JPH03171905A - 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〉 本発明はアレイアンテナに係り、特に放射特性を改善す
るアレイアンテナの制御方式に関する．（従来の技術） 周知のように、アレイアンテナは、放射開口を構成する
複数のアンテナモジュールを制御することによって所望
の放射特性を得るようにしたものであるが、電力増幅器
等のアクティブ素子を内蔵するアンテナモジュールを用
いるアクティブアレイアンテナでは、アンテナモジュー
ルの互換性の維持や送信電力を高くする必要性などから
アンテナモジュール内の電力増幅器の出力電力を一定と
している場合が多い．そうすると、このままでは、アン
テナの開口分布は均一分布となるので、例えば円形の平
面アンテナの場合、サイドロープレベルは約−１　７　
ｄＢとなり、送信時のサイドロープレベルが高くなる問
題が生ずる． そこで、この種のアクティブアレイアンテナでは、従来
から、素子間引き法、あるいは、シニング法（Ｔ｝ＩＩ
ＮＮＩＮＧ　ＭＥＴＩＩＯロ）と呼ばれる手法が一般的
に採用されている（Ｒ．Ｅ．ＣＯＬＬＩＮ　ａｎｄ　Ｆ
．Ｊ．ＺＵＣＫＥＲ，“ＡＮＴＥＮＮＡ　Ｔｌ｛ＥＯＲ
Ｙ　ＰＡＲ７１，”　ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９６
９，ＰＰ．２１２−２２５，ＮＥＷ　ＹＯＲＫ）．この
手法は、アンテナ開口の中央部のアンテナモジュールを
多く動作させ、アンテナ開口の端部に行くほど動作する
アンテナモジュールを減らすことにより、アンテナ開口
面上に振幅分布を与えて低サイドローブ化を図るように
したものであり、円形の千面アレイアンテナへのシニン
グ法の適用例を第２図に示す． 第２図は円形の千面アレイアンテナの一部を示すが、図
中大きな黒丸は「素子が残っている位置』、即ち、「動
作状態にあるアンテナモジュール』を示し、小さな黒丸
は「素子を間引いた位置」、即ち、「動作停止状態にあ
るアンテナモジュール』を示す．シニング法を適用する
前では−１７。４　ｄＢであったサイドローブレベルが
−２７ｄＢまで改善されたことが報告されている（文献
二角田他，「多段階決定法による平面アンテナ列のサイ
ドローブ抑圧』、電子情報通信学会、アンテナ伝播研究
会資料、ＡＰＩ１５−６５．ｐｐ．６３−６７．１９８
５）．次に、シニング法を適用した従来のアレイアンテ
ナについて図面を参照して説明する．まず、アンテナモ
ジュールは、例えば第３図に示すように横成される．第
３図において、このアンテナモジュールは、送信時に用
いる電力増幅器９と受信時に用いる低雑音増幅器１０と
を有する．これらは、アンテナ素子１１とはスイッチ１
２ａを介して接続され、また、給電点１４とはスイッチ
１２ｂ、移相器１３およびスイッチ１２ｃを介して接続
されている．スイッチ１２ａと同１２ｂは送受信のルー
トを切り換えるものであるが、スイッチ１２ｃは送信時
に給電点１４からの励振信号を電力増幅器９へ伝達する
か無反射終端器１５へ伝達するか、即ち、電力増幅器９
を動作状態と動作停止状態のいずれかに切り換えるもの
である． 要するに、このアンテナモジュールは、送信時に給電点
１４に印加される励振信号をアンテナ素子１１へ伝達す
べく電力増幅器９を動作させる場合はスイッチ１２ａ〜
同１２ｃを実線側に切換制御し、電力増幅器９を動作さ
せない場合はスイッチ１２ｃを破線側に切換制御して無
反射終端器１５で終端する．一方、受信時はスイッチ１
２ａ、同１２ｂを破ｌｔｌ（ｌｌｌに切換ＩＩ１御し、
またスイッチ１２ｃを実線側に切換制御することにより
受信動作を行うようになっている． 次いで、アレイアンテナは例えば第４図に示すように構
成される．第４図において、放射開口２は上述した如き
アンテナモジュール１の複数個を配列して構戒されるが
、ビーム制御器４はこの放射開口２を構戊しているアン
