JPH03165104A - 電子走査アンテナ - 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〕 この発明はデジタル移相器を用いてアンテナのビーム走
査方向を変化させるモノパルス方式の電子走査アンテナ
の菱パターンの零点方向角度設定の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第１４図は従来の電子走査アンテナのうち９面状配列で
１次元のビーム走査を行うアレーアンテナの鷹成図であ
る。図中Ａ１ｍ　’２　ｍ・・・・・・Ａｓ／Ｉｉ素子
アンテナ、ｚｌ、ｚ２．・−・ＺＮはデジタル移相器。

（ｊｓ）（１ｂ）はそれぞれ−個の素子アンテナＡ１・
・・モノパルスフンパレータ（２）の和信号出力端子。

Ｐｄ１は同じく水平方向差信号出力端子、（３）はモノ
パルス受信機であろう この構成によって電波の到来方向を横細するモノパルス
アンテナ方式を実現している。

次に動作について図を用いて説明する。第２図は第１４
図の構成においてＮ＝４０とし開口面（ｘ−ｙ平面）上
の素子アンテナのＸ方向、ｙ方向の配列牧ＮＸ　、　Ｎ
ｙをそれぞれ８．５としてＸ軸及びＹ軸に関して対称に
配列し、Ｘ方向、ｙ方向の配列の素子間隔（ｉｘ、ｄ、
をそれぞれ１，１．５とし九列における開ロ面内素子ア
ンテナ配置ｆ図である。またアンテナ開口面と直交する
軸を２軸として、ビーム走査はＸ　−ｇ平面内について
のみ行う１次元走査について考えるこさとする。

電子走査アレーアンテナにおいて素子アンテナＡＩ　、
　Ａ２・・・ＡＮにより受傷された信号は移相器ｚ１＋
ｚ２ｅ・・・ＺＮ　によって一定量の位相シフトを受け
た後１合成器（１’３）Ｃ１１））　　によってＮ／２
個づつ合成される。この合成信号をそれぞれＳｌ　＊　
Ｓ２　　とするト次段に接続されているモノパルスコン
パレータ（２）を通ることによりその和信号出力端子ｐ
、　　に現われる信号Ｅｓ１　＊　及び水平方向差信号
出力端子Ｐｄ１に現われる信号略はそれぞれ以下で表わ
される。

モノパルスアンテナ方式はモノパルス受信機（３）にを
取るように移相５　ｚｌ　−ｚ２　ｅ・・・ＺＮ　で与
える位相シフト（Ｊ）を制御する方式である。この方式
のアンテナの放射パターンにおいてΔが肴小値を取る角
度をビーム走査角と称する。

かかるモノパルス電子走査アンテナのビーム指向誤差、
即ち所望のビーム走査角（ビーム指令角） に対する実際のビーム走査角のずれは大別して以下の２
つの要因により決定される。

（７）移相器がデジタル移相器であることから各素子ア
ンテナに与えることができる給電位相が離散値となり、
所望のビーム走査角に対応して個別に決定される理想的
な給″１位相に対する差異が生じることに寄因する量子
化位相誤差。

（イ）　ビーム走査のためのデジタル移相器の設定変更
等に伴う規則性のないランダム位相誤差。

まず量子化位相誤差について説明する。

ビーム走査角をＸ　−Ｚ平面上で２軸から測つ之角度θ
ｄ　に設定する場合第２　＋ｇに示す各素子アンテナＡ
Ｉ、・・・Ａ１・・・Ａ４ｏ　　に与えるべき励損位相
はφＡｉ　＝　ｋＸｔ　＋ｉｎθｄ−１２）である。こ
こでｘｌ　は各素子アンテナＡＩ＋−・・Ａ１・−・Ａ
４０の位置するＩ座標でありｋは次式で表わされる位相
定数である。

