JPH0779116A - アクティブアンテナアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ミサイルのレーダ誘導システム内に電子的に走
査されるアクティブアレイ（ＡＥＳＡ：active electro
nically scanned array）を組み込み、従来の技術では
達成できない数多くの利点を提供する。 【構成】所定数のアンテナ要素６０を有し、レーダ探索
器に使用するアクティブアンテナアレイ５８。アンテナ
要素６０は複数の同一構成送受信モジュール６４に独立
して接続され、モジュール６４は動作中に発生する熱を
除去するための冷却板６６に接続されている。好適実施
例では、各モジュール６４は長方形プリズム形状ハウジ
ングを有する。各ハウジング内には別々に調節可能な位
相及びゲイン回路が設けられる。他の実施例では、上記
送受信モジュールは、複数のウエハーから構成され、各
ウエハーは同数の分離した同一構成回路機能ブロックを
アンテナ要素として有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアンテナアレイに関し、
特にレーダ誘導ミサイルなどに組み込むアンテナアレイ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導ミサイル又はミサイル探索器(missi
le seeker)と呼ばれるミサイルシステムでは、オンボー
ドレーダシステムがターゲットにレーダビームを方向付
け、ターゲットを反射して受信及び処理されたエネルギ
ーは、ミサイルを所望の追跡コース上に維持する。誘導
ミサイル探索器を避ける又は追跡コース以外の方向に再
び方向付け、ターゲットに使用できる最新の回避あるい
は妨害技術がある。これらの防御的手段を克服するた
め、又はターゲット追跡の成功確率を上げるために、ミ
サイル探索装置の改良が必要となっている。代表的な防
御手段の目的は偽のレーダ帰還信号を発生し、ミサイル
誘導システムを実際のターゲットに関して混乱させるこ
とである。

【０００３】誘導ミサイル防御を挫折させるために、進
歩したミサイル探索器に採用される方法は主に、ＲＦ信
号が広角度領域に渡り受信されことを認識し、このよう
な信号の電子的処理により、探索器が真のターゲットレ
ーダ帰還信号と”偽”の信号を分離できることが要求さ
れる。更に、複数ターゲット（複数の実ターゲット及び
（又は）複数レーダから放出される”おとり”）に使用
する場合、探索器はターゲット郡の内に位置する特定タ
ーゲットを選択できなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ジンバル探索器(gimba
lled seeker)と一般に呼ばれる周知の誘導システムは、
ジンバルアッセンブリに高ゲインアンテナを搭載するこ
とにより、探索器は比較的広い固定角度又は走査ボリュ
ーム(scan volume)に渡りターゲットを指し示すことが
できる。サーボシステムがジンバルを駆動し、このジン
バルにより、走査ボリューム内の所望方向レーダエネル
ギーの送信及び受信の両方にアンテナの位置決めが可能
となる。そのようなシステムは重量、コスト、体積が過
大で、機械的に複雑性であるので、代替えのシステムが
要求されている。更に、従来よりジンバルシステムはカ
スタム設計で、新たな用途について各々個別に製作され
ている。

【０００５】ミサイル探索器の他の形式は、電子的に走
査されるアンテナ（ＥＳＡ）技術を使用する。この技術
は多数の個別アンテナ要素を含み、各アンテナ要素は送
信及び受信信号の位相をプログラムする能力を持ってい
る。パッシブＥＳＡとして知られるＥＳＡの一形式で
は、高ＲＦ電力が分離送信ユニット内で発生され、そし
て多数の位相シフト要素の中で分割される。位相シフト
機能は比較的高電力で行われるので、位相シフタは高損
失となる傾向がある。更に、アレイの全要素は単一の送
信器により駆動され、各アレイ要素により受信された信
号は、受信器にルートされる前にコンバインされるの
で、ＥＳＡの方法には、フルアパーチャの複数サブアレ
イのアクセスに要求される最近の信号処理技術を十分に
利用するための柔軟性がない。

【０００６】ハイブリッドＥＳＡと呼ばれる第２のＥＳ
Ａ法は、ハイパワーアンプ及びローノイズアンプを使用
して送信及び受信信号をそれぞれ処理する。この後者の
方法は上記パッシブＥＳＡと同様な問題点を多く有し、
依然として十分に独立した放射／受信要素をアレイ内に
提供しない。