テナモジェール１のそれぞれについて、そのアンテナモ
ジュールにおけるスイッチ（１２ａ〜１２Ｃ）と移相器
１３を移相コードメモリ５、シニングコードメモリ６′
から読み出した制御データに従って制御し、ビーム走査
と送受信動作とを行う．ここに、シニングコードメモリ
６′には送信時の低サイドローブｆヒを図るためのシニ
ングコードが予め設定記憶されている３即ち、送信動作
を行うアンテナモジュールと行われないアンテナモジュ
ールが予め定められているのである．なお、移相コード
メモリ５には各々のアンテナモジュールの制御データが
シニングコードメモリ６′と同様に予め記憶されている
．また、高周波信号の送受信は送受信機３により行われ
る． （発明が解決しようとする課題〉 上述した従来のアレイアンテナは、送信時の低サイドロ
ーブ化を図るためのシニングコードが予め決められてお
り、送信動作を行うアンテナモジュールと行わないアン
テナモジュールが決まっているため、送信動作を行うア
ンテナモジュールが故障した場合、サイドローブレベル
および利得がアンテナモジュールの故障数や位置に応じ
て劣化するという問題がある． 本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、送信動作を行うアンテナモジュールが故障し
た場合においてもサイドローブレベルや利得の劣化を少
なくでき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、放射開口を構成する
複数のアンテナモジュール（これはアンテナ素子と、こ
のアンテナ素子を励振する電力増幅器と、前記アンテナ
素子の受信信号を増幅する低雑音増幅器と、両増幅器を
送信と受信とで切り換える手段と、前記電力増幅器を動
作状態と動作停止状態のいずれかに切り換える手段等を
備える）それぞれについて、そのアンテナモジュール中
の前記電力増幅器の前記いずれか一方の状態を選択制御
し、送信時のサイドロープレベルの抑圧を図るようにし
たアレイアンテナにおいて；　前記選択制御をするため
の制御データであって互いに異なるものを複数記憶する
手段と；　前記各アンテナモジュールにおける故障発生
有無を検出する手段と；　前記故障の検出結果を用いて
故障したアンテナモジュールの中でその電力増幅器が動
作状態となるアンテナモジュールの数を極力少なくする
ように前記制御データを選択する手段と；　を備えたこ
とを特徴とするものである． （作　用〉 次に、前記の如く横戒される本発明のアレイアンテナの
作用を説明する． 本発明では選択制御するための制御データを複数種用意
するとともに、故障したアンテナモジュールを検出でき
るようにし、故障したアンテナモジュールを極力使用し
ないで済む制御データを選択する． その結果、送信時に一部のアンテナモジュールが故障し
てもサイドローブレベルや利得の低下を少なくでき、ア
レイアンテナの放射特性を維持改善できる効果がある． （実　施　例） 以下、本発明の実施例を添付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、従来例と同一構成部分には同一符号名称を付し
てある．以下、本発明に係る部分を中心に説明する． アンテナモジュール１を送信動作状態と送信動作停止状
態のいずれかの状態に選択制御するための制御データは
前述のシニング法により計算できるが、第２図に示すよ
うに間引かれる素子位置はランダムであるので、動作さ
せるアンテナモジュールを変更してもほぼ一定のサイド
ローブレベルを実現できることが解る．そこで、シニン
グコードメモリ６には、アンテナモジュールを種々異な
らしめた複数種の制御データをシニング法によって求め
、それらを予め記憶させてある．ここに、シニングの結
果は一意に定まらないので、サイドローブレベル、アン
テナ利得、ビーム幅等のアンテナの特性の多少の変動を
許容すれば自由度が上がり、多くの制御データを用意で
