JPH07273530A

JPH07273530A - 放射素子アレイ・アンテナ

Info

Publication number: JPH07273530A
Application number: JP6269757A
Authority: JP
Inventors: Andre Champeau; アンドレ・シヤンポー
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1995-10-20
Also published as: EP0651461B1; FR2712121A1; FR2712121B1; DE69410059T2; DE69410059D1; EP0651461A1; CA2134055A1; ES2115179T3; US5675343A

Abstract

(57)【要約】【目的】低レベルの副ローブまたは散乱ローブを持っ
たアレイ・アンテナのためのビーム整形システムを提供
する。【構成】この放射素子アレイ・アンテナは、その放射
素子が受信時に２組の入り組んだ平行直線サブアレイに
組分けされ、各サブアレイは２つの方向、つまり水平方
向と垂直方向に配向される。このアンテナは２つのビー
ム整形回路と１つの出力回路を含み、ビーム整形回路は
それぞれ、２組の直線サブアレイの片方から信号を受け
取り、２つの簡略化ビーム整形操作を、つまり一方は仰
角平面内、他方は相対方位平面内のビーム整形操作を実
行し、また出力回路は、ビーム整形回路によって生じた
２つの簡略化ビーム整形信号を非線形結合することによ
って得られる受信信号、つまりそれらの積または畳込み
による受信信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアレイ・アンテナにおけ
る受信時のビーム整形に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アレイ・アンテナは、放射素子を網目状
に配置した集合から形成されており、その網目構造は大
抵の場合、放射または受信する電波の波長の約半分（λ
／２）の網目寸法を持った表面アレイであり、そのよう
な寸法にすることで、指向性を乱すようなアレイ・ロー
ブが出現するのを防いでいる。

【０００３】アンテナの寸法は、受信したい信号の振幅
と、希望する角度分解能の関数であり、つまり、信号の
振幅の関数ということは、受信時において希望するＳ／
Ｎ比の関数でもある。

【０００４】ほとんどの場合、受信したい信号の特性
は、受信場所における一様表面電力密度で表され、従っ
て受信した有効信号の電力はアンテナの有効表面ととも
に増加する。

【０００５】角度分解能それ自体は、各方向においてア
ンテナの直線寸法Ｌによって規定されるが、考慮してい
る方向については、波長λに対する比で、つまりλ／Ｌ
という関係式で定義され、また立体角分解能は比λ²／
Ｓで定義され、ここにＳはアンテナの表面積である。

【０００６】実用上、微細な角度分解能および高いＳ／
Ｎ比は両方とも望ましい。もし妥協が受け入れられない
ならば、法外な数の放射素子を用いることになる。費用
の点から、アレイ・アンテナの放射素子の数はできる限
り制限するのが望ましいので、アレイ・アンテナ表面の
放射素子から成る網に空隙を残しておくことでこの数を
抑制することは一考に値する。その場合にこのアレイ・
アンテナを、欠落放射素子の個数が存在する放射素子の
個数より少ないか多いかに応じて、間引きアンテナまた
は隙間アンテナと呼ぶことにする。

【０００７】間引きまたは隙間アレイ・アンテナにおい
て、特定の放射素子が存在しないことは、約λ／２の網
目寸法がもはや支配的でないことを意味している。この
ことは、もし欠落放射素子の配列が周期的であれば、ア
レイ・ローブの出現につながり、またもしこの配列がラ
ンダムであれば、散乱ローブの出現につながる。こうし
たアレイ・ローブや散乱ローブをできる限り減らすこと
が重要である。

【０００８】アレイ・アンテナは機械式照準または電子
式照準を有する場合がある。照準が電子式のとき、それ
にアナログ式ビーム整形システムや、コンピュータ式ビ
ーム整形システムをつなげることがある。

【０００９】アナログ式ビーム整形システムでは、各放
射素子に個別移相器モジュールを装備して、送信波また
は受信波の波面を希望する方向に配向できるようにする
必要がある。これは送信時も受信時も同じように働くと
いう利点がある。もし必要なら、減衰器や配電網によっ
て振幅に重み付けが行える。

【００１０】コンピュータ式ビーム整形は、それぞれの
放射素子で受信した信号を、コヒーレントに復調したの
ちにデジタル化し、続いてそれらを個別に移相し、コン
ピュータによってそれらの重み付き合計をとることで、
受信波の波面を希望する方向に配向させるものである。
これは、ビーム整形に大きな柔軟性を与えるという利点
がある。なぜなら計算によって、異なった方向に照準を
合わせたいくつかのビームを同時整形することが可能だ
からである。さらにこれは、空中線指向性図におけるゼ
ロ点の位置を調整することで、妨害排除を行うことを可
能にする。しかしこれの欠点は、送信には利用できない
ことであり、また放射素子からの信号をデジタル化する
のに高価な装置が必要となり、また大量の計算が要求さ
れることである。

