JPH02202706A - アレイアンテナ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は開口面が平面状または曲面状であるアレイアン
テナに係り、特に合成アンテナ利得等のモニタ技術に関
する。

（従来の技術） アレイアンテナの合成アンテナ利得のモニタ方式として
は、従来、例えば第４図に示すものが知られている。第
４図において、周知のように、アレイアンテナは、開口
面が平面状または曲面状となるように配設される複数の
素子アンテナ９・・・と、各素子アンテナ９ごとに設け
られ移相器４や増幅器５などを内蔵する複数の送受信モ
ジュール６・・・と、移相器４・・・の位相量を調整制
御する位相制御器７′と、各送受信モジュール６へ高周
波電力を分配する水平面の電力分配器２および垂直面の
電力分配器３と、図示省略したが、各送受信モジュール
６からの高周波電力を合成する水平面および垂直面の電
力合成器と、電力分配器（２，３）への高周波信号の出
力と電力合成器の合成出力を受信する送受信器１と、図
示省略したが、送受信モジュール６および送受信器１と
電力分配器および電力合成器との間にそれぞれ設けられ
る送受切換器（サーキュレータ、スイッチ等）とを基本
的に備える。

なお、電力分配器と電力合成器とを別個に設けるのは、
送受信を同時に行えるようにする、あるいは、送信は大
電力を一様に送出し、受信はウェイティングをかけサイ
ドローブ特性の改善を図る等の目的からであるが、分配
と合成を１つの装置で行うようにした電力分配／合成器
を備えるアレイアンテナもあることは周知の通りである
。

ところで、従来、この種のアレイアンテナの合成アンテ
ナ利得のモニタ方式は、第４図に示すように、モニタ用
アンテナ１５をアレイアンテナの放射面前方の遠方又は
近傍に設置し、これにモニタ用送受信器１２を接続して
相互に電波を送受信し、受信された電波の強さを測定し
て求める方式（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来のモニタ方式では、外囲環
境による電波反射等の影響を受けやすく測定値が一定し
ないことがある。また、外囲環境の影響を少なくするた
めにアレイアンテナの近傍にモニタ用アンテナを設置す
ると、各素子アンテナとモニタ用アンテナの距離が場所
によって異なるので、合成電力測定値に誤差が生じたり
、特定の放射ビーム以外のモニタが困難になるという問
題点がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので
、その目的は、外囲環境の影響を排除して安定した測定
が行えると共に、任意のビーム方向でのモニタを可能に
するアレイアンテナを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のアレイアンテナは
次の如き構成を有する。

即ち、本発明のアレイアンテナは、複数の素子アンテナ
と；　この複数の素子アンテナそれぞれに対応して設け
られその対応する素子アンテナの送受信位相を移相する
移相器を少なくとも内蔵する複数の送受信モジュールと
；　この複数の送受信モジュールへの高周波電力の分配
とその複数の送受信モジュールからの高周波電力の合成
とを行う電力分配／合成器、または、複数の送受信モジ
ュールへ高周波電力を分配する電力分配器およびその複
数の送受信モジュールからの高周波電力を合成する電力
合成器と：　を備え、開口面が平面状あるいは曲面状で
あるアレイアンテナにおいて；　前記送受信モジュール
が対応する素子アンテナへ供給する電力の一部または素
子アンテナの放射電力の一部を送信モニタ信号として取
り出すこと、および、受信モニタ信号を素子アンテナに
受信させることあるいは受信モニタ信号を送受信モジュ
ールの受信入力端へ供給することを少なくとも行う複数
のモニタ信号形成／供給手段と；　前記複数のモニタ信
号形成／供給手段それぞれに対応して設けられそのモニ
タ信号形成／供給手段が出力する送信モニタ信号の位相
を移相して出力すること、および、入力された受信モニ
タ信号の位相を移相して対応するモニタ信号形成／供給
手段へ出力することを行う複数のモニタ用移相器と；前
記複数のモニタ用移相器が出力する送信モニタ信号の合
成とその複数のモニタ用移相器への受信モニタ信号の分
配とを行うモニタ用電力分配／合成器と；　電波の送受
信時においては前記複数の移相器の移相量を調整制御し
、モニタ時においては前記モニタ信号形成／供給手段が
形成出力する送信モニタ信号が前記モニタ用電力分配／
合成器の合成入力端において、および、前記モニタ信号
形成／供給手段が供給出力する受信モニタ信号が前記複
数の送受信モジュールの受信入力端においてそれぞれ所
要の励振分布となるように前記複数のモニタ用移相器の
移相量を調整制御する位相制御器と；　前記電力分配／
合成器あるいは前記電力分配器へ高周波信号を出力する
一方、その電力分配／合成器あるいは前記電力合成器の
合成出力を検出することと、前記モニタ用電力分配／合
成器へ受信モニタ信号を出力する一方、そのモニタ用電
力分配／合成器の合成出力を検出することとをそれぞれ
独立して行う２台の送受信器、または、前記電力分配／
合成器あるいは前記電力分配器へ高周波信号を出力する
とともに、前記モニタ用電力分配／合成器の合成出力の
電力を検出することと、前記モニタ用電力分配／合成器
へ受信モニタ信号を出力するとともに、前記電力分配／
合成器あるいは前記電力合成器の合成出力の電力を検出
することとを切り替えて行う１台の送受信器と；を備え
ていることを特徴とするものである。