【０００７】ターゲットを追跡するための正確な誘導に
加え、誘導ミサイルは一般に、襲撃中のターゲットに最
大のダメージを与えるように設計される弾頭荷重を持っ
ている。ターゲットを除去する確率を増加するため、追
跡には正確なデータが必要で、このデータにより弾頭に
対する最適な爆発点を判断する。誘導に使用する現在の
ミサイル探索器は、ミサイル弾頭に対する最適な爆発点
の計算に必要な正確なデータの収集ができない。周知の
システムでは第２の特殊センサがミサイルの設計に含ま
れ、この必要データを収集する。システムのこのような
追加コスト及び重量、並びにミサイル内の追加スペース
の確保などの理由により、ミサイル探索器単体でこの機
能を達成し、分離ミサイル探索器に関する問題を取り除
くのが望ましい。本発明の目的は、ミサイルのレーダ誘
導システム内に電子的に走査されるアクティブアレイ
（ＡＥＳＡ：active electronically scanned array）
を組み込み、従来の技術では達成できない数多くの利点
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記利点は、
（１）探索器パワーアパーチャー積(power-aperture pr
oduct)を達成する、モジュラーでコストのかからない方
法、（２）統合されたアクティブ／パッシブ（ＡＲＨ）
誘導を可能とする広い帯域幅、（３）離れて存在する妨
害物（ＳＯＪｓ：stand-off jammers）がある場合の探
索器誘導を高める適合性ビーム形成、（４）群れをなす
ターゲットに対する高められた誘導、（５）探索器ベー
スの融合、即ち誘導を統合して、機能を単一の探索器に
融合すること、（６）機能的冗長性及びアレイ内の不良
要素に対するリアルタイム適合性補償を介した高信頼
性、システム不良率の低下である。

【０００９】１．モジュラー構造 ＡＥＳＡは独立したアクティブな送信／受信モジュール
から構成される。各モジュールは送信器要素及びレーダ
受信要素から構成され、これら要素は位相及びゲインに
関して独立して調節可能である。これらの基本的構造ブ
ロックは、一つに統合して過大な設計コストを伴わずに
あらゆるサイズのアレイを形成することができる。モジ
ュラー構造を採用することにより、適当な数のモジュー
ルを単に組み立てることで、あらゆるサイズのアクティ
ブアンテナアレイを提供できる。

【００１０】２．高帯域幅で統合されたアクティブ／パ
ッシブ（ＡＲＨ）誘導 アクティブ送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュールの基本的特
性は広帯域幅性であって、数十パーセント幅の帯域で動
作する。このように広い帯域幅で動作できるので、ミサ
イル探索器は、対象ターゲットのオンボード動作による
様々の放射物に関するパッシブな誘導情報を引き出すこ
とができる。更に、広帯域幅性はより広帯域に渡るアク
ティブ動作を支援し、これにより、同時に飛行している
ミサイルあるいは無線妨害（ＲＦＩ：radio frequency
interference)のある状況でミサイルの移動予測(scenar
ios)の性能を向上する。広い動作帯域により、対抗する
電子的手段（ＥＣＭ：electronic counter measures）
に対する性能が向上する。ＥＣＭ装置をより広い帯域で
動作させようとすると、ミサイル探索受信器により受信
される妨害電力を希薄にすることになる。

【００１１】３．離れて存在する妨害物（ＳＯＪｓ：st
and-off jammers）があるときに探索器の誘導性を向上
する適合性ビーム形成 ＡＥＳＡはアクティブアレイの各要素のゲイン及び位相
を調節し、ヌル(null)をリアルタイムで操作し、レーダ
ビーム軸から外れた妨害物からの妨害を除去する。妨害
が減少されることにより、所望ターゲットに対する誘導
が成功する確率は向上する。

【００１２】４．群れをなすターゲットに対する誘導性
の向上 ＡＥＳＡでは、アレイは複数のサブアレイに分割するこ
とができ、これらサブアレイは適当な信号処理により、
群れをなすターゲットの中の１つのターゲットへの誘導
性が向上する。分離した送信及び受信により、各アンテ
ナ要素に関する個別の位相及びゲイン調節と共に、探索
器は独立した複数のターゲットからの信号を判断でき
る。更に、その判断能力は比較的大きなターゲットから
来る帰還信号に依存することはない。

