JPH05259727A - Antenna system - Google Patents
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- JPH05259727A JPH05259727A JP5504992A JP5504992A JPH05259727A JP H05259727 A JPH05259727 A JP H05259727A JP 5504992 A JP5504992 A JP 5504992A JP 5504992 A JP5504992 A JP 5504992A JP H05259727 A JPH05259727 A JP H05259727A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 移相器の位相設定量を短い演算時間で算出で
きる励振位相演算手段を備えたアンテナ装置を得るこ
と。
【構成】 選択した素子アンテナのみに従来の素子電界
ベクトル回転法を適用し、少なくとも上記以外の素子ア
ンテナの移相器については、上記方法で得られた値に基
づいて算出した所定の方向および素子アンテナ間の距離
と位相差の関係に基づいて移相器の移相量を求め、所定
の方向へ主ビームを向けるに要する全素子アンテナの移
相器の位相設定量を決定する励振位相演算手段を備え
た。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain an antenna device provided with an excitation phase calculation means capable of calculating the phase setting amount of a phase shifter in a short calculation time. [Constitution] The conventional element electric field vector rotation method is applied only to selected element antennas, and at least for element phase shifters of element antennas other than the above, a predetermined direction and element calculated based on the values obtained by the above method Excitation phase calculating means for obtaining the phase shift amount of the phase shifter based on the relationship between the distance between the antennas and the phase difference and determining the phase setting amount of the phase shifter of all the element antennas required to direct the main beam in a predetermined direction. Equipped with.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、素子アンテナの位相
を変える移相器の位相設定量を短い演算時間で算出でき
る励振位相演算手段を備えたアンテナ装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device having an excitation phase calculating means capable of calculating the phase setting amount of a phase shifter for changing the phase of an element antenna in a short calculation time.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8と図9は、電子情報通信学会論文誌
J65−B(1982年5月)に示されたフェーズドア
レーアンテナの励振振幅位相を求める従来の励振位相演
算手段を説明する原理図であり、図10は従来の励振位
相演算手段を説明するために必要なフェーズドアレーア
ンテナの構成図である。図において、A1は1番目の素
子アンテナ、Anはn番目の素子アンテナ、P1は1番
目の移相器、Pnはn番目の移相器である。2. Description of the Related Art FIG. 8 and FIG. 9 are principles for explaining a conventional excitation phase calculating means for obtaining the excitation amplitude phase of a phased array antenna, which is shown in the IEICE Transactions J65-B (May 1982). FIG. 10 is a configuration diagram of a phased array antenna necessary for explaining a conventional excitation phase calculation means. In the figure, A1 is the first element antenna, An is the nth element antenna, P1 is the first phase shifter, and Pn is the nth phase shifter.
【0003】以下、図8と図9と図10を用いて従来の
アンテナ装置における励振振幅、位相を求める励振位相
演算手段を説明する。図8のE0 ,Φ0 は、素子アンテ
ナA1,A2,・・・ANが受信した信号波を電力合成
器4で合成した合成電界の振幅、位相であり、En ,Φ
n はn番目の素子の受信電界の振幅、位相である。図9
のΔはn番目の移相器の位相変化、Q1 は上記n番目の
移相器の位相変化に伴う合成電力、kはE0 に対するn
番目の素子の相対振幅、YはΦ0 に対するn番目の素子
の相対位相の関数である。Excitation phase calculation means for obtaining the excitation amplitude and phase in the conventional antenna device will be described below with reference to FIGS. 8, 9 and 10. E 0 and Φ 0 in FIG. 8 are the amplitude and phase of the combined electric field obtained by combining the signal waves received by the element antennas A1, A2, ... AN by the power combiner 4, and E n and Φ
n is the amplitude and phase of the received electric field of the n-th element. Figure 9
Of Δ is the phase change of the nth phase shifter, Q 1 is the combined power due to the phase change of the nth phase shifter, and k is n for E 0 .
The relative amplitude of the nth element, Y, is a function of the relative phase of the nth element with respect to Φ 0 .
