JPH0682980B2 - Monopulse antenna with improved sidelobe suppression - Google Patents
Monopulse antenna with improved sidelobe suppressionInfo
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- JPH0682980B2 JPH0682980B2 JP62506862A JP50686287A JPH0682980B2 JP H0682980 B2 JPH0682980 B2 JP H0682980B2 JP 62506862 A JP62506862 A JP 62506862A JP 50686287 A JP50686287 A JP 50686287A JP H0682980 B2 JPH0682980 B2 JP H0682980B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はアンテナ和および差パターンの効率的利用に関
するものであり、特に追跡ターゲットに対する和および
差パターンを用いるモノパルスアンテナのためのサイド
ロープ抑制配置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the efficient use of antenna sum and difference patterns, and more particularly to side rope suppression arrangements for monopulse antennas that use sum and difference patterns for tracking targets. .
一般に知られているように、モノパルスアンテナは、例
えばホーンまたは4象限を使用することによって部分へ
と細分され、レーダはそれから各ホーンまたは4象限に
ついてのエコー信号の振幅および位相を比較することに
よってターゲット移動を感知する。As is generally known, a monopulse antenna is subdivided into parts, for example by using horns or four quadrants, and the radar is then targeted by comparing the amplitude and phase of the echo signal for each horn or four quadrant. Detect movement.
4象限へ分割された通常のアンテナのためのRF回路は方
位方向における任意の不均衡(方位の異なるパターン)
を感知するための右側対の出力から左側対の出力を減算
し、また高度方向における任意の不均衡(高度差パター
ン)を感知するため底部対の出力から頂部対の出力を減
算する。レーダハンドブック(Merrill Skolnick、Mc G
raw Hill社、1970発行)を参照されたい。減算器出力、
即ち差パターンはターゲットが軸上にあるときゼロであ
り、アンテナ軸からのターゲットの変位が増加すること
に伴って振幅を増加する。The RF circuit for a normal antenna divided into four quadrants has an arbitrary imbalance in the azimuth direction (patterns with different directions)
Subtracts the output of the left pair from the output of the right pair for sensing, and subtracts the output of the top pair from the output of the bottom pair for sensing any imbalance (altitude difference pattern) in the altitude direction. Radar Handbook (Merrill Skolnick, Mc G
Raw Hill, published 1970). Subtractor output,
That is, the difference pattern is zero when the target is on-axis and increases in amplitude with increasing displacement of the target from the antenna axis.
通常全装置上に受信されたエネルギを表わす和信号は、
ビデオ入力のため、および利得制御のため基準信号とし
て生成され用いられている。The sum signal, which typically represents the energy received on all devices, is
It is generated and used as a reference signal for video input and for gain control.
発明の解決しようとする課題 最適の和および差信号、低いサイドローブレベル、偏波
ダイバーシティ、装置のコンパクトさ、および簡単な構
成は単一の給電手段を使用する場合には同時に満足させ
ることはできず、給電手段の設計と放射パターンについ
ては多くの妥協が必要であった。The optimal sum and difference signals, low sidelobe levels, polarization diversity, compactness of the device and simple construction cannot be satisfied at the same time when using a single feeding means. First, many compromises were required regarding the design of the power supply means and the radiation pattern.
そのため、通常は和パターンを最適なものにし、その結
果生じる差パターン信号については不十分な状態を許容
している。しかしながら、米国特許第4,525,716号明細
書にも記載されているように追跡における問題を解決す
るためには差パターンの望ましくない特性を改善するこ
とが重要である。例えば差パターンにおけるサイドロー
プは背景クラッタやレーダ放射ビームの軸方向から外れ
た範囲からの妨害信号を受けるため、効率を低下させ、
追跡のエラーを生じさせる欠点がある。Therefore, the sum pattern is usually optimized and the resulting difference pattern signal is allowed to be in an insufficient state. However, it is important to improve the undesired properties of the difference pattern in order to solve tracking problems, as also described in US Pat. No. 4,525,716. For example, the side ropes in the difference pattern receive interference signals from a range off the axial direction of the background clutter and radar radiation beam, thus reducing efficiency,
There is a drawback that causes tracking errors.
本発明は、和信号および差信号サイドローブを同時に最
適にする比較的簡単な構成のアンテナ装置を得ることを
目的としている。An object of the present invention is to obtain an antenna device having a relatively simple structure that simultaneously optimizes the sum signal and the difference signal side lobes.