【００１３】５．探索器ベースの融合、即ち誘導の統合
及び単一探索器への融合機能 ＡＥＳＡにより、ターゲットの検出及び追跡の目的で使
用するミサイルレーダシステムと同じシステムを、ミサ
イル弾頭に対する最適な爆発点の計算に必要なデータを
収集するために使用できる。アクティブＴ／Ｒモジュー
ル設計の基本的特徴は、レーダ探索器と結合される融合
機能が小さい死角範囲(blind range)（即ち送信後の高
速な回復）であることと、ターゲットの大きさを正確に
測定できるようにするための波形をサポートするＴ／Ｒ
モジュールの広い帯域幅と、ターゲットの大きさを判断
するときに探索器ビームを指し示すための動作が高速な
ことである。

【００１４】６．アレイ内の不良要素に対する機能的冗
長性及びリアルタイムの適合性補償 ＡＥＳＡは一般に１００余りのアクティブ要素から構成
される。各要素は本質的に高い信頼性を有し、更に１つ
の要素の不良は、その要素に最も接近している要素のゲ
イン及び位相パラメータにその不良要素を調節すること
により補償できる。この特徴により、各要素が不良とな
ったときの全体的な性能低下を防ぐ。一般に進行波管
（ＴＷＴ）技術を使用するハイパワー探索器は、送信器
のアーク及びその次に発生する重大な故障を防ぐため
に、その探索器を加圧する必要がある。如何なる密閉不
良も、ミサイル探索器の致命的不良を引き起こす。本発
明の各Ｔ／Ｒモジュールは低いピーク電力を有し、アー
クを防止するために加圧する必要がない。ＴＷＴ送信器
は一般に１０，０００ボルト程の電圧を必要とするの比
べ、本アクティブＴ／Ｒモジュールは遥かに低い電圧を
使用する。このようなＴＷＴの高電圧では、電源に関す
る不良が発生しないように高度な製造技術が要求され
る。このような様々の問題は、数十ボルト程の電圧を使
用するアクティブＴ／Ｒモジュールを使用することで完
全に克服される。最後に、ＡＥＳＡは従来のジンバル支
持アンテナに不可欠であった可動パーツを使用しないで
構成される。トルクモータ及びハイパワーサーボ電気回
路を含むジンバルアッセンブリが除去されることによ
り、信頼性は著しく向上する。

【００１５】

【実施例】ミサイル探索器を構成するには次の３つの周
知の方法がある。即ち、（１）従来のジンバルスロット
アレイアンテナ（gimballed slotted array antenna)、
（２）電子的パッシブ走査アンテナ、（３）電子的ハイ
ブリッド走査アンテナである。

【００１６】図１は従来の様々の部品で構成される代表
的ジンバルレーダ探索器システムの展開図であり、この
システムはミサイルを誘導し一般に１０として示され
る。このシステムは、前端部に各アンテナ要素（又はス
ロット）１４を一般的なマトリクス配置で含み、総合的
に１６として識別される様々の接続部及び電子回路を含
む。アンテナアレイ１２を有するアンテナアッセンブリ
１８は、接続部及び電子回路１６と共にジンバル搭載さ
れた台座２０に保持されている。この台座２０は一般的
な方法で、アンテナアレイ１２を比較的広い固定角度内
のあらゆる所望方向に向ける能力を提供する。制御及び
駆動電子回路２４を有するサーボ機構駆動部２２は、一
般にＲＦプロセッサ２６に結合されている。使用面にお
いて、探索アッセンブリ１０は与えられた固定角内で走
査する動作が可能で、これにより定位置に固定されたア
ンテナアレイ１２の角度範囲が拡大する。このようなジ
ンバル支持アンテナアレイシステムは一般に、２〜４の
受信チャンネルを有し、比較的狭い動作周波数範囲の周
波数で高度に同調される。

