JPH0793534B2 - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JPH0793534B2
JPH0793534B2 JP1086384A JP8638489A JPH0793534B2 JP H0793534 B2 JPH0793534 B2 JP H0793534B2 JP 1086384 A JP1086384 A JP 1086384A JP 8638489 A JP8638489 A JP 8638489A JP H0793534 B2 JPH0793534 B2 JP H0793534B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーダシステムに用いられるデイジタルビー
ムフオーミングアンテナに関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は従来のアンテナ装置を校正する場合について,
その一例を示したものであり図において(11)〜(1n
は平面上に配列されたn個の素子アンテナ,(2)は平
面形状の構造用基体,(31)〜(3n)は上記素子アンテ
ナ(11)〜(1n)に接続するn個の低雑音増幅器,
(41)〜(4n)は上記低雑音増幅器(31)〜(3n)に接
続するn本の信号線,(51)〜(5n)は上記信号線
(41)〜(4n)に接続するn個のアナログ・デイジタル
変換器,(61)〜(6n)は前記アナログデイジタル変換
器(51)〜(5n)に接続し,ビーム制御器へ信号を伝送
するn本の信号線,(71)〜(7n)は前記アナログ・デ
イジタル変換器(51)〜(5n)に接続し,デイジタルビ
ーム形成回路に信号を伝送するn本の信号線,(8)は
上記信号線(61)〜(6n)に接続しビーム形成を制御す
るビーム制御器,(9)は上記信号線(71)〜(7n)に
接続し,上記ビーム制御器(8)により与えられた重み
付けを行いビームを形成するデイジタルビーム形成回
路,(101)〜(10m)は上記デイジタルビーム形成回路
(9)のm個の出力端,(11)はアンテナ装置を校正す
る際に使用する基準信号を発生する電波源,(12)は上
記電波源(111)に接続された校正用電波放射アンテナ
である。
次に動作について説明する。構造用基体(2)に取り付
けられた素子アンテナ(11)〜(1n)で受信されたマイ
クロ波信号は低雑音増幅器(31)〜(3n)で増幅され
る。低雑音増幅器(31)〜(31)で増幅されたマイクロ
波信号は,信号線(41)〜(4n)を経由してアナログ・
デイジタル変換器(51)〜(5n)により直接またはIF
(中間周波数)信号に変換された後,位相と振幅の情報
を含むデイジタル信号に変換される。変換されたデイジ
タル信号は2分されて一方は信号線(61)〜(6n)を経
由して,ビーム制御器(8)に送られビーム形成時のウ
エイテイング決定の情報として使用されるとともに,も
う一方は信号線(71)〜(7n)を経由してデイジタルビ
ーム形成回路(9)に送られる。デイジタルビーム形成
回路(9)においては,ビーム制御器(8)で決定され
たウエイテインングを各入力信号に乗じた後に個別フー
リエ変換,高速フーリエ変換,Winogradフーリエ変換等
の技術を使用して,マイクロ波信号としてではなくデイ
ジタル信号としてビーム合成される。従つて各素子
(11)〜(1n)からの信号がデイジタル信号に変換され
てしまえば,ビーム形成の過程は全てデイジタル処理で
行われるため系の時間的,温度的変動は少ないものの,
それ以前の部分にていては,校正の必要がある。
従来のアンテナ装置において,各構成品の特性のばらつ
き,工作・組立方法に起因する特性のばねつき,低雑音
増幅器(31)〜(3n)の温度特性時間的変動に起因する
ばらつき等を補正し,アンテナを校正するには遠方に置
かれた校正用電波放射アンテナ(12)から,アンテナ装
置が動作する周波数ごとに電波源(11)で発生させた電
波を放射し,素子アンテナ(11)〜(1n),低雑音増幅
器(31)〜(3n),信号線(41)〜(4n)アナログ・デ
イジタル変換器(51)〜(5n),信号線(61)〜(6n
を経由して得られた信号を検出しその値を使用して校正
していた。校正用電波放射アンテナ(12)とアンテナ装
置の開口径をそれぞれD1,D2とする虫明康人著「アンテ
ナ・電波伝播」コロナ社、昭和52年3月20日18版発行12
1頁(9.3)式により校正用電波放射アンテナ(12)とア
ンテナ装置との距離Rは以下の関係を満たすことが必要
である。
R≧2(D1+D22/λ (1) ここで、 λ:波長 例えば、アンテナ装置の開口径D2が波長の30倍とすると
計測距離Rは1800λ以上となり、λ=3cmとするとR=5
4mとなり大規模な測定レンジが必要となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のアンテナ装置は,以上のように構成されているの
で,校正する際に校正用電波放射アンテナ(12)の大き
さDを無視したとしても,アンテナ径を1m,波長を3cmと
すると約67mの距離が必要であり大規模な測定レンジが
必要となる。従つて,定期的にアンテナ装置を校正する
ことはできても,例えば,レーダの動作状態での校正を
考えると,校正用電波放射アンテナ(12)とアンテナ装
