JPS6010444B2 - デイレイド・アレイ・アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、信号を効率良く送受波し、距離分解能の向上
をはかったデイレィド・アレイ・アンテナ装置に関する
。

し−ダ装置や超音波診断装置等において、配列された複
数のアンテナ・ェレメントを互いに異なる付勢タイミン
グを以つて付勢して、信号ビーム送信方向を制御するこ
とが行われている。

このように付勢タイミングを制御して信号ビームの送信
方向を変化させるディレィド・アレイ・アンテナ装贋は
、例えば第１図に示すように構成されている。パルス発
振器１から出力されるパルス信号は遅延回路２ａ，２ｂ
，〜，２ｎを介してそれぞれ所定の時間遅延されてミキ
サー３ａ，３ｂ，〜’３ｎに供給されている。このミキ
サー３ａ，３ｂ，〜，３ｎには信号発振器４から所定の
信号が供給されており、上記パルス信号によって等間隔
に配列されたアンテナ・ェレメント５ａ，５ｂ，〜，５
ｎを付勢している。従ってこれらの各アンテナ・ェレメ
ント５ａ，５ｂ，〜，５ｎは上記遅延回路２ａ，２ｂ，
〜，２ｎで設定される時間遅れを以つて付勢されて、信
号を送信する。即ち、各アンテナ‐ヱレメント間にはき
ｉｎ８なる時間差が与えられて付勢され、上記各信号が
合成されて生成される信号ビームは角度６偏向される。
しかして遅延回路２ａ，２ｂ，〜，２ｎによる遅延時間
「つまりきｉＱ８を制御することによって「信号ビーム
の送波方向を変えることができる。ところで、このよう
なアンテナ装置では一般にパルス信号が送受信される。
このパルス信号はｔその周波数スペクトルが非常に狭い
ものである。この為にアンテナＧェレメント辱偽 登＆
〜ｓＳＭこ於る電力変換効率が悪いという問題を有して
いたＱ また距離分解能率や信号のＳ／Ｎ比に制限を受
けることが多かった。そこで送受信信号もつまり信号ビ
ームの瀬波数成分を広帯域化しても所謂スプレッドスベ
タトラム信号として電力変換効率の向上をはかることが
考えられた。即ちも第２図に示すようにパメレス発振器
溝から供給されるパルス信号を分散型表面波遅延線雷を
介して広帯域化してアンテナ覇から送信する。そしてト
この送信された信号をアンテナ鯵を介して受信し「分散
型表面波遅延線亀鰯を介してパルス圧縮して母力しよう
とするものである。しかしち従来の技術を以つて信号を
広帯域またはパルス圧縮すると共に遅延時間を制御する
為には非常に穣雛な横威の装置を必要とした。また上鞍
パルス圧縮（広帯域化）と遅延時間の制御とを整合良く
行うことが非常に困難でありも薬用に供する迄に至って
いない。本発明はこのような裏情を考慮してなされたも
のでもその目的とするところはも簡単な構成で信号を広
帯域またはパルズ圧縮すると共に遅延時間制御すること
ができ「信号の電力変換効率を潜めた実質的る距離分解
能率の向上と馬ノ日比の向上をはかったディレィドＧア
レイ母アンテナ装置を提供することにある。

即ち、本発明は遅延時間制御素子としてタップ付遅延線
を用いもこのタップ付遅延線に送受信に対して共役な整
合フィル夕特性をもたせた例えば分散型表面波遅延線を
用いて電力の変換効率も距離分解能率友ぴＳノＮ比など
の向上をはかったものである。

以下も本発明の一葵施例を図面を参照して説明する。

第３図は本発明装置の概略を示す図である。

図中重富はパルス発振器でもこのパルス発振器翼亀から
出力されるパルス信号は、後述する信号処理回路再２ａ
？ 亀２ｂ，〜，富２ｎを介してアンテナ。ェレメント
富３８，１３り，〜，１３ｎに供給されている。これら
のアンテナ。ェレメント亀３ａ，富ｇｂ，〜，富３ｎは
ピッチｄで等間隔に配列されたもので「例えば圧電セラ
ミックからなる超音波トランスジューサである。そして
上記パルス信号によって付勢され〜超音波信号を送波し
ている。一方、これらのアンテナ母ェレメント翼０ ３
鶴 亀３〇 〜予 蔓Ｓ樋で受波された超音波信号は電
気信号に変換されている。 この変換された各電気信号
は前記信号処理回路１２ａ； 亀２ｂ；〜亨 軍軍ｎを
夫々介して信号合成器量亀をこ供給されている。この信
号合成器富亀によって上記各電ぶ鏡層号が合成され〜特
定方向からの受波信号（情報）として出力される■とこ
ろで前記信号処理回路蔓孝鶴 亀露ｂ，〜亨 雷雲乳は
次のように藤成されている。