課題解決のための手段 この目的は、本発明のターゲットを追跡するレーダシス
テムで使用され、モノパルスアンテナと、和および差信
号を形成する単一給電回路網とを具備しているアンテナ
装置によって達成される。This object is achieved by an antenna device for use in a target tracking radar system according to the invention, comprising a monopulse antenna and a single feed network forming sum and difference signals. It
本発明の第1の発明のアンテナ装置は、モノパルスアン
テナが方位軸および高度軸に関して対称的に配置された
アンテナ素子のアレイで構成され、このアレイはエネル
ギをターゲットに向けて送信し、それから反射されたエ
ネルギを受信するための断面領域を有する開口を定め、
この開口はアンテナ素子のアレイの中心から周辺にわた
って延在しているアンテナ素子群の第1、第2、第3、
および第4の帯状領域と、それによって分離されている
実質上等しい4つの象限領域とに区分されており、給電
回路網は前記アレイに結合され、1の入力が第1の帯状
領域に結合され、第2の入力が第2の帯状領域に結合さ
れ、それらの帯状領域からの出力の和および差出力を形
成する第1のハイブリッドと、第1の入力が第3の帯状
領域の各アンテナ素子に結合され、2の入力が第4の帯
状領域の各アンテナ素子に結合され、それらの帯状領域
からの出力の和および差出力を形成する第2のハイブリ
ッドと、第1の入力が第1の象限領域の各アンテナ素子
に結合され、第2の入力が第2の象限領域の各アンテナ
素子に結合され、それらの象限領域からの出力の和およ
び差出力を形成する第3のハイブリッドと、第1の入力
が第3の象限領域の各アンテナ素子に結合され、第2の
入力が第4の象限領域の各アンテナ素子に結合され、そ
れらの帯状領域からの出力の和および差出力を形成する
第4のハイブリッドと、第1の入力が第1のハイブリッ
ドの和出力に結合され、第2の入力が第2のハイブリッ
ドの和出力に結合され、それらの和出力を形成して出力
する第5のハイブリッドと、第1の入力が第3のハイブ
リッドの和出力に結合され、第2の入力が第4のハイブ
リッドの和出力に結合され、それらの和出力および差出
力を形成して出力する第6のハイブリッドと、第1の入
力が第3のハイブリッドの差出力に結合され、第2の入
力が第4のハイブリッドの差出力に結合され、それらの
和出力を形成して出力する第7のハイブリッドと、第1
の入力が第5のハイブリッドの和出力に結合され、第2
の入力が第6ハイブリッドの和出力に結合され、それら
の和出力を形成して出力する第8のハイブリッドと、第
1の入力が第1のハイブリッドの差出力に結合され、第
2の入力が第6のハイブリッドの差出力に結合され、そ
れらの和出力を形成して出力する第9のハイブリッド
と、第1の入力が第2のハイブリッドの差出力に結合さ
れ、第2の入力が第7のハイブリッドの和出力に結合さ
れ、それらの和出力を形成して出力する第10のハイブリ
ッドとを具備していることを特徴とする。The antenna device of the first invention of the present invention comprises an array of antenna elements in which a monopulse antenna is arranged symmetrically with respect to the azimuth and elevation axes, the array transmitting energy towards a target and then being reflected from it. Defining an opening having a cross-sectional area for receiving
The openings are the first, second, third, and third antenna element groups that extend from the center to the periphery of the array of antenna elements.
And a fourth swath and four substantially equal quadrants separated thereby, the feed network is coupled to the array and one input is coupled to the first swath. A first hybrid having a second input coupled to a second swath to form a sum and difference output of outputs from the swaths, and an antenna element having a first input in the third swath A second hybrid having two inputs coupled to each antenna element of the fourth swath to form a sum and difference output of outputs from those swaths, and a first input having a first hybrid. A third hybrid coupled to each antenna element in the quadrant region and having a second input coupled to each antenna element in the second quadrant region to form a sum and difference output of outputs from those quadrant regions; Input 1 is the third quadrant A fourth hybrid coupled to each antenna element, the second input coupled to each antenna element in the fourth quadrant to form a sum and difference output of the outputs from those swaths, and a first input Is coupled to the sum output of the first hybrid, the second input is coupled to the sum output of the second hybrid, and the fifth hybrid forming and outputting those sum outputs and the first input to the A sixth hybrid coupled to the sum output of the three hybrids and having a second input coupled to the sum output of the fourth hybrid to form and output their sum and difference outputs; A seventh hybrid coupled to the difference output of the third hybrid, the second input coupled to the difference output of the fourth hybrid, forming a sum output thereof and outputting the first hybrid;
The input of is coupled to the sum output of the fifth hybrid,
Input is coupled to the sum output of the sixth hybrid to form and output those sum outputs, and the first input is coupled to the difference output of the first hybrid and the second input is A ninth hybrid coupled to the differential output of the sixth hybrid to form and output their sum output, and a first input coupled to the differential output of the second hybrid and a second input to the seventh hybrid. And a tenth hybrid which is coupled to the sum output of the hybrids and forms and outputs the sum output.