【００１７】図２のレーダ応答グラフに示すように、ア
ンテナのボアサイト(boresight)に沿って直接受信され
たレーダエコー即ち応答２８（メインローブ応答と呼ば
れることもある）が最も大きいが、このメインローブか
ら離れた角度で、ハイパワーオフボアサイト(high powe
red off-boresight)信号に対する信号帰還（即ち、３
０、３２）も依然として重要である。メインローブのピ
ークから離れたこれらの応答は、アンテナ側帯波又は単
に側帯波と呼ばれる。又、隣接するローブの間にはゼロ
受信３４、つまり”ヌル”の点がある。実際的には、同
一角又は同一位置にヌルとして位置する信号は検出され
ないであろう。これらオフボアサイト応答には次のよう
な２つの大きな悪影響がある。（１）側帯波ピークを有
するオフボアサイト角に位置する妨害信号を格納する場
合で、受信される妨害電力はターゲットから帰還するレ
ーダ信号の獲得を低下させる、（２）アンテナのメイン
ビームがターゲットに直接向いておらず、ターゲット帰
還がアンテナのヌルになった場合、所望ターゲット帰還
を得るのは全く不可能であろう。ジンバル支持アンテナ
の場合、ヌルは固定され、検出においてエラーが連続す
る可能性がある。

【００１８】ジンバル支持アンテナシステムは多くの標
準的防御技術を克服できないばかりでなく、それらは比
較的重い構成要素であるサーボモータ及び重くしかもか
さばりるジンバル／台座が必要となる。重量の問題と共
に、ジンバル支持アンテナシステムに必要なサイズは所
望制限サイズを越えている。

【００１９】次に図４において、いわゆるパッシブ形式
の電子的走査アンテナ（ＥＳＡ）は、多数のアンテナ要
素３６からなるのが分かる。これらアンテナ要素は位相
制御装置４０と共にマトリクス３８内に配置され、制御
装置４０はアンテナ要素が受信又は送信する信号の位相
を集合的に変化できる。この方法は制限された量の制御
及び処理を提供する。位相シフト機能は高い電力で行わ
れるので、装置４０の位相シフター要素により一般に大
きな損失を生じる。

【００２０】ハイブリッドＥＳＡ４２（図５）におい
て、位相制御４４はアンテナアレイ４６を介して位相変
化を提供し、ローノイズアンプ４８（ＬＮＡ）は帰還信
号を提供し、及び追加の分離した増幅手段５０はエキサ
イター(exciter)から信号を送信するために提供される
（図４）。各ローノイズアンプ４８はリミッター５２、
アンプ５４、及びアンプの制御５６を含んで示されてい
る（図６）。ハイブリッドＥＳＡｓは位相シフト機能が
高ＲＦ電力で実施されるというパッシブＥＳＡｓと同様
な問題を持っている。

【００２１】本発明の説明を続けるために、次に図７及
び図８を参照する。同図には所望のアクティブアレイが
総合的に５８として示されている。アクティブアレイ端
先の前端部には、複数のアンテナ要素６０より構成され
る広帯域アンテナアレイが設けられている。これら要素
６０の数は説明のみの目的で１００個とする。それらは
フレアードノッチタイプ(flared-notch type)の要素と
して示されているが、この目的に適したいろいろな周知
のタイプのものでよい。各アンテナ要素は単一のバック
グランドに確保されるのではなく、モジュラー形式で配
置され、各モジュールがアンテナ要素を含んでいる。こ
の方法で、所望アレイに必要な数のアンテナ要素を単に
用いることで、アンテナアレイはあらゆる所望サイズで
製作できる。

【００２２】アンテナアレイの真裏には、各モジュール
６４からなるモジュールアレイ及び冷却板アッセンブリ
６２が設けられて、各アンテナ要素にそれぞれ一つづつ
モジュール６４が設けられる。各モジュール６４はその
前方に、広帯域アンテナアレイからの対応する要素６０
と一致させることができる表面を有し、モジュールアレ
イ及び冷却板アッセンブリモジュールをアンテナアレイ
モジュールに物理的及び電気的に接続する。６５として
別に示される冷却板アッセンブリは、例えば循環冷媒、
位相変化材料あるいはヒートパイプなど、異なる周知の
様々の方法で構成できる。

