JPH0682968B2 - Antenna device - Google Patents
Antenna deviceInfo
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- JPH0682968B2 JPH0682968B2 JP63289376A JP28937688A JPH0682968B2 JP H0682968 B2 JPH0682968 B2 JP H0682968B2 JP 63289376 A JP63289376 A JP 63289376A JP 28937688 A JP28937688 A JP 28937688A JP H0682968 B2 JPH0682968 B2 JP H0682968B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、複数個の素子アンテナを配列し、各素子ア
ンテナ毎に位相と振幅を制御することにより、所望の放
射パターンが得られるようにしたアンテナ装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention arranges a plurality of element antennas and controls the phase and amplitude for each element antenna so that a desired radiation pattern can be obtained. The present invention relates to the antenna device.
[従来の技術] 従来、例えばフェーズドアレーアンテナのように複数個
の素子アンテナを直線または平面上に一様に配列して構
成されるアンテナ装置においては、各素子アンテナそれ
ぞれに,信号の位相を変化させる移相器及び信号の振幅
を増幅あるいは減衰させて振幅レベルを制御する振幅制
御器が接続されている。上記移相器は、各素子アンテナ
が送信あるいは受信する信号の位相を制御して各素子ア
ンテナによる合成放射パターンの指向方向を電子的に変
化させ、これによりビーム走査を高速に行うものであ
る。また、各振幅制御器は、各素子アンテナの振幅分布
が例えばテイラー分布といった所定の振幅分布に対応す
るようにそれぞれ振幅レベルが設定されており、これに
より各素子アンテナによる合成放射パターンを所望のサ
イドローブレベルを有したものとしている。ところが、
このように各素子アンテナが直線あるいは平面上に配列
されたものの他に、各素子アンテナが曲面上に配列され
たものの要求が高まっており、このようなものにおいて
も所望のサイドローブを有する放射パターンを得る必要
がある。[Prior Art] Conventionally, in an antenna device configured by arranging a plurality of element antennas uniformly on a straight line or a plane, such as a phased array antenna, a signal phase is changed for each element antenna. A phase shifter for controlling and an amplitude controller for controlling the amplitude level by amplifying or attenuating the amplitude of the signal are connected. The phase shifter controls the phase of a signal transmitted or received by each element antenna to electronically change the directivity direction of the combined radiation pattern by each element antenna, thereby performing beam scanning at high speed. In addition, each amplitude controller has its amplitude level set so that the amplitude distribution of each element antenna corresponds to a predetermined amplitude distribution, such as the Taylor distribution. It has a lobe level. However,
In this way, in addition to those in which each element antenna is arranged on a straight line or a plane, those in which each element antenna is arranged on a curved surface are increasing in demand, and even in such a thing, a radiation pattern having a desired side lobe Need to get
第4図は、例えば昭和61年電子通信学会光・電波部門全
国大会,82,“SSRモードS用円筒配列アンテナ",徳氷
他.に示されたような,素子アンテナを曲面上に配列し
たアンテナ装置の構成図である。図において、1は円筒
面上に配列された複数個の素子アンテナ、2は各素子ア
ンテナ1に接続され,各素子アンテナ1からの受信信号
の位相を制御する移相器であり、移相器制御装置3によ
って個々に制御される。4は上記移相器2を介して各素
子アンテナ1に接続され,各素子アンテナ1からの受信
信号の振幅レベルを制御する振幅制御器であり、振幅レ
ベルを個々に設定することができる。5は上記各振幅制
御器4からの信号を合成する電力合成器、6はこの電力
合成器5からの信号を受信する受信機である。なお、電
力合成器5を電力分配器、受信機6を送信機とすること
により、送信用とすることができる。FIG. 4 is, for example, 1986, National Institute of Electronics and Communication Engineers, National Conference on Optical and Radio Waves, 82, "Cylindrical array antenna for SSR mode S", Tokuyo et al. FIG. 3 is a configuration diagram of an antenna device in which element antennas are arranged on a curved surface as shown in FIG. In the figure, 1 is a plurality of element antennas arranged on a cylindrical surface, 2 is a phase shifter that is connected to each element antenna 1 and controls the phase of a received signal from each element antenna 1. It is individually controlled by the control device 3. An amplitude controller 4 is connected to each element antenna 1 through the phase shifter 2 and controls the amplitude level of the received signal from each element antenna 1, and the amplitude level can be set individually. Reference numeral 5 is a power combiner for combining the signals from the respective amplitude controllers 4, and 6 is a receiver for receiving the signals from the power combiner 5. The power combiner 5 can be used for transmission by using the power distributor and the receiver 6 as a transmitter.