また、本発明の第2の発明のアンテナ装置は、モノパル
スアンテナが方位軸および高度軸に関して対称的に配置
されたアンテナ素子のアレイで構成され、このアレイは
ターゲットに向けてエネルギを送信し、それから反射さ
れるエネルギを受信するための断面領域を有する開口を
定め、この開口は方位軸と高度軸との交差点を囲むアン
テナ素子アレイの中央領域とその周辺の実質質上等しい
4つの象限領域とに区分されており、給電回路網はアレ
イに結合されており、この給電回路網は、第1の入力が
第1の象限領域の各アンテナ素子に結合され、第2の入
力が第2の象限領域の各アンテナ素子に結合され、それ
らの象限領域からの出力の和出力および差出力を形成す
る第1のハイブリッドと、第1の入力が第3の象限領域
の各アンテナ素子に結合され、第2の入力が第4の象限
領域の各アンテナ素子に結合され、それらの帯状領域か
らの出力の和出力および差出力を形成する第2のハイブ
リッドと、第1の入力が第1のハイブリッドの和出力に
結合され、第2の入力が第2のハイブリッドの和出力に
結合され、それらの和出力および差出力を形成して出力
する第3のハイブリッドと、第1の入力が第1のハイブ
リッドの差出力に結合され、第2の入力が第2のハイブ
リッドの差出力に結合され、それらの差出力を形成して
出力する第4のハイブリッドと、第1の入力が前記中央
領域の各アンテナ素子に結合され、第2の入力が第3の
ハイブリッドの和出力に結合され、それらの和出力を形
成して出力する第5のハイブリッドとを具備しているこ
とを特徴とする。Also, the antenna device of the second invention of the present invention comprises an array of antenna elements in which a monopulse antenna is symmetrically arranged with respect to an azimuth axis and an altitude axis, the array transmitting energy toward a target, and then An aperture is defined having a cross-sectional area for receiving the reflected energy, the aperture defining a central area of the antenna element array surrounding the intersection of the azimuth axis and the elevation axis and four substantially equal quadrant areas around the antenna element array. Segmented and the feed network is coupled to the array, the feed network having a first input coupled to each antenna element in the first quadrant and a second input coupled to the second quadrant. A first hybrid that is coupled to each antenna element of the quadrant to form a sum and difference output of the outputs from those quadrants, and each antenna element of which the first input is the third quadrant A second hybrid that is coupled and has a second input coupled to each antenna element in the fourth quadrant to form a sum and difference output of the outputs from those swaths; And a second input coupled to the sum output of the second hybrid and a second hybrid coupled to form a sum output and a difference output of the second hybrid and the first input. A fourth hybrid coupled to the differential output of the first hybrid and a second input coupled to the differential output of the second hybrid to form and output the differential outputs of the first hybrid and the first input to the central region. A fifth hybrid coupled to each of the antenna elements, the second input coupled to the sum output of the third hybrid, and forming and outputting the sum output thereof.
図面の簡単な説明 第1図は和および差パターンを供給するための通常の5
つのホーンアンテナである。BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows a conventional 5 for supplying sum and difference patterns.
One horn antenna.
第2a図は4象限およびストリップへ分割された素子のア
レイを有する開口を示す本発明の実施例である。Figure 2a is an embodiment of the invention showing an aperture having an array of elements divided into four quadrants and strips.
第2b図は第2a図の実施例のため所望された和および差信
号を供給するための和および差回路網である。Figure 2b is a sum and difference network for providing the desired sum and difference signals for the embodiment of Figure 2a.
第3a図は4象限へ分割された素子のアレイと選択的に除
外された中心部分を具備する開口を示す本発明の別の実
施例である。FIG. 3a is another embodiment of the invention showing an array with an array of elements divided into four quadrants and a selectively excluded central portion.
第3b図は第3a図のため所望された和および差信号を供給
するための和および差回路網である。FIG. 3b is a sum and difference network for providing the desired sum and difference signals for FIG. 3a.
第4a図は、信号の発生において高度軸に沿って選択的に
素子を除外する前後における第2a図の実施例の高度差パ
ターン信号の比較を示す。FIG. 4a shows a comparison of the altitude difference pattern signals of the embodiment of FIG. 2a before and after selectively excluding elements along the altitude axis in signal generation.
第4b図は、パターン信号の発生において方位軸に沿って
選択的に素子を除外する前後における第2a図の実施例の
方位差パターン信号の比較を示す。FIG. 4b shows a comparison of the misorientation pattern signals of the embodiment of FIG. 2a before and after selectively excluding elements along the azimuth axis in the generation of the pattern signal.
図面の詳細な説明 再び第1図を参照する。ここでは和および差信号を供給
するための通常の5個のホーン給電アンテナが示されて
いる。第1図に示されるように、5個のホーンアンテナ
A,B,C,D,Eは左のアンテナA、頂部アンテナB、右のア
ンテナC、底部アンテナD、およびアンテナA,B,C,およ
びDが配列されている中央空間を満たすアンテナEとし
て配列されている。高度差信号はアンテナDからの反射
エネルギをアンテナBの反射エネルギから減算すること
によって得られ、方位差信号はアンテナCの反射エネル
ギをアンテナAの反射エネルギから減算することによっ
て得られる。和信号はアンテナEの反射エネルギによっ
て供給される。アンテナ供給その他のこの形態は追跡レ
ーダシステムにおいて用いられたが差パターンにおける
低いサイドローブを保持しながら高い和利得を達成する
ことが要求される。アンテナが放射素子のアレイを含む
単独の開口から成り、差パターンが開口の反対側の半分
を引いた開口の半分を用いて同様に生成される場合にも
同様の問題が見出だされる。Detailed Description of the Drawings Referring again to FIG. Shown here are five conventional horn-fed antennas for providing sum and difference signals. As shown in FIG. 1, five horn antennas
A, B, C, D, E are left antenna A, top antenna B, right antenna C, bottom antenna D, and antenna E that fills the central space in which antennas A, B, C, and D are arranged. It is arranged. The altitude difference signal is obtained by subtracting the reflected energy from antenna D from the reflected energy of antenna B, and the azimuth difference signal is obtained by subtracting the reflected energy of antenna C from the reflected energy of antenna A. The sum signal is provided by the reflected energy of antenna E. This form of antenna feed and other forms used in tracking radar systems are required to achieve high sum gain while retaining low sidelobes in the difference pattern. A similar problem is found when the antenna consists of a single aperture containing an array of radiating elements and the difference pattern is similarly generated using half of the aperture minus the other half of the aperture.