【0004】一般にフェーズドアレーアンテナの合成電
界ベクトルは図8のように各素子の電界ベクトルの合成
で表すことができる。また、各素子アンテナの位相を変
える移相器により各素子の位相を変化させれば全ての素
子電界ベクトルを1本の長いベクトルに合成することが
でき、与えられた振幅条件において利得最大となる。ま
ず、n番目の素子の相対振幅k、相対位相Xの表示式は
次式で与えられる。Generally, the combined electric field vector of the phased array antenna can be represented by combining the electric field vectors of the respective elements as shown in FIG. Further, if the phase of each element is changed by the phase shifter that changes the phase of each element antenna, all the element electric field vectors can be combined into one long vector, and the gain becomes maximum under the given amplitude condition. .. First, the display expressions of the relative amplitude k and the relative phase X of the n-th element are given by the following expressions.
【0005】[0005]
【数1】 [Equation 1]
【0006】次に、n番目の素子の位相をΔだけ変化さ
せたときの複素合成電界は、Next, the complex composite electric field when the phase of the n-th element is changed by Δ is
【0007】[0007]
【数2】 [Equation 2]
【0008】従って、合成相対電力は次のように表せ
る。Therefore, the combined relative power can be expressed as follows.
【0009】[0009]
【数3】 [Equation 3]
【0010】これによりn番目の素子の位相変化Δに対
して合成電力Q1 の変化は、図9のように一定バイアス
Y2 +k2 の上に重なった振幅2kYのcosine変
化となることがわかる。ここで、Q1 の最大/最小比を
次のようにr2 とおくと、From this, it is understood that the change in the combined power Q 1 with respect to the phase change Δ of the n-th element is a cosine change having an amplitude of 2 kY which is superimposed on the constant bias Y 2 + k 2 as shown in FIG. .. Here, if the maximum / minimum ratio of Q 1 is set to r 2 as follows,
【0011】[0011]
【数4】 [Equation 4]
【0012】また、−Δ0 はQ1 の最大値を与える位相
値である。位相変化に対するQ1 を測定することにより
rとΔ0 がかかわり、これによりn番目の素子の相対振
幅、相対位相が得られる。Further, -Δ 0 is a phase value which gives the maximum value of Q 1 . By measuring Q 1 with respect to the phase change, r and Δ 0 are related to each other, whereby the relative amplitude and relative phase of the n-th element are obtained.
【0013】この方法を用いてアンテナ装置に到来する
信号波の到来方向にアンテナ装置の放射パターンの主ビ
ーム方向を指向させる場合、ここで求められた相対位相
の逆相の位相を励振位相として移相器制御回路6が各移
相器に与えればよい。When this method is used to direct the main beam direction of the radiation pattern of the antenna device to the direction of arrival of the signal wave arriving at the antenna device, the phase opposite to the relative phase obtained here is transferred as the excitation phase. The phaser control circuit 6 may be given to each phase shifter.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ装置で
は、特にアンテナ装置に到来する信号波の到来方向にア
ンテナ装置の放射パターンの主ビーム方向を指向させる
場合、全素子アンテナの位相を変化させ励振位相を求め
るため演算時間が長くなるという問題点があった。In the conventional antenna device, especially when the main beam direction of the radiation pattern of the antenna device is directed in the direction of arrival of the signal wave arriving at the antenna device, the phase of all element antennas is changed and the excitation is performed. There is a problem that the calculation time becomes long because the phase is obtained.
【0015】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、移相器の位相設定量を短い演算
時間で算出できる励振位相演算手段を備えたアンテナ装
置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an antenna device having an excitation phase calculation means capable of calculating the phase setting amount of a phase shifter in a short calculation time. And
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1のアンテナ装置
は、M個の素子アンテナと、上記素子アンテナの位相を
変える移相器と、上記移相器への入出力信号を分配また
は合成する電力合成/分配器と、少なくとも上記電力合
成/分配器によって合成された信号を受信する受信機ま
たは上記電力合成/分配器に信号を送信する送信機と、
上記移相器を制御する移相器制御手段と、上記M個の素
子アンテナの移相器に基準方向へ主ビームを向けるよう
に初期位相設定をし、上記M個の素子アンテナのうちの
N個(2≦N<M)の素子アンテナについて、それぞれ
の素子アンテナの移相器を順々に制御して信号レベルの
変化から所定の方向へ主ビームを向けるに要する移相器
の移相量を求め、上記移相量から上記所定の方向を算出
し、少なくとも上記N個以外の素子アンテナの移相器に
ついては、上記算出した所定の方向および素子アンテナ
間の距離と位相差の関係に基づいて移相器の移相量を求
め、上記所定の方向へ主ビームを向けるに要する上記M
個の素子アンテナの移相器の位相設定量を決定する励振
位相演算手段とを備えたものである。An antenna device according to a first aspect of the present invention comprises M element antennas, a phase shifter for changing the phase of the element antennas, and an input / output signal to / from the phase shifter. A power combiner / distributor and at least a receiver for receiving the signal combined by the power combiner / distributor or a transmitter for transmitting a signal to the power combiner / distributor;
The phase shifter control means for controlling the phase shifter and the phase shifter of the M element antennas are initially set so that the main beam is directed in the reference direction, and N of the M element antennas are set. For each (2 ≦ N <M) element antenna, the phase shift amount of the phase shifter required to direct the main beam in a predetermined direction from a change in signal level by sequentially controlling the phase shifters of each element antenna. Then, the predetermined direction is calculated from the phase shift amount, and for at least the phase shifters of the element antennas other than N, based on the calculated predetermined direction and the relationship between the distance between the element antennas and the phase difference. To obtain the phase shift amount of the phase shifter and direct the main beam in the predetermined direction.
