JPH03145304A - マイクロ波着陸援助システムのためのフェーズドアレイアンテナ - Google Patents
マイクロ波着陸援助システムのためのフェーズドアレイアンテナInfo
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- JPH03145304A JPH03145304A JP2275487A JP27548790A JPH03145304A JP H03145304 A JPH03145304 A JP H03145304A JP 2275487 A JP2275487 A JP 2275487A JP 27548790 A JP27548790 A JP 27548790A JP H03145304 A JPH03145304 A JP H03145304A
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- Japan
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- array antenna
- phased array
- antenna
- radiation elements
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 8
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
- H01Q3/38—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters the phase-shifters being digital
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
〔産業上の利用分野〕
本発明はフェーズドアレイアンテナであって、特にマイ
クロ波着陸援助システムのためアレイアンテナに関する
。
クロ波着陸援助システムのためアレイアンテナに関する
。
西独特許ＤＥ ２９０４０９５ Ｃ２には、フェーズド
アレイアンテナと、連結したカップリングネットワーク
とを有するアンテナシステムが開示されている。このア
ンテナシステムは、複数の放射素子からなり、各放射素
子は電気的に操作可能な移相器を介してカップリングネ
ットワークに結合されている。カップリングネットワー
クは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ：無線
周波数）信号発生源からのＲＦエネルギーを個々の放射
素子へ分配する。
アレイアンテナと、連結したカップリングネットワーク
とを有するアンテナシステムが開示されている。このア
ンテナシステムは、複数の放射素子からなり、各放射素
子は電気的に操作可能な移相器を介してカップリングネ
ットワークに結合されている。カップリングネットワー
クは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ：無線
周波数）信号発生源からのＲＦエネルギーを個々の放射
素子へ分配する。
マイクロ波着陸援助システムのために、高域側のサイド
ローブが減衰し、かつ良好な多重通路として動作するア
ンテナが必要である。仮に、長さ４．５Ｋｍの滑走路で
の方位アンテナ（アレイアンテナ）や、傾斜地形での仰
位アンテナ（エレベーションアンテナ）に、厳しい正確
が要求される場合には、従来のシステムでは幅１．０’
のビームか使用され、４ビットの位相量子化による移相
器が使用される。このビーム幅を用いると、そのシステ
ムが社会の航空交通に使用される時に要求される“高域
側のサイドローブ減衰“と“良好な多重通路動作°特性
とは、空間フィルター技術での複雑に絡み合ったネット
ワークと約１２０の放射素子とを有するアレイアンテナ
によってのみ達成できる。この理由から、上記アレイア
ンテナは非常に高価である。
ローブが減衰し、かつ良好な多重通路として動作するア
ンテナが必要である。仮に、長さ４．５Ｋｍの滑走路で
の方位アンテナ（アレイアンテナ）や、傾斜地形での仰
位アンテナ（エレベーションアンテナ）に、厳しい正確
が要求される場合には、従来のシステムでは幅１．０’
のビームか使用され、４ビットの位相量子化による移相
器が使用される。このビーム幅を用いると、そのシステ
ムが社会の航空交通に使用される時に要求される“高域
側のサイドローブ減衰“と“良好な多重通路動作°特性
とは、空間フィルター技術での複雑に絡み合ったネット
ワークと約１２０の放射素子とを有するアレイアンテナ
によってのみ達成できる。この理由から、上記アレイア
ンテナは非常に高価である。
本発明の目的は、少数の放射素子を有し、それにもかか
わらず航空交通の安全性の要求を満足できるフェーズド
アレイアンテナを提供することにある。
わらず航空交通の安全性の要求を満足できるフェーズド
アレイアンテナを提供することにある。
この目的は、上述のメインクレームに記載されたフェー
ズドアレイアンテナによって達成される。
ズドアレイアンテナによって達成される。
さらに、本発明の利点は、サブクレームに定義されてい
る。
る。
［発明の構成および効果］
