JPH02224505A - フェーズドアレイ空中線 - Google Patents

フェーズドアレイ空中線

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JPH02224505A
JPH02224505A JP4618089A JP4618089A JPH02224505A JP H02224505 A JPH02224505 A JP H02224505A JP 4618089 A JP4618089 A JP 4618089A JP 4618089 A JP4618089 A JP 4618089A JP H02224505 A JPH02224505 A JP H02224505A
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JP
Japan
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phase
phase shifter
phased array
quantized
array antenna
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Yoshihiko Kuwabara
義彦 桑原
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NEC Corp
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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、フェーズドアレイ空中線に関し、特にディジ
タル移相器を用いたフェーズドアレイ空中線の量子化ロ
ーブの低減技術に関する。
(従来の技術) 周知のように、フェーズドアレイ空中線では、ウィルキ
ンソン形の並列給電方式が一般的であるが、フェーズド
アレイ空中線の各素子の励振位相の制御にディジタル移
相器を使用した場合、開口分布に周期的な量子化位相誤
差が生じ、その周期性のために比較的高いレベルのサイ
ドローブ(量子化ローブ)が生じる。このような量子化
ローブの低減をはかる方法としては、従来、量子化ロー
ブが非可視領域のみに現れるようにする方法(例えば信
学論70/7. Vol 53J NIL7: rディ
ジタル移相器を用いたフェーズドアレイ空中線のサイド
ローブ低減法」復原、鈴江、幅木)、二次位相給電法(
例えば信学論7115. Vol 54−B NIL5
: rフェーズドアレイ空中線の二次位相給電方式−量
子化位相誤差−」徳丸、久郷、永井)、多段階決定法に
よって、最適位相設定を行う方法(例えば信学論$17
8 Vol J64−11.l1la8:rディジタル
移相器を用いたアンテナ列の多段階決定法によるサイド
ローブ抑圧」角田、復原)等、各種の提案がなされてい
る。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上述したサイドローブ低減法のうち、量子化ロ
ーブが非可視領域のみに現れるようにする方法、多段階
決定法によって最適位相設定を行う方法は、数値計算に
よって最適位相設定を行う方法であるので、例えばマイ
クロ波着陸装置のビーム走査空中線のように、細かい走
査ステップで広範囲にわたりビーム走査する必要のある
フェーズドアレイ空中線においては、膨大な数値計算を
必要とする。また、二次位相給電方式については、必然
的に正確なディレィラインが必要となり、高い周波数帯
についてはその正確な実現が困難である場合があると考
えられる等の問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、ディジタル移相器を用いたフェーズドアレイ
空中線におけるサイドローブの低減を、複雑な計算を要
さずに簡易な構成で実現できるフェーズドアレイ空中線
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、本発明のフェーズドアレイ
空中線は次の如き構成を有する。
即ち、本発明のフェーズドアレイ空中線は、各素子アン
テナの励振位相の制御にディジタル移相器を用いるフェ
ーズドアレイ空中線であって;このフェーズドアレイ空
中線は、2分配器とこの2分配器の各出力端に接続され
る回路であって、ディレィラインと分岐回路とが交互に
縦続接続される直列給電回路と; を備え、前記ディジ
タル移相器は各分岐回路にそれぞれ接続されること; 
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フェーズドアレイ
空中線の作用を第1図を参照して説明する。
第1図は、N個の素子アンテナを2等分し、素子番号が
1〜N/2の集団を一方の直列給電回路に、素子番号が
(N+1’)/2〜Nの集団を他方の直列給電回路にそ
れぞれ対応させた場合の特性図であり、素子番号N/2
と同(N+1)/2が回路先端側、素子番号1と同Nが
回路末端側である。
2分配器の各出力端に接続される直列給電回路の遅延量
は回路末端に近づく程に増大し、その増加量は各回路に
おいて同一である。従って、両回路における遅延特性は
第1図中実線で示す如く左右対称になる。
今、ある任意の走査角にビームを設定するために各素子
アンテナに与えるべき位相量が図中1点鎖線で示す特性
であるとする。すると、各ディジタル移相器では、遅延
量を考慮して移相量を定めるから、図中1点鎖線と図中
実線の差として得られ図中点線で示す位相量を対応する
素子アンテナに供給することになる。
ここで、注意すべきことは、図中点線で示すように、デ
ィジタル移相器が与える位相分布の傾きが、素子番号が
1〜N/2の集団と素子番号が(N+1)/2〜Nの集
団とで異なる結果、量子化位相誤差の規則性が一律でな
くなるということである0例えば第2図に示すようにな
る。
第2図は、4ビツトデイジタル移相器を用いたN=78