And an excitation phase calculation means for determining the phase setting amount of the phase shifter of each element antenna.
【0017】請求項2のアンテナ装置は、M個の素子ア
ンテナと、上記素子アンテナの位相を変える移相器と、
上記移相器への入出力信号を分配または合成する電力合
成/分配器と、少なくとも上記電力合成/分配器によっ
て合成された信号を受信する受信機または上記電力合成
/分配器に信号を送信する送信機と、上記移相器を制御
する移相器制御手段と、上記M個の素子アンテナの初期
移相値を蓄えた初期位相メモリを有し、上記M個の素子
アンテナのうちのN個(2≦N<M)の素子アンテナに
ついて、それぞれの素子アンテナの移相器に基準方向へ
主ビームを向けるように初期位相設定をし、それぞれの
素子アンテナの移相器を順々に制御して信号レベルの変
化から所定の方向へ主ビームを向けるに要する移相器の
移相量を求め、上記移相量から上記所定の方向を算出
し、少なくとも上記N個以外の素子アンテナの移相器に
ついては、上記算出した所定の方向および素子アンテナ
間の距離と位相差の関係に基づいて移相器の移相量を求
め、上記N個以外の素子アンテナの上記移相量に対して
は、それぞれの素子アンテナの上記初期位相メモリの初
期位相値を用いた演算により補正し、上記所定の方向へ
主ビームを向けるに要する上記M個の素子アンテナの移
相器の位相設定量を決定する励振位相演算手段とを備え
たものである。An antenna device according to a second aspect of the present invention comprises M element antennas, a phase shifter for changing the phase of the element antennas,
A power combiner / distributor that distributes or combines input / output signals to and from the phase shifter, and a signal is transmitted to at least a receiver that receives the signal combined by the power combiner / distributor or the power combiner / distributor. A transmitter, a phase shifter control means for controlling the phase shifter, and an initial phase memory storing initial phase shift values of the M element antennas, and N of the M element antennas are included. For the element antennas of (2 ≦ N <M), the initial phase is set so that the main beam is directed to the phase shifters of the respective element antennas in the reference direction, and the phase shifters of the respective element antennas are sequentially controlled. The phase shift amount of the phase shifter required to direct the main beam in a predetermined direction from the change in the signal level, the predetermined direction is calculated from the phase shift amount, and the phase shift of at least the element antennas other than N For vessels, the above calculation Based on the relationship between the predetermined direction and the distance between the element antennas and the phase difference, the phase shift amount of the phase shifter is calculated. Excitation phase calculation means for determining a phase setting amount of the phase shifter of the M element antennas necessary for directing the main beam in the predetermined direction by correction by calculation using the initial phase value of the initial phase memory. Be prepared.
【0018】[0018]
【作用】請求項1のアンテナ装置では、選択した素子ア
ンテナのみに従来の素子電界ベクトル回転法を適用し、
少なくとも上記以外の素子アンテナの移相器について
は、上記方法で得られた値に基づいて算出した所定の方
向および素子アンテナ間の距離と位相差の関係に基づい
て移相器の移相量を求め、所定の方向へ主ビームを向け
るに要する全素子アンテナの移相器の位相設定量を決定
する励振位相演算手段を備えたので、短い演算時間で全
素子アンテナの移相器の位相設定量を決定することがで
きる。In the antenna device of claim 1, the conventional element electric field vector rotation method is applied only to the selected element antenna,
At least for the phase shifter of the element antenna other than the above, the phase shift amount of the phase shifter based on the relationship between the predetermined direction calculated based on the value obtained by the above method and the distance between the element antennas and the phase difference. Since the excitation phase calculating means for determining and determining the phase setting amount of the phase shifter of all element antennas required to direct the main beam in the predetermined direction is provided, the phase setting amount of the phase shifter of all element antennas can be calculated in a short calculation time. Can be determined.