【００２３】次に図８（Ａ）及び８（Ｂ）において、各
アンテナ要素が分離モジュール６４（Ｔ／Ｒ（送信／受
信）モジュールとして一般に示される）を介して接続さ
れている。これらは各々図８（Ｂ）に示す回路を含んで
いる。詳細には、アンテナ要素との接続は最初、デュプ
レクサー(duplexer)７０を介して周知の方法で行われ
る。デュプレクサー７０はハイパワーアンプ７２（ＨＰ
Ａ）からの出力レーダ信号を、それに関係するアンテナ
要素６０へ送信時に接続し、同一アンテナ要素６０から
ローノイズアンプ７４（ＬＮＡ）へ受信のために接続す
る。これらの信号はデュプレクススイッチ(duplexing s
witch)７５を介して、直列に設けられた可変位相制御７
６及び可変ゲイン制御７８からなる共通ラインに接続す
る。従って、各信号の振幅及び位相は、各アンテナ要素
に提供または受信されたとき、位相及び振幅に関して別
々に制御できる。送信時、位相及びゲイン制御はハイパ
ワーアンプの前に行われるので、位相及びゲイン制御は
ローパワーで実施され、低損失で達成できる。

【００２４】モジュールアレイ及び冷却板アッセンブリ
６２内の各モジュールの背面では、ＲＦ及びロジック制
御信号をＲＦ及びロジック分散ネットワーク８０から受
信する。

【００２５】最後に、適合性処理及びモノパルスネット
ワーク回路８２には４つの主要ブロック、即ちＲＦ及び
ロジック制御分散ネットワーク８０に搭載及び電気的に
接続される４つの主要モジュールが背面側から設けられ
る。冷却板アッセンブリ６０は、所望電気接続を行うこ
とに加え、本発明のモジュラーレーダミサイル探索器の
背面部品、即ちＲＦ及びロジック分散ネットワークネッ
トワーク８０及びモノパルスネットワーク回路８２を冷
却する。

【００２６】再び図７及び同時に図８（Ａ）及び８
（Ｂ）において、好適実施例による各Ｔ／Ｒモジュール
６４は、完全単体アッセンブリ内に設けられ、このアッ
センブリは必要な全ての機能を有し、一般に長方形プリ
ズム形状を有する。様々の機能ブロック即ち、リミッタ
ー、ハイパワーアンプ、ローノイズアンプ、位相及びゲ
イン調節、インターフェース回路などが各モジュール内
に設けられ（即ち、アンテナから回路８２の方向に沿っ
て設けられている）、アッセンブリハウジング８４の深
さに渡り配置されている（図８（Ｂ））。固定冷却板６
６は各モジュール６４の背面に確保される。

【００２７】モジュラー構成の代替えの実施例は、複数
のウエハーモジュールが互いにサンドイッチされること
で得られる。各ウエハーはマトリクスパターンで配置さ
れた所定数の同一及び分離機能ブロック要素（即ち、リ
ミッター、ローノイズアンプ）を有する。必要数の接続
手段が各ウエハーの主要面上に提供されることで、ウエ
ハーは互いに接続される。冷却プレートは第１実施例で
用いたのと同じものでよい。

【００２８】各実施例のモジュラー構成において、水平
方向のサイズは、第１実施例のモジュール間及び第２実
施例の隣接する同一機能ブロック間の間隔と同様に、ア
ンテナ要素６０の間隔により基本的に決定されることは
重要である。モジュールサイズをアンテナ要素間隔に相
関させることにより、モジュラーアレイをアンテナアレ
イのベースに一つ一つ直接組み込むことができる。

【００２９】本発明と従来技術の直接比較 本発明は周知のシステムでは得られない数多くの利点を
提供する。これら利点は（１）探索器パワーアパーチャ
ー積を実現する費用のかからないモジュラー法、（２）
統合されたアクティブ／パッシブ（ＡＲＨ）誘導を提供
する広帯域性、（３）いわゆるスタンドオフ妨害（ＳＯ
Ｊｓ：stand-off jammers）の存在するときの探索器誘
導性を高める適合性ビーム形成、（４）群れをなすター
ゲットに対する高められた誘導性、（５）探索器ベース
の融合、即ち誘導及び融合機能を単一探索器に統合する
こと、及び（６）アレイ内の不良要素に関する機能的冗
長性及びリアルタイム適合性補償による改良された信頼
性及び高性能の劣化を含む。