【００１１】コンピュータ式ビーム整形の費用を制限す
るために、アンテナ・アレイをサブアレイに分割し、ビ
ーム整形を簡略化した形で、つまり各放射素子からの個
別信号に対してではなく、サブアレイから個別に送出さ
れた信号に対して実行することを検討した。約λ／２と
いうアンテナの網目寸法はもはや保持されない。このこ
とはアレイ・ローブや散乱ローブの出現につながり、従
って広角視野で働いているとき、この簡略化ビーム整形
はアンテナに低い性能しか与えない。しかしそれでも、
特定の点に向けた妨害排除角度操作には有用である。な
ぜなら、妨害排除が有効であるためには、ビーム整形が
放射素子からの多数の信号を対象とする必要はないから
である。

【００１２】以上の考察と、アレイ・アンテナはしばし
ば送信と受信の両方に使用されるという事実に鑑みて、
アレイ・アンテナの各放射素子に、アナログ式ビーム整
形による照準を可能とする個別移相器モジュールを装着
することと、アンテナの放射素子をサブアレイに組分け
して、コンピュータ式簡略化ビーム整形によって受信時
に妨害排除操作を実行することが通常行われているの
で、放射素子を表面サブアレイに組分けし、またコンピ
ュータ式ビーム整形を照準の２方向、つまり相対方位と
仰角について行っている。

【００１３】コンピュータ式簡略化ビーム整形によって
生じた空中線指向性図において、その主ローブは移相器
モジュールによって生み出された照準方向を保持するの
に反して、そのゼロ点は妨害物の方に移動するが、これ
はサブアレイの受信信号に対して加えられる相対移相量
にわずかな処置を施すことで行われる。総エネルギーは
保存されるので、この空中線指向性図はアレイ内の表面
サブアレイの編成が周期的であるか、あるいはランダム
であるかに応じて、離散角度位置にアレイ・ローブを持
つか、または散乱ローブを持つという欠点を持ち続け
る。なぜならサブアレイは必然的に、λに等しいか、λ
より大きい距離だけ隔たった位相中心を持ち、この距離
がアレイの表面のサブサンプリングを表しているからで
ある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低レ
ベルの副ローブまたは散乱ローブを持ったアレイ・アン
テナのためのビーム整形システムであり、このアレイ・
アンテナが充満型であるか、間引き型であるか、隙間型
であるかを問わず、またこのアンテナがコンピュータ式
簡略化ビーム整形システムを備えているかどうかを問わ
ない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の対象は、その放
射素子が受信時に２組の平行直線サブアレイに組分けさ
れ、２組のサブアレイが異なった２方向に配向する、放
射素子アレイ・アンテナであり、上記アンテナは２つの
ビーム整形回路と１つの出力回路を含み、ビーム整形回
路がそれぞれ、２組の直線サブアレイのどちらかから信
号を受け取り、またそれぞれ簡略化ビーム整形信号を送
出し、また出力回路が、２つのビーム整形回路から生み
出された２つの信号を非線形結合させた受信信号を送出
する。

【００１６】２組の直線サブアレイの方向を直交させ、
その片方をアレイ・アンテナの仰角平面に沿って配向さ
せ、他方を方位平面に沿って配向させるのが有利であ
る。

【００１７】出力回路は、２つのビーム整形回路から生
み出された２つの信号の非線形結合を生じるが、これは
２信号の積をとるか、あるいは畳込みを実行することで
得るのが有利である。