置との距離が変化しないシステムにおいて(例えば地上
固定レーダ)は可能であるものの,レーダー自体が運動
しているシステム等(例えば,航空機,車載,艦船用レ
ーダ等)においては難かしくなる。従つて,アンテナ装
置内の低雑音増幅器(31)〜(3n),アナログデイジタ
ル変換器(51)〜(5n)等の時間的変動が問題となり,
場合によつては,校正精度が落ち,大幅な性能劣化が発
生するなどの問題点があつた。
この発明は上記のような問題を解決するためになされた
もので,校正を一度行えば,以後は動作状態でも校正が
可能なアンテナ装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るアンテナ装置は,第2の校正用電波放射
アンテナを構造用基体(2)に沿つて配置し,それに電
波を供給する電波源を内蔵したものである。
〔作 用〕
この発明における第2の校正用電波放射アンテナから放
射されるマイクロ波と遠方に設置されている校正用電波
放射アンテナから放射される同一周波数のマイクロ波信
号との関係をあらかじめ測定しておき,運用状態では第
2の校正用電波放射アンテナから放射される電波のみを
基準として校正し,アンテナ装置が動作状態でも校正を
可能にしている。
〔実施例〕
以下,この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において,(11)〜(1n)は平面上に配列されたn個
の素子アンテナ,(2)は平面形状の構造用基体,
(31)〜(3n)は上記素子アンテナ(11)〜(1n)に接
続するn個の低雑音増幅器,(41)〜(4n)は上記低雑
音増幅器(31)〜(3n)に接続するn本の信号線,
(51)〜(5n)は上記信号線(41)〜(4n)に接続する
n個のアナログ・デイジタル変換器,(61)〜(6n)は
前記アナログ・デイジタル変換器(51)〜(5n)に接続
し,ビーム制御器へ信号を伝送するn本の信号線,
(71)〜(7n)は前記アナログ・デイジタル変換器
(51)〜(5n)に接続し,デイジタルビーム形成回路に
信号を伝送するn本の信号線,(8)は上記信号線
(61)〜(6n)に接続しビーム形成を制御するビーム制
御器,(9)は上記信号線(71)〜(7n)に接続し,上
記ビーム制御器(8)により与えられた重み付けを行い
ビームを形成するデイジタルビーム形成回路,(101
〜(10m)は上記デイジタルビーム形成回路(9)のm
個の出力端,(111)はアンテナ装置を校正する際に使
用する基準信号を発生する電波源,(121)は上記電波
源(111)に接続された校正用電波放射アンテナ,(1
22)は上記構造用基体(2)に沿つて配置された校正用
電波放射アンテナ,(112)は上記校正用電波放射アン
テナ(122)に接続され,ビーム制御器(8)の制御信
号により動作する電波源である。
次に動作について説明する。第2図中に校正のための手
順を示す。まずステツプAで測定周波数を決め,校正用
電波放射アンテナ(121)を使用しビーム制御器(8)
にデータを取り込む,これをW11〜W1nとする。
次に校正用電波放射アンテナ(122)を使用し,測定デ
タW21〜W2nを同じくステツプBでビーム制御器(8)に
取り込む。
ここで、素子アンテナ(1k)を基準とした、校正用電波
放射アンテナ(121)から各素子アンテナ(11)〜
(1n)までの相対的な電波の伝播経路の差(以下「校正
用電波放射アンテナ(121)からの結合量の差」と言
う」は、周波数と校正用電波放射アンテナ(121)と各
素子アンテナ(11)〜(1n)の物理的配置により一位的
に決定されW11〜W1nとして計測される。また、に素子ア
ンテナ(1k)を基準とした、校正用電波放射アンテナ
(122)から各素子アンテナ(11)〜(1n)までの相対
的な電波の伝播経路の差(以下「校正用電波放射アンテ
ナ(122)からの結合量の差」と言う)は、周波数と校
正用電波放射アンテナ(122)と各素子アンテナ(11
〜(1n)の物理的配置により一位的に決定されW21〜W2n
として計測される。従って、校正用電波放射アンテナ
(122)からの結合量の差を校正用電波放射アンテナ(1
21)からの結合量の差で割ることにより校正された状態
の校正用電波放射アンテナ(122)からの結合量の差Wc1
〜Wcnを求めることができる。ここで、Wは位相、振幅
情報を含む複素量である。これらを式にすると となる。次に本アンテナ装置を校正用電波放射アンテナ
(121)、電波源(111)から切り放して、アンテナ単体
で動作している状況を考える。この状態でステップCに
より校正用電波放射アンテナ(122)から電波を送信
し、ビーム制御器(8)で取り込んだ受信データをW31
〜W3nとするステップDにおける補正用データWF1〜WFn
となる。従つて以後は必要に応じて校正用電波放射アン
テナ(122)を使用し,ビーム制御器(8)に取り込ん
だデータを基に既知の式(4)で決定された結合量Wci
を用い式(3)の計算を実施し補正用データWFiを更新
することが可能となる。
その際,校正用電磁放射アンテナ(121)及び電波源(1
11)は不要となる。
なお,上記実施例では平面上に配列されたアンテナ素子
(11)〜(1n)及び平面形状の構造用基体(2)の場合
について述べたが,これに限定することなく,航空機の