本発明によるフェーズドアレイアンテナは、高域側のサ
イドローブ減衰および良好な多重通路機能といった要求
される効果を、６ビットの位相量子化を行う移相器の使
用によって達成できる。より高い位相量子化は、ビーム
照準精度を改善する。
イドローブ減衰および良好な多重通路機能といった要求
される効果を、６ビットの位相量子化を行う移相器の使
用によって達成できる。より高い位相量子化は、ビーム
照準精度を改善する。
ＭＬＳシステムエラーによって、その結果、例えば１°
／４ビットアンテナシステムは、２°／６ビットアンテ
ナシステムと等しくなる。これは、アンテナシステムに
要求される放射素子数の削減を可能にする。
／４ビットアンテナシステムは、２°／６ビットアンテ
ナシステムと等しくなる。これは、アンテナシステムに
要求される放射素子数の削減を可能にする。
本発明の一実施例は、添付の図面を参照して説明される
。その図面はフェーズドアレイアンテナのブロック図で
ある。参照数字１０は、複数の放射素子１１からなるア
レイアンテナを示す。各放射素子１１は、それぞれ移相
器１２を介してカップリングネットワークに接続されて
いる。カップリングネットワークの援助によって、ＲＦ
信号発生源１５からのＲＦエネルギーは、アレイアンテ
ナ１０の放射素子１１へ分配される。
。その図面はフェーズドアレイアンテナのブロック図で
ある。参照数字１０は、複数の放射素子１１からなるア
レイアンテナを示す。各放射素子１１は、それぞれ移相
器１２を介してカップリングネットワークに接続されて
いる。カップリングネットワークの援助によって、ＲＦ
信号発生源１５からのＲＦエネルギーは、アレイアンテ
ナ１０の放射素子１１へ分配される。
このフェーズドアレイアンテナは、以下のように動作す
る。それのメインビームは、与えられた角度によってス
キャンすることかでき、その角度は放射素子へ直線的に
連続する位相増加を与えることによって得られ、その与
えられた大きさの位相差は、隣接する放射素子間で得ら
れる。一般に、デジタル移相器は、この目的のために使
用される。
る。それのメインビームは、与えられた角度によってス
キャンすることかでき、その角度は放射素子へ直線的に
連続する位相増加を与えることによって得られ、その与
えられた大きさの位相差は、隣接する放射素子間で得ら
れる。一般に、デジタル移相器は、この目的のために使
用される。
それは、位相を連続的に調整するのではなく、量子化さ
れたステップに調整する。そのため、はとんどのケース
の場合、所望の位相値は、正確にはセットできないが、
量子化された特有の近似値ならばセットできる。それぞ
れの位相のセツティングによって、移相器のビット数の
減少に応じて、エラーが増加される。４ビットの移相器
は、２２．５°のステップに切換えることかでき、方、
６ビットの移相器は、５．６２５°の分解能を達成でき
る。デジタル移相器による量子化エラーは、電波放射パ
ターン、およびアレイアンテナのスキャン動作に影響す
る。位を目の量子化が増大するのに伴って、アンテナの
電波放射パターン内の望ましくないか避けられないサイ
ドローブのレベルが減少する。また、反対に位相量子化
の減少に伴って、サイドローブレベルが増加する。正確
には、サイドローブレベル（ＳＬＬ）の実効値（ＲＭ
Ｓ ＞は、位相量子化によって次のように表される。
れたステップに調整する。そのため、はとんどのケース
の場合、所望の位相値は、正確にはセットできないが、
量子化された特有の近似値ならばセットできる。それぞ
れの位相のセツティングによって、移相器のビット数の
減少に応じて、エラーが増加される。４ビットの移相器
は、２２．５°のステップに切換えることかでき、方、
６ビットの移相器は、５．６２５°の分解能を達成でき
る。デジタル移相器による量子化エラーは、電波放射パ
ターン、およびアレイアンテナのスキャン動作に影響す
る。位を目の量子化が増大するのに伴って、アンテナの
電波放射パターン内の望ましくないか避けられないサイ
ドローブのレベルが減少する。また、反対に位相量子化
の減少に伴って、サイドローブレベルが増加する。正確
には、サイドローブレベル（ＳＬＬ）の実効値（ＲＭ
Ｓ ＞は、位相量子化によって次のように表される。
Ｓ ＬＬＲＭＳ −５／ （２２ＰｘＮ）なお、Ｐはビ
ット数、Ｎは放射素子の数をそれぞれ示している。高分
解能移相器の使用は、アンテナによって生成されたサイ
ドローブの減少だけでなく、ビーム照準精度を改善する
。１°／４ビット化したものと２°／６ビット化したも
のとの比較は、例えば、後者のビーム照準精度が２の要
因によって理論的に改善されることか示される。
ット数、Ｎは放射素子の数をそれぞれ示している。高分
解能移相器の使用は、アンテナによって生成されたサイ
ドローブの減少だけでなく、ビーム照準精度を改善する
。１°／４ビット化したものと２°／６ビット化したも
のとの比較は、例えば、後者のビーム照準精度が２の要
因によって理論的に改善されることか示される。
多重通路エラーは、サイドローブレベル、干渉している
対象物の反射率、およびアンテナのビム幅に比例する。
対象物の反射率、およびアンテナのビム幅に比例する。
マイクロ波着陸援助システムで要求されるエラー限界を