（作　用） 次に、前記の如く構成される本発明のアレイアンテナの
作用を説明する。

本発明のアレイアンテナでは、送信系のモニタ情報は、
各素子アンテナへ供給される高周波電力の一部あるいは
各素子アンテナの放射電力の一部を送信モニタ信号とし
て取り出し、それらを合成したものから求める。また、
受信系のモニタ情報は、受信モニタ信号を各素子アンテ
ナに受信させてその出力を得、あるいは受信モニタ信号
が各素子アンテナの受信出力となるようにし、それらを
合成したものから求める。

要するに、本発明のアレイアンテナでは、各素子アンテ
ナそれぞれの送信系と受信系を各別に、かつ、直接的に
モニタ対象とする。故に、従来のような外囲環境の影響
を排除できるので、安定した測定をなし得る。また、開
口面は任意の面形状であるが、従来のような素子アンテ
ナに対する距離等の問題がないので、任意のビーム方向
での所望のモニタを行うことが可能となる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るアレイアンテナを示す
、なお、従来例アンテナと同一構成部分には同一名称符
号を付しである。

第１図において、モニタ用結合器８は、モニタ信号形成
／供給手段であって、本第１実施例では素子アンテナ９
とこれに対応する送受信モジュールとの間に設けた結合
器のうちの例えば垂直方向の所定数を１組としたもので
ある。即ち、このモニタ用結合器８は、第２図に示すよ
うに、水平方向の素子アンテナごとに設けられ、それぞ
れ対応するモニタ用移相器１０を介してモニタ用電力分
配／合成器１１に接続される。モニタ用電力分配／合成
器１１にはモニタ用送受信器１２が接続される。そして
、移相器４・・・および同１０・・・の移相量は位相制
御器７によって後述するように調整制御される。

次にその動作を説明する。まず、送信系のモニタは次の
ようにして行われる。即ち、送受信器１で発生した高周
波信号は、水平面の電力分配器２で方位方向へ分配され
、さらに垂直面の電力分配器３で分配され送受信モジュ
ール６へ送られる。

送受信モジュール６では、移相器４において位相制御器
７からの制御信号に対応した位相制御を受けた後に増幅
器５により電力増幅される。そして、送受信モジュール
６の出力は、モニタ用結合器８を通って素子アンテナ９
がら空間へ放射される。

この時の電波放射方向が水平面内の任意の方向に向くよ
うに前記位相制御がなされるのである。

一方、モニタ用結合器８で取り出された送信信号の一部
（送信モニタ信号）はモニタ用結合器８で垂直方向に合
成された後、モニタ用移相器１０で位相制御され、電力
分配／合成器１１で電力合成され、モニタ用送受信器１
２で受信され、電力レベルが検出される。即ち、送信系
のモニ゛りがなされる。

この時、第２図に示すように、素子アンテナ９が曲面状
に配列されている場合、素子アンテナ９から放射される
電波の位相が任意の方向に平面波となるように送受信モ
ジュール６の移相器４を制御するので、モニタ用結合器
８で取り出した信号は、同位相にならない、従って、こ
れらの送信モニタ信号をモニタ用電力分配／合成器１１
でそのまま合成しても合成損失は大きくなる。そこで、
開口面の曲面に相当する電波の位相差を移相器４で位相
シフトすることによって空間で平面波を得ることができ
るので、逆に移相器４で位相シフトされた量だけモニタ
用移相器１０で再補正して送信モニタ信号を同相に直せ
ば電力分配／合成器１１で合成することができる。この
ようにして得られた合成電力をモニタ用送受信器１２で
検出し監視することによって送信アンテナ利得をモニタ
できる。