【００１８】本発明の他の特徴および特性は、以下に一
例として記載した実施例の説明から明らかとなるはずで
ある。この説明は、図面を参照しながら行うことにす
る。

【００１９】

【実施例】図１に従来技術によるアレイ・アンテナを示
すが、このアンテナは４８個の放射素子から成る平面ア
レイを持っており、これらの放射素子は約λ／２の網目
寸法に従って配列され、またこれらの放射素子は個別に
移相器モジュールが装着され、また隣接したブロック１
の形で表されている。各移相器モジュールは各放射素子
の位相の個別調整を可能とし、それによって送信時また
は受信時に、相対方位と仰角の両方について配向した波
動面を得る。受信時に、４８個の放射素子と、各素子の
移相器モジュール１は、並列に４つずつのグループに組
分けされて１２個の表面サブアレイ２となっているが、
各サブアレイの輪郭を太線で示す。１２個の表面サブア
レイ２からの受信信号は、次にコンピュータ式ビーム整
形回路３へと送られ、回路３は妨害排除のため簡略化ビ
ーム整形操作を実行し、すなわち移相器モジュールから
指令された照準方向に主ローブを持ち、妨害物の方向に
ゼロ点を持つような受信時空中線指向性図を得る。この
簡略化ビーム整形操作は１２の受信原始信号を対象とし
て行われ、空中線指向性図のゼロ点を１２の異なった方
向に置くことを可能にし、従って１１の妨害方向を消去
することができる。しかしその性能特性は、高レベルの
アレイ・ローブまたは散乱ローブの存在によって厳しく
制限されており、そうしたローブはλに等しいか、λよ
り大きい表面サブアレイの位相中心間の間隔に起因して
いる。

【００２０】現在行われているような放射素子をサブア
レイに組分けすることに起因する、あるいはアレイ・ア
ンテナの間引きや、隙間に起因するアレイ・ローブや散
乱ローブという欠点を軽減することを提案する。

【００２１】そうするために、アレイ・アンテナの放射
素子と、各放射素子の個別移相器モジュールが装備され
ていればそれを、受信時に２組の平行直線サブアレイに
区分し、その２組を２つの異なった方向に沿って配向さ
せる。簡略化ビーム整形操作を２組の平行直線サブアレ
イのそれぞれに対して実行し、得られた２つの信号を、
必要なら閾値設定操作を経たのち、乗算または畳込みに
よって非線形結合する。

【００２２】図２に、指向性アレイ・アンテナを示す
が、このアンテナは仰角と方位を電子的に配向させるこ
とができ、上記の方式を実現している。このアレイ・ア
ンテナは（ｍ×ｎ）個の放射素子４から形成されてお
り、各素子には個別移相器モジュール５が関連付けら
れ、またそれらの素子は網目寸法が約λ／２の平面アレ
イに沿って行と列に配置されており、この配列は、広角
電子走査の場合でもアレイ・ローブの出現を阻止する表
面サンプリング基準に適合している。

【００２３】このアンテナは、受信時に２組の入り組ん
だ直交直線サブアレイに編成される。

【００２４】‐第１組は、ｎ個の水平直線サブアレイ６
を積み重ねることで形成されており、各サブアレイはｍ
個の放射素子と、各放射素子の移相器モジュール５から
形成されている。

【００２５】‐第２組は、ｍ個の垂直直線サブアレイ７
を水平に並置することで形成されており、各サブアレイ
はｎ個の放射素子４と、各放射素子の移相器モジュール
５から構成されている。

【００２６】移相器モジュールを持った各放射素子は、
その出力信号を振幅と位相が同じ２つの成分に分けるこ
とで、この２組の直線サブアレイに関与している。

【００２７】次に図３を参照する。図３では互いに入り
組んだ２組の直線サブアレイ６、７を分けて表現してい
るが、これは説明を容易にするためである。このアンテ
ナは受信時および送信時に、レーダの場合であれば移相
器モジュールを使って電子的に照準が合わせられる。受
信時に、ｎ個の水平直線サブアレイ６の組は、ｎ個の信
号を第１のビーム整形回路８に与え、またビーム整形回
路８は仰角について次数ｎの簡略化ビーム整形操作を実
行し、その一方でｍ個の垂直直線サブアレイ７の組は、
ｍ個の信号を第２のビーム整形整形回路９に与え、ビー
ム整形回路９は相対方位について次数ｍの簡略化ビーム
整形操作を実行する。

【００２８】この２つの簡略化ビーム整形操作は、アン
テナの主ローブの照準動作の一部を成しているのではな
く、それ以外の方向における妨害排除の一部を成してい
る。空中線指向性図の各主ローブは、移相器モジュール
によって指令される同一方向に照準が合わせられる。

【００２９】仰角に関する簡略化ビーム整形は、相対方
位方向にアレイ・ローブや散乱ローブを持たない空中線
指向性図を与える。なぜなら、この操作は埋め尽くされ
た水平直線サブアレイの信号に対して実行され、またそ
の仰角に向いたアレイ・ローブや散乱ローブは、仰角に
関して（ｎ−１）個のゼロ点を調整することが可能であ
ることから相殺される。

