JP2003066134A - レーダアンテナ - Google Patents
レーダアンテナInfo
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- JP2003066134A JP2003066134A JP2001250723A JP2001250723A JP2003066134A JP 2003066134 A JP2003066134 A JP 2003066134A JP 2001250723 A JP2001250723 A JP 2001250723A JP 2001250723 A JP2001250723 A JP 2001250723A JP 2003066134 A JP2003066134 A JP 2003066134A
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- antenna
- antennas
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- angle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体が動揺しても、アンテナの正面方向の
仰角・俯角を略一定に保つようにし、且つ全体に簡素で
小型なレーダアンテナを構成する。 【解決手段】 導波管スロットアンテナ1a,1bを垂
直方向に積層配置し、2ポートロータリジョイント3を
介して送受信部から給電を行うが、一方の導波管の途中
に移相器2を設ける。この移相器2による移相量を制御
することによって、アンテナ1a,1bの合成ビームの
仰角・俯角が一定に保たれるようにする。
仰角・俯角を略一定に保つようにし、且つ全体に簡素で
小型なレーダアンテナを構成する。 【解決手段】 導波管スロットアンテナ1a,1bを垂
直方向に積層配置し、2ポートロータリジョイント3を
介して送受信部から給電を行うが、一方の導波管の途中
に移相器2を設ける。この移相器2による移相量を制御
することによって、アンテナ1a,1bの合成ビームの
仰角・俯角が一定に保たれるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、船舶などの移動
体に装備されるレーダに適用するレーダアンテナに関す
るものである。
体に装備されるレーダに適用するレーダアンテナに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、船舶搭載用レーダのアンテナは、
方位分解能を高めるために、水平方向のビーム幅を1.
5°前後に鋭くし、且つ、船の動揺で物標を見逃さない
ように、垂直方向(鉛直方向)のビーム幅を20°前後
として、全体に扇形のビームが形成されるように構成さ
れている。例えば、導波管壁に複数のスロットを設け、
各スロットから放射される電波をアレイとして利用する
スロットアンテナが用いられている。また、複数のパッ
チアンテナを配列したマイクロストリップアレイアンテ
ナも利用されている。
方位分解能を高めるために、水平方向のビーム幅を1.
5°前後に鋭くし、且つ、船の動揺で物標を見逃さない
ように、垂直方向(鉛直方向)のビーム幅を20°前後
として、全体に扇形のビームが形成されるように構成さ
れている。例えば、導波管壁に複数のスロットを設け、
各スロットから放射される電波をアレイとして利用する
スロットアンテナが用いられている。また、複数のパッ
チアンテナを配列したマイクロストリップアレイアンテ
ナも利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記垂直方
向のビーム幅をあまりに広くすると、例えば、本来船舶
などの探知映像を表示すべき画面内に、遠方上空を飛行
する航空機の機影が表示されたり、海面反射を受けやす
くなる、という問題があった。
向のビーム幅をあまりに広くすると、例えば、本来船舶
などの探知映像を表示すべき画面内に、遠方上空を飛行
する航空機の機影が表示されたり、海面反射を受けやす
くなる、という問題があった。
【0004】また、上記ビーム形状に関わらず、垂直方
向の船の動揺が大きくなると、海面反射の影響が大きく
変動したり、遠方の物標からの反射波の強度が大きく変
動したりするといった問題が生じる。
向の船の動揺が大きくなると、海面反射の影響が大きく
変動したり、遠方の物標からの反射波の強度が大きく変
動したりするといった問題が生じる。
【0005】そこで、例えばレーダが搭載されている移