達成するため、サイトローブレベルとビーム幅に最適な
値を選択しなければならない。例えば、仮に４ビットの
低い位＋［Ｊ Ｈ子化のために、より高いサイドローブ
レベルか可能となり、これに対応して例えば１°のよう
な小さなビーム幅を選択しなければならない。同様の結
果は、サイドローブレベルを減少させるために移相器の
分解能を上げることによって達成することができ、その
結果、より幅の広いメインビームを使うことができる。
達成するため、サイトローブレベルとビーム幅に最適な
値を選択しなければならない。例えば、仮に４ビットの
低い位＋［Ｊ Ｈ子化のために、より高いサイドローブ
レベルか可能となり、これに対応して例えば１°のよう
な小さなビーム幅を選択しなければならない。同様の結
果は、サイドローブレベルを減少させるために移相器の
分解能を上げることによって達成することができ、その
結果、より幅の広いメインビームを使うことができる。
それは、まさしく本発明が対象とする課題である。高分
解能な移相器（６ビット）を使用することによって、こ
れに応じて低いサイドローブレベルを達成できる。その
ビーム幅は、ちょうど２°にできる。以下に示す表は、
アレイアンテナに極めて少ない数の放射素子を要求して
いることを示している。
解能な移相器（６ビット）を使用することによって、こ
れに応じて低いサイドローブレベルを達成できる。その
ビーム幅は、ちょうど２°にできる。以下に示す表は、
アレイアンテナに極めて少ない数の放射素子を要求して
いることを示している。
ビーム幅
アレイアンテナ
１．０゜
１．６５゜
２ ０’
放射素子数
０４
４
２
エレベーションアンテナ
１．０° ９６
１．３° ６４
６ビット移相器の使用による他の効果は、ビム照準精度
が相当向上することである。ビーム照準精度、移相器の
ビット数、および放射素子数の関係は、以下の式によっ
て示される。
が相当向上することである。ビーム照準精度、移相器の
ビット数、および放射素子数の関係は、以下の式によっ
て示される。
Δθ／θＢ ＝９／ （２Ｐ−Ｎ）
ナオ、八〇はビーム変化、θ８はビーム幅、Ｐは移相器
のビット数、Ｎはアンテナシステムの放射素子数である
。
のビット数、Ｎはアンテナシステムの放射素子数である
。
皿子化は、指数関数的にビーム照準精度の一成分として
含まれて、ビーム幅に相関していることか判る。
含まれて、ビーム幅に相関していることか判る。
即ち、ＭＬＳのフェーズドアレイアンテナで６ビット移
相器を使用すると、より広いビーム幅で小さな（放射素
子数の少ない）アンテナを構成することが可能であると
言うことがてきる。νＩＬＳの精度（多重通路動作、サ
イドローブ減衰）によって、これらのアンテナは、狭い
ビーム幅（１°）に少しも劣っておらす、それらはビー
ム照準精度こよって十分優れている。
相器を使用すると、より広いビーム幅で小さな（放射素
子数の少ない）アンテナを構成することが可能であると
言うことがてきる。νＩＬＳの精度（多重通路動作、サ
イドローブ減衰）によって、これらのアンテナは、狭い
ビーム幅（１°）に少しも劣っておらす、それらはビー
ム照準精度こよって十分優れている。
第１図は本発明の実施例に係るフェーズドアレイアンテ
ナのブロック図である。 １０・・・アレイアンテナ、１１・・放射素子、１２移
相器、１４・・カップリングネットワーク、１５・・Ｒ
Ｆ信号源。 第１図
ナのブロック図である。 １０・・・アレイアンテナ、１１・・放射素子、１２移
相器、１４・・カップリングネットワーク、１５・・Ｒ
Ｆ信号源。 第１図
Claims (3)
- （１）電気的に操作可能な移相器を介して共通の無線周
波数信号発生源に接続される複数の放射素子を備えたフ
ェーズドアレイアンテナにおいて、６ビットの位相量子
化を行う移相器を備えたことを特徴とするフェーズドア
レイアンテナ。 - （２）請求項１記載のフェーズドアレイアンテナであっ
て、マイクロ波着陸援助システムに使用されることを特
徴とするフェーズドアレイアンテナ。 - （３）請求項１および２のいずれかに記載のフェーズド
アレイアンテナであって、仰位アンテナに対してビーム
幅が１．３゜、方位アンテナに対してビーム幅が１．６
５゜であることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893934716 DE3934716A1 (de) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Phasengesteuerte gruppenantenne fuer ein mikrowellen-landesystem (mls) |
| DE3934716.8 | 1989-10-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145304A true JPH03145304A (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=6391697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2275487A Pending JPH03145304A (ja) | 1989-10-18 | 1990-10-16 | マイクロ波着陸援助システムのためのフェーズドアレイアンテナ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0423512A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03145304A (ja) |