２　π に＝□　　　　　　　　・・・　　（３）（式（３））
においてλは波長である。しかしながら各素子アンテナ
の励損位相の設定はデジタル移相器Ｚ１ｅ　Ｚ２・・・
ｚｌ・−Ｚ４０を用いて行うことになるので実際の各素
子アンテナの励機位相の値φＢ１は以下に示すような量
子化された値きなるっφＢ１＝〔φＡ１１Ｂ　　　　・
・・　（４）ここで〔φＡ１〕□は量子化単位をＢとし
九ときのφＡ１に青も近い量子化位相量である。デジタ
ル移相器のビット数をｐとした場合量子化単位Ｂは以下
の１直を増る。

Ｂ＝２π／ｐ　　　　　　・・・　（５）第２図で表わ
される１次元走査アレーアンテナにおいてビーム設定角
をθｄ　としたときの水平方向差信号出力端子ｐａｔで
観測される差パターンは次式となる。

１； ここでＥｌ　は１番目の素子の放射電界の振幅。

ψＩ　Ｆｉ（式１２））で与えられる所間の励振位相量
からの変位を表わす関数であり、ψ１　によって実際の
ビーム走査角はビーム設定角θｄからずれる。

変位量をΔθとするきψ１　が小さくΔθも小さい場合
（式（７））は以下のように書き慣えられる。

ここで開口面照度分布を一様分布即ちＥｌ−１の場合で
考えると 軸 となる。

（式（９））の分子の第１項Ｉｒ１ｙ軸の左側の総合の
位相変位量。

第２項はｙ軸の右側の総合の 位相変位量でありこれをそれぞれ きお（。また（式（９））の分母の　ΣＸについては１
＝１１ 第２図に定義したような開口幅りなる定数を導入するこ
とにより となるから（式（９））は以下のように書き表わせる。

ＮｋＤａｓθｄ （式α２）においてψ１−ψ２をθｄにビームを走査す
るための所要位相量に対する位相誤差ととらえれげΔθ
はビーム指向誤差と考えられる。今位相誤差としてデジ
タル移相器による量子化位相誤差を考えているから Ｎ　　　　　　　　　　　Ｎ であろう ここで（式Ｔ＋３　）の変数をθｄ→θ０．ψ１→Ｐ１
゜ψ２→Ｐ２と喧き換えてみる。

ＮＩＣＤｃｍθ０ （式（１り）は初期値θｏ　Ｋビーム走査されている状
預から、開口面上左右の話合励振位相量をそれぞれ微小
ＩＮ　Ｐｔ　、　Ｐ２　だけ積極的に変位させてやるこ
とにより実現されるビーム走査角の微小変位量Δθを示
す式と考えてよいう 以上の考え方に基き具体列を用いて説明を行う。

第２図の開口配列を有するアレーアンテナに対してビー
ム走査指令角θｅ１＋　　０８２．θＢ３　が順次与え
られるものとする。、第３図に示すようにδ８１゜θ８
２．θＢ５　の関係は θ８２＝θ８１＋δ１ であしδ１．δ２　はいずれも微小量であるとする。

それぞれの指令角θ８１．θ８２．θ［に対して各素子
アンテナＡｌｔ・・・Ａ４．・・・Ａ４０に与えるべき
励損位相φＡ１及びデジタル移相器ｚ１．・・・Ｚｌ、
・・・Ｚ４０によって設定される量子化位相φＢ１はそ
れぞれ（式（２））及び（式（４））によって計簑され
る。開口面上の素子アンテナは矩形状に配列されている
ので素子アンテナＡ１〜Ａ５　、　Ａ６〜Ａ１３　、　
”’　Ａ５６〜Ａ４０　Ｋはそれぞれ４素子ずつ共通の
φＡｉ、φＢ１　　の値が付されることとなる。

第１５図にビーム指令角θθ１．θｓ２．θｓ３に対応
したφＡｉ、φＢ１　のイ直及びφＢ１の１直によって
決まる各素子アンテナに接続されたデジタル移相器のビ
ット設定状態とその最小位相変化ｉＢを単位とするｙ軸
の左右の位相量ｐ１　、　ｐ２　の値を示す。各ビーム
指令角のＰｌとＰｌの差界′にΔＰは以下で茨わされる
。