第2図を参照すると、ここでは本発明の実施例が示され
ているが、その他の実施例が開示された本発明から得ら
れても良いことが理解される。第2a図において、アンテ
ナ10は円形の開口12を有し、放射および受信素子20のア
レイを有するとして示されている。このアンテナは例え
ばミサイルにおいて動作するように設計された広帯域ア
ンテナである。この開口は実質的に等しく対称的な4象
限14,15,16,17へ分割される。象限14および15は開口12
のための上半球を定め、一方象限16および17は開口12の
ための下半球を定める。特に、象限14は上部左象限定
め、象限15は上部右象限を定め、象限16は下部右象限を
定め、象限17は下部左象限を定める。Referring to FIG. 2, although an embodiment of the invention is shown herein, it is understood that other embodiments may be derived from the disclosed invention. In FIG. 2a, the antenna 10 is shown as having a circular aperture 12 and having an array of radiating and receiving elements 20. This antenna is, for example, a broadband antenna designed to operate in missiles. The aperture is divided into four quadrants 14,15,16,17 which are substantially equal and symmetrical. Quadrants 14 and 15 have openings 12
Quadrants 16 and 17 define the lower hemisphere for the aperture 12. In particular, quadrant 14 defines the upper left quadrant, quadrant 15 defines the upper right quadrant, quadrant 16 defines the lower right quadrant, and quadrant 17 defines the lower left quadrant.
高度軸に沿った素子の水平ストリップ24および方位軸に
沿った素子の垂直ストリップ26もまた第2a図に示されて
いる。ストリップ24はストリップKを含み、それは象限
14および17から実質的に等しい数で取られた素子を含
む。ストリップ24はまた、象限15および16から実質的に
等しい数で取られた素子を含むストリップIを含む。ス
トリップ26は、象限14および15から実質的に等しい数で
取られた素子を含むストリップHと、象限16および17か
ら実質的に等しい数で取られた素子を含むストリップJ
とを含む。第2a図において更に、ストリップ24および26
のための各素子を取った後に各々第2a図の象限14,15,1
6,および17の残余部分を参照する象限A,B,C,およびDが
示されている。A horizontal strip 24 of elements along the elevation axis and a vertical strip 26 of elements along the azimuth axis are also shown in FIG. 2a. Strip 24 includes strip K, which is a quadrant
Includes elements taken from 14 and 17 in substantially equal numbers. Strip 24 also includes strip I containing elements taken from quadrants 15 and 16 in substantially equal numbers. Strip 26 includes strip H containing elements taken in substantially equal numbers from quadrants 14 and 15, and strip J containing elements taken in substantially equal numbers from quadrants 16 and 17.
Including and Further in FIG. 2a, strips 24 and 26
After taking each element for quadrant 14,15,1 of Figure 2a respectively
Quadrants A, B, C, and D referencing the rest of 6, and 17 are shown.
この実施例における動作において、ストリップ24および
26は差のパターン信号の発生において選択的に除外さ
れ、更に以下に説明されるように方位および高度差パタ
ーンのためのサイドローブにおける減少を結果として生
じる。In operation in this embodiment, strip 24 and
26 is selectively excluded in the generation of the difference pattern signal, resulting in a reduction in side lobes for the azimuth and altitude difference patterns, as further described below.
第2b図を参照すると、低い差パターンサイドローブを達
成するため第2a図の4象限およびストリップからの反射
信号を接続するため和および差回路網の図が示されてい
る。Referring to FIG. 2b, there is shown a diagram of the sum and difference network for connecting the reflected signals from the four quadrants and strips of FIG. 2a to achieve low difference pattern side lobes.
第2b図の回路網によって供給される第2a図のアンテナの
ため用いられる和パターンは(A+B+C+D)+(H
+I+J+K)であり、方位差パターンは(A+D+
K)−(B+C+I)であり、高度差パターンは(A+
B+H)−(C+D+J)である。The sum pattern used for the antenna of FIG. 2a provided by the network of FIG. 2b is (A + B + C + D) + (H
+ I + J + K), and the misorientation pattern is (A + D +
K)-(B + C + I), and the altitude difference pattern is (A +
B + H)-(C + D + J).