即ちへ信号処理回路盲愛泌と示すように前記パルス発振
０器雷電から出力されるパルス信号は送信用の分散製表
面波遅延素子（以下「■口Ｌと略す）富５の励起電極に
供給される。このめＤＬ電蚤の各タップ電極にはスイッ
チ等で機成されるタップ選択回路電蟹が接続され、タッ
プ電極が択一的に選択きづれている。そして虹ＤＬ富覇
の励起電極から入力した信号はタップ選択回路再選音こ
よって選択されたタップ電極からも上誌タップ選択回路
官亀を介して粒力されるＱ この世力信号は送受切襖回
路翼汐を介して前記アンテナ匂ュレメント署３ａに供Ｑ
給される。一方もアンテナ３ヱレメント暮静で受波され
た信号は煎託送受切換回路富をを介して受信用のＱＢＬ
軍舞の励起電極に供給されている。このＤＤＬ亀覇の各
タップ電極にはタップ選択回磯富麓かつ接続されており
ｔ このタップ選択回路亀駅こよってタップ電極が選択
的に接続される。従って励起電極に入力した信号はタッ
プ選択回路費鱈で選択されたタップ電極から〜上記タッ
プ選択回路富鯵を介して出力され前記信号合成器官４に
供Ｖ給される。このように磯成された信号処理回路蔓２
ａ？ 亀蜜ら，〜？ 萱鰹蝿に於てもＤＤＬ竃覇とＤＤ
Ｌ竃蟹の励起電極は互いに共役な整合フィル夕を形成し
ている。

つまり、ＤＤ１１５の励起電極配列はアップチャープを
呈する配列ピッチで形成され、この励起電極に入力され
た信号は広帯域化されて伝搬する。そしてタップ電極か
らそれぞれ異なる伝搬時間、つまり遅延時間を経て出力
される。またＤＤＬ１８の励起電極配列は前記ＤＤＬ１
５と共役なダウンチャーブを呈する配列ピッチで形成さ
れている。従って前記ＰＤＬ１ ５で広帯域化された信
号が上記励起電極に入力すると、上記信号はダウンチャ
ープ、つまりパルス圧縮される。そしてこのパルス圧縮
された信号は各タップ電極からそれぞれ異なる伝搬時間
、つまり遅延時間を経て出力される。このように構成さ
れた装置によれば、パルス発振器１１から出力されるパ
ルス信号は、ＤＤＬ１５を介して広帯域化されると共に
遅延時間制御されてアンテナ・エレメント１３ａ，１３
ｂ，〜，亀３Ｍこ供給される。