【0019】請求項2のアンテナ装置では、素子アンテ
ナの初期位相値を蓄えた初期位相メモリを有し、M個の
素子アンテナのうちのN個(2≦N<M)の素子アンテ
ナについて、それぞれの素子アンテナの移相器に基準方
向へ主ビームを向けるように初期位相設定をしてM個の
素子アンテナの移相器の移相量を求め、上記N個以外の
素子アンテナの上記移相量に対しては、それぞれの素子
アンテナの上記初期位相メモリの初期位相値を用いた演
算により補正し、所定の方向へ主ビームを向けるに要す
る全素子アンテナの移相器の位相設定量を決定する励振
位相演算手段とを備えたので、素子アンテナの初期位相
にばらつきがある場合でも、短い演算時間で精度良く全
素子アンテナの移相器の位相設定量を決定することがで
きる。According to another aspect of the antenna device of the present invention, the initial phase memory stores the initial phase values of the element antennas, and the N element antennas (2 ≦ N <M) of the M element antennas are respectively stored. The initial phase setting is performed so that the main beam is directed to the phase shifter of the element antenna of (1) and the phase shift amount of the phase shifter of the M element antennas is obtained, and the phase shift of the element antennas other than the above N The amount is corrected by calculation using the initial phase value of the above initial phase memory of each element antenna, and the phase setting amount of the phase shifter of all element antennas required to direct the main beam in a predetermined direction is determined. Since the excitation phase calculating means is provided, it is possible to accurately determine the phase setting amounts of the phase shifters of all the element antennas in a short calculation time even if the initial phases of the element antennas vary.
【0020】[0020]
【実施例】実施例1.図1はこの発明の一実施例に係る
移動体上にフェーズドアレーアンテナを有するアンテナ
装置を示す説明図であり、衛星からの信号波を上記フェ
ーズドアレーアンテナの素子アンテナの位相を変える移
相器を制御することにより追尾する系を概念図である。
図中、1は通信衛星、2は移動体、3はフェーズドアレ
ーアンテナを有するアンテナ装置である。図2はこの発
明の一実施例のアンテナ装置を示す構成図であり、図に
おいて、4は素子アンテナの位相を変える移相器への入
出力信号を分配または合成する電力合成/分配器である
電力合成器、5は電力合成器4で合成された信号を受信
する受信機、6は移相器制御回路、7は励振位相演算手
段である励振位相演算回路である。なお、ここでは受信
系を示して本願発明を説明するものであり、送信系につ
いては可逆であるので説明を省略する。EXAMPLES Example 1. FIG. 1 is an explanatory view showing an antenna device having a phased array antenna on a moving body according to an embodiment of the present invention, showing a phase shifter for changing a phase of an element antenna of the phased array antenna for a signal wave from a satellite. It is a conceptual diagram of the system which tracks by controlling.
In the figure, 1 is a communication satellite, 2 is a moving body, and 3 is an antenna device having a phased array antenna. FIG. 2 is a configuration diagram showing an antenna device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 4 is a power combiner / distributor for distributing or combining input / output signals to / from a phase shifter for changing the phase of an element antenna. A power combiner, 5 is a receiver for receiving the signal combined by the power combiner 4, 6 is a phase shifter control circuit, and 7 is an excitation phase calculation circuit which is an excitation phase calculation means. It should be noted that the present invention is described here by showing the receiving system, and the description of the transmitting system is omitted because it is reversible.
【0021】従来のアンテナ装置においては、放射パタ
ーンを主ビーム方向に指向させる場合、M個の全ての素
子アンテナの相対位相を求め逆相を与えることで励振位
相を決定していた。この発明のアンテナ装置において
は、精度を保ちながら演算速度を速くするためM個の素
子アンテナのうちN個(N≦M)の素子アンテナを選べ
出してこの操作を行い、残り(M−N)個の素子アンテ
ナについては線形性があるとして内挿または外挿を行っ
て移相器の位相設定量を励振位相演算回路7にて決定す
る。In the conventional antenna device, when the radiation pattern is directed in the main beam direction, the excitation phase is determined by obtaining the relative phases of all M element antennas and applying the opposite phases. In the antenna device of the present invention, in order to increase the calculation speed while maintaining accuracy, N (N ≦ M) element antennas are selected from among M element antennas, and this operation is performed, and the rest (MN). The individual element antennas are assumed to have linearity and are interpolated or extrapolated to determine the phase setting amount of the phase shifter by the excitation phase calculation circuit 7.