ΔＰ：Ｐ１−Ｐｌ　　　　　　　　　　・・・　　α１
各指令角毎のΔＰのｖｉはそれぞれ以下のｊｊｉ！ｉを
取る。

指令角θ６１　；　Ｎ１　＝−２（ＩＢ　２０Ｂ＝−４
０Ｂ指令角θ８２；△Ｐ２＝−２０Ｂ−２０Ｂ＝−４０
Ｂ指令角θ８５；Δｐ、＝＝−２５Ｂ−２５Ｂ＝−５０
Ｂビーム走査角指令が０８１からθθ２に、あるいはθ
８２から０．５に変化した場合に実際のビーム走査角の
変化量Δθを求める場合は（式（１１）のＰＩ　−Ｐｌ
　　に指令角毎のΔＰの差を適用すればよいからそれぞ
れ以下のようになる。

ＮｋＤＱｌｌｌθ８１ ＮｋＤ可０８２　　　　組■（２）０８２以上の説明は
第１５図からも明らかなように０８１からθＢ２にビー
ム指令角が変化しても実際にデジタル移相器によって設
定される量子化位相は変化しないためビーム走査角の変
化は起こらず。

θＢ２からθ５ｓｌｃビーム指令角が変化した場合に。

１ｏｑの素子アンテナＡ６〜Ａ１ｏ　及びＡ５１〜Ａ３
５のＩａ嘔位相がデジタル移相器の最小位相変化ｔＢだ
け同時に変化することによりビームシフトΔθ２がもた
らされることを示している。３第１６図はこのビーム指
令角θｄ　と実際のビーム走査角θＢ　との関係を表わ
し念ものである。＋ｇ中０８＝θｄの直線が（式ｔ２）
）で与えられる所期の励損位相が各素子アンテナに与え
られた場合のビーム走査角特性を示すものであり、Ｏ印
で表わした点がデジタル移相器による量子化された位相
で各素子アンテナが励振された場合の実し金のビーム走
査角θ０１゜θ０２．θｏ５　を示している。ｇｌ、ε
２．ｅ３　はそれぞれビーム指令角θｓｅｅθ８２．θ
Ｅ１５ＶＣ対応するビーム指向誤差であり、Δθ２　は
この方式で実現できる肴小ビーム走査問１％であると考
えてよい。

次にランダム位相誤差について考える。

ビーム変位量Δθを表わす式（式（９））においてラン
ダム誤差であるψ１．ψ２　がそれぞれ独立で正規分布
Ｎ（０，σ１２）またはＮ（０，σ２２）に従うものと
すると、ψ１−ψ２はＮ　（０，σ１２＋σ２２）に従
う。従ってΔθの礫準偏差をσθ　とするととなる。