動体の動揺に応じて、その動揺がビームの向きに反映さ
れないように、その動揺量を打ち消すようにビーム制御
を行うレーダ装置が特公平8−23582号に示されて
いる。
動体の動揺に応じて、その動揺がビームの向きに反映さ
れないように、その動揺量を打ち消すようにビーム制御
を行うレーダ装置が特公平8−23582号に示されて
いる。
【0006】しかし、同公報に示されているレーダ装置
は、フェイズドアレイアンテナを用いて、各素子アンテ
ナに対する給電位相を電子的に制御することによってビ
ームを仰角方向に振るようにしているため、各給電点へ
の位相制御の回路構成が複雑であり、その位相制御を行
う制御回路も複雑になるという問題があった。
は、フェイズドアレイアンテナを用いて、各素子アンテ
ナに対する給電位相を電子的に制御することによってビ
ームを仰角方向に振るようにしているため、各給電点へ
の位相制御の回路構成が複雑であり、その位相制御を行
う制御回路も複雑になるという問題があった。
【0007】この発明の目的は、移動体が動揺してもア
ンテナの正面方向の仰角・俯角を略一定に保つように
し、且つ全体に簡素で小型なレーダアンテナを提供する
ことにある。
ンテナの正面方向の仰角・俯角を略一定に保つように
し、且つ全体に簡素で小型なレーダアンテナを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明のレーダアンテ
ナは、垂直方向に配置した複数のアンテナと、垂直方向
の順に各アンテナに対する給電位相をシフトさせる移相
器と、各アンテナの正面方向の仰角・俯角に応じて、複
数のアンテナによる合成ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、前記移相器による移相量を制御する手段と
を設けて構成する。
ナは、垂直方向に配置した複数のアンテナと、垂直方向
の順に各アンテナに対する給電位相をシフトさせる移相
器と、各アンテナの正面方向の仰角・俯角に応じて、複
数のアンテナによる合成ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、前記移相器による移相量を制御する手段と
を設けて構成する。
【0009】また、この発明のレーダアンテナは、上記
アンテナの回転面の傾きと該アンテナの正面方向の方位
とに基づいて、アンテナの正面方向の仰角・俯角を検出
するように構成する。
アンテナの回転面の傾きと該アンテナの正面方向の方位
とに基づいて、アンテナの正面方向の仰角・俯角を検出
するように構成する。
【0010】また、この発明のレーダアンテナは、複数
のアンテナを垂直方向に配置し、垂直方向の順に各アン
テナに対する給電位相をシフトさせる移相器を備え、複
数のアンテナによる合成ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、各アンテナの正面方向の仰角・俯角を検出
する機構と、移相器による移相量を調節する機構とを機
械的に連動させる。
のアンテナを垂直方向に配置し、垂直方向の順に各アン
テナに対する給電位相をシフトさせる移相器を備え、複
数のアンテナによる合成ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、各アンテナの正面方向の仰角・俯角を検出
する機構と、移相器による移相量を調節する機構とを機
械的に連動させる。
【0011】また、この発明のレーダアンテナは、前記
複数のアンテナに対する給電線路を導波管で構成すると
ともに、該導波管の途中に移相器を設けて、前記給電位
相をシフトさせるように構成する。
複数のアンテナに対する給電線路を導波管で構成すると
ともに、該導波管の途中に移相器を設けて、前記給電位
相をシフトさせるように構成する。
【0012】また、この発明のレーダアンテナは、前記
移相器が複数のアンテナへの送信信号の位相をシフトさ
せて、送信ビームの仰角・俯角を一定に保つようにす
る。
移相器が複数のアンテナへの送信信号の位相をシフトさ
せて、送信ビームの仰角・俯角を一定に保つようにす
る。
【0013】また、この発明のレーダアンテナは、前記
移相器が複数のアンテナからの受信信号の位相をシフト
させて、受信ビームの仰角・俯角を一定に保つようにす
る。
移相器が複数のアンテナからの受信信号の位相をシフト
させて、受信ビームの仰角・俯角を一定に保つようにす
る。
【0014】また、この発明のレーダアンテナは、前記
移相器が複数のアンテナへの送信信号の位相および受信