上述の所望された和および差パターンを供給するような
反射信号の必要な結合を達成するため、最初に各象限お
よびストリップの反射信号は並列ハイブリッド41,42,4
3,および44で他方の象限またはストリップのそれと選択
的に結合される。ハイブリッドは市販されている標準の
和および差ハイブリッド、即ち比較回路において通常用
いられた和および差マジックTである。各ハイブリッド
のための結合係数は開口の設計に依存して変化し、でき
るだけ理想的な和配分パターンに近づくように選択され
る。第2b図に示されるように、ストリップKおよびIか
らの反射信号はハイブリッド41へ供給される。ストリッ
プHおよびJからの反射信号はハイブリッド42へ同様に
供給される。象限AおよびDからの反射信号はハイブリ
ッド43へ供給される。象限BおよびCからの反射信号は
ハイブリッド44へ供給される。KおよびIは(K+I)
を供給するためハイブリッド41で結合され、(K−I)
を供給するためハイブリッド41で差も取出される。同じ
処理が、HおよびJに対して(H+J)および(H−
J)を供給するためハイブリッド42で、(A+D)およ
び(A−D)を供給するためハイブリッド43で、および
(B+C)および(B−C)を供給するためハイブリッ
ド44で繰返される。To achieve the required combination of reflected signals to provide the desired sum and difference patterns described above, first the reflected signals of each quadrant and strip are parallel hybrids 41, 42, 4
3, and 44 are selectively combined with that of the other quadrant or strip. The hybrid is a standard sum and difference hybrid commercially available, that is, the sum and difference magic T normally used in comparison circuits. The coupling coefficient for each hybrid varies depending on the design of the aperture and is chosen to be as close as possible to the ideal sum distribution pattern. The reflected signals from strips K and I are fed to hybrid 41, as shown in FIG. 2b. Reflected signals from strips H and J are similarly fed to hybrid 42. Reflected signals from quadrants A and D are provided to hybrid 43. Reflected signals from quadrants B and C are provided to hybrid 44. K and I are (K + I)
Are combined with a hybrid 41 to supply (K-I)
The difference is also taken out by the hybrid 41 in order to supply. The same process applies to H and J as (H + J) and (H-
J) in the hybrid 42, (A + D) and (A-D) in the hybrid 43, and (B + C) and (BC) in the hybrid 44.
第2b図を更に参照すると、ハイブリッド41,42,43,およ
び44からの出力は、更に象限A,B,C,DとストリップH,I,
J,およびKとの所望される結合を与えるため選択的に加
算および減算される。ハイブリッド41からの(K+I)
出力およびハイブリッド42からの(H+J)出力はハイ
ブリッド51で同相で結合されハイブリッド51の出力で
(H+J+K+I)を出力する。ハイブリッド44での
(B+C)出力はハイブリッド52でハイブリッド43の
(A+D)出力から減算され、ハイブリッド52の出力で
(A+D)−(B+C)を供給し、また(A+D+B+
C)を供給するため(B+C)と同相において結合され
る。ハイブリッド43の(A−D)出力はハイブリッド44
の(B−C)出力と同様に結合され、ハイブリッド53の
出力で(A+B)−(C+D)を供給する。ハイブリッ
ド53で減算された出力(A+C)−(B+D)は使用さ
れず、それ故この出力は終端される。With further reference to FIG. 2b, the outputs from hybrids 41, 42, 43, and 44 are further quadrants A, B, C, D and strips H, I,
It is selectively added and subtracted to give the desired combination with J, and K. Hybrid 41 from (K + I)
The output and the (H + J) output from the hybrid 42 are combined in phase at the hybrid 51 to output (H + J + K + I) at the output of the hybrid 51. The (B + C) output at the hybrid 44 is subtracted from the (A + D) output of the hybrid 43 at the hybrid 52 to provide (A + D)-(B + C) at the output of the hybrid 52 and also (A + D + B +
Combined in phase with (B + C) to provide C). The (AD) output of the hybrid 43 is the hybrid 44
Are combined in the same manner as the (B-C) output of the above, and supply (A + B)-(C + D) at the output of the hybrid 53. The output (A + C)-(B + D) subtracted by hybrid 53 is not used and therefore this output is terminated.
和信号(A+D+B+C)+(H+I+J+K)と、方
位差信号(A+D+K)−(B+C+I)と、高度差信
号(A+B+H)−(C+D+J)とを得るため、ハイ
ブリッド51,52,および53からの出力は更に選択的に結合
される。In order to obtain the sum signal (A + D + B + C) + (H + I + J + K), the direction difference signal (A + D + K)-(B + C + I), and the altitude difference signal (A + B + H)-(C + D + J), the outputs from the hybrids 51, 52, and 53 are further output. Selectively combined.
和信号を得るためにハイブリッド51の出力(H+J)+
(K+I)はハイブリッド52の出力(A+B)+(C+
D)とハイブリッド61において結合され、(A+B+C
+D)+(H+I+J+K)を出力する。Output of hybrid 51 (H + J) + to obtain sum signal
(K + I) is the output of hybrid 52 (A + B) + (C +
D) and hybrid 61 to form (A + B + C
+ D) + (H + I + J + K) is output.