【００３０】相対方位に関する簡略化ビーム整形は仰角
方向にアレイ・ローブや散乱ローブを持たない空中線指
向性図を与える。なぜなら、この操作は埋め尽くされた
水平直線サブアレイ信号に対して実行され、またその相
対方位に向いたアレイ・ローブや散乱ローブは相対方位
に関して（ｎ−１）個のゼロ点を調整することが可能で
あることから相殺される。

【００３１】２つのビーム整形回路８および９は計算に
よって簡略化ビーム整形操作を行ってもよいし、またコ
ンピュータを使って整形回路８および９を調節してもよ
い。次に（ｎ＋ｍ）個の水平および直線サブアレイ６お
よび７からの（ｎ＋ｍ）個の出力信号は、コンピュータ
に印加される前に、コヒーレント復調され、デジタル化
される。コンピュータは簡略化ビーム整形操作を仰角と
方位について交互に行うが、ビーム整形を行う順序、つ
まりまず仰角について行い、次に方位について行うか、
あるいはその逆かはまったく重要でない。

【００３２】２つのビーム整形回路８および９から出さ
れた信号は次に結合回路１０に印加され、結合回路１０
はそれらの積または畳込みをとり、それを単一アンテナ
出力信号として送出する。

【００３３】この単一アンテナ出力信号は、その信号の
起源がアンテナによって捕らえられた単一送信源である
とき、アンテナの受信信号として出現し、そのアンテナ
の空中線指向性図は、仰角および方位に関する簡略化ビ
ーム整形の２つの空中線指向性図の積となっている。こ
の空中線指向性図には、サブサンプリングに起因するア
レイ・ローブや散乱ローブが存在しない。なぜなら、成
分別空中線指向性図の一方は仰角平面内にアレイ・ロー
ブや散乱ローブを持っておらず、また他方の成分別空中
線指向性図は方位平面内にアレイ・ローブや散乱ローブ
を持っていないからである。

【００３４】次に、（ｎ×ｍ）個の点に関する非簡略化
ビーム整形アンテナの性質を得るが、これは（ｎ＋ｍ）
個の点に対するたった２つの簡略化ビーム整形操作を用
いることで行える。

【００３５】図４ａおよび４ｂに、空中線指向性図の表
面の断面図を与えるが、この断面図は基準三面体中に描
かれており、三面体の軸ＯＸは方位角度で目盛られ、ま
た軸ＯＹは仰角角度で目盛られており、軸ＯＺは信号レ
ベルを表しており、また断面はＸＯＺ平面とＹＯＺ平面
で切断したものであり、空中線指向性図は２つの簡略化
ビーム整形回路９および８の出力点で得られたものであ
る。

【００３６】図４ａに、ビーム整形回路９の出力点で得
られる空中線指向性図を示すが、この回路９はｍ個の垂
直直線サブアレイ７の信号に対して作用している。この
空中線指向性図は、照準方向に配向された大きな主ロー
ブを持ち、照準方向は個別移相器モジュールの調整によ
って規定され、またその主ローブは、仰角平面ＹＯＺ内
で小さな振幅を持った副ローブによって取り囲まれてい
る。なぜなら、簡略化ビーム整形操作の根底にあるサブ
アレイは埋め尽くされた垂直直線サブアレイだからであ
る。またそうした副ローブは、仰角平面ＸＯＺ内のほう
が際立った振幅を持っているが、しかしゼロ点が間に挾
まっており、ゼロ点の位置は簡略化ビーム整形操作の適
応処置によって可変である。

【００３７】２つの簡略化ビーム整形操作の適応処置は
独立に行われ、つまり片方は仰角平面内で、他方は方位
平面内で、図４ａ、４ｂ内に点線で記されたように、谷
の形のゼロ点を生み出すことで行われ、それぞれの谷
は、２つの簡略化ビーム整形操作の片方だけについて、
ただ１つ自由度だけを使用する。２つの指向性図の積は
２列のゼロ点を示し、それらは、片方は仰角平面内で、
他方は方位平面内で角度調整可能である。このことは、
２つの簡略化ビーム整形回路からの信号間で、積や畳込
みなどの非線形結合を実行することの有用性を示してい
る。さらに、２つの簡略化ビーム整形回路からの信号に
対して閾値設定操作を行うことは有用であり、この操作
によって、２つの簡略化ビーム整形操作のうちの一方の
手段によって拾い上げられた寄生信号が、他方の簡略化
ビーム整形操作により発生した熱雑音によって有効とさ
れるのを防ぐ。この時、両者間を互いに制約する関係は
まったく存在せず、従ってここで選択された閾値は、検
出過程での雑音による誤警報を制限するための閾値では
ない。

