JPH05114809A - アクテイブアレーアンテナにおける放射パターンサイドローブを低減するための方法、及び該方法を実施するアンテナ - Google Patents
アクテイブアレーアンテナにおける放射パターンサイドローブを低減するための方法、及び該方法を実施するアンテナInfo
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- JPH05114809A JPH05114809A JP8890192A JP8890192A JPH05114809A JP H05114809 A JPH05114809 A JP H05114809A JP 8890192 A JP8890192 A JP 8890192A JP 8890192 A JP8890192 A JP 8890192A JP H05114809 A JPH05114809 A JP H05114809A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
- H03F3/602—Combinations of several amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/22—Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】アレーアンテナの放射ダイアグラムにおけるサ
イドローブレベルを低減する。 【構成】アンテナはアンテナの中心６の回りに対称形に
配置された供給モジュールからなる複数の能動モジュー
ル１を有し、該能動モジュ−ル１には、一般的にはガウ
ス曲線である、適用されるべき電力分布法則を基礎にし
て規定された値を有する所定作動電圧が印加される。該
方法は、リニア、二次元及び三次元アンテナに適合す
る。
イドローブレベルを低減する。 【構成】アンテナはアンテナの中心６の回りに対称形に
配置された供給モジュールからなる複数の能動モジュー
ル１を有し、該能動モジュ−ル１には、一般的にはガウ
ス曲線である、適用されるべき電力分布法則を基礎にし
て規定された値を有する所定作動電圧が印加される。該
方法は、リニア、二次元及び三次元アンテナに適合す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の能動モジュール
を有するアレーアンテナの放射パターンにおけるサイド
ローブを低減するための方法、及び該方法を実施するた
めアンテナに関わる。
を有するアレーアンテナの放射パターンにおけるサイド
ローブを低減するための方法、及び該方法を実施するた
めアンテナに関わる。
【０００２】
【従来の技術】図１は信号伝送を行う８つの能動モジュ
ールを有するリニアアレーの周知の作動を示す。この作
動は容易に二次元アレーに広げることができる。各々の
能動モジュール１は移相回路２、電力増幅器３、及び放
射素子４の直列接続から成る。すべての能動モジュール
１の移相回路２の入力は同一の振幅と位相の同一信号
（Ｅ）が供給される。
ールを有するリニアアレーの周知の作動を示す。この作
動は容易に二次元アレーに広げることができる。各々の
能動モジュール１は移相回路２、電力増幅器３、及び放
射素子４の直列接続から成る。すべての能動モジュール
１の移相回路２の入力は同一の振幅と位相の同一信号
（Ｅ）が供給される。
【０００３】移相回路２を用いて位相の線形変調を行う
ことにより、軸ＹＹ′により規定される送信面がアレー
面ＸＸ′に対して角度θで傾斜し得る。放射されるビー
ムの方向５は、軸ＸＸ′に対し垂直方向に規定されると
共にアレーの幾何学的中心をとるアレー軸６に対し角度
θで傾斜する。
ことにより、軸ＹＹ′により規定される送信面がアレー
面ＸＸ′に対して角度θで傾斜し得る。放射されるビー
ムの方向５は、軸ＸＸ′に対し垂直方向に規定されると
共にアレーの幾何学的中心をとるアレー軸６に対し角度
θで傾斜する。
【０００４】全ての信号は能動モジュール１の出力か
ら、すなわち放射素子４の出力から同一の電力で放射さ
れる。その直後の結果として生じた放射パターンのサイ
ドローブは高レベルとなる。
ら、すなわち放射素子４の出力から同一の電力で放射さ
れる。その直後の結果として生じた放射パターンのサイ
ドローブは高レベルとなる。
【０００５】サイドローブレベルを低減するために知ら
れている一つの方法は、アレーの軸６から、又は二次元
アレーに一般化する場合はアンテナの幾何学的中心から
各々放射素子４が離れるにつれ、能動モジュール１によ
り放射される電力が徐々に弱くなるように放射電力を変
調することから成る。
れている一つの方法は、アレーの軸６から、又は二次元
アレーに一般化する場合はアンテナの幾何学的中心から
各々放射素子４が離れるにつれ、能動モジュール１によ
り放射される電力が徐々に弱くなるように放射電力を変
調することから成る。