ここでσ１２＝σ２２＝σ２ とすると と々る。

ここで（式αｅ）に（式σＤ）を代入するととなゆ。

ｍｅ値がσである開口面にランダム位相誤差によるビー
ム指向誤差のｒｍｓ値σθは次式で 表わされる。

【発明が解決しようとする課題〕

従来の″１子走査アンテナは以上のように構成されてい
たので。

開口面を構成する素子アンテナの うち。

走査角度方向（水平方向）位置座標の共通なものについ
ては全て共通の量子化位相にて励振されることとなるた
め、全素子アンテナ総合の量子化位相誤差が大きく、実
現可能な最小ビーム走査間隔及び量子化ビーム指向誤差
が太き（なる問題点があったっこの問題点を解決するた
めには走査角度方向常電座標の共通な素子アンテナにつ
いて全て共通の励振位相を与えることをせず、ビーム指
向１Ａ差が最小となるようにデジタル移相器の中小位相
変化量単位で全素子アンテナ総合の位相量を設定する方
法があるがこの場合はビーム指令角に応じて各素子アン
テナに与えるべき励振位相量の設定値、即ち各素子アン
テナに接続されたデジタル移相器の位相変化量の計算式
を平易な形で表わすことが帷しく移相器駆動のためのビ
ーム制ＲＩ７５の１Ｆｒｈ作の速度低下、規模の増大を
招くという問題点があったっ また。ビーム走査のためのデジタル移相器の設定変更等
によってもたらされる開口面上のランダム位相誤差の影
響は、その−次関数としてビーム指向誤差がもたらされ
る結果きなり、これが上記量子化位相誤差き前頁された
形で総合のビーム指向誤差となって現われるので、その
ビーム指令角対ビーム走査角特性は第１１図に示すよう
な凹凸を持ったものとな怜これを追尾アンテナとして使
用した場合Ｋｎ追尾性能の安定性を欠く等の問題点があ
り９寸法上の制約から素子アンテナ数に限界がある場合
にもこの方式のままで追尾性能の安定性を改善するため
には （１）デジタル移相器のピット数の増加（２）　　ビー
ム走査に伴うランダム位相誤差安置の低減 等構成コンポーネントに対する規模、性能要求を厳しく
設定する必要が生じるため、装置が大規模かつ高価にな
らざるを得ない等の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来の方式と同様な平易な位相設定量計箆式
を用い九ままで、最小ビーム走査間隔及び量子化ビーム
指向誤差を低減し、さらに比較的小規模なＷＩｌ成のま
まで開口面上のランダム位相誤差の影響によるビーム指
向誤差をも低減し結果きして高精度のビーム指向特性を
有するモノパルス電子走査アンテナを得るこさを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るモノパルス電子走査アンテナは開口面を
構成する全素子アンテナ中の限られた一部の素子アンテ
ナに、従来のデジタル移相器に加えてアナログ移相器を
接続しデジタル移相器によるビームの功朋、役定き、こ
のＷ期設定の間隔を補間するよう々アナログ移相器によ
るビーム梼設定を組み合わせたビーム側倒アルゴリズム
により空間内のビーム走査を行うものである。さらにデ
ジタル移相器による上記ビーム初期設定をより正確々ら
しめるためにデジタル移相器もしくはアナログ移相器と
合成？５きの間に個々に長さの異なる給ｉ！線路を接続
してこの間の透過位相に差異をもたせることにより多数
の素子アンテナの放射シ界分布によって決まる開口面上
の初期位相分布を開口面座標系トで非線形関数状の分布
としデジタル移相器によるビーム初期設定のための各素
子アンテナへの１肋撮位相設定は、上記の非線形分布し
た初期位相も含めて量子化するようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるモノパルス電子走査アンテナによれば
デジタル移相器を用いたビーム初期設定時、及びこの初
期設定間隔を補間する形のアナログ４相器によるビーム
精設定時、いずれも限定された一部の素子アンテナの励
振位相のみを変化させるような移相器側−指令が与えら
れることで。

量子化位相誤差の低減及びランダム位相誤差の低減が実
現され、従来の電子走査モノパルスアンテナに比してそ
れほど大規模な構成としたり、それほど複雑なビーム制
御アルゴリズムを用いたりすることなしにより誤差の少
ない微細なビーム走査が可能となる。

〔実施列〕

以下、この発明の一実施例について説明する。

第１図にこの発明の一実施例によるモノパルス電子走査
アンテナの構成ブロック図を示す。

図中ＺＡ１　、　ＺＡ２　、　ＺＡ３　、　ＺＡ４　は
一部ノ限らレタ素子アンテナの系にのみ接続された４　
Ｉｔ！のアナログ移相器、ＬＡｌ、・・・・・・ＬＡＮ
−４はアナログ移相器の接続されない系にのみ接続され
たアナログ移相器の基準状態と同じ電気長を持つ給電線
＝　　”１　ｅ　Ｌ２　ｍ・・・ＬＮ　Ｆｉアナログ移
相和語Ａｔ〜ＺＡ４もしくは上記給電ＩｆＲＬＡ１・・
・ＬＡＮ−４と合成器（Ｉう）ＩＣ１ｂ）　　との間に
法統された開口面上の初期位相分布を非１簾形分布とす
るための長さの異なる給’ｉＩ！線であろう以下この発
明の一実榴列を図について説明する。