| AU (1) | AU6387990A (ja) |
| DE (1) | DE3934716A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1316835C (zh) | 1994-11-04 | 2007-05-16 | 安德鲁公司 | 天线控制系统 |
| US6239744B1 (en) | 1999-06-30 | 2001-05-29 | Radio Frequency Systems, Inc. | Remote tilt antenna system |
| DE19938862C1 (de) | 1999-08-17 | 2001-03-15 | Kathrein Werke Kg | Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe |
| DE10104564C1 (de) | 2001-02-01 | 2002-09-19 | Kathrein Werke Kg | Steuerungsvorrichtung zum Einstellen eines unterschiedlichen Absenkwinkels insbesondere von zu einer Basisstation gehörenden Mobilfunkantennen sowie eine zugehörige Antenne und Verfahren zur Veränderung eines Absenkwinkels |
| US6573875B2 (en) | 2001-02-19 | 2003-06-03 | Andrew Corporation | Antenna system |
| US7557675B2 (en) | 2005-03-22 | 2009-07-07 | Radiacion Y Microondas, S.A. | Broad band mechanical phase shifter |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3611401A (en) * | 1968-09-24 | 1971-10-05 | Gen Electric | Beam steering system for phased array antenna |
| US3699584A (en) * | 1970-12-30 | 1972-10-17 | Us Army | Insertion phase correction of phase shifters by presetting binary counters |
| US4586047A (en) * | 1983-06-29 | 1986-04-29 | Rca Corporation | Extended bandwidth switched element phase shifter having reduced phase error over bandwidth |
| FR2602096A1 (fr) * | 1986-07-25 | 1988-01-29 | Thomson Csf | Procede et dispositif de compensation de la dispersion en frequence d'une antenne a balayage electronique, et son application a un systeme d'aide a l'atterrissage de type mls |
-
1989
- 1989-10-18 DE DE19893934716 patent/DE3934716A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-26 EP EP19900118430 patent/EP0423512A3/de not_active Withdrawn
- 1990-10-08 AU AU63879/90A patent/AU6387990A/en not_active Abandoned
- 1990-10-16 JP JP2275487A patent/JPH03145304A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU6387990A (en) | 1991-04-26 |
| EP0423512A2 (de) | 1991-04-24 |
| EP0423512A3 (en) | 1991-06-12 |
| DE3934716A1 (de) | 1991-04-25 |
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