【０００６】図２は、図１におけるアレーの放射素子４
のための放射電力分布法則の例である。この分布法則11
はアレーの軸６に対して対称であり、軸６に近いこれら
の放射素子４に対し最大の電力レベルを有する。
のための放射電力分布法則の例である。この分布法則11
はアレーの軸６に対して対称であり、軸６に近いこれら
の放射素子４に対し最大の電力レベルを有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の方法を行う第１
の知られている方法は、各々の移相回路２に直列に接続
するプログラム可能な減衰器を導入する事からなった。
しかしこの方法の実施は満足なものではない。なぜな
ら、一般的にトランジスタである能動モジュールの増幅
器３は、最大の出力を得るためにＣ級動作し、飽和状態
に近いからである。又、増幅器３の出力の電力は、プロ
グラム可能な減衰器によりもたらされる入力の電力の変
化を不十分にしか反映しない。
の知られている方法は、各々の移相回路２に直列に接続
するプログラム可能な減衰器を導入する事からなった。
しかしこの方法の実施は満足なものではない。なぜな
ら、一般的にトランジスタである能動モジュールの増幅
器３は、最大の出力を得るためにＣ級動作し、飽和状態
に近いからである。又、増幅器３の出力の電力は、プロ
グラム可能な減衰器によりもたらされる入力の電力の変
化を不十分にしか反映しない。
【０００８】所望の電力分布法則の近似を達成するため
の第２の知られている実施は、放射素子の密度に重み付
けを行う、すなわちスパースアレーを用いることからな
った。このタイプのアレーは、全ての放射素子が同一の
電力を提供するが、アレーピッチ、すなわち二つの連続
する能動モジュール間の距離が不規則である。しかしな
がら、所望の電力分布法則に近似させることは、実質的
には千のオーダの、多数の能動モジュールを有するアレ
ーの場合のみにしか効果がない。
の第２の知られている実施は、放射素子の密度に重み付
けを行う、すなわちスパースアレーを用いることからな
った。このタイプのアレーは、全ての放射素子が同一の
電力を提供するが、アレーピッチ、すなわち二つの連続
する能動モジュール間の距離が不規則である。しかしな
がら、所望の電力分布法則に近似させることは、実質的
には千のオーダの、多数の能動モジュールを有するアレ
ーの場合のみにしか効果がない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電力増幅のた
めの能動素子から成る能動モジュールの複数を有するア
レーアンテナの放射パターンにおけるサイドローブを低
減させるための方法を提供し、該方法は少なくとも一つ
の第１の能動素子を選択し、第１の所定作動電圧を第１
の能動素子に印加する段階と、以下同じ該第１の能動素
子から徐々に離間して位置づけられている連続する能動
素子の各々に、先行する能動素子に印加されている電圧
以下の所定作動電圧を印加する段階とを有する。
めの能動素子から成る能動モジュールの複数を有するア
レーアンテナの放射パターンにおけるサイドローブを低
減させるための方法を提供し、該方法は少なくとも一つ
の第１の能動素子を選択し、第１の所定作動電圧を第１
の能動素子に印加する段階と、以下同じ該第１の能動素
子から徐々に離間して位置づけられている連続する能動
素子の各々に、先行する能動素子に印加されている電圧
以下の所定作動電圧を印加する段階とを有する。
【００１０】この方法は出願人が以下の様に確認した二
つの基本的事実に依拠する。
つの基本的事実に依拠する。
【００１１】その第一は、採用された放射電力分布法則
がなんであれ、この法則は移相回路に適用されている位
相支配の法則から独立していることである。
がなんであれ、この法則は移相回路に適用されている位
相支配の法則から独立していることである。
【００１２】第二は、Ｃ級動作のバイポーラトランジス
タを備える能動モジュールにより放射される電力はこの
トランジスタの供給電圧の二乗に実質的に比例すること
である。
タを備える能動モジュールにより放射される電力はこの
トランジスタの供給電圧の二乗に実質的に比例すること
である。
【００１３】本発明は、又、簡単な手段を用いて上記の
方法を実施するためのアンテンナを提供する。更に明確
には、本発明は電力増幅器として使用される能動素子か
ら成る能動モジュールの複数を有すると共に、少なくと
も一つの能動素子に接続されて、その能動子に定電圧を
印加する電圧供給源の幾つかを有するアレーアンテナを
提供する。
方法を実施するためのアンテンナを提供する。更に明確
には、本発明は電力増幅器として使用される能動素子か
ら成る能動モジュールの複数を有すると共に、少なくと
も一つの能動素子に接続されて、その能動子に定電圧を
印加する電圧供給源の幾つかを有するアレーアンテナを
提供する。
【００１４】本発明とその効果は限定されない実施例と
しての本発明の実施態様の以下の記載から、添付の図面