【００３８】図５は、こうして得られたアレイ・アンテ
ナの図を表している。この図は、放射素子のアレイを含
んでおり、これらの放射素子は約λ／２の網目寸法で行
と列に配置され、また個別移相器モジュールを装着して
いる。明晰さを増すため、放射素子は移相器モジュール
を除いて図示されており、アレイは１２および１２′に
重複して図示されている。１２では、受信時に第１の組
分けが出現し、放射素子はｍ個の垂直直線サブアレイ１
３に分けられ、サブアレイ１３はｍ個の信号を、方位平
面内で働いている第１の簡略化ビーム整形回路１４に手
渡す。１２′では、受信時に第２の組分けが出現し、放
射素子はｎ個の水平直線サブアレイ１５に分けられ、サ
ブアレイ１５はｎ個の信号を、方位平面内で働いている
第２の簡略化ビーム整形回路１６に手渡す。２つのビー
ム整形回路１４、１６の出力点に置かれた２つの閾値回
路１７、１８は、それらへの信号の基準電位を取り除い
てから、それらの信号を非線形結合回路１９に印加し、
回路１９はそれらの積または畳込みをとる。

【００３９】生成される演算は単純な乗算であっても、
あるいは信号の対数をとってそれらを足し合わせること
でも、あるいはまず最初に信号を２値信号にして、それ
によって制御されるＡＮＤ型論理演算であってもよい。

【００４０】乗算は角度分解能を向上させる。なぜな
ら、主ローブの幅が同じであれば、減衰ｄＢ数は別々に
とった２組のサブアレイのそれぞれの減衰ｄＢ数の２倍
だからである。しかしこれは、Ｓ／Ｎ比について６ｄＢ
の損失と引き換えに達成される。

【００４１】ＡＮＤ論理演算は分解能についての利得
も、Ｓ／Ｎ比についての損失ももたらさない。

【００４２】２つのビーム整形回路から送出される２つ
の信号は同じ振幅を持っているので、乗法演算の最適条
件を持ち合わせている。

【００４３】畳込み演算は、乗法演算より効率がよい
が、しかしその実現は乗法演算より複雑である。畳込み
演算は、ある簡略化ビーム整形操作の際に拾い上げた妨
害信号については、さらに大きな減衰を可能とするが、
他方のビーム整形操作中に拾い上げた妨害信号について
はそうではない。これは、レーダから発信された信号と
の間、あるいはビーム整形操作どうしの間に相関関係が
存在しないからである。

【００４４】アレイ・アンテナは、埋め尽くされたアン
テナである代わりに、間引きアンテナあるいは隙間アン
テナであってもよい。この場合、その放射素子および個
別移相器モジュールは、図６に示すとおり、充満行２１
と充満列２０から成る隙間格子に配列されており、受信
時には、入り組んだ２組の充満直線サブアレイに編成さ
れる。

【００４５】‐ｘ個のサブアレイ２０から成る充満して
いない第１組。ただしサブアレイ自体は充満しており、
垂直で、並置され、それぞれがｍ個の放射素子から構成
されている。

【００４６】‐ｙ個のサブアレイ２１から成る充満して
いない第２組。ただしサブアレイ自体は直線で、充満し
ており、水平で、積み重ねられており、それぞれがｎ個
の放射素子から構成されている。

【００４７】それぞれの組の直線サブアレイ間の間隔
が、アンテナの一端から他端まで幾何級数で増大すれば
有利であるが、しかし調和周期を含まない他の間隔値も
可能である。

【００４８】垂直および水平直線サブアレイの交点に位
置する放射素子は両方の組に加わっており、従って２出
力の個別ビーム整形モジュールを装着しているが、その
モジュールは振幅と位相が等しい２つの信号を送出して
いる。その他の放射素子は、１出力の個別移相器モジュ
ールを持っている。１出力モジュールからやって来たも
のであれ、２出力モジュールからやって来たものであ
れ、各信号は同じ振幅を持ち、また信号間の位相差はア
ンテナ照準関係式の位相差である。

【００４９】第１組の垂直直線サブアレイ２０の出力点
は、仰角平面内で第１ビーム整形回路２２の入力点に接
続され、それに対して、第２組の水平直線サブアレイ２
１の出力点は、方位平面内で第２ビーム整形回路２３の
入力点に接続されている。

【００５０】図面を簡略にするため明白には図示してい
ないけれども、２つのビーム整形回路２２、２３の２つ
の出力は、図５に示すとおり、２つの閾値回路を介して
非線形結合回路の２つの入力点につながれており、この
結合回路によって積をとるか、あるいは畳込みを実行し
てアンテナ出力信号を発生させている。