信号の位相をシフトさせて、送信ビームおよび受信ビー
ムの仰角・俯角を一定に保つようにする。
移相器が複数のアンテナへの送信信号の位相および受信
信号の位相をシフトさせて、送信ビームおよび受信ビー
ムの仰角・俯角を一定に保つようにする。
【0015】
【発明の実施の形態】図1はレーダアンテナのビームの
仰角・俯角制御の原理について示している。図1におい
て、座標軸zは垂直方向(鉛直方向)、yは水平面内に
おける正面方向、xは水平面内におけるy軸に直角な方
向である。1a,1b,1cはそれぞれアンテナであ
り、単体ではx軸方向のビーム幅が例えば1.5°程度
と狭く、z軸方向のビーム幅が20°程度と広い。これ
らのアンテナを、それぞれの正面方向を揃えて垂直方向
に重ねるように配置している。
仰角・俯角制御の原理について示している。図1におい
て、座標軸zは垂直方向(鉛直方向)、yは水平面内に
おける正面方向、xは水平面内におけるy軸に直角な方
向である。1a,1b,1cはそれぞれアンテナであ
り、単体ではx軸方向のビーム幅が例えば1.5°程度
と狭く、z軸方向のビーム幅が20°程度と広い。これ
らのアンテナを、それぞれの正面方向を揃えて垂直方向
に重ねるように配置している。
【0016】図中の実線で示す平行線は、3つのアンテ
ナ1a,1b,1cに対して同位相で給電した時に放射
される電磁波の等位相面を表わしている。3つのアンテ
ナ1a〜1cに対する給電位相を変えることなく、この
3つのアンテナからなるレーダアンテナが動揺して、
(A)または(C)に示すように正面方向の仰角・俯角
が変化すると、破線の平行線で示すように、それに伴っ
て、ビームの仰角・俯角が変化することになる。
ナ1a,1b,1cに対して同位相で給電した時に放射
される電磁波の等位相面を表わしている。3つのアンテ
ナ1a〜1cに対する給電位相を変えることなく、この
3つのアンテナからなるレーダアンテナが動揺して、
(A)または(C)に示すように正面方向の仰角・俯角
が変化すると、破線の平行線で示すように、それに伴っ
て、ビームの仰角・俯角が変化することになる。
【0017】ここで、アンテナ間の距離をp、仰角・俯
角をθとすれば、隣接するアンテナ間での電磁波の放射
位相の位相差Δφは、 [数1] Δφ=p・sinθ・2π/λ となる。したがって、この位相変化分を打ち消すよう
に、各アンテナに対する給電位相を制御すれば、レーダ
アンテナが動揺しても、図1の(B),(D)に示すよ
うに、常にy軸方向にビームを向けることができる。す
なわち、例えば図1の(A)に示すようにアンテナの正
面方向の仰角がθ1であるとき、給電信号Sbの位相
を、Δφ1=p・sinθ1・2π/λで求められる位
相Δφ1だけSaより遅らせ、給電信号Scの位相をS
bよりΔφ1だけさらに遅らせればよい。また、図1の
(C)に示すようにアンテナの正面方向の俯角がθ2で
あるとき、給電信号Sbの位相を、Δφ2=p・sin
θ2・2π/λで求められる位相Δφ2だけScより遅
らせ、給電信号Saの位相をSbよりΔφ2だけさらに
遅らせればよい。
角をθとすれば、隣接するアンテナ間での電磁波の放射
位相の位相差Δφは、 [数1] Δφ=p・sinθ・2π/λ となる。したがって、この位相変化分を打ち消すよう
に、各アンテナに対する給電位相を制御すれば、レーダ
アンテナが動揺しても、図1の(B),(D)に示すよ
うに、常にy軸方向にビームを向けることができる。す
なわち、例えば図1の(A)に示すようにアンテナの正
面方向の仰角がθ1であるとき、給電信号Sbの位相
を、Δφ1=p・sinθ1・2π/λで求められる位
相Δφ1だけSaより遅らせ、給電信号Scの位相をS
bよりΔφ1だけさらに遅らせればよい。また、図1の
(C)に示すようにアンテナの正面方向の俯角がθ2で
あるとき、給電信号Sbの位相を、Δφ2=p・sin
θ2・2π/λで求められる位相Δφ2だけScより遅
らせ、給電信号Saの位相をSbよりΔφ2だけさらに
遅らせればよい。
【0018】なお、各アンテナに対する給電位相をその
配列順に一定位相差で給電すれば、水平面に対して一定
の仰角・俯角方向にビームが向くので、上記動揺があっ
ても、各アンテナに対する給電位相をその配列順に一定
位相差で給電するように制御すれば、0度ではない一定
の仰角・俯角方向に常にビームを向けることもできる。
配列順に一定位相差で給電すれば、水平面に対して一定
の仰角・俯角方向にビームが向くので、上記動揺があっ
ても、各アンテナに対する給電位相をその配列順に一定