きる．また、アンテナモジュール１は、内部故障を検出
する機能を備え、アラーム端子を常備するので、本発明
ではこの点に着目し、アンテナモニター回路７に故障の
有無の信号が集められるようにしてある．即ち、アンテ
ナモニター回路７は複数のアンテナモジュールｌの番号
を対応させて故障の有無を記憶し、シニングコード選択
回路８に故障したアンテナモジュールの番号を伝送する
．そして、シニングコード選択回路８は、ビーム制御器
４の読み出し要求に応じて、故障したアンテナモジュー
ルの番号とシニングコードメモリ６の複数の制御データ
と照合を行い、故障したアンテナモジュールの電力増幅
器が停止となる制御データを選択し、それをビーム制御
器４へ伝送する．なお、シニングコードメモリ６に記憶
させておく複数の制御データのいずれを用いても動作と
なるアンテナモジュール１があるので、シニングコード
選択回路８は、故障したアンテナモジュール１が動作と
なる数を極力少なくする判定回路を有している． なお、本実施例は、円形の平面アレイアンテナに適用し
た場合を示すが、方形や矩形の平面アレイアンテナ、シ
リンドリ力ルアレイアンテナ、半球状アレイアンテナ等
のコンフオーマルアレイアンテナについても、相異なる
制御データの数やアンテナモジュールを間引く位置およ
び数が本実施例と異なるのみであり、本発明を適用でき
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
、送信時のアンテナパターンのサイドロープレベルを抑
圧するための制御データを複数種有するとともに、アン
テナモジュールの故障有無を検出し、アンテナモジュー
ルの故障検出結果を用いて、故障したアンテナモジュー
ルを極力使用しないように制御データを選択するように
したので、一部のアンテナモジュールが故障したときの
アレイアンテナの放射特性を維持改善できる効果がある
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアレイアンテナの構成
ブロック図、第２図はシニング法を円形の千面アレイに
適用した例を示す図、第３図はアンテナモジュールの構
成ブロック図、第４図は従来のアレイアンテナの構戒ブ
ロック図である．ｌ・・・・・・アンテナモジュール、
　２・・・・・・放射開口、３・・・・・・送受信機、
　４・・・・・・ビーム制御器、５・・・・・・移相コ
ードメモリ、　６・・・・・・シニングコードメモリ、
　７・・・・・・アンテナモニター回路、８・・・・・
シニングコード選択回路、　９・・・・・・電力増幅器
、　１０・・・・・・低雑音増幅器、　１１・・・・・
・アンテナ素子、　１２ａ〜１２ｃ・・・・・・スイッ
チ、ｌ３・・・・・・移相器、　１４・・・・・・給電
点、　１５・・・・・無反肘終端器．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射開口を構成する複数のアンテナモジュール（これは
   アンテナ素子と、このアンテナ素子を励振する電力増幅
   器と、前記アンテナ素子の受信信号を増幅する低雑音増
   幅器と、両増幅器を送信と受信とで切り換える手段と、
   前記電力増幅器を動作状態と動作停止状態のいずれかに
   切り換える手段等を備える）それぞれについて、そのア
   ンテナモジュール中の前記電力増幅器の前記いずれか一
   方の状態を選択制御し、送信時のサイドローブレベルの
   抑圧を図るようにしたアレイアンテナにおいて；前記選
   択制御をするための制御データであって互いに異なるも
   のを複数記憶する手段と；前記各アンテナモジュールに
   おける故障発生有無を検出する手段と；前記故障の検出
   結果を用いて故障したアンテナモジュールの中でその電
   力増幅器が動作状態となるアンテナモジュールの数を極
   力少なくするように前記制御データを選択する手段と；
   を備えたことを特徴とするアレイアンテナ。