方位差信号を得るため、ハイブリッド41の(K−I)出
力はハイブリッド62でハイブリッド52の出力(A+D)
−(B+C)と結合され、(A+D+K)−(B+C+
I)を出力する。The hybrid 41 (K-I) output is the hybrid 62 output and the hybrid 52 output (A + D) to obtain the azimuth difference signal.
Combined with-(B + C), (A + D + K)-(B + C +
I) is output.
高度差信号を得るため、ハイブリッド42の(H−J)出
力は、ハイブリッド63でハイブリッド53の(A,B)−
(C+D)出力と結合され、(A,B,H)−(C+D+
J)を出力する。In order to obtain the altitude difference signal, the (H-J) output of the hybrid 42 is the hybrid 63 (A, B)-
Combined with (C + D) output, (A, B, H)-(C + D +
J) is output.
第4a図および第4b図において、第2b図における反射信号
を用いて選択的に除去された水平および垂直ストリップ
によって差信号を比較された第2a図の全(“オリジナ
ル”)開口反射信号を用いてオリジナルの差信号につい
て測定されたデータの比較が示されている。差信号は全
ての実際的な目的に対してボアサイトの両側で対称的で
あり、以下の論議は右および左のボアサイトの両側のサ
イドローブパターンを与える。In Figures 4a and 4b, using the full ("original") aperture reflection signal of Figure 2a, the difference signal was compared by horizontal and vertical strips selectively removed using the reflection signal in Figure 2b. A comparison of the data measured on the original difference signal is shown. The difference signal is symmetrical on both sides of the boresight for all practical purposes, and the discussion below gives the sidelobe pattern on both sides of the right and left boresights.
第4a図を参照する。オリジナルの高度和および差信号
(左側の図)と、水平ストリップIおよびKが除外され
た高度差信号(右側の図)とが示される。オリジナルの
高度差パターンが約20゜で約−15dBのサイドローブに近
いものを有することが第4a図から認められる。これを水
平ストリップの除外された高度差パターンを示す第4a図
の右側の図と比較する。そこではサイドローブ付近は30
゜で−25dB近くまで急に下降し、深い谷を形成する。Please refer to FIG. 4a. The original altitude sum and difference signal (left figure) and the altitude difference signal with horizontal strips I and K omitted (right figure) are shown. It can be seen from Figure 4a that the original altitude difference pattern has a side lobe of about -15 dB at about 20 °. Compare this to the diagram on the right side of FIG. 4a showing the excluded height difference pattern of the horizontal strip. There is 30 near the side lobe
It suddenly drops to near -25 dB at ゜ and forms a deep valley.
更に著しい結果が第4b図に表示されている。図にはオリ
ジナルの方位和および差信号(左側の図)およびストリ
ップHおよびJの除外された方位差信号(右側の図)が
示されている。オリジナルの方位差パターンは約25゜で
−15dB近くのサイドローブ状のものを表示している。垂
直ストリップの除外された方位差パターンは著しく異な
る。サイドローブ付近は25゜で−27dBであり深い谷が形
成される。A more striking result is shown in Figure 4b. The figure shows the original heading sum and difference signal (left figure) and the excluded heading signals of strips H and J (right figure). The original misorientation pattern shows a side lobe pattern of about -15 dB at about 25 °. The excluded misorientation patterns of the vertical strips are significantly different. Near the side lobes is -27 dB at 25 °, forming a deep valley.
両方の場合、このサイドローブは10dB以上抑制された。
これはクラッタおよびジャミングに対して臨界的である
サイドローブ付近の場合最も顕著である。In both cases, this side lobe was suppressed by more than 10 dB.
This is most noticeable near the side lobes, which are critical for clutter and jamming.
第3a図は、素子の中央部分が差パターン生成において選
択的に除外されている本発明の別の実施例を示す。第3b
図は所望された和および差信号を供給するため和および
差回路網を示す。第2b図の回路は5つのハイブリッドの
も使用の利点を有し、それはスペースが非常に重要であ
るような応用(即ちミサイルレーダシステムなど)のた
め非常に有効である。第3a図および第3b図に示された実
施例のためのデータは第2a図および第2b図において示さ
れた実施例のためのそれと同等である。FIG. 3a shows another embodiment of the invention in which the central portion of the device is selectively excluded in the difference pattern generation. 3b
The figure shows a sum and difference network for providing the desired sum and difference signals. The circuit of Figure 2b has the advantage of also using five hybrids, which is very useful for applications where space is very important (ie missile radar systems, etc.). The data for the embodiment shown in Figures 3a and 3b is comparable to that for the embodiment shown in Figures 2a and 2b.