以上は、送信アンテナ利得をモニタする場合である。つ
まり、送信系のモニタは実際に電波を放射して行うとこ
ろから、代表例としてアンテナ利得のモニタ方式を説明
した。しかし、モニタの内容には、その他例えば移相器
４が正規に作動しているか否かを個々の移相器４につい
てモニタする。

特性に経年変化があるか否かをモニタする等、種々のも
のがある０本発明のアレイアンテナでは任意のモニタが
行えるのであり、それはモニタ用移相器１０の移相量を
適宜制御することによって可能である。従って、送信系
のモニタにおいては、複数のモニタ用移相器１０・・・
の移相量は、一般に、モニタ結合器８・・・が出力する
送信モニタ信号がモニタ用電力分配／合成器１１の合成
入力端において所要の励振分布となるように調整制御さ
れるということができる。

次に、受信系のモニタは前記とは逆の経路で行われる。

即ち、モニタ用送受信器１２からの受信モニタ信号はモ
ニタ用電力分配／合成器１１にて各モニタ移相器１０へ
分配出力される。各移相器１０の出力たる受信モニタ信
号はモニタ用結合器８と介して送受信モジュール６の受
信入力端に供給される。そして、各送受信モジュール６
の出力は図外の垂直面および水平面の電力合成器を介し
て送受信器１に取り込まれ合成電力が検出される。

ここに、各モニタ用移相器１０の移相量は、前述したよ
うに、モニタの目的に応じて定められ、−ｍには、複数
の送受信モジュール６・・・の受信入力端に供給される
受信モニタ信号がその受信入力端において所要の励振分
布となるように調整制御される。なお、移相器４の移相
量制御もモニタの目的に応じて行われる。

なお、本第１実施例アンテナでは、垂直面は平面状とし
ているが、垂直面も曲面状とし、モニタ用結合器８で合
成する前に他のモニタ用移相器を挿入して、位相補正を
行ってもよい。

次に、第３図は本発明の他の実施例に係るアレイアンテ
ナを示す０本第２実施例では、モニタ信号形成／供給手
段を、各素子アンテナ９の極近傍に配置されるモニタ用
微小アンテナ１４と、垂直方向の所定数モニタ用微小ア
ンテナ１４を１組として水平方向の素子アンテナ９ごと
に設けられるモニタ用電力分配／合成器１３とで構成し
たもので、各電力分配／合成器１３は対応するモニタ用
移相器１０に接続される。

本第２実施例では、各素子アンテナ９の放射電力の一部
が対応するモニタ用微小アンテナ１４によって取り出さ
れ、そのうち垂直方向のものがモニタ用電力分配／合成
器１３で合成され対応するモニタ用移相器１０へ出力さ
れる。逆に、各モニタ用移相器１０からの受信モニタ信
号は、対応するモニタ用電力分配／合成器１３にて各モ
ニタ用微小アンテナ１４に供給され電波として送信され
対応する素子アンテナ９に受信される。

なお、以上説明した各実施例において、送受信モジュー
ルは特に増幅器を有する必要はないことは言うまでもな
い。

また、送受信器１がモニタ用送受信器１２を共用し、サ
ーキュレータやスイッチ等の送受切換器を用いて送信系
と受信系を切り換えてモニタするようにしてもよい６ さらに、アレイアンテナは、送信と受信を共用する１つ
の電力分配／合成器を用いるタイプのものであっても同
様に適用できることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のアレイアンテナによれば
、各素子アンテナそれぞれの送信系と受信系を各別に、
かつ、直接的にモニタ対象とするようにしたので、従来
のような外°囲環境の影響を排除でき、安定した測定を
なし得る。また、開口面は任意の面形状であるが、従来
のような素子アンテナに対する距離等の問題がないので
、任意のビーム方向での所望のモニタを行うことが可能
となる。