【００３０】１．モジュラー構成 従来のレーダ探索器では、アンテナの設計は、中心周波
数、周波数帯域、及びアパーチャーサイズのような要素
を考慮した特定用途について個別に設計しなければなら
ない。本発明は各アクティブ送信／受信モジュールで構
成され、各モジュールは送信要素及び検知レーダ受信要
素からなる。これらの基本的構造ブロックは互いに結合
され、過大な費用をかけずにあらゆるサイズのアレイを
形成する。基本部品はモジュラー部品で作られ、システ
ムの製作には単に所定数のモジュールのアッセンブリが
必要となり完全な特注設計を必要としないので、あらゆ
る種類のレーダミサイル探索器のコストは実質的に減少
する。モジュラー構造の更なる結果として、新たな探索
器の開発毎に再発する又は再発しないコストが減少され
る。

【００３１】更に、構造ブロックとしてＴ／Ｒモジュー
ルを使用することで、増加されたパワーアパーチャー積
を達成するモジュラー法を提供する。ＡＥＳＡに関し
て、アレイサイズの増加により、送信器電力及びアンテ
ナゲインは同時に増加する。現在の技術では、パワーア
パーチャー積の著しい増加により、ハイパワー送信器及
び（又は）大型アンテナの開発に向かう設計努力が伴
う。

【００３２】２．広帯域統合されたアクティブ／パッシ
ブ（ＡＲＨ）誘導 現在のプレーナ型アレイアンテナ及び進行波管（ＴＷ
Ｔ）送信器は、特定周波数に高度に同調されている。数
パーセントの比較的普通の帯域についても、システムの
動作帯域周波数の両端部では、現在のシステムは著しい
性能劣化を生じる。一方、広帯域性は本発明のアクティ
ブ送信／受信（Ｔ／Ｒ）の基本設計の特徴で、それらは
数十パーセント幅の動作帯域について動作できる。好適
実施例はこの固有の広帯域性から利益を得ている。この
ように比較的広帯域で動作する能力により、防御を目的
として使用されている放射物に関するパッシブ誘導情報
を引き出し、この放射物は一般に対応する広帯域周波数
範囲で動作している。

【００３３】更に、好適実施例の広帯域性は、同時に飛
行中の複数ミサイルあるいは高無線周波数妨害ＲＦＩの
環境内で、移動計画における高められた性能を提供す
る。広い動作帯域幅は又、幾つかの同様な電子技術（Ｅ
ＣＭ）より高い性能を提供する。ＥＣＭ装置を広帯域で
動作させると、ミサイル探索受信器内の妨害電力を薄め
る傾向がある。

【００３４】３．離れている妨害物（ＳＯＪｓ）が存在
する場合の、探索誘導を高める適合性ビーム形成 従来のジンバル多案先は固定アンテナ側帯波応答を有
し、これは入手できる様々の対抗防御技術に対してリア
ルタイムで修正することができない。この問題を解決す
る従来の技術の一つは、幾何(geometry)を妨害源に対し
て調節し、それらをアンテナのヌル内に置くことで、ミ
サイルの飛行経路を修正することである。しかし、この
処理では、総合的なミサイルの性能はしばしば低下す
る。一方、好適実施例では、アクティブアレイの各要素
のゲイン及び位相を調節することができ、アンテナのヌ
ルをリアルタイムで操作する方法で、軸のずれた(off-a
xis)離れた妨害物からの妨害を除去する。これは全てミ
サイルの飛行経路を変更せずに達成できる。妨害の減少
により、所望ターゲットに対する成功誘導率は高まる。

【００３５】４．群れをなすターゲットに対する誘導の
向上 従来のジンバル支持探索器は群れをなすターゲットに対
して制限された性能を有し、アンテナアレイは一般に４
つの象限(quadrant)に分割され、各象限は共に結合され
て処理されるか、又は別々に処理される。３つのターゲ
ットの中で最も最大のものがこの方法で首尾良く判断さ
れる。一方、好適実施例では、アレイは複数のサブアレ
イに分割され、このサブアレイは適当な信号処理を用い
て、群れをなすターゲット内に位置する特定ターゲット
に対する改良された誘導を達成することができる。サブ
アレイの数は、アレイのサイズ及び供給ネットワークの
複雑性により決定されるが、信号処理に要求されるパッ
ケージングの制限範囲以内で、理論的には任意の大きさ
にできる。分離した送信及び受信能力ならびに各アンテ
ナ要素の位相及びゲイン制御により、この探索器は独立
した多数のターゲットから受信した信号を判断すること
ができる。更に、最近の信号処理技術を利用することに
より、判断能力は比較的大きなサイズのターゲットから
来る帰還に依存しない。