したがって、本発明の1実施例は、方位軸に沿った素子
の垂直ストリップを選択的に除外することによって方位
差パターンに対するサイドローブを減少することがで
き、高度軸に沿った素子の水平ストリップを選択的に除
外することによって高度差パターンに対するサイドロー
ブを減少することができるということがわかる。Accordingly, one embodiment of the present invention can reduce side lobes to misorientation patterns by selectively excluding vertical strips of elements along the azimuth axis, and reducing horizontal strips of elements along the elevation axis. It can be seen that the sidelobe for the altitude difference pattern can be reduced by selectively excluding it.
開口の他の予め決められた横断面パターンを除外するこ
とが、回路の複雑性を最少にし和信号の質を維持しなが
ら、信号を更に適切なものにする、即ち差パターン中の
サイドローブの減少のためのその他の結合を許容するこ
ともまたわかる。Eliminating other pre-determined cross-sectional patterns of apertures further optimizes the signal while minimizing circuit complexity and maintaining the quality of the sum signal, that is, the side lobes in the difference pattern. It is also found to allow other combinations for reduction.
説明された実施例は明らかにするため述べられたもので
あり、以下の請求の範囲を限定するように解釈されるべ
きではないことが更に理解されなければならない。It should be further understood that the described embodiments are set forth for clarity and should not be construed as limiting the scope of the claims below.
Claims (2)
用され、モノパルスアンテナと、和および差信号を形成
する単一給電回路網とを具備しているアンテナ装置にお
いて、 前記モノパルスアンテナ(10)は、方位軸および高度軸
に関して対称的に配置されたアンテナ素子(20)のアレ
イで構成され、このアレイはエネルギをターゲットに向
けて送信し、それから反射されたエネルギを受信するた
めの断面領域を有する開口(12)を定め、この開口(1
2)はアンテナ素子(20)のアレイの中心から周辺にわ
たって延在しているアンテナ素子(20)群の第1、第
2、第3、および第4の帯状領域(H,I,J,K)と、それ
によって分離されている実質上等しい4つの象限領域
(A,B,C,D)とに区分されており、 前記給電回路網は前記アレイに結合され、 第1の入力が第1の帯状領域(K)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第2の帯状領域(I)の各アン
テナ素子に結合され、それらの帯状領域(K,I)の各ア
ンテナ素子からの出力の和出力および差出力を形成する
第1のハイブリッド(41)と、 第1の入力が第3の帯状領域(H)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第4の帯状領域(J)の各アン
テナ素子に結合され、それらの帯状領域(H,J)からの
出力の和出力および差出力を形成する第2のハイブリッ
ド(42)と、 第1の入力が第1の象限領域(A)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第2の象限領域(D)の各アン
テナ素子に結合され、それらの象限領域からの出力の和
出力および差出力を形成する第3のハイブリッド(43)
と、 第1の入力が第3の象限領域(B)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第4の象限領域(C)の各アン
テナ素子に結合され、それらの帯状領域からの出力の和
出力および差出力を形成する第4のハイブリッド(44)
と、 第1の入力が第1のハイブリッド(41)の和出力に結合
され、第2の入力が第2のハイブリッド(42)の和出力
に結合され、それらの和出力を形成して出力する第5の
ハイブリッド(51)と、 第1の入力が第3のハイブリッド(43)の和出力に結合
され、第2の入力が第4のハイブリッド(44)の和出力
に結合され、それらの和出力および差出力を形成して出
力する第6のハイブリッド(52)と、 第1の入力が第3のハイブリッド(43)の差出力に結合
され、第2の入力が第4のハイブリッド(44)の差出力
に結合され、それらの和出力を形成して出力する7のハ
イブリッド(53)と、 第1の入力が第5のハイブリッド(51)の和出力に結合
され、第2の入力が第6のハイブリッド(52)の和出力
に結合され、それらの和出力を形成して出力する第8の
ハイブリッド(61)と、 第1の入力が第1のハイブリッド(41)の差出力に結合
され、第2の入力が第6のハイブリッド(52)の差出力
に結合され、それらの和出力を形成して出力する第9の
ハイブリッド(62)と、 第1の入力が第2のハイブリッド(42)の差出力に結合
され、第2の入力が第7のハイブリッド(53)の和出力
に結合され、それらの和出力を形成して出力する第10の
ハイブリッド(63)とを具備していることを特徴とする
アンテナ装置。1. An antenna device for use in a radar system for tracking a target, comprising a monopulse antenna and a single feed network for forming sum and difference signals, wherein the monopulse antenna (10) has an azimuth direction. It consists of an array of antenna elements (20) symmetrically arranged about the axis and the altitude axis, the array having an aperture (with an area of cross section for transmitting energy towards a target and receiving energy reflected from it ( 12) define this opening (1
2) is the first, second, third, and fourth strip regions (H, I, J, K) of the antenna element (20) group extending from the center of the array of antenna elements (20) to the periphery. ) And four substantially equal quadrants (A, B, C, D) separated by the feed network coupled to the array, the first input being the first To each antenna element of the strip region (K), the second input coupled to each antenna element of the second strip region (I), and from each antenna element of those strip regions (K, I). A first hybrid (41) forming a sum output and a difference output of outputs, a first input coupled to each antenna element of a third strip (H), and a second input connected to a fourth strip. (J) is coupled to each antenna element to form a sum output and a difference output of the outputs from the strip regions (H, J) A hybrid of two (42) and a first input coupled to each antenna element in the first quadrant (A) and a second input coupled to each antenna element in the second quadrant (D), Third hybrid (43) forming sum and difference outputs of those quadrants
And a first input is coupled to each antenna element in the third quadrant (B) and a second input is coupled to each antenna element in the fourth quadrant (C), Fourth hybrid (44) forming sum and difference outputs