位相差で給電するように制御すれば、0度ではない一定
の仰角・俯角方向に常にビームを向けることもできる。
【0019】上述の例では、送信信号の位相をシフトさ
せることによって、送信ビームの向きを制御する場合に
ついて示したが、アンテナの可逆定理により、上記給電
位相を受信信号の位相として扱えば、同様にして受信ビ
ームの向きを制御することができる。
せることによって、送信ビームの向きを制御する場合に
ついて示したが、アンテナの可逆定理により、上記給電
位相を受信信号の位相として扱えば、同様にして受信ビ
ームの向きを制御することができる。
【0020】図2は、上記給電位相をシフトさせて移相
給電を行うための構成を示すレーダアンテナのブロック
図である。(A)に示す例では、3つのアンテナ1a,
1b,1cのうち2つのアンテナに対する給電線路に移
相器2a,2bを設けている。図中3はロータリジョイ
ントであり、給電線路である導波管同士を回転自在に接
続する。図2に示す例では、単一の導波管について接続
する1ポートのロータリジョイントを用い、ロータリジ
ョイント3とアンテナ1a,1b,1cとの間に電力分
配・合成器4を設けている。
給電を行うための構成を示すレーダアンテナのブロック
図である。(A)に示す例では、3つのアンテナ1a,
1b,1cのうち2つのアンテナに対する給電線路に移
相器2a,2bを設けている。図中3はロータリジョイ
ントであり、給電線路である導波管同士を回転自在に接
続する。図2に示す例では、単一の導波管について接続
する1ポートのロータリジョイントを用い、ロータリジ
ョイント3とアンテナ1a,1b,1cとの間に電力分
配・合成器4を設けている。
【0021】図2の(B)は、2つのアンテナ1a,1
bを用いた例であり、2つのアンテナ間での給電位相に
移相差を持たせるために単一の移相器2を設けている。
その他の構成は(A)の場合と同様である。
bを用いた例であり、2つのアンテナ間での給電位相に
移相差を持たせるために単一の移相器2を設けている。
その他の構成は(A)の場合と同様である。
【0022】図3は、上記移相給電のためのもう1つの
構成例を示すレーダアンテナのブロック図である。この
例では、マルチポートのロータリジョイント3を用い
て、ロータリジョイントと送受信部との間に移相器を設
けている。(A)は3つのアンテナ1a,1b,1cを
備えた例、(B)は2つのアンテナ1a,1bを備えた
例である。
構成例を示すレーダアンテナのブロック図である。この
例では、マルチポートのロータリジョイント3を用い
て、ロータリジョイントと送受信部との間に移相器を設
けている。(A)は3つのアンテナ1a,1b,1cを
備えた例、(B)は2つのアンテナ1a,1bを備えた
例である。
【0023】図4は、図2の(B)に示した構成のレー
ダアンテナについて、その構造上の具体例を示す図であ
る。図4において1a,1bは、それぞれ導波管壁に複
数のスロットを形成した導波管スロットアンテナであ
る。これらのアンテナの導波管は一方の端部から給電線
路として延長していて、その一方の途中に移相器2を設
けている。この例では、ロータリジョイント3の入出力
部は、それぞれ1ポートであるので、ロータリジョイン
ト3のアンテナ側ポートに電力分配・合成器4を構成し
ている。
ダアンテナについて、その構造上の具体例を示す図であ
る。図4において1a,1bは、それぞれ導波管壁に複
数のスロットを形成した導波管スロットアンテナであ
る。これらのアンテナの導波管は一方の端部から給電線
路として延長していて、その一方の途中に移相器2を設
けている。この例では、ロータリジョイント3の入出力
部は、それぞれ1ポートであるので、ロータリジョイン
ト3のアンテナ側ポートに電力分配・合成器4を構成し
ている。
【0024】図5は、図3の(B)に示した構成のレー
ダアンテナについて、その構造上の具体例を示す図であ
る。ここで1a,1bは、図4に示したものと同様に、
それぞれ導波管スロットアンテナである。3はロータリ
ジョイントであるが、この例では2ポートのロータリジ
ョイントであり、1つのポートをアンテナ1aに、他の
ポートをアンテナ1bに、それぞれ導波管を介して給電
している。ロータリジョイント3と送受信部との間の2
つの導波管の一方には移相器2を設けている。また、こ
の2つの導波管部分と送受信部との間に電力分配・合成
器4を構成している。
ダアンテナについて、その構造上の具体例を示す図であ
る。ここで1a,1bは、図4に示したものと同様に、
それぞれ導波管スロットアンテナである。3