素子に接続される移相器に対して、前記走査とは別に用意した位相分布による移相量を与えることを特徴とする請求項1記載のフェーズドアレイアンテナ装置。 The second control means of the scanning controller is for the phase shifter connected to the antenna element of the target port in order to reduce the antenna effective aperture area for the purpose of widening the width of the shaped beam. The phased array antenna apparatus according to claim 1 , wherein a phase shift amount based on a phase distribution prepared separately from the scanning is given. 前記別に用意された位相分布は、移相量が0°〜360°の範囲内でランダムに得られた値であることを特徴とする請求項5記載のフェーズドアレイアンテナ装置。   6. The phased array antenna apparatus according to claim 5, wherein the phase distribution prepared separately is a value obtained at random within a range of a phase shift amount of 0 ° to 360 °. 線または面状に所定の間隔で配列される複数ポートのアンテナ素子と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれに高周波信号を給電する給電手段と、前記複数ポートのアンテナ素子それぞれの給電線路に介在され、前記高周波信号に指定された移相量を与える複数の移相器と、前記複数の移相器それぞれの移相量を成型ビームの走査に応じて制御する走査制御器とを具備するフェーズドアレイアンテナ装置に用いられ、
前記走査制御器にて、前記成型ビームの指向方向に応じた位相分布で前記複数の移相器それぞれの移相量を制御すると共に、前記成型ビームにおけるビーム幅を変更する指示があった場合に、前記ビーム幅に応じて前記複数のポートのうち特定のポートのアンテナ素子に前記指向方向に応じた位相分布による移相量とは相関のないランダムな移相量を与えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。
A plurality of port antenna elements arranged at predetermined intervals in a line or plane, a power feeding means for feeding a high-frequency signal to each of the plurality of port antenna elements, and a feed line of each of the plurality of port antenna elements, A phased array antenna comprising a plurality of phase shifters for providing a phase shift amount specified for the high-frequency signal, and a scanning controller for controlling the phase shift amounts of the plurality of phase shifters in accordance with scanning of a shaped beam. Used in the device,
When the scanning controller controls the amount of phase shift of each of the plurality of phase shifters with a phase distribution corresponding to the direction of the shaped beam, and when there is an instruction to change the beam width of the shaped beam , phased, characterized in that it gives a random phase shift amount without correlation with phase shift by the phase distribution corresponding to the pointing direction in the antenna device of the specific port of the plurality of ports in response to the beam width Beam forming method for array antenna apparatus.
前記特定のポート以外のアンテナ素子に与える移相量を0°とすることを特徴とする請求項7記載のフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。 8. The beam shaping method for a phased array antenna apparatus according to claim 7, wherein an amount of phase shift given to an antenna element other than the specific port is set to 0 ° . 前記特定のポートのアンテナ素子に与える相関のない移相量を前記指向方向に応じた移相量に加算することを特徴とする請求項7記載のフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。 8. The beam forming method for a phased array antenna apparatus according to claim 7, wherein an uncorrelated phase shift amount given to the antenna element of the specific port is added to a phase shift amount corresponding to the directivity direction. 前記特定のポートの確定後はそのポートに与える移相量を固定することを特徴とする請求項記載のフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。 8. The beam shaping method for a phased array antenna apparatus according to claim 7, wherein after the specific port is determined, a phase shift amount given to the port is fixed. 前記成型ビームの幅を広げることを目的として、アンテナ実効開口面積を小さくするためにその対象となるポートのアンテナ素子に接続される移相器に対して、前記走査とは別に用意した位相分布による移相量を与えることを特徴とする請求項7記載のフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。 For the purpose of widening the width of the shaped beam, the phase shifter connected to the antenna element of the target port in order to reduce the effective antenna aperture area is based on the phase distribution prepared separately from the scanning. 8. The beam shaping method for a phased array antenna apparatus according to claim 7 , wherein a phase shift amount is provided . 前記別に用意された位相分布は、移相量が0°〜360°の範囲内でランダムに得られた値であることを特徴とする請求項11記載のフェーズドアレイアンテナ装置のビーム成型方法。   12. The beam shaping method for a phased array antenna apparatus according to claim 11, wherein the separately prepared phase distribution is a value obtained by randomly shifting the phase shift amount within a range of 0 ° to 360 °.
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CN106569198A (en) * 2016-11-07 2017-04-19 深圳市速腾聚创科技有限公司 Fan-shaped phased array radar and control method of fan-shaped phased array radar
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