【0022】図3は上記実施例1に係るアンテナ装置の
励振位相演算手段の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップ1,2で初期設定位相は全素子0゜とし
従来の素子電界ベクトル回転法を用いて各素子アンテナ
の初期位相を求め、この値を用いてアンテナのブロード
サイド方向にビームが向くように移相器を設定する。次
にステップ3である一方向θから受信を行い、ステップ
4でM個の全素子アンテナから任意のN個(2≦N<
M)の素子アンテナを選択し、それぞれの素子アンテナ
の移相器を順々に制御して信号レベルの変化から所定の
方向へ主ビームを向けるに要する移相器の移相量を求
め、ステップ5でステップ4で求めたN個の素子アンテ
ナの移相量から例えば最小二乗法等を用いて内挿または
外挿を行い受信方向θを算出する。上記算出結果をθ′
とすると、θ′は(5)式で表される。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the excitation phase calculating means of the antenna device according to the first embodiment.
First, in steps 1 and 2, the initial phase is set to 0 ° for all elements, and the initial phase of each element antenna is obtained using the conventional element electric field vector rotation method. Using this value, the beam is directed toward the broadside direction of the antenna. Set the phase shifter to. Next, reception is performed from one direction θ which is step 3, and in step 4, any N (2 ≦ N <
M) element antennas are selected, the phase shifters of the respective element antennas are sequentially controlled, and the phase shift amount of the phase shifter required to direct the main beam in a predetermined direction from the change in the signal level is obtained. In step 5, the receiving direction θ is calculated by performing interpolation or extrapolation from the phase shift amount of the N element antennas obtained in step 4 using, for example, the least square method. The above calculation result is θ ′
Then, θ ′ is expressed by the equation (5).
【0023】[0023]
【数5】 [Equation 5]
【0024】また、上記(5)式から(6)式が得ら
れ、Further, from the above equation (5), equation (6) is obtained,
【0025】[0025]
【数6】 [Equation 6]
【0026】ステップ6,7では(6)式からM個の素
子アンテナの基準に選んだ素子アンテナからの位相設定
量Ψn を決定し、受信方向θへ主ビームを向けるように
移相器制御回路6によりM個の素子アンテナの位相を変
える移相器を制御する。In steps 6 and 7, the phase setting amount Ψ n from the element antenna selected as the reference for the M element antennas is determined from the equation (6), and the phase shifter control circuit is arranged to direct the main beam in the receiving direction θ. 6 controls a phase shifter that changes the phase of the M element antennas.
【0027】実施例2.次に、上記実施例1のアンテナ
装置において選択する任意のN個の素子アンテナを2個
とした場合の実施例について説明する。M個の全ての素
子アンテナのうち2個の素子アンテナを選び出し、上記
実施例1のN個の素子アンテナを選択した場合と同様の
方法でM個の素子アンテナの基準に選んだ素子アンテナ
からの位相設定量を決定する。Example 2. Next, an example will be described in which the arbitrary number N of element antennas selected in the antenna device of the above-described example 1 is set to two. Two element antennas are selected from all the M element antennas, and the element antennas selected as the reference for the M element antennas are selected in the same manner as in the case of selecting the N element antennas in the first embodiment. Determine the phase setting amount.
【0028】図4は上記実施例2における受信方向を8
゜として位相を励振させた場合のビームの放射パターン
である。また、比較のため信号波到来方向検出器により
全素子の位相を変化させて励振位相を決定したときのビ
ームの放射パターンを図5に示す。図4と図5の比較か
ら、実施例1をさらに簡略化した実施例2においても、
移相器の位相設定量を短い演算時間で算出でき、従来同
様の精度の放射パターンを有するアンテナ装置を得られ
る効果があることが実証される。In FIG. 4, the receiving direction in the second embodiment is 8
It is the radiation pattern of the beam when the phase is excited as °. Further, for comparison, the radiation pattern of the beam when the phase of all the elements is changed by the signal wave arrival direction detector to determine the excitation phase is shown in FIG. From the comparison between FIG. 4 and FIG. 5, also in the second embodiment in which the first embodiment is further simplified,
It is proved that the phase setting amount of the phase shifter can be calculated in a short calculation time, and an antenna device having a radiation pattern with the same accuracy as in the past can be obtained.