このように構成されたアンテナ装置においては、各移相
器2の位相を移相器制御装置3により変化させることに
よりビーム走査を行って、受信または送信動作を行う。
このとき所望のサイドローブレベルを得るためには、各
振幅制御器4に与える振幅レベルを適切に設定する必要
がある。ところが、曲面上に各素子アンテナ1が配列さ
れている場合、第5図に示すように各素子アンテナ1i毎
に素子パターンEi(θ)の主ビーム方向の振幅aiが異な
るため、主ビーム走査毎に各振幅制御器4に与える振幅
レベルを算出する必要がある。In the antenna device configured as described above, beam scanning is performed by changing the phase of each phase shifter 2 by the phase shifter control device 3, and reception or transmission operation is performed.
At this time, in order to obtain a desired side lobe level, it is necessary to appropriately set the amplitude level given to each amplitude controller 4. However, when the element antennas 1 are arranged on the curved surface, the amplitude ai of the element pattern Ei (θ) in the main beam direction is different for each element antenna 1i as shown in FIG. First, it is necessary to calculate the amplitude level given to each amplitude controller 4.
[発明が解決しようとする課題] 従来のアンテナ装置は以上のように構成されているの
で、曲面上に配列された複数個の素子アンテナを有する
ものにおいては、主ビーム走査毎に各振幅制御器4に与
える振幅レベルを算出する必要があるために多くの演算
時間が必要となり、ビーム走査を高速に行えない課題が
あった。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional antenna device is configured as described above, in an antenna device having a plurality of element antennas arranged on a curved surface, each amplitude controller is provided for each main beam scanning. Since it is necessary to calculate the amplitude level given to No. 4, a lot of calculation time is required, and there is a problem that the beam scanning cannot be performed at high speed.
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、曲面上に配列された複数個の素子アンテナを有
するものにおいて、少ない演算時間で所望の合成放射パ
ターンが得られるアンテナ装置を得ることを目的とす
る。The present invention has been made to solve the above problems, and has an antenna device having a plurality of element antennas arranged on a curved surface, which can obtain a desired combined radiation pattern in a short calculation time. The purpose is to
[課題を解決するための手段] この発明に係るアンテナ装置は、曲面上に配列された複
数個の素子アンテナ1と、上記各素子アンテナ1の送信
又は受信信号の位相を制御する移相器2と、上記各移相
器2を個々に制御する移相器制御手段3と、上記各素子
アンテナ1の送信又は受信信号の振幅を制御する振幅制
御器4と、上記各素子アンテナ1による合成放射パター
ンを所望のものとするための振幅の設定値を演算する演
算手段7と、この演算手段7の演算結果に基づき各振幅
制御器4に振幅の値を設定する振幅設定手段8とを備
え、上記移相器制御手段3はビーム走査角が変わる毎に
そのビーム方向で各素子アンテナ1における電波の位相
が共相となるように励振位相を各移相器2に設定し、上
記演算手段7は上記移相器制御手段3におけるビーム走
査角の複数刻み毎にビーム走査範囲を複数のブロックに
分け、全ビーム走査範囲にわたって一定な所望の合成放
射パターンを得るための励振振幅の設定値をブロックが
変わる毎に演算して振幅設定手段8に与えるようにした
ものである。[Means for Solving the Problem] An antenna device according to the present invention includes a plurality of element antennas 1 arranged on a curved surface, and a phase shifter 2 for controlling the phase of a transmission or reception signal of each element antenna 1. A phase shifter control means 3 for individually controlling each of the phase shifters 2, an amplitude controller 4 for controlling the amplitude of a transmission or reception signal of each of the element antennas 1, and a combined radiation by each of the element antennas 1. The calculation means 7 calculates a set value of the amplitude for making the pattern desired, and the amplitude setting means 8 sets the value of the amplitude in each amplitude controller 4 based on the calculation result of the calculation means 7, The phase shifter control means 3 sets the excitation phase in each phase shifter 2 so that the phase of the radio wave in each element antenna 1 becomes a cophase in the beam direction each time the beam scanning angle changes, and the computing means 7 In the phase shifter control means 3 The beam scanning range is divided into a plurality of blocks for each step of the beam scanning angle, and the set value of the excitation amplitude for obtaining the desired combined radiation pattern that is constant over the entire beam scanning range is calculated and changed every time the block changes. This is provided to the setting means 8.