のリニアアレイ(こおいて、素子アンテナ間の遅延位相
を346°、周波数50601)lz、ビーム走査角3
3°の時の量子化位相誤差の分布を示す、規則性が一律
でないことが示されている。
各素子アンテナは、このような量子化位相誤差を含んだ
形で励振されるが、第2図に示すものにおいて、振幅給
電分布がサイドローブレベル−30dBのテーラ分布で
指向性合成すると、最大サイドローブが一26dBとな
る。これに対し、従来の一般的な並列給電回路方式また
は片側から給電する方式のりニアアレイにおいて、同様
に4ビツトのディジタル移相器を用いて同様の条件で指
向性合成を行うと、最大サイドローブレベルが−21’
 dBとなり、5 dBサイドローブレベルが本発明の
場合よりも高くなる。
つまり、サイドローブを低減できるのである。
(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3図は本発明の一実施例に係るフェーズドアレイ空中
線を示す、第3図において、信号源6からの信号は2分
配器5によって2等分配され、ディレィライン3と方向
性結合器4が交互に縦続接続されな直列給電回路に送ら
れる。方向性結合器4は必要な電力を取り出し、ディジ
タル移相器2に給電する。ディジタル移相器2はビーム
走査に必要な位相量にディレィライン3で遅延された遅
延位相を加えて、量子化位相誤差を含んだ形で素子アン
テナ1を励振する。
第4図は、4ビツトデイジタル郡相器を用い、素子数7
′8、素子間隔35龍のリニアアレイで、振幅給電分布
をサイドローブレベル−30dBのテーラ分布、ディレ
ィラインの波長短縮率が1.63の時、周波数5031
MH2,同5060MH2,同5090.7MHzにお
いて、ビーム走査角を0°〜42°毎3°ステツプで指
向性合成を行った時のビーム走査精度、サイドローブレ
ベルの計算例である。
第4図(1)〜(3)において、実線は本発明によりサ
イドローブを低減した場合を示し、点線は従来の並列給
電方式の場合を示す0両者の比較において明らかなよう
に、本発明の実施によって、平均2〜3 dBのサイド
ローブ低減が実現できることが解る。
最も、本発明のサイドローブ低減効果は、全ての条件に
おいて発揮されるわけではない0例えば第4図(1)の
周波数5090.711Hz、ビーム走査角3゜の場合
のように従来方式の場合よりもサイドローブレベルが逆
に高くなっている場合がまれにある。
これは、量子化位相誤差が、第5図に示すように、規則
性を持つようになり、ランダム性に欠ける状態となるか
らである。ただし、このようなケースが発生する確率は
小さく、もしこのようなケースが発生した場合、公知の
サイドローブ低減技術で。
サイドローブの抑圧をすれば良い。
なお、第4図(4)〜(6)において、実線は本発明に
よるビーム走査精度、点線は従来の並列給電方式のビー
ム走査精度を示すが、第4図(5)(6)から明らかな
ように、本発明の実施によって、サイドローブの抑圧と
ともに、ビーム走査精度を向上させる効果もあることが
解る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のフェーズドアレイ空中線
によれば、2分配器のそれぞれの出力端に、ディレィラ
インと分岐回路を交互に縦続接続した直列給電回路を接
続し、各分岐回路に接続されるディジタル移相器によっ
て、前記ディレィラインの位相遅れも含めて素子アンテ
ナの給電位相の量子化を行って、ビーム走査を行うよう
にしたので、簡易な構成でもって量子化位相誤差をラン
ダム化でき、その結果量子化ローブを平均的に抑圧でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の動作原理の説明図、第2図は量子化位
相誤差のランダム化の様子を示す特性図、第3図は本発
明の一実施例に係るフェーズドアレイ空中線の構成ブロ
ック図、第4図は本発明の実施によってサイドローブが
抑圧されることを示す比較特性図、第5図は本発明の効
果がなくなる場合を例示する特性図である。 1・・・・・・素子アンテナ、 2・・・・・・移相器
、 3・・・・・・ディレィライン、 4・・・・・・
方向性結合器、5・・・・・・2分配器、 6・・・・
・・信号源、 7・・・・・・終端抵抗。 槃各)号 1列給電、回路氷お1プシL造特性 −−−2る−41)アンデヲ′へ与え3A擾イL杵材ケ
ホ影−一一一一 湾ノタルオ外目aXお(ブろオ影侘I
オノ匪氷硬撹咽目 第 l 図 7−4各了〉弓 、5−−−テλレイライン。 6−2今台己矛シ2 7−N鋼豹、拒、抗。 2−−一乞シ゛クル孝多躇 4−−一方イク・嵐始イト41し σ−−a−qλ勇( 本発矧のフェーズドアし4を−P嬢O肩戒aJ#、51
!] +S  20 25 30 35 40 45  So
  55渫))号 を誓4j乙イデrr1更、差づわトλ);(方4乙咽の
効!sKなく看ろ膚春) 第5 図 手続補正書(方式) 24発明の名称 3、補正をする者 事件との関係 住  所 名  称 4、代理人 住  所 フェーズドアレイ空中線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 各素子アンテナの励振位相の制御にディジタル移相器を
    用いるフェーズドアレイ空中線であってこのフェーズド
    アレイ空中線は、2分配器とこの2分配器の各出力端に
    接続される回路であって、ディレイラインと分岐回路と
    が交互に縦続接続される直列給電回路と;を備え、前記
    ディジタル移相器は各分岐回路にそれぞれ接続されるこ
    と;を特徴とするフェーズドアレイ空中線。
JP1046180A 1989-02-27 1989-02-27 フェーズドアレイ空中線 Expired - Lifetime JPH07101808B2 (ja)

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