説明の便宜上南口面上の素子アンテナの配列は従来の這
子走査アンテナでの列と同じく＠２図のとおりとし、ビ
ーム走査方向はＸ　−Ｚ平面内の１次元走査とし、モノ
パルスコンパレータｔｚｌ　＋７）　出７７Ｅ８　　及
び恥を用いて信号の到来方向を検知するモノパルスアン
テナ方式を喋るこきについても従来列と全く同じとする
う まず全体の作用、動作について第４１＆のフローチャー
トに華いて説明するつ 全ビーム走査範囲は第５図のσＲで示した範囲として設
定されたとする。この領域をそれぞれが幅θｒを持つ等
間隔δで配置された微小角度領域に分割し個々の領域に
Ｒ，、Ｒ２・・・・・・Ｒｎの番号を付与する。また各
々領域の中心の角度をθ０１ｅθＣ２・・・θＯｎとす
る。

本実施列によるビーム制御アルゴリズムはまずビーム指
令角θｄ　に応じてこの角度が含まれる微小領域の番号
Ｒ１を選定することから始まる。

（第４図のステップ１）この指定された微小領域の中心
θｃ１にビームが初期設定されるようにアナログ邪和語
の設定を初期値に固定したまま全デジタル移相器を設定
する。（第４図のステップ２）この設定によって実際に
ビームが設定された角度θＳＯと微小領域の中心０１　
　との角度差εが初期ビーム指向誤差であり、これは喰
子化位相誤差に基（ビーム指向誤差Δθｑ　とランダム
位相誤差σθの和 ε＝Δθｑ＋σθ　　　　　・・・　ａ優で表わされる
。

次に微小領域Ｒ１内のθＳＯに導かれたビームをアナロ
グ移相器を用いて領域内のビーム指令角θｄ　に走査す
る。（第４図のステップ３）このときのアナログ移相器
ｚＡ１１　ｚＡ２−　ＺＡ５　＊　ＺＡ４　（Ｄ移相量
をそれぞれψＡ１・９′Ａ２・ψＡ５・ψＡ４　　とす
ると・　ビーム指令角θｄ　と領域中心θ０１１１１：
の角度差Δθ。

＝θｄ−θｃ１　　は知ることができるから、この値を
〔式Ｑ’Ｊ　）　ＫおけるΔθと一致するようにアナロ
グ移相器を設定すればよいつ即ち（弐〇３）における９
１１−９２の値が ｑｌｌ−ψ２：（ψＡ１　＋　９’Ａ２）　−（ψＡ３
＋ψＡ４）　”’（イ）となるようなアナログ移相器の
制御をすればよいこさてなる、 アナログ移相器は各々の移相量を十分な細かさで１投定
できるものとすると式Ｃ１の９１−９２も十分な細かさ
で設定でき、（式Ｉ′１３）のΔθで表わされるビーム
変位量の微細な制御が可能である。

次にアナログ移相器１唱の最大移相量をψｍｌＫとした
場合これによってビーム走査することのできる角度幅Δ
θｍ□は式α２より であるつ６０ｍ９Ｋが小さい場合複数個（ｍ個）のアナ
ログ４相器を全てψ。、だけ位相変化させ九場合のビー
ム走査角度幅は概ねアナログ移相器の個数倍ｍへθｍ□
となろう（本実施列ではｍ＝４）アナログ移相器のみの
位相変化によってビーム走査ずつき角度範囲は第５図に
示すようにθ、の範囲であるから、アナログ移相器の最
大移相ｉ＃、〜□と［固数ｍは を満足するように決定してやればよい。

このステップ３におけるビーム走査は全素子アンテナ中
の限られた一部の素子アンテナの励振位相をアナログ移
相器を用いて変えることによって実現しているのでこの
範囲内での開口面上のランタ′ム誤差の変効はごくわず
かでありビーム指向誤差としてはステップ２でもたらさ
れ九式０で表わされるδがほぼそのまま保たれると考え
てよい。

そこで次にこのデジタル移相ｚ３による初期ビーム指向
誤差ｅを低減するための方策として適用した。給・枕線
Ｌ１　、　Ｌｌ・・・ＬＮによる非線形初期位相分布の
効果について説明する。