従ってアンテナ・ェレメント１３ａ，１３ｂ，〜，１３
ｎからはそれぞれ遅延時間制御された広帯域の信号が送
波される。そしてこの広帯域化された信号〜つまりスプ
レツドスベクトラムの信号は上記遅延時間制御によって
所定の送波方向へ偏向される。一方上託送波信号の目標
物による反射信号は前記アンテナ・ェレメント１３ａ，
翼３ｂ，〜，１３ｎによって受波される。これらの受波
された信号は先の広帯域化された信号である。従ってＤ
ＤＬ１８によってパルス圧縮されると共に遅延時間制御
される。この遅延時間制御は前記ＤＤＬ１５と同じ遅延
時間をパルス圧縮信号に与えるものである。従って各信
号処理回路角２ａ，１２ｂ，〜，１２ｎから出力され信
号合成器１４で合成された信号は、前記広帯域化された
信号の送受波方向の信号成分となる。このように本発明
装置によればＤＯＬｌ５を用いることによって容易に信
号の広帯域化をはかり「 また広帯域化した信号の遅延
時間を制御することができる。また上記信号の制御を行
う為に装置が複雑化することもない。従ってディレィド
・アレイ。アンテナの要点であるフィルアップ時間（Ｆ
ｉｌｌＵｐＴｉｍｅ）によって、その設計が制限される
ことが少ない。そして広帯域化した信号を用いる為にＳ
／Ｎ比が良く、しかも距離分解能率の非常に良好な信号
の送受波を行うことができる。また広帯域化された信号
を送受波する為に、アンテナ・ェレメント１３ａ，１３
ｂ，〜，１３ｎの電力変換効率が良好で「大きな送信出
力を得ることができる。またＤＤＬ１５，１８に於て、
それぞれ遅延時間制御と整合炉波とを一体的に作用させ
ることができる為に、その礎威を整合良く簡単化するこ
とが可能である。またこのようなＤＤＬ１５，１８によ
れば送信信号間のばらつき、特にキャリ周波数のばらつ
きを少くすることができる。従って、信号ビーム形成の
誤差や、メインビームの出力低下や、時間サイドロープ
の発生を未然に防ぐことができる。なお、本発明は上記
実施例に限定されるものではない。

例えばアンテナ・ェレメントの数や遅延時間制御範囲、
つまり信号ビームの偏向範囲は用途・仕様に応じて設定
すればよい。また互いに共役な整合フィル外ま第４図、
第５図及び第６図にそれぞれ示すように、同一のＤＤＬ
上に形成したものであってもよい。また信号の広帯域化
はＣＣＤ（チャージ‘カップルド・デバイス）等を用い
て行ってもよく、互いに共役な整合フィル夕を形成する
ものであればよい。このように本発明は、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。以
上詳述したように本発明によれば、簡単な構成で、送受
信信号の広帯域化をはかり、距離分解能率が良くＳ／Ｎ
比の良好な、しかも送受信電力の変換効率の高い等の種
々格別の利点を有するディレィド・アレイ・アンテナ装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイレイド・アレイ・アンテナの作用原理を示
す図、第２図は広帯域化信号の送受を示す図、第３図は
本発明装置の一実施例を示す概略構成図、第４図から第
６図はそれぞれ互い共役なタ整合フィル夕を形成した分
散型表面波遅延線の例を示す図である。 １２ａ，１２ｂ，〜，１２ｎ……信号処理回路、１３ａ
，１３ｂ，〜，１３ｎ……アンテナ・ェレメント、１４
・・・・・・信号合成器、１５・・・・・・分散０型表
面波遅延線（送信用）、１６・・・…タップ選択回路、
１８……分散型表面波遅延線（受信用）、１９・・・・
・・タップ選択回路。 才，図 才２図 オ３図 矛ム麓 矛舞凶 健馬図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配列した複数のアンテナエレメントと、これらのア
   ンテナ・エレメントに夫々接続され整合濾波特性を有す
   る第１のタツプ付遅延線群と、この第１のタツプ付遅延
   線群を介して前記アンテナ・エレメントを付勢する発振
   器と、前記アンテナ・エレメントに夫々接続され前記第
   １のタツプ付遅延線群と共役な整合濾波特性を有する第
   ２のタツプ付遅延線群と、前記各アンテナ・エレメント
   で受信された信号を上記第２のタツプ付遅延線群を介し
   て得、これらの各信号を合成する合成器と、前記第１及
   び第２のタツプ付遅延線群の各タツプを選択し、その遅
   延時間を設定する遅延時間制御回路とを具備し、アンテ
   ナ・エレメントから分散波を送波すると共に、上記アン
   テナ・エレメントで受波された分散波の反射信号をパル
   ス圧縮して得るようにしたことを特徴とするデイレイド
   ・アレイ・アンテナ装置。 ２ 上記第１及び第２のタツプ付遅延線群は、少くとも
   励起電極またはタツプ電極が整合濾波を呈するピツチで
   配列されたものである特許請求の範囲第１項記載のデイ
   レイド・アレイ・アンテナ装置。 ３ 上記第１及び第２のタツプ付遅延線群は、タツプ付
   弾性表面波遅延線からなるものである特許請求の範囲第
   １項記載のデイレイド・アレイ・アンテナ装置。