表面あるいは艦船の表面等与えられた形状の構造用基体
(2)に沿つて配列されたアンテナ素子(11)〜(1n
及び校正用電波放射アンテナ(122)の場合についても
同等の効果が期待できることは言うまでもない。
校正用電波放射アンテナ(122)の位置としては,上記
実施例に限定することなくアクテイブフエイズドアレイ
等で使用される素子間引き位置,アンテナ素子(11)〜
(1n)が配置されている領域の外側,内側等,任意の位
置であつて良く,また使用する校正用電波放射アンテナ
(122)はアンテナ素子(11)〜(1n)と同一のもので
あつて良く,任意の種類のものを使用可能であることは
言うまでもない。
校正用電波放射アンテナ(122)の数は第3図に示す様
に複数個を切り換えて使用してもよく,上記実施例と同
様の効果を奏する。電波源(112)から送出された電波
は,切換器(13)でk本の信号線(141)〜(14k)のう
ちいずれかに切換えられ,それに接続された1個の校正
用電波放射アンテナ(1221)〜(122k)に伝送され各々
l個の素子アンテナ(11)〜(1n),低雑音増幅器
(31)〜(3n),信号線(41)〜(4n),アナログデイ
ジタル変換器(51)〜(5n)からなるk個のブロツク
(151)〜(15k)ごとに上記実施例と同様の手順で補正
用データをWF1〜WFnを計算できる。上記実施例におい
て,各ブロツク(151)〜(15k)内に含まれる素子アン
テナ(11)〜(1n),低雑音増幅器(31)〜(3n),信
号線(41)〜(4n),アナログデイジタル変換器(51
〜(51)の数をl個としてあるが,これに限定すること
なく任意に選択でき校正用電波放射アンテナ(1221)〜
(122k)の位置も任意に選択できることは言うまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上のように,この発明によれば,素子アンテナが複数
並べられている同一の構造用基体に沿つて校正用電波放
射アンテナを配置し,それに接続された電波源を具備し
ているため,一度補正用データWc1〜Wcnを取つてしまえ
ば以後の校正はアンテナ装置単位で可能となり,大がか
りな試験装置が不必要となるばかりか,アンテナが動作
状態であつても校正が可能となり性能の大幅向上が期待
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置及び校
正系の構成図,第2図は校正の手順を示す図,第3図は
校正用電波放射アンテナ(122)を複数個使用する場合
の構成図,第4図は従来のアンテナ装置を示す構成図で
ある。 図中,(11)〜(1n)は素子アンテナ,(2)は構造用
基体,(31)〜(3n)は低雑音増幅器,(41)〜(4n
は信号線,(51)〜(5n)はアナログ・デイジタル変換
器,(61)〜(6n)は信号線,(71)〜(7n)は信号
線,(8)はビーム制御器,(9)はデイジタルビーム
形成回路,(101)〜(10m)は出力端,(111),(1
12)は電波源,(121),(122),(1221)〜(122k
は校正用電波放射アンテナ,(13)は切換器,(141
〜(14n)は信号線,(151)〜(15k)はブロツクであ
る。 なお,図中,同一符号は同一,又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】構造用基体と、上記構造用基体に沿って配
    列された複数個の素子アンテナと、上記各々の素子アン
    テナに接続された増幅器と、上記増幅器の出力をディジ
    タル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、上
    記アナログ・ディジタル変換器の出力を合成しビームを
    形成するディジタルビーム形成回路と、上記アナログ・
    ディジタル変換器の出力信号を基に上記ディジタルビー
    ム形成回路のビーム形成を制御するビーム制御器とから
    なるアンテナ装置において、上記複数個の素子アンテナ
    に対向して配置された第1の校正用電波放射アンテナ
    と、上記アンテナ装置を校正するための基準信号を上記
    第1の校正用電波放射アンテナに出力する第1の電波源
    と、上記構造用基体に沿って配置された第2の校正用電
    波放射アンテナと、上記ビーム制御器の制御信号により
    動作し、上記アンテナ装置を校正するための基準信号を
    上記第2の校正用電波放射アンテナに出力する第2の電
    波源とを有し、上記第2の校正用電波放射アンテナから
    放射されるマイクロ波を受信した場合の上記アナログ・
    ディジタル変換器の出力信号の振幅及び位相と、上記第
    1の校正用電波放射アンテアから放射される同一周波数
    のマイクロ波を受信した場合の上記アナログ・ディジタ
    ル変換器の出力信号の振幅及び位相との関係を予め測定
    しておき、アンテナ装置が上記第1の校正用電波放射ア
    ンテナと切り放して運用される状況においては上記第2
    の校正用電波放射アンテナから放射される電波のみを基
    準として校正するようにしたことを特徴とするアンテナ
    装置。
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