【００５１】アンテナは受信時に、またレーダの場合に
は送信時にも、個別移相器モジュールによって電子的に
照準が合わせられる。

【００５２】受信時に、第１の簡略化ビーム整形回路２
２はアンテナの信号に対応して信号を出力するが、その
アンテナの空中線指向性図は、仰角平面内に副ローブを
持ち、それらの副ローブは、アナログ形式でそれぞれの
充満垂直直線サブアレイ２０に適用される重み付け関係
式によって規定され、また方位平面内では、充満垂直直
線サブアレイ２０の組の隙間が周期的に分布している
か、あるいはランダムに分布しているかに応じてアレイ
・ローブまたは散乱ローブを持つ。図７ａに、散乱ロー
ブを持ったこのような指向性図の一例を示す。

【００５３】受信時に、第２の簡略化ビーム整形回路２
３はアンテナの信号に対応して信号を出力するが、その
アンテナの空中線指向性図は、相対方位平面内に小さな
副ローブを持ち、それらの副ローブはアナログ形式でそ
れぞれの充満水平直線サブアレイ２１に適用される重み
付け関係式によって規定され、また仰角平面内では、充
満水平直線サブアレイ２１の組の隙間が周期的に分布し
ているか、あるいはランダムに分布しているかに応じ
て、アレイ・ローブまたは散乱ローブを持つ。図７ｂ
に、散乱ローブを持ったこのような指向性図の一例を示
す。

【００５４】それぞれの仰角平面および方位平面内で、
得られた２つの放射ビーム整形形態は固定であっても、
あるいは適応性を有していてもよいが、後者の場合、す
でに図４ａおよび４ｂに示したとおり、仰角および方位
について別々にゼロ点の位置決めを行うことを可能にす
る。

【００５５】仰角平面と方位平面に分けられた２つの簡
略化ビーム整形操作の結果として生じた２つの信号に対
して閾値を設定し、また乗算または畳込みによってそれ
らの非線形結合をとることで、ｎ＋ｍ個の累積モーメン
トに対してたった２つの簡略化直交ビーム整形操作を行
うだけで、ビーム整形アンテナ全体の受信信号と類似の
性質を持った受信信号を得ることが可能になる。自由度
の数、言い替えると達成可能な適応性ゼロ点の数は当然
（ｍ−１）＋（ｎ−１）であるが、しかしアレイ・ロー
ブや散乱ローブは、それらに直交する２次ローブが、２
つのチャネル上の閾値操作によって消去されていさえす
れば、乗法演算または畳込み演算によって消去されてし
まう。このことから、適応性閾値では妨害信号のレベル
を考慮するが、この信号は例えばクラッタの残留分であ
る。意図的な妨害信号は、最初に２つの簡略化適応性ビ
ーム整形操作においてゼロ点の照準合わせをすることで
処理するが、しかしもし残留分がいくらか残ったなら
ば、閾値設定操作と乗法演算または畳込み演算との組み
合わせを通して、補足的処理を受けることになる。

【００５６】提案したアレイ・アンテナ構造は、その放
射素子を、ｎ個の互いに隣接した素子から成るｍ個の直
線サブアレイを平行に、側面を合わせて並置することに
基づいで編成することで、従来技術の制限を回避してお
り、その位相中心は、アンテナ表面のサンプリングに関
する基準、つまり高レベルのアレイ・ローブや散乱ロー
ブの発生を回避する基準に従って間隔が開けられてい
る。この編成に限れば、アンテナはサブアレイに垂直な
平面内でしかビーム整形操作を装備することができな
い。これを防ぐため、アンテナの放射素子をもう一度使
用して、第２の並置を形成するが、これはｍ個の素子か
ら成るｎ個のサブアレイを平行に、側面を合わせて並置
したものであり、これらｍ個の素子は第１のサブアレイ
に直交しており、またそのサブアレイ内で全体が入り組
んでいる。この２組の直交サブアレイを用いて、２つの
ビーム整形操作を２つの直交平面内のｍ個およびｎ個の
モーメントで実行し、それらの信号を積または畳込みに
よって非線形結合させて受信信号を得るが、その信号は
２平面内で（ｎ×ｍ）個のモーメントでビーム整形した
アレイ・アンテナの信号と類似している。