[作用] この発明においては、移相器制御手段3により、ビーム
走査角が変わる毎に最適な励振位相が各移相器2に設定
されるとともに、演算手段7により、上記移相器制御手
段3におけるビーム走査角の複数刻み毎に全ビーム走査
範囲を複数のブロックに分け、全ビーム走査範囲にわた
って一定な所望の合成放射パターンを得るための励振振
幅の設定値をブロックが変わる毎に演算し、振幅設定手
段8を介して各振幅制御器4を設定するので、ビーム走
査角毎に振幅の設定を行う必要がなく、少ない演算時間
で所望の合成放射パターンが実現できる。[Operation] In the present invention, the phase shifter control means 3 sets an optimum excitation phase in each phase shifter 2 every time the beam scanning angle changes, and the computing means 7 causes the phase shifter control means to operate. The entire beam scanning range is divided into a plurality of blocks for each step of the beam scanning angle in 3, and the set value of the excitation amplitude for obtaining a desired combined radiation pattern that is constant over the entire beam scanning range is calculated every time the block changes. Since each amplitude controller 4 is set via the amplitude setting means 8, it is not necessary to set the amplitude for each beam scanning angle, and a desired combined radiation pattern can be realized in a short calculation time.
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明のアンテナ装置を示す構成図であり、1
〜6は前記従来例と同様なものである。図において、7
は各振幅制御器4に与える励振振幅の設定値を演算する
励振振幅演算装置、8はこの演算装置7の演算結果に基
づき各振幅制御器4に与えるべき振幅レベルを設定する
振幅設定器であり、これらはマイクロコンピュータ等に
より実現される。FIG. 1 is a block diagram showing the antenna device of the present invention.
6 are the same as those of the conventional example. In the figure, 7
Is an excitation amplitude calculator for calculating the set value of the excitation amplitude given to each amplitude controller 4, and 8 is an amplitude setter for setting the amplitude level to be given to each amplitude controller 4 based on the calculation result of this calculator 7. , These are realized by a microcomputer or the like.
このように構成されたアンテナ装置においては、従来と
同様に移相器制御装置3により各移相器2の位相を変化
させてビーム走査を行う。すなわち、主ビームの走査角
が変わる毎にその主ビーム方向で各素子アンテナ1にお
ける電波の位相が共相となるように励振位相を各移相器
2に設定する。また、このとき所望の合成放射パターン
を得るためには、各振幅制御器4の振幅レベルを適切な
値にする必要があり、その手順を第2図にフローチャー
トで示す。なお、上記フローチャートでは、各移相器2
の設定移相量を制御して、Φ=90゜においてθ=90゜〜
−90゜(θは1゜刻み)に主ビームを向けるものとす
る。まず、ステップ10でθ=90゜とし、ステップ11で励
振振幅を演算して設定するときの角度θを励振振幅演算
装置7にインプットする。例えばここでは、θ=90゜〜
−90゜内でθが10の倍数の角度という条件で振幅の演算
を行う。すなわち、全主ビーム走査範囲を18のブロック
に分けたことになる。次にステップ12で、θ方向に主ビ
ームを向けるための励振位相を計算し、各移相器2に設
定する。更にステップ13では、θがステップ11でインプ
ットした角度であるか否かを判別する。θ=90゜は上記
10の倍数という条件を満たしているので、ステップ14に
進んでθ方向は主ビームを持つ所望の合成放射パターン
を得るための励振振幅を演算し、振幅設定器8を介して
各振幅制御器4に設定する。上記ステップ12,14で励振
位相,振幅を設定した後、ステップ15でθが−90゜であ
るか否かを判別し、否であればステップ16でθ=θ−1
゜としてステップ12に戻る。今、θ=89゜であるので、
ステップ12ではθ=89゜に主ビームを向けるための励振
位相を演算して設定する。次にステップ13では、θ=89
゜が上記10の倍数という条件を満たしていないのでステ
ップ14の励振振幅の演算,設定は行わずにステップ15に
移る。この時の合成放射パターンは、励振位相としてθ
=89゜に主ビームを向けるための位相と、励振振幅とし
てθ=90゜に主ビームを持つ所望の合成放射パターンを
得るための振幅とを与えたものである。以上のような手
順により励振位相,振幅を与えてビーム形成を行うこと
で、従来の主ビーム走査毎に励振振幅を演算して設定す
るものに比べ、少ない演算時間で所望の合成放射パター
ンを実現できる。In the antenna device thus configured, beam scanning is performed by changing the phase of each phase shifter 2 by the phase shifter control device 3 as in the conventional case. That is, each time the scanning angle of the main beam changes, the excitation phase is set in each phase shifter 2 so that the phase of the radio wave in each element antenna 1 becomes co-phase in the main beam direction. Further, at this time, in order to obtain a desired combined radiation pattern, it is necessary to set the amplitude level of each amplitude controller 4 to an appropriate value, and the procedure is shown in the flowchart of FIG. In the above flow chart, each phase shifter 2