【0029】実施例3.図6はこの発明の他の実施例の
アンテナ装置を示す構成図であり、図において、8は励
振位相演算手段を構成し、素子アンテナの初期位相のデ
ータを記憶する初期位相メモリであり、その他のものは
図2に示したものと同様である。なお、ここでは図2同
様受信系を示して本願発明を説明するものであり、送信
系については可逆であるので説明を省略する。Example 3. FIG. 6 is a configuration diagram showing an antenna device according to another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 8 is an initial phase memory which constitutes excitation phase calculation means and stores initial phase data of the element antenna. Are the same as those shown in FIG. It should be noted that the present invention is described here by showing the receiving system as in FIG. 2, and the description of the transmitting system is omitted because it is reversible.
【0030】図7は上記実施例3に係るアンテナ装置の
励振位相演算手段の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップ1で初期設定位相は全素子0゜とし従来
電界ベクトル回転法を用いて各素子アンテナの初期位相
を求め、この値を初期位相メモリ8に記憶させる。次
に、ステップ2でM個の全素子アンテナから任意のN個
(2≦N<M)の素子アンテナを選択し、アンテナのブ
ロードサイド方向にビームが向くように移相器を設定す
る。ステップ3である一方向θから受信を行い、ステッ
プ4でステップ2で選択したN個の素子アンテナの移相
器を順々に制御して信号レベルの変化から所定の方向へ
主ビームを向けるに要する移相器の移相量を求め、ステ
ップ5でステップ4で求めたN個の素子アンテナの移相
量から例えば最小二乗法等を用いて内挿または外挿を行
い受信方向θを算出する。上記算出結果をθ′とする
と、θ′は上述の(5)式で表される。また、(5)式
から上述の(6)式が得られ、ステップ6では(6)式
からM個の素子アンテナの基準に選んで素子アンテナか
らの移相設定量Ψn を決定し、ステップ7,8でステッ
プ6で得られた位相設定量Ψn について、ステップ2で
選択したN個の素子アンテナ以外の素子アンテナの初期
位相Ψn0を初期位相メモリ8から引き出し、次の(7)
式により選択したN個の素子アンテナ以外の素子アンテ
ナのΨn の初期位相補正をしてΨn ′を求め、Ψn また
はΨn ′に基づいて受信方向θへ主ビームを向けるよう
に移相器制御回路6によりM個の素子アンテナの位相を
変える位相器を制御する。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the excitation phase calculating means of the antenna device according to the third embodiment.
First, in step 1, the initial setting phase is set to 0 ° for all elements, the initial phase of each element antenna is obtained using the conventional electric field vector rotation method, and this value is stored in the initial phase memory 8. Next, in step 2, arbitrary N (2 ≦ N <M) element antennas are selected from all M element antennas, and the phase shifter is set so that the beam is directed in the broadside direction of the antenna. In order to direct the main beam in a predetermined direction from the change in the signal level, the phase shifters of the N element antennas selected in step 2 are controlled in order by receiving in one direction θ which is step 3. The required phase shift amount of the phase shifter is calculated, and the reception direction θ is calculated by performing interpolation or extrapolation using the least square method or the like from the phase shift amount of the N element antennas calculated in step 4 in step 5. .. Assuming that the above calculation result is θ ′, θ ′ is expressed by the above equation (5). Further, the above equation (6) is obtained from the equation (5), and in step 6, the phase shift setting amount Ψ n from the element antennas is determined by selecting the M element antennas from the equation (6) as a reference, and the step With respect to the phase setting amount Ψ n obtained in step 6 in steps 7 and 8, the initial phases Ψ n0 of element antennas other than the N element antennas selected in step 2 are retrieved from the initial phase memory 8 and the following (7)
And the initial phase correction of [psi n of N elements element antennas other than the antenna selected by the expression 'seek, [psi n or [psi n' [psi n phase shift to direct the main beam to the receiving direction θ on the basis of the The controller control circuit 6 controls the phase shifter that changes the phases of the M element antennas.