【００３６】５．探索器ベースの融合、誘導及び融合機
能を単一の探索器に統合する 従来のジンバル支持アレイの場合、融合及び誘導機能を
単一の探索器に組み込むことは実質的にできない。その
制限要素には、ハイパワー探索器の死角範囲、動作帯域
の制限、及びターゲットを操作しようとする行為に一致
するレートでビームを位置させ、最適な爆発点を決定す
ることができないことである。本発明では、ターゲット
に方向付けて追跡するために使用されるミサイルレーダ
と同じものを、ミサイルの弾頭に対する最適な爆発点の
計算に必要なデータを収集するために使用できる。レー
ダ探索器と共に結合される融合機能を可能とするアクテ
ィブＴ／Ｒ設計に固有の特徴は、死角範囲が少なく（送
信後の回復時間が短い）、波形をサッポートするＴ／Ｒ
モジュールが高帯域幅で、それによりターゲットの大き
さを正確に測定でき、及び探索器ビームを指示させター
ゲットの大きさを判断する機敏な動作である。

【００３７】６．信頼性の向上及び優れた不要率劣化 図１と図７を比較すると、本発明を従来のジンバル支持
の台座システムの代わりに用いることで、大幅なハード
ウエアの削減がなされのが分かる。更に詳細には、図３
に示すように、ジンバルアンテナを有する従来のミサイ
ル探索器に特に必要な装備は、陰で示した参照符号８６
の機能ブロック内に配置される項目である。図９と比較
すると、この従来のシステムの動作に必要なジンバルト
ルクモータ、サーボ電気回路、及び他の機構部品は取り
除かれ、その部分は軽量で比較的安価な電子部品及び８
８で示される点線部分の回路で占められている。両方の
場合で残りの回路部分（即ち、８６及び８８以外の部
分）は、ジンバル支持及び本発明に関して同じである。

【００３８】従来のジンバル支持アレイでは、厳しい性
能が要求される多くの部品の中の一つの不良により、誘
導されているミサイルが首尾良く任務を達成できない。
ＡＥＳＡは一般に１００余りの同一アクティブモジュラ
ー要素により構成されているので、どれか一つの要素に
よる全体的な性能低下を防ぐ。各要素は基本的に高信頼
性を有し、ある１つの要素の不良はその要素に最も隣接
する要素のゲイン及び位相のぱらめーたに調節すること
により補償できるので、探索器システムの信頼性は更に
高められる。この特徴はきわめて効果的不良率低下を提
供する。

【００３９】更に、進行波管（ＴＷＴ）技術を用いる従
来のハイパワージンバル支持探索器では、一般に探索器
は送信器のアーク及びその次に発生する致命的な不良を
防止するために加圧される必要がある。この場合、密閉
不良はミサイル探索器の不良を生じ、従ってミサイルは
その任務を達成できないことになる。前述のモジュラー
システムでは、各Ｔ／Ｒモジュールは低いピーク電力を
有するので、アークを防ぐための加圧は必要ない。アク
ティブＴ／Ｒモジュラー技術は、ＴＷＴがおよそ１０，
０００ボルトで動作するのに比べ、非常に低い電圧で動
作する。このようなＴＷＴの高電圧動作では、電源不良
が発生しないように、極めて高度な製造技術が必要とな
る。

【００４０】好適な一実施例により本発明は説明された
が、当業者は上記説明の範囲、及び特許請求の範囲内
で、本発明に様々の修正を施すことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアレイ及びサーボ走引装置を有する一般
的なアンテナアッセンブリの展開図。