By controlling the set phase shift amount of, at Φ = 90 °, θ = 90 ° ~
The main beam shall be aimed at -90 ° (θ is in 1 ° steps). First, in step 10, θ = 90 ° is set, and in step 11, the angle θ when the excitation amplitude is calculated and set is input to the excitation amplitude calculation device 7. For example, here, θ = 90 ° ~
Amplitude is calculated under the condition that θ is an angle that is a multiple of 10 within -90 °. That is, the entire main beam scanning range is divided into 18 blocks. Next, in step 12, the excitation phase for directing the main beam in the θ direction is calculated and set in each phase shifter 2. Further, in step 13, it is determined whether or not θ is the angle input in step 11. θ = 90 ° above
Since the condition of being a multiple of 10 is satisfied, the routine proceeds to step 14, where the excitation amplitude for obtaining the desired combined radiation pattern having the main beam in the θ direction is calculated, and each amplitude controller 4 is operated via the amplitude setter 8. Set to. After setting the excitation phase and amplitude in steps 12 and 14, it is judged in step 15 whether θ is −90 °, and if not, in step 16, θ = θ−1
Return to step 12 as °. Since θ = 89 ° now,
In step 12, the excitation phase for directing the main beam to θ = 89 ° is calculated and set. Next, in step 13, θ = 89
Since ° does not satisfy the condition that it is a multiple of 10, the process proceeds to step 15 without calculating and setting the excitation amplitude in step 14. The combined radiation pattern at this time is θ as the excitation phase.
The phase for directing the main beam at = 89 ° and the amplitude for obtaining the desired combined radiation pattern having the main beam at θ = 90 ° as the excitation amplitude are given. By forming the beam by giving the excitation phase and amplitude in the above procedure, the desired combined radiation pattern can be achieved in a shorter calculation time than the conventional method of calculating and setting the excitation amplitude for each main beam scan. it can.
第3図は、本願により得られる放射パターンを示した特
性図であり、このときの励振位相はθ=10゜に主ビーム
を向けるための位相で、一方,励振振幅はθ=0゜方向
に主ビームを持ち、サイローブが−25dBとなる放射パタ
ーンを得るための振幅を与えた。この図より明らかなよ
うに、励振位相をビーム走査角が変わる毎に設定すれ
ば、励振振幅は10゜刻みのブロック毎に演算し設定して
も、実質的に所望の合成放射パターンが得られることが
わかる。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the radiation pattern obtained by the present application, in which the excitation phase is the phase for directing the main beam to θ = 10 °, while the excitation amplitude is in the θ = 0 ° direction. With the main beam, the amplitude was given to obtain a radiation pattern with a cylobe of -25 dB. As is clear from this figure, if the excitation phase is set every time the beam scanning angle changes, even if the excitation amplitude is calculated and set for each block in units of 10 °, a virtually desired combined radiation pattern can be obtained. I understand.