【００５７】従来技術でも、アレイ・アンテナの放射素
子を入り組まない表面サブアレイに組分けすることで、
２平面ビーム整形のためのモーメントの数を同様に減ら
すことができたが、しかしこれには高レベルのアレイ・
ローブまたは散乱ローブの存在が付随した。２つの１平
面簡略化ビーム整形操作の結果として生ずる２つの信号
に対し、それらの信号を結合して２平面ビーム整形操作
を模擬する手前で、閾値設定操作を実行することで信号
／妨害比が改善される。なぜなら、乗法演算または畳込
み演算における２つの信号から、それぞれの熱雑音の作
用がほぼ取り除かれ、こうした受信信号の作成を可能と
するからである。

【００５８】提案したアンテナ構造は、２つの簡略化ビ
ーム整形操作からやって来る２つの受信チャネルを持っ
ており、それらの操作においては、乗法演算や畳込み演
算を行う前に特定の処理操作を行い、例えばレーダの場
合なら固定エコーにドップラー・フィルタをかけたほう
が有利なこともあるが、その場合にはエコーは同じ物が
２つ作られる。それにもかかわらず、この重複エコーの
費用は２平面内のビーム整形操作全体の費用よりはるか
に少なく、従来技術における２平面簡略化ビーム整形操
作の性能値と比べて、得られる性能値によって全面的に
正当化される。

【００５９】従来技術では、間引きアレイ・アンテナや
隙間アレイ・アンテナは強力なアレイ・ローブや散乱ア
レイ・ローブの影響を受ける。提案したアンテナ構造は
この大欠点を回避している。さらに、適応性という性質
は簡略化ビーム整形操作の中で要求されていないけれど
も、それらの操作はアナログ・モードで実行してもよい
ことに注目しなければならない。

【００６０】間引きアレイ・アンテナまたは隙間アレイ
・アンテナに適用したとき、この構造の限界は、それが
ただ１つの主ローブを得るためにしか使用できないとい
う事実と、ただしその主ローブはモノパルス角発散測定
と互いに制約し合うということはなく、またこの構造は
２つの受信チャネルを必要とするという事実に存する
が、そのことの費用は充満アンテナの費用よりはるかに
少なく、また従来技術の間引きアンテナまたは隙間アン
テナと比べて、得られる性質や性能特性によって全面的
に正当化される。

【００６１】図８に、簡略化ビーム整形操作を伴う非周
期的隙間アレイ・アンテナの実施例を示すが、このアン
テナは提案した構造を実現したものである。

【００６２】このアンテナは、放射素子から成る互いに
入り組んだ２組の直交直線サブアレイから形成されてい
る。

【００６３】‐第１組は、１１個の水平直線サブアレイ
３０から成り、それぞれが９０個の放射素子を持ってい
る。

【００６４】‐第２組は、１３個の垂直直線サブアレイ
３１から成り、それぞれが７６個の放射素子を持ってい
る。

【００６５】各放射素子には個別移相器モジュールが装
着されている。±４５°の電子走査を可能にし、また２
組の放射素子の間引かれていない軸上にアレイ・ローブ
が来ないようにするため、２つのサブアレイ内の素子か
ら素子までの間隔を０．５５λとしている。２組の放射
素子の間引かれた軸上に高レベルのアレイ・ローブが来
るのを避けるために、また散乱ローブを好ましく広げ
て、そのピークを低くするために、サブアレイ間の間隔
を可変とし、アンテナの一端から他端にかけて、例えば
幾何級数によって増大している。得られたアンテナは、
縦横が４９．５λ×４１．８λの表面積内に入ってお
り、３ｄＢで約１．４５°×１．７°の指向性を与え
る。この点に関して等価の充満アンテナでは、6,840 個
の放射素子と個別移相器モジュールを持つが、対照的に
このアンテナならたった1,835 個である。従って隙間係
数は３．７３となる。

【００６６】第１組の１１個の水平直線サブアレイ３０
からの出力信号は、デジタル化されてから第１回路３２
に印加され、コンピュータ式ビーム整形を受ける。この
回路は垂直面つまり仰角平面内で１３個の点について簡
略化適応性ビーム整形操作を実行し、仰角に関して１０
の異なった方向で妨害排除を可能にする。

【００６７】第２組の１３個の水平直線サブアレイ３１
からの出力信号は、デジタル化されてから第２回路３３
に印加され、コンピュータ式ビーム整形を受ける。この
回路は水平面つまり相対方位平面内で１１個の点につい
て簡略化適応性ビーム整形操作を実行し、相対方位に関
して１２の異なった方向で妨害排除を可能にする。