第１図に示すように本実施列においてはアナログ移相”
　ｚＡｌ　ｅ　ｚＡ２　”・　もしくは給’Ｒ線ＬＡ１
　ｅ　−ＬＡＮ−４と合成器（＋！１）（１１））　　
との間に長さの異なる給電線Ｌ１　、　Ｌｌ、・・・Ｌ
Ｎが介在するためこの給’ｌｋｔ線を信号が通過する間
にもたらされる透過位相の差異が生じる。今この透過位
相の差異をその給’ｔｔｔ　＋ＴＪｊｆ　Ｌｌ　。

Ｌｌ・・・・・・ＬＮと接続される開口面上の素子アン
テナＡ１　＊　’２　　・・・ＡＮ　への励損位相の差
異として見たときに、Ｘ軸方向、ｙ軸方向それぞれ＠６
図に示すような対称形の非線形関数となるように各給Ｎ
ｌ線り、　、　Ｌｌ・・・ＬＮの１炎さを変えるものと
する。ｌｆｎロ而上面７座標（Ｘｌ、７１）に位置する
１番目の素子アンテナＡ１　　に与えられる初期位相φ
ｏ１はφｏ１＝φＸ１＋φｙ１ ・・・　０１ で表わされる。

ここでφｘ１．φｙ１ はそれぞれ と同じ関数形で与えられる！方向及びｙ方向の位置座榎
の関数きしての位相量であるう第２図の例においてはＡ
１−　Ａ５　＝　Ａ５６　、　Ａ４０　　の４素子、Ａ
２゜’４　＊　Ａ５７　＃　Ａ５９　の４素子等原点対
称な位１遣にある複数個の素子アンテナの初期位相が共
通と々る。

ここでこの方式において角度θｄ　にビームを走査する
場合をＮｇ６図のｙ＝３の素子アンテナＡ１゜Ａ６・・
・Ａ５６　　について考える。これを第１図で説明する
。各素子アンテナには（式αｇ）で表わされる初期位相
φｏ１が与えられており、これを打ち消して、（式（２
））で表わされるビーム走査角θｄに対応する所望の位
相φＡ１を与えるためには１次式に示すような位相量φ
ｃ１を各素子アンテナに与える必要がある。

φＯ１＝φＡ１−φｏ１・、−１２ｎ このφｏ１け（式１５））で表わされる量子化単位Ｂの
デジタル移相器で与えることになるので以下の式で表わ
される量子化位相債となる。

φＤ１＝〔φ０１１１゜ 犠 したがって結県的に各素子アンテナに与えられる位相量
をφＥ１さすると φＥｉ”φＤｉ＋’１６０１＝〔φｃ１〕、＋φ。１＝
〔φＡ１−φｏ　１）ｂ＋φｏ１「１ で々わされろう第７図に各素子アンテナに対応するφＡ
１とφＥ１を対比して示す。

この原理によって従来の装置従における場合と同様に（
式Ｉ）で表わされるビーム初期指告角θ８１゜θ８２．
θｓ、　　Ｋ１Ｉｎ次ビーム走査するこきを考える、第
８図、第９図、第１０図はそれぞれθＣ１＝θ（；１゜
θＳ２−θＳ３　のときのφＡｉ、φＯ１ｌφＣ１−φ
ｐｉｅφＥ１を示したものである。ｙ＝ｏ、ｙ＝ヒ１．
５．７＝±３でそれぞれφ。１の形が異なるため、φａ
ｔｅφＤｉｅφＥ１の形もｙ＝ｏ、ｙ＝±１．５．７＝
±３で燭なりたものきなろう従来方式の場合の第１５図
について求めたのき同様にｙ軸の左右のデジタル移相器
の肴小位相変化ｆ＃Ｂを単位とする位相＃Ｐ、。