を参照しながら更に良く理解されよう。
しての本発明の実施態様の以下の記載から、添付の図面
を参照しながら更に良く理解されよう。
【００１５】
【実施例】図１及び図２は上述した。
【００１６】図３及び図４は、図１のリニアアレーに適
用された、本発明によるサイドローブ低減方法を説明す
る。更に明確にするために、図１と同じ尺度は採用され
ていない。
用された、本発明によるサイドローブ低減方法を説明す
る。更に明確にするために、図１と同じ尺度は採用され
ていない。
【００１７】図３において、単純化された例として、８
つの能動モジュール１が再び示されており、各々の能動
モジュールは移相回路２と、電力増幅器として作動する
能動素子３と、放射素子４とから成る。全ての能動素子
１は同一の振幅及び位相の同一信号（Ｅ）を受け取る。
本発明による方法において、能動素子の各々は、所望の
放射電力分布法則を基礎にして規定され、電圧源７、
８、９又は10から発した直流作動電圧が印加される。図
４は獲得されるべきサイドローブレベルの低減を可能に
するこのタイプの法則を示す。図４のプロット11は、ア
レーの右手又は左手に置かれている各々の放射素子４に
対し放射すべき電力Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、又はＰ4 を決定
することを可能にする。曲線はアンテナの軸６に対して
対称であるので、軸６から同じ距離で、両側に置かれた
放射素子４は同じレベルの電力を受ける。印加すべき作
動電圧の値Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、及びＶ4 は電力Ｐ1 、Ｐ
2 、Ｐ3 、及びＰ4 の平方根に実質的に比例することが
出願人の研究により明らかにされた。
つの能動モジュール１が再び示されており、各々の能動
モジュールは移相回路２と、電力増幅器として作動する
能動素子３と、放射素子４とから成る。全ての能動素子
１は同一の振幅及び位相の同一信号（Ｅ）を受け取る。
本発明による方法において、能動素子の各々は、所望の
放射電力分布法則を基礎にして規定され、電圧源７、
８、９又は10から発した直流作動電圧が印加される。図
４は獲得されるべきサイドローブレベルの低減を可能に
するこのタイプの法則を示す。図４のプロット11は、ア
レーの右手又は左手に置かれている各々の放射素子４に
対し放射すべき電力Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、又はＰ4 を決定
することを可能にする。曲線はアンテナの軸６に対して
対称であるので、軸６から同じ距離で、両側に置かれた
放射素子４は同じレベルの電力を受ける。印加すべき作
動電圧の値Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、及びＶ4 は電力Ｐ1 、Ｐ
2 、Ｐ3 、及びＰ4 の平方根に実質的に比例することが
出願人の研究により明らかにされた。
【００１８】図５は、４８個の能動モジュールから成る
二次元アレーアンテナに適用された本発明によるサイド
ローブ低減方法を示す。図５において、能動素子３は点
で概略的に表される。
二次元アレーアンテナに適用された本発明によるサイド
ローブ低減方法を示す。図５において、能動素子３は点
で概略的に表される。
【００１９】直流作動電圧Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、及びＶ4
に夫々対応する等電圧線11、22、33、44 は関連する能動素
子３を連結する。 この様な二次元アレーアンテナにお
いて、各々の能動素子３が放射すべき電力は、まず知ら
れている従来の方法を用いて決定される。これらは、通
常、アンテナの中心に置かれている１つ又は複数の素子
３を取りだし、アンテナの水平軸に置かれている素子３
に印加されるべき電圧レベルを計算し、次に垂直軸に置
かれている素子３に印加されるべき電圧レベルを計算す
る。これらの２つの軸の一方に置かれていない素子３の
場合、この素子の横軸に印加されるべき電圧レベルと縦
軸に印加されるべき電圧レベルとの積をこの素子に印加
すべきと考えられる。等電圧線11、22、33、44 が、電力Ｐ
1 、Ｐ2 、Ｐ3 、及びＰ4 に近いこれらの素子を連結す
るように描かれる。この様な等電圧線の対称軸はアンテ
ナの対称軸である。
に夫々対応する等電圧線11、22、33、44 は関連する能動素
子３を連結する。 この様な二次元アレーアンテナにお
いて、各々の能動素子３が放射すべき電力は、まず知ら
れている従来の方法を用いて決定される。これらは、通
常、アンテナの中心に置かれている１つ又は複数の素子
３を取りだし、アンテナの水平軸に置かれている素子３
に印加されるべき電圧レベルを計算し、次に垂直軸に置
かれている素子３に印加されるべき電圧レベルを計算す