【図２】ボアサイトに沿って受信され各ボアサイト側に
配置されるアンテナゲインのグラフ。

【図３】一般的なスロット式アレイアンテナのミサイル
レーダ探索器に必要な様々の装置を示す概略機能ブロッ
ク図。

【図４】一般的なパッシブＥＳＡのミサイルレーダ探索
器に必要な様々の装置を示す概略機能ブロック図。

【図５】一般的なハイブリッドＥＳＡのミサイルレーダ
探索器に必要な様々の装置を示す概略機能ブロック図。

【図６】図５のローノイズアンプの構成を示す図。

【図７】本発明によるアクティブアレイ探索器の展開
図。

【図８】本発明によるアクティブアレイの機能ブロック
図。

【図９】本発明による探索装置の略図。

【符号の説明】

１２…アンテナアレイ １４…アンテナ要素 １６…接続部及び電子回路 １８…アンテナアッセンブリ ２０…ジンバル支持台座 ２２…サボ機構駆動部 ２４…制御及び駆動電子回路 ２６…ＲＦプロセッサ ６０…アンテナ要素 ６２…モジュールアレイ及び冷却板アッセンブリ ６４…モジュール ６６…冷却板 ８０…ＲＦ及びロジック分散ネットワーク ８２…適合性処理及びモノパルスネットワーク回路

フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エル・トマネック アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91307、ウエスト・ヒルズ、ジャーラッ ド・ウエイ 23681 (72)発明者 ティモシー・エル・ボランド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93010、カマリロ、サン・ミギューエル・ ドライブ 152

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通の送受信方向を有し、一平面内に配
   置される複数のアンテナ要素、及び前記各アンテナ要素
   に各々設けられ、前記アンテナ要素の一平面と接続され
   るアンテナモジュラー送受信回路手段、を具備すること
   を特徴とするアクティブアンテナアレイ。
2. 【請求項２】 前記各モジュラー回路手段は、前記アン
   テナ要素によって送受信されるレーダ信号を分離する分
   離手段を含むことを特徴とする請求項１記載のアクティ
   ブアンテナアレイ。
3. 【請求項３】 前記各モジュール回路手段は複数のウエ
   ハーを有し、各ウエハーは単一マトリクス内に配置され
   る複数の同一機能ブロック回路を含み、異なるウエハー
   に関する機能ブロック回路は選択的に異なる構造を有
   し、前記複数ウエハーは各ウエハーの１機能ブロック回
   路と各々接続され、又、隣接する１ウエハーの１機能ブ
   ロック回路に対して直線的に配置されることを特徴とす
   る請求項２記載のアクティブアンテナアレイ。
4. 【請求項４】 前記各モジュラー送受信回路手段には、
   熱を吸収する手段が設けられることを特徴とする請求項
   １記載のアクティブアンテナアレイ。
5. 【請求項５】可変送信パワー及び可変アンテナゲインを
   有するアクティブアンテナアレイであって、 所定のパワー及びアンテナゲインを達成し、一定間隔で
   配置される所定数のモジュラーアンテナ要素と、 物理的及び電気的に１アンテナ要素に各々接続される、
   複数の同一構成送受信回路モジュールと、 前記回路モジュールと物理的に結合され、前記回路モジ
   ュール及びアンテナ要素のユニット構成を形成する冷却
   板手段と、 を具備することを特徴とするアクティブアンテナアレ
   イ。
6. 【請求項６】 前記各回路モジュールは、前記接続され
   たアンテナ要素の各送受信回路を収納する長方形プリズ
   ム形状ハウジングを含むことを特徴とする請求項５記載
   のアクティブアンテナアレイ。
7. 【請求項７】 前記回路モジュールは互いに同一構成で
   あることを特徴とする請求項６記載のアクティブアンテ
   ナアレイ。
8. 【請求項８】 前記各回路モジュールは、位相及びゲイ
   ンを別々に調整可能であることを特徴とする請求項５記
   載のアクティブアンテナアレイ。
9. 【請求項９】 前記各回路モジュールは異なるアンテナ
   要素にそれぞれ確保されることを特徴とする請求項８記
   載のアクティブアンテナアレイ。
10. 【請求項１０】 前記各回路モジュールはデュプレクサ
    を含み、このデュプレクサはアンテナ要素に接続され、
    前記アンテナ要素からハイパワーアンプ及びローノイズ
    アンプに対する相互接続を行い、前記ハイパワーアンプ
    及びローノイズアンプは直列接続の可変位相制御部及び
    可変ゲイン制御部に各々接続されることを特徴とする請
    求項５記載のアクティブアンテナアレイ。