【００６８】２つのコンピュータ式ビーム整形用回路３
２、３３から出された２つの信号、いやむしろ、それら
のモジュールから出された２つの信号は２つの閾値回路
３４、３５に印加される。

【００６９】２つの閾値回路３４および３５から出され
た信号は、次に論理回路３６に印加され、この論理回路
はそれらの積をとり、それをアンテナ受信信号として出
力する。

【００７０】実行される簡略化ビーム整形操作の動作総
数は２４であることが観察される。これは、妨害排除操
作を２２の異なった方向で行うことを可能にする。妨害
物が仰角または方位に関して１つの同じ軸上に並んでい
るとき、その谷の立体配置のおかげで、ただ１つのゼロ
点を生じるだけで妨害物が同時に処理されるという事実
を考慮すれば、この特性はとりわけ高く評価できる。こ
れは、散乱表面を照射することによる散乱妨害という方
式に関連して、極めて有望である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による簡略化ビーム整形を備えたアレ
イ・アンテナを示す図である。

【図２】その放射素子が、受信モードにおいて、２組の
直線サブアレイに編成されている、本発明によるアレイ
・アンテナを示す図である。

【図３】２つのサブアレイが説明を明解にするため分離
してある、図２とまったく同じアレイ・アンテナを示す
図である。

【図４ａ】図３のアレイ・アンテナで使用されているビ
ーム整形回路によって得られる空中線指向性図である。

【図４ｂ】図３のアレイ・アンテナで使用されているビ
ーム整形回路によって得られる空中線指向性図である。

【図５】閾値機能が追加されている、本発明によるアレ
イ・アンテナの構造を示す図である。

【図６】それぞれビーム整形回路に信号を供給する２組
の直線サブアレイに従って配列が行われる、本発明によ
る隙間アレイ・アンテナでの放射素子の可能な配列を示
す図である。

【図７ａ】図６のアンテナのビーム整形回路によって得
られる空中線指向性図を示す図である。

【図７ｂ】図６のアンテナのビーム整形回路によって得
られる空中線指向性図を示す図である。

【図８】本発明による隙間アレイ・アンテナの構造を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射素子アレイ・アンテナにおいて、受
信時にその放射素子を２組の平行直線サブアレイに組分
けし、２組のサブアレイが異なった２方向に配向し、上
記アンテナが２つのビーム整形回路と１つの出力回路を
含み、ビーム整形回路がそれぞれ２組の直線サブアレイ
のいずれかから信号を受け取り、またそれぞれ簡略化ビ
ーム整形信号を送り出し、また出力回路が、２つのビー
ム整形回路で生み出された２つの簡略化ビーム整形信号
を非線形結合することによって得られる受信信号を送り
出す放射素子アレイ・アンテナ。
【請求項２】２組の直線サブアレイの方向が互いに直
交している請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】２組のうち、片方の直線サブアレイの方
向が水平であり、それに対して、他方の直線サブアレイ
の方向が垂直である請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】２組の直線サブアレイが互いに入り組ん
でいる請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】そのアンテナが間引きアンテナであり、
すなわち、その放射素子アレイが空白部を含んでおり、
空白部の欠落放射素子が存在している放射素子より数が
少ない請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】そのアンテナが隙間アンテナであり、す
なわち、その放射素子アレイが空白部を含んでおり、空
白部の欠落放射素子が存在している放射素子より数が多
い請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】平行直線サブアレイのそれぞれの組にお
いて、平行直線サブアレイは互いにある間隔によって隔
てられており、その間隔がアンテナの一端から他端にか
けて変化する請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】上記間隔が、アンテナの一端から他端に
かけて、幾何級数に従って変化する請求項７に記載のア
ンテナ。
【請求項９】そのアンテナがさらに２つの閾値回路を
含んでおり、それらの閾値回路が２つのビーム整形回路
と出力回路との間に置かれている請求項１に記載のアン
テナ。
【請求項１０】出力回路が畳込み回路である請求項１
に記載のアンテナ。
【請求項１１】出力回路が乗算回路であるような請求
項１に記載のアンテナ。
【請求項１２】そのアンテナがさらに２つの閾値回路
を含み、それらの閾値回路が２つのビーム整形回路と出
力出力回路との間に置かれ、２つの閾値回路がビーム整
形回路から送出された信号を変換して二値回路に送り込
み、また出力回路がＡＮＤ型の論理回路である請求項１
に記載のアンテナ。
【請求項１３】ビーム整形回路が、計算によってビー
ム整形を行う回路であって、妨害排除機能を遂行する請
求項１に記載のアンテナ。