る。これらの２つの軸の一方に置かれていない素子３の
場合、この素子の横軸に印加されるべき電圧レベルと縦
軸に印加されるべき電圧レベルとの積をこの素子に印加
すべきと考えられる。等電圧線11、22、33、44 が、電力Ｐ
1 、Ｐ2 、Ｐ3 、及びＰ4 に近いこれらの素子を連結す
るように描かれる。この様な等電圧線の対称軸はアンテ
ナの対称軸である。
【００２０】本発明による方法の実施は使用される能動
素子のタイプに依存する。約３ＧＨｚまでの周波数に対
して、Ｃ級動作のバイポーラトランジスタが一般に用い
られる。この場合、作動電圧はトランジスタのコレクタ
とエミッタとの間に印加される供給電圧である。３ＧＨ
ｚを越えるとバイポーラトランジスタはもはや用いられ
ず、例えば、ガリウムヒ素ベ−スの電界効果トランジス
タを使用することが一般的には必要である。このタイプ
のトランジスタでは、出力電力は、単一ゲート装置及び
複式ゲート装置の両方の場合においてトランジスタのゲ
ートに印加されるバイアス電圧より制御され得る。この
様に本発明による方法は、作動電圧が単一ゲートトラン
ジスタ又は二重ゲートトランジスタかどうかにより、そ
のゲート電圧であるか、又は２つのゲートの内の１つの
ゲ−ト電圧であることを考えることにより適用可能であ
る。しかしながら、このタイプのトランジスタでは、ゲ
ートに印加される電圧は所望の電力と比例しない。
素子のタイプに依存する。約３ＧＨｚまでの周波数に対
して、Ｃ級動作のバイポーラトランジスタが一般に用い
られる。この場合、作動電圧はトランジスタのコレクタ
とエミッタとの間に印加される供給電圧である。３ＧＨ
ｚを越えるとバイポーラトランジスタはもはや用いられ
ず、例えば、ガリウムヒ素ベ−スの電界効果トランジス
タを使用することが一般的には必要である。このタイプ
のトランジスタでは、出力電力は、単一ゲート装置及び
複式ゲート装置の両方の場合においてトランジスタのゲ
ートに印加されるバイアス電圧より制御され得る。この
様に本発明による方法は、作動電圧が単一ゲートトラン
ジスタ又は二重ゲートトランジスタかどうかにより、そ
のゲート電圧であるか、又は２つのゲートの内の１つの
ゲ−ト電圧であることを考えることにより適用可能であ
る。しかしながら、このタイプのトランジスタでは、ゲ
ートに印加される電圧は所望の電力と比例しない。
【００２１】本発明の方法は、各々の能動モジュールに
印加されるべき必要な作動電圧の値を正確に引き出すた
めに所定の電力分布法則を用いるという意味において、
理論的見地から記載されてきた。実際には、厳密にこれ
らの分布法則を遵守することが必須ではなく、それらに
近似させることで十分である。一次元アンテナの場合に
おいて、同一の電圧が幾つかの素子３を励起するために
使用され得る。同様に、二次元アンテナの場合には、同
一の電圧が能動素子３の間の数ピッチステップに亘る広
域に供給される。これにより特に多数の素子を有するア
ンテナの場合にアンテナの複雑性を減少させる。図２の
ガウス曲線は多少粗い階段形状に近似されている。その
代わりに、近似が粗雑になるにつれ、アンテナの放射パ
ターンが更に高いサイドローブレベルを含む。
印加されるべき必要な作動電圧の値を正確に引き出すた
めに所定の電力分布法則を用いるという意味において、
理論的見地から記載されてきた。実際には、厳密にこれ
らの分布法則を遵守することが必須ではなく、それらに
近似させることで十分である。一次元アンテナの場合に
おいて、同一の電圧が幾つかの素子３を励起するために
使用され得る。同様に、二次元アンテナの場合には、同
一の電圧が能動素子３の間の数ピッチステップに亘る広
域に供給される。これにより特に多数の素子を有するア
ンテナの場合にアンテナの複雑性を減少させる。図２の
ガウス曲線は多少粗い階段形状に近似されている。その
代わりに、近似が粗雑になるにつれ、アンテナの放射パ
ターンが更に高いサイドローブレベルを含む。
【００２２】ある場合には、アンテナの幾何学的中心に
対し対称ではないが最大電力を放射するように選択され
た１つの能動素子に対して対称である分布法則を選択す
ることが有効で有り得る。
対し対称ではないが最大電力を放射するように選択され
た１つの能動素子に対して対称である分布法則を選択す
ることが有効で有り得る。
【００２３】又、本発明による方法は、サイドローブレ
ベルを低減させることを可能にするだけでなく、更にア
ンテナ中の電力の散逸を低減させ得る。この様に本発明
による方法は、エネルギー節約の効果を提供し、同時に
アンテナ中の熱の散逸の問題を単純化して、アンテナが
赤外線センサにより検知される可能性を低下させる。更
には本発明は、リニアアレー又は二次元アレーに限定さ
れず、三次元アレーアンテナにまで完全に広げられる。
ベルを低減させることを可能にするだけでなく、更にア
ンテナ中の電力の散逸を低減させ得る。この様に本発明
による方法は、エネルギー節約の効果を提供し、同時に