さらに、本発明によれば、合成アンテナ利得のモニタだ
けでなく、個々の素子アンテナごとにその系の状態をモ
ニタすることや特性の経年変化有無のモニタ等もなし得
るという潰れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係るアレイア
ンテナの構成概念図、第３図は本発明の他の実施例に係
るアレイアンテナの構成概念図、第４図は従来のアレイ
アンテナのモニタ方式の構成概念図である。 ｌ・・・・・・送受信器、　２・・・−・・水平面の電
力分配器、３・・・・・・垂直面の電力分配器、　４・
・・・・・移相器、５・・・・・・増幅器、　６・・・
・・・送受信モジュール、７・・・・・・位相制御器、
　８・・・・・・モニタ用結合器、９・・・・・・素子
アンテナ、　１０・・・・・・モニタ用移相器、１１・
・・・・・モニタ用電力分配／合成器、　１２・・・・
・・モニタ用送受信器、　１３・・・・・・モニタ用電
力分配／合成器、　　１４・・・・・・モニタ用微小ア
ンテナ。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博 木光咽の＄／更施ノ副アンプ≠ψ７右顛廂３列（仝湊横
−へ図） 第　／　凶 ｊ−−−ＸＡともＪ各　　２−−一水平面０鉋力・余媛
３−幻Ｌｍｔｙ＞４１ｂ今配酷　６−メ引Ｉヅエール８
−一一モニタ用祐、会（シ　　ターーー童各了ンテテｌ
θ−・・モニダ井君Ｉ各　　　ｆｌ−５モニタ期化力分
洒６／今八り各１２−・−モニグ乎迭虐楼オ（ 第　２　図 ｆ−−−’！、４２ｇｇ−２−＝　ノチ（−１乙ら）ｒ
）ａｙｔＪＤｌｅ＆、Ｊ−・−ｔｌ＊凸の幻イトＷＡｒ
　　に−−・〃刈１七ジ亙−ル７−・・ＪｆＬ苅制ｐト
碍−２−−１手アンテナｌθ−・柔二タ項オ翫よｌ瀝Ｓ
−／／−一−モニタ用電か分爵６／イト古１咎。 １２・・・モニタ用Ｘし突オ＆１名。 本糸明０．第２支施ノ削アンテヵ／ＩぶＬ戒例祭　、３
　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の素子アンテナと；この複数の素子アンテナそれぞ
   れに対応して設けられその対応する素子アンテナの送受
   信位相を移相する移相器を少なくとも内蔵する複数の送
   受信モジュールと；の複数の送受信モジュールへの高周
   波電力の分配とその複数の送受信モジュールからの高周
   波電力の合成とを行う電力分配／合成器、または、複数
   の送受信モジュールへ高周波電力を分配する電力分配器
   およびその複数の送受信モジュールからの高周波電力を
   合成する電力合成器と；を備え、開口面が平面状あるい
   は曲面状であるアレイアンテナにおいて；前記送受信モ
   ジュールが対応する素子アンテナへ供給する電力の一部
   または素子アンテナの放射電力の一部を送信モニタ信号
   として取り出すこと、および、受信モニタ信号を素子ア
   ンテナに受信させることあるいは受信モニタ信号を送受
   信モジュールの受信入力端へ供給することを少なくとも
   行う複数のモニタ信号形成／供給手段と；前記複数のモ
   ニタ信号形成／供給手段それぞれに対応して設けられそ
   のモニタ信号形成／供給手段が出力する送信モニタ信号
   の位相を移相して出力すること、および、入力された受
   信モニタ信号の位相を移相して対応するモニタ信号形成
   ／供給手段へ出力することを行う複数のモニタ用移相器
   と；前記複数のモニタ用移相器が出力する送信モニタ信
   号の合成とその複数のモニタ用移相器への受信モニタ信
   号の分配とを行うモニタ用電力分配／合成器と；電波の
   送受信時においては前記複数の移相器の移相量を調整制
   御し、モニタ時においては前記モニタ信号形成／供給手
   段が形成出力する送信モニタ信号が前記モニタ用電力分
   配／合成器の合成入力端において、および、前記モニタ
   信号形成／供給手段が供給出力する受信モニタ信号が前
   記複数の送受信モジュールの受信入力端においてそれぞ
   れ所要の励振分布となるように前記複数のモニタ用移相
   器の移相量を調整制御する位相制御器と；前記電力分配
   ／合成器あるいは前記電力分配器へ高周波信号を出力す
   る一方、その電力分配／合成器あるいは前記電力合成器
   の合成出力を検出することと、前記モニタ用電力分配／
   合成器へ受信モニタ信号を出力する一方、そのモニタ用
   電力分配／合成器の合成出力を検出することとをそれぞ
   れ独立して行う２台の送受信器、または、前記電力分配
   ／合成器あるいは前記電力分配器へ高周波信号を出力す
   るとともに、前記モニタ用電力分配／合成器の合成出力
   の電力を検出することと、前記モニタ用電力分配／合成
   器へ受信モニタ信号を出力するとともに、前記電力分配
   ／合成器あるいは前記電力合成器の合成出力の電力を検
   出することとを切り替えて行う１台の送受信器と；を備
   えていることを特徴とするアレイアンテナ。