【0031】[0031]
【数7】 [Equation 7]
【0032】上記のように実施例3によれば、素子アン
テナの初期位相にばらつきがある場合でも、簡便に初期
位相補正をして移相器の設定量を決定するので、短い演
算時間で精度良く移相器の設定量を決定し、所望の放射
パターンを有するアンテナ装置を得られる効果がある。As described above, according to the third embodiment, even if the initial phase of the element antenna varies, the initial phase correction is simply performed to determine the set amount of the phase shifter, so that the accuracy can be reduced in a short calculation time. There is an effect that the set amount of the phase shifter is well determined and an antenna device having a desired radiation pattern can be obtained.
【0033】[0033]
【発明の効果】請求項1の発明によれば、短い演算時間
で決定することができるという効果がある。According to the invention of claim 1, there is an effect that the determination can be made in a short calculation time.
【0034】請求項2の発明によれば、素子アンテナの
初期位相ばらつきがある場合でも、短い演算時間で精度
良く移相器の設定量を決定することができるという効果
がある。According to the second aspect of the invention, there is an effect that the set amount of the phase shifter can be accurately determined in a short calculation time even when there is an initial phase variation of the element antenna.
【図1】この発明の一実施例に係り、衛星からの信号波
をフェーズドアレーアンテナの素子アンテナの位相を変
える移相器を制御することにより追尾する系を示す概念
図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a system for tracking a signal wave from a satellite by controlling a phase shifter that changes the phase of an element antenna of a phased array antenna according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施例1のアンテナ装置を示す構成
図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】この発明の実施例1のアンテナ装置の励振位相
演算手段の動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the excitation phase calculation means of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】この発明の実施例2のアンテナ装置によって得
られた受信方向8゜のときのビーム放射パターン図であ
る。FIG. 4 is a beam radiation pattern diagram when an antenna device according to a second embodiment of the present invention obtains a receiving direction of 8 °.
【図5】従来のアンテナ装置によって得られた受信方向
8゜のときのビームの放射パターン図である。FIG. 5 is a radiation pattern diagram of a beam in a receiving direction of 8 ° obtained by a conventional antenna device.
【図6】この発明の実施例3のアンテナ装置を示す構成
図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an antenna device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施例3のアンテナ装置の励振位相
演算手段の動作を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the excitation phase calculation means of the antenna device according to the third embodiment of the present invention.
【図8】従来の励振位相演算手段を説明するアレー素子
電界ベクトル回転法の概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of an array element electric field vector rotation method for explaining a conventional excitation phase calculation means.
【図9】従来の励振位相演算手段を説明するアレー素子
電界ベクトル回転法における合成電力の変化を示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a change in combined power in an array element electric field vector rotation method for explaining a conventional excitation phase calculation means.
【図10】従来のアンテナ装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional antenna device.
1 通信衛星 2 移動体 3 フェーズドアレーアンテナを有するアンテナ装置 4 電力合成器 5 受信機 6 移相器制御回路 7 励振位相演算回路 8 初期位相メモリ 1 Communication Satellite 2 Mobile 3 Antenna Device Having Phased Array Antenna 4 Power Combiner 5 Receiver 6 Phase Shifter Control Circuit 7 Excitation Phase Calculation Circuit 8 Initial Phase Memory
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年9月2日[Submission date] September 2, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図3】 [Figure 3]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図7[Name of item to be corrected] Figure 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図7】 [Figure 7]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片木 孝至 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株式 会社電子システム研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Kataki 5-1-1 Ofuna, Kamakura-shi Electronic Systems Research Center, Mitsubishi Electric Corporation
Claims (2)
ナの位相を変える移相器と、上記移相器への入出力信号
を分配または合成する電力合成/分配器と、少なくとも
上記電力合成/分配器によって合成された信号を受信す
る受信機または上記電力合成/分配器に信号を送信する
送信機と、上記移相器を制御する移相器制御手段と、上
記M個の素子アンテナの移相器に基準方向へ主ビームを
向けるように初期位相設定をし、上記M個の素子アンテ
ナのうちのN個(2≦N<M)の素子アンテナについ
て、それぞれの素子アンテナの移相器を順々に制御して
信号レベルの変化から所定の方向へ主ビームを向けるに
要する移相器の移相量を求め、上記移相量から上記所定
の方向を算出し、少なくとも上記N個以外の素子アンテ
ナの移相器については、上記算出した所定の方向および
素子アンテナ間の距離と位相差の関係に基づいて移相器
の移相量を求め、上記所定の方向へ主ビームを向けるに
要する上記M個の素子アンテナの移相器の位相設定量を
決定する励振位相演算手段とを備えたことを特徴とする
アンテナ装置。1. M element antennas, a phase shifter for changing the phase of the element antennas, a power combiner / divider for distributing or combining input / output signals to / from the phase shifter, and at least the power combiner / combiner. A receiver for receiving the signal combined by the distributor or a transmitter for transmitting the signal to the power combiner / distributor, a phase shifter control means for controlling the phase shifter, and a shift of the M element antennas. The initial phase is set so that the main beam is directed to the phase shifter in the reference direction, and for the N (2 ≦ N <M) element antennas of the M element antennas, the phase shifter of each element antenna is set. The phase shift amount of the phase shifter required to direct the main beam in a predetermined direction is obtained by controlling the signal levels in sequence, and the predetermined direction is calculated from the phase shift amount. Regarding the element antenna phase shifter , The phase shift amount of the phase shifter is calculated based on the calculated predetermined direction and the relationship between the distance between the element antennas and the phase difference, and the M element antennas required to direct the main beam in the predetermined direction are moved. An antenna device comprising: an excitation phase calculation means for determining a phase setting amount of a phaser.