Ｐｌ　は以下となる。

ここでＰｌｌ　１　Ｐ２１　　は７　＝Ｏ＊　Ｐｌ　２
　ｅ　Ｐ２２　はｙ＝±’　５　＊　Ｐｌ　５　＊　Ｐ
２３　はｙ；±３　Ｋ位置する素子アンテナに与えられ
る位相量である。このｐｌ　、　Ｐｌから（式０！ｉ）
によって求めた各ビーム指令角毎の△Ｐの（ｌｔＬは第
８図、第９図、第１０図から以下であることがわかるう 指令角θ８１　ｔΔＦ、　＝　２９Ｂ　−６９Ｂ　＝　
−４０Ｂ指令角θ８２　ｐΔＰ２＝２７Ｂ−７１Ｂ＝−
４４Ｂ指令角θｓ５ ｐ”Ｐ５＝２５Ｂ　　７３Ｂ＝　　４１５Ｂしたがって
ビーム指令角のθ８．からθ８２．θ８□からθｓ３へ
の変化に伴う実際のビーム走査角の変化量Δθ１．Δθ
２は ４（−４４Ｂ＋４１１１：ｌ） であったのと異なり、指令角の微小変化δ１．δ２に対
応して、実際のビーム走舎角の微小変化ムθ１Δθ２が
実現できることを示している。第１１図にビーム指令角
θｄ　と実際のビーム走査角θＳ　との関係を示す。’
１　＊　’２　＊　’５　　は実際のビーム走査角θ０
１・θ０２・θ０５とビーム指令角θＳ１・θＳ２・θ
Ｓ５きの差、即ちビーム指向誤差であり従来の方式の場
合の図、第１６図と比較すると誤差が低減されていると
七がわかろう 以上により説明されるのが開口面上の非線形初期位相分
布による（式０９）中の量子化誤差Δθ９の低減効果で
あるが、この効果をもたらしているのは微小角走査毎に
設定の変化するデジタル移相器のビット数の減げであり
これは（式Ｈ）中のランダム位相誤差σθの低減につい
ても副次的に寄与すると考えてよい、 結果として本実施例によるモノパルス電子走査アンテナ
のビーム指令角対ビーム走査角特性は従来のモノパルス
電子走査アンテナにおけるそれが第１７図に示すような
凹凸の多いものであったのに対し、第１２図に示すよう
に凹凸の少ないなめらかなものきするこきができる。

なお上記実施例ではビーム走査をＸ　−Ｚ平面内につい
てのみ行う１次元走査のモノパルスアンテナについて説
明したがじ４０面を４分割し、これに対応して第１３図
に示すような回路構成とすることによりＸ　−Ｚ平面内
走査と７−Ｚ平面内走査を組み合わせた２次元走査のモ
ノパルスアンテナとすることもできる。空間内の任意の
の角度へのビーム走査はＸ　−Ｚ平面内走査とｙ　−ｚ
平面内走査に分離して考えることができるが、上記実施
列で説明した原理はｙ−ｚ平面にも同様に適用できるこ
とは明らかであり、結果として２次元走査に対しても上
記実ｉ＠例と同様にビーム指向誤差の低減効果は得られ
る。

また初期位相として与える非線形関数を上記実施例では
、ｘ＠及びＹ軸に関して対称な関数として説明したが、
非対称な関数であってもよく上記実施例と同様の効果を
奏する。