And the first input is coupled to the sum output of the first hybrid (41) and the second input is coupled to the sum output of the second hybrid (42) to form and output their sum output. The fifth hybrid (51) and the first input are coupled to the sum output of the third hybrid (43), the second input is coupled to the sum output of the fourth hybrid (44), and their sum is calculated. A sixth hybrid (52) forming and outputting an output and a differential output, the first input is coupled to the differential output of the third hybrid (43), and the second input is the fourth hybrid (44). Of the seven hybrids (53) that are coupled to the difference output of to form and output their sum output, and the first input is coupled to the sum output of the fifth hybrid (51) and the second input is coupled to the Combined to the sum output of the 6 hybrids (52) to form and output those sum outputs An eighth hybrid (61) with a first input coupled to the differential output of the first hybrid (41) and a second input coupled to the differential output of the sixth hybrid (52), A ninth hybrid (62) that forms and outputs a sum output, the first input is coupled to the differential output of the second hybrid (42), and the second input is the sum of the seventh hybrid (53). An antenna device, comprising: a tenth hybrid (63), which is coupled to an output and forms a sum output thereof and outputs the sum.
用され、モノパルスアンテナと、和および差信号を形成
する単一給電回路網とを具備しているアンテナ装置にお
いて、 前記モノパルスアンテナ(10)は、方位軸および高度軸
に関して対称的に配置されたアンテナ素子のアレイで構
成され、このアレイはエネルギをターゲットに向けて送
信し、それから反射されたエネルギを受信するための断
面領域を有する開口を定め、この開口は方位軸と高度軸
との交差点を囲むアンテナ素子アレイの中央領域(E)
とその周辺の実質上等しい4つの象限領域(A,B,C,D)
とに区分されており、 前記給電回路網は前記アレイに結合され、 第1の入力が第1の象限領域(A)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第2の象限領域(B)の各アン
テナ素子に結合され、それらの象限領域(A,B)からの
出力の和出力および差出力を形成する第1のハイブリッ
ド(81)と、 第1の入力が第3の象限領域(C)の各アンテナ素子に
結合され、第2の入力が第4の象限領域(D)の各アン
テナ素子に結合され、それらの象限領域(C,D)からの
出力の和出力および差出力を形成する第2のハイブリッ
ド(82)と、 第1の入力が第1のハイブリッド(81)の和出力に結合
され、第2の入力が第2のハイブリッド(82)の和出力
に結合され、それらの和出力および差出力を形成して出
力する第3のハイブリッド(91)と、 第1の入力が第1のハイブリッド(81)の差出力に結合
され、第2の入力が第2のハイブリッド(82)の差出力
に結合され、それらの差出力を形成して出力する第4の
ハイブリッド(92)と、 第1の入力が前記中央領域(E)の各アンテナ素子に結
合され、第2の入力が第3のハイブリッド(91)の和出
力に結合され、それらの和出力を形成して出力する第5
のハイブリッド(101)とを具備していることを特徴と
するアンテナ装置。2. An antenna device for use in a radar system for tracking a target, comprising a monopulse antenna and a single feed network for forming sum and difference signals, wherein the monopulse antenna (10) Consisting of an array of antenna elements symmetrically arranged about an axis and an altitude axis, the array defining an aperture having a cross-sectional area for transmitting energy towards a target and receiving energy reflected therefrom, The aperture is the central area (E) of the antenna element array that surrounds the intersection of the azimuth axis and the altitude axis.
And four surrounding quadrants (A, B, C, D) that are substantially the same
And the feed network is coupled to the array, the first input is coupled to each antenna element in the first quadrant (A) and the second input is coupled to the second quadrant ( A first hybrid (81) coupled to each antenna element of B) to form a sum and difference output of the outputs from those quadrants (A, B), and a first input of which is a third quadrant (C) is coupled to each antenna element, the second input is coupled to each antenna element in the fourth quadrant region (D), and the sum output and difference output of outputs from those quadrant regions (C, D) are provided. Forming a second hybrid (82) and a first input coupled to the sum output of the first hybrid (81) and a second input coupled to the sum output of the second hybrid (82), A third hybrid (91) for forming and outputting a sum output and a difference output thereof, and a first hybrid An input is coupled to the differential output of the first hybrid (81) and a second input is coupled to the differential output of the second hybrid (82) to form and output the differential output of a fourth hybrid ( 92) and a first input is coupled to each antenna element in the central region (E) and a second input is coupled to the sum output of the third hybrid (91) to form their sum output. 5th to output
An antenna device comprising: a hybrid (101).
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