アンテナ中の熱の散逸の問題を単純化して、アンテナが
赤外線センサにより検知される可能性を低下させる。更
には本発明は、リニアアレー又は二次元アレーに限定さ
れず、三次元アレーアンテナにまで完全に広げられる。
【００２４】最後に、この方法を実施するためのアレー
アンテナの構成は、電圧がプログラムされ得る定電圧供
給源として作動するいかなる手段も適合するもので、電
圧源Ｖ1 〜Ｖ4 のための簡単な手段を必要とするのみで
ある。
アンテナの構成は、電圧がプログラムされ得る定電圧供
給源として作動するいかなる手段も適合するもので、電
圧源Ｖ1 〜Ｖ4 のための簡単な手段を必要とするのみで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信リニアアレーアンテナの動作を示す概略図
である。
である。
【図２】達成されるべき放射パターンサイドローブの低
減を可能にする放射電力分布法則の例である。
減を可能にする放射電力分布法則の例である。
【図３】図１のリニアアレーアンテナに適用され、図４
に示される分布法則を用いる本発明によるサイドローブ
低減方法の説明図である。
に示される分布法則を用いる本発明によるサイドローブ
低減方法の説明図である。
【図４】本発明に用いられる放射電力分布法則である。
【図５】二次元アレーアンテナに適用された本発明によ
る方法の概略的図である。
る方法の概略的図である。
１ 能動モジュール ２ 移相回路 ３ 電力増幅器、能動素子 ４ 放射素子 ６ アレー軸 ７、８、９、１０ 電圧源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (8)
- 【請求項１】 電流増幅のための能動素子から成る能動
モジュールの複数を有するアレーアンテナの放射ダイヤ
グラムにおけるサイドローブを低減させるための方法で
あって、少なくとも一つの第１の能動素子を選択して、
第１の所定作動電圧を前記第１の能動素子に印加する段
階と、前記第１の能動素子から徐々に離間して位置づけ
られている連続する能動素子の各々に、先行する能動素
子に印加されている電圧以下の所定作動電圧を印加する
段階とを有するアレーアンテナの放射ダイヤグラムにお
けるサイドローブを低減させるための方法。 - 【請求項２】 前記作動電圧の値が各々の能動モジュー
ルにより放射されるべき電力レベルを基礎として計算さ
れ、前記電力レベルが、実質的に前記第１の能動素子を
中心に集中化されるガウス曲線の形状である分布法則に
従う請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 各々の能動素子がバイポーラトランンジ
スタであり、前記能動素子に供給される作動電圧の値
は、実質的に前記能動素子から放射される電力の平方根
に比例する請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１の能動素子はアンテナの幾何学
的中心の最も近くに置かれた素子である請求項１から３
のいずれか一項に記載される方法。 - 【請求項５】 電力増幅器として使用されている能動素
子から成る能動モジュールの複数を含むアレーアンテナ
であって、少なくとも一つの前記能動素子に接続される
と共に前記能動素子に定電圧を供給する電圧供給源の複
数を含むアレーアンテナ。 - 【請求項６】 前記能動素子がバイポーラトランジスタ
であり、前記バイポーラトランジスタに接続されている
前記電圧源は前記バイポーラトランジスタのコレクタと
エミッタとの間に前記定電圧を印加する請求項５に記載
のアレーアンテナ。 - 【請求項７】 前記能動素子が単一ゲート電界効果トラ
ンジスタであり、前記トランジスタに接続されている前
記電圧源は前記トランジスタのゲートに前記定電圧を印
加する請求項５に記載のアレーアンテナ。 - 【請求項８】 前記能動素子が二重ゲート電界効果トラ
ンジスタであり、前記トランジスタに接続されている前
記電圧源は前記トランジスタの２つのゲートのどちらか
１つに前記定電圧を印加する請求項５に記載のアレーア
ンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9104512 | 1991-04-12 | ||
| FR9104512A FR2675315B1 (fr) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | Procede de reduction des lobes secondaires du diagramme emission d'une antenne reseau active, et antenne mettant en óoeuvre le procede. |
Publications (1)
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