さらに上記実施例では微小領域内のビーム走査にアナロ
グ移相器を使用するものを示したがこれに棒えて全素子
にｊｔ続したデ′）タル移相器よりも位相設定精度の縄
かい高ビツトデジタル移相器であってもよ（上記実施例
と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によればモノパルス電子走査アン
テナのビーム走査用々して全素子アンテナに接続されな
無常のデジタル移相器の他に、−部の素子アンテナに接
続したアナログ移相器（又は位相設定精度の細かい高ビ
ツトデジタル移相器を設け、さらに合成器と該移相器群
との間に長さの異なる給電線を付加した構成を増り、空
間内ビーム走査に際しては全空間を多くの微小領域に分
割し上記微小領域内へのビーム初期設定は、給電線によ
っても九らされ九開口面上の非線形位相分布を含めた形
で補正する形で全素子アンテナに接続されたデジタル移
相器の位相を制御することにより実行し、さらに上記微
小領域内部の細かなビーム走査をアナログ移相器の位相
を制御することにより実行する方式としたので、比較的
小規模な装置４構成で、しかも複雑なビーム制御用アル
ゴリズムを用いることなく精密なビーム制−のできるモ
ノパルス電子走査アンテナが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子走査ア） ンテナの構成図、第２図は開口面上の素子アンテナ配列
図、第３図はビーム指令角θ８１．θ８２．０Ｓ。 の関係を示す図、第４図はこの発明の一実施例によるビ
ーム側倒アルゴリズムを示す７０−チャー）、ｍ５図は
この発明の一実施例によるビーム走査範囲の分割の概念
を示す図、第６図はこの発明の一実施例によるアンテナ
開口面上の素子配列と素子アンテナ位置座標に関して非
繊形関となる開口面上の初期位相分布を示す１゛スｊ、
４１図はこの発明の一実施例に奮けるデジタル移相器に
よるビーム初期設定のための位相設定の原理を示す図、
第８図、＃！９１切、第１０図はそれぞれこの発明の一
実！商列におけるデジタル移相４Ｖｃよるビーム初期指
令角θｓ１ｊθｓ２．θ８５に対応する各素子アンテナ
の励揖泣相、没定状態を示す図、第１１図はこの発明の
一実施例におけるデジタル移相器によるビーム初期指令
角き実！祭のビーム初期走査角との関係を示す図、第１
２図はこの発明の一実＃４列によるビーム指令角対ビー
ム走査角特性を示す図、＠１３図はこの発明の他の実施
列によるモノパルス電子走査アンテナの構成図、第１４
図は従来の電子走査アンテナの構成１（２）、第１５図
は従来の電子走査アンテナにおけるビーム指令角θ８１
．θＳ２ｔθＢ５に対応する各素子アンテナの劾振位相
設定状態を示す図、＄ｌｌｉ図は従来の電子走査アンテ
ナにおける量子化ビーム指向誤差の概念を示す図、第１
Ｔ図は従来の電子走査アンテナによるビーム指令角対ビ
ーム走査角特性を示す図である。 図中ＡＩ　、　Ａ２　、−　ＡＮ　は素子７７テナ＊　
ｚ、＊　ｚ７　＊−ＺＮ　けデジ４ル４相ａｍ　　ｚＡ
Ｉ　Ｉ　ｚＡ２　、ＺＡ５　、　ＺＡ４””　ＺＡ８は
アナログ４相器’　　ＬＡｌ　ｅ　ＬＡ２、−、　ＬＡ
Ｎ−４は給’ｒａ線＊　　Ｌ１＊Ｌ２ｓ””Ｎ　は給電
線、　　ｃ’５）（１’ｂ）（＋ｃ）（ｌｄ）　ｕ合成
器、（２）はモノパルスコンパレータ、Ｐｓ　は和信号
出力端子＃　　Ｐ（１１は水平方向差信号出力端子ｅ　
　Ｐ（１２は垂直方向差信号出力端子、（３）はモノパ
ルス受信機である。 なお、層中、同−符号は同一、又は相当部分を示す。 第 図 第 図 ビ 第 ３ 図 第 図 第 図 第 １ 図 第 図 第 １ 図 第１５図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開口面上に配列された複数個の素子アンテナと、前記素
   子アンテナ全部に接続された第１の移相器と、上記素子
   アンテナの一部に対応する第１の移相器を介して接続さ
   れた第２の移相器と、上記複数個の素子アンテナを少く
   とも２つのブロックに分け、各ブロックごとに上記素子
   アンテナの受信信号を上記第１、第２の移相器を介して
   合成する合成器と、全ビーム走査空間を複数の微小領域
   に分割し、ビーム指令角に応じて設定すべきビーム指令
   角が内部に含まれる微小領域を選定する第１のステップ
   、前記選定された微小領域の中心にビームが初期設定さ
   れるように上記第２の移相器の設定を初期値に固定した
   状態で上記第１の移相器全部のビット設定を行う第２の
   ステップ、この第２のステップの設定によつてビーム設
   定された角度からビーム指令角に向けてビームを走査す
   るように上記第２の移相器の移相量を設定する第３のス
   テップとによりビーム走査するためのビーム制御アルゴ
   リズムを有するビーム制御部と、前記第２の移相器及び
   前記第２の移相器に接続されていない第１の移相器と合
   成器との間にそれぞれ電気長が異なるように接続され、
   開口面上の初期位相分布を非線形分布とするための伝送
   線路とを具備したことを特徴とする電子走査アンテナ。