ナの位相を変える移相器と、上記移相器への入出力信号
を分配または合成する電力合成/分配器と、少なくとも
上記電力合成/分配器によって合成された信号を受信す
る受信機または上記電力合成/分配器に信号を送信する
送信機と、上記移相器を制御する移相器制御手段と、上
記M個の素子アンテナの初期位相値を蓄えた初期位相メ
モリを有し、上記M個の素子アンテナのうちのN個(2
≦N<M)の素子アンテナについて、それぞれの素子ア
ンテナの移相器に基準方向へ主ビームを向けるように初
期位相設定をし、それぞれの素子アンテナの移相器を順
々に制御して信号レベルの変化から所定の方向へ主ビー
ムを向けるに要する移相器の移相量を求め、上記移相量
から上記所定の方向を算出し、少なくとも上記N個以外
の素子アンテナの移相器については、上記算出した所定
の方向および素子アンテナ間の距離と位相差の関係に基
づいて移相器の移相量を求め、上記N個以外の素子アン
テナの上記移相量に対しては、それぞれの素子アンテナ
の上記初期位相メモリの初期位相値を用いた演算により
補正し、上記所定の方向へ主ビームを向けるに要する上
記M個の素子アンテナの移相器の位相設定量を決定する
励振位相演算手段とを備えたことを特徴とするアンテナ
装置。2. M element antennas, a phase shifter that changes the phase of the element antennas, a power combiner / divider that distributes or combines input / output signals to and from the phase shifter, and at least the power combiner / combiner. A receiver for receiving the signal combined by the distributor or a transmitter for transmitting the signal to the power combiner / distributor, a phase shifter control means for controlling the phase shifter, and an initial stage of the M element antennas. It has an initial phase memory for storing phase values, and N (2
For the element antennas of ≦ N <M), the initial phase is set so that the main beam is directed to the phase shifters of the respective element antennas in the reference direction, and the phase shifters of the respective element antennas are sequentially controlled to output signals. The phase shift amount of the phase shifter required to direct the main beam in a predetermined direction from the level change is calculated, the predetermined direction is calculated from the phase shift amount, and at least the phase shifters of the element antennas other than N are described. Is the phase shift amount of the phase shifter based on the calculated predetermined direction and the relationship between the distance between the element antennas and the phase difference. For the phase shift amounts of the element antennas other than N, respectively, Excitation phase for determining the phase setting amount of the phase shifter of the M element antennas necessary for directing the main beam in the predetermined direction by correcting the initial phase value of the initial phase memory of the element antenna of Computing means Antenna apparatus characterized by having a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5504992A JPH05259727A (en) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5504992A JPH05259727A (en) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Antenna system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259727A true JPH05259727A (en) | 1993-10-08 |
Family
ID=12987818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5504992A Pending JPH05259727A (en) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Antenna system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259727A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011019067A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna device |
| CN102914450A (en) * | 2012-10-11 | 2013-02-06 | 中国核电工程有限公司 | Mobile sampling device |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP5504992A patent/JPH05259727A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011019067A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna device |
| CN102914450A (en) * | 2012-10-11 | 2013-02-06 | 中国核电工程有限公司 | Mobile sampling device |
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