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、励振位相は、ビーム
走査角が変わる毎にそのビーム方向で各素子アンテナに
おける電波の位相が共相となるように各移相器に設定す
るのに対し、励振振幅は、ビーム走査角の複数刻み毎に
ビーム走査範囲を複数のブロックに分け、全ビーム走査
範囲にわたって一定な所望の合成放射パターンを得るた
めの励振振幅の設定値をブロックが変わる毎に演算して
各振幅制御器に与えるので、ビーム走査角毎に振幅の演
算,設定を行う必要がなく、少ない演算時間で所望の合
成放射パターンが実現できるため、ビーム走査を高速に
行うことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the excitation phase is applied to each phase shifter so that the radio wave phase in each element antenna becomes a co-phase in the beam direction every time the beam scanning angle changes. On the other hand, the excitation amplitude is set to the excitation amplitude setting value for dividing the beam scanning range into a plurality of blocks for each step of the beam scanning angle and obtaining a desired combined radiation pattern that is constant over the entire beam scanning range. Since the calculation is performed each time the block changes and is given to each amplitude controller, it is not necessary to calculate and set the amplitude for each beam scanning angle, and the desired combined radiation pattern can be realized in a short calculation time. Can be done.
第1図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置を示す
構成図、第2図は実施例の動作を示すフローチャート、
第3図はこの発明のアンテナ装置により得られる放射パ
ターンの特性図、第4図は従来のアンテナ装置を示す構
成図、第5図は曲面上における素子アンテナの放射パタ
ーンを示す図である。 1は素子アンテナ、2は移相器、3は移相器制御装置
(移相器制御手段)、4は振幅制御器、7は励振振幅演
算装置(演算手段)、8は振幅設定器(振幅設定手
段)。FIG. 1 is a block diagram showing an antenna device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the embodiment,
FIG. 3 is a characteristic diagram of a radiation pattern obtained by the antenna device of the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional antenna device, and FIG. 5 is a diagram showing a radiation pattern of an element antenna on a curved surface. 1 is an element antenna, 2 is a phase shifter, 3 is a phase shifter control device (phase shifter control means), 4 is an amplitude controller, 7 is an excitation amplitude calculation device (calculation means), 8 is an amplitude setting device (amplitude). Setting means).
Claims (1)
と、上記各素子アンテナの送信又は受信信号の位相を制
御する移相器と、上記各移相器を個々に制御する移相器
制御手段と、上記各素子アンテナの送信又は受信信号の
振幅を制御する振幅制御器と、上記各素子アンテナによ
る合成放射パターンを所望のものとするための振幅の設
定値を演算する演算手段と、この演算手段の演算結果に
基づき各振幅制御器に振幅の値を設定する振幅設定手段
とを備え、上記移相器制御手段はビーム走査角が変わる
毎にそのビーム方向で各素子アンテナにおける電波の位
相が共相となるように励振位相を各移相器に設定し、上
記演算手段は上記移相器制御手段におけるビーム走査角
の複数刻み毎にビーム走査範囲を複数のブロックに分
け、全ビーム走査範囲にわたって一定な所望の合成放射
パターンを得るための励振振幅の設定値をブロックが変
わる毎に演算して振幅設定手段に与えるようにしたこと
を特徴とするアンテナ装置。1. A plurality of element antennas arranged on a curved surface, a phase shifter for controlling the phase of a transmission or reception signal of each element antenna, and a phase shifter for individually controlling each phase shifter. Control means, an amplitude controller that controls the amplitude of the transmission or reception signal of each element antenna, and an operation means that calculates the set value of the amplitude for making the combined radiation pattern by each element antenna a desired one, Amplitude setting means for setting the amplitude value to each amplitude controller based on the calculation result of this calculation means is provided, and the phase shifter control means changes the beam direction of the radio wave in each element antenna each time the beam scanning angle changes. The excitation phase is set in each phase shifter so that the phases become co-phase, and the arithmetic means divides the beam scanning range into a plurality of blocks for each step of the beam scanning angle in the phase shifter control means, and the total beam Scanning range The set value of the excitation amplitude to obtain a constant desired composite radiation pattern by calculating for each block is changed over antenna apparatus characterized by that to give the amplitude setting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289376A JPH0682968B2 (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289376A JPH0682968B2 (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | Antenna device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02135808A JPH02135808A (en) | 1990-05-24 |
| JPH0682968B2 true JPH0682968B2 (en) | 1994-10-19 |
Family
ID=17742409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63289376A Expired - Fee Related JPH0682968B2 (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | Antenna device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682968B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5299049A (en) * | 1976-02-17 | 1977-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Amplitude control alley antenna |
| JPH0789604B2 (en) * | 1986-07-23 | 1995-09-27 | 日本電気株式会社 | Array antenna excitation amplitude setting method |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP63289376A patent/JPH0682968B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02135808A (en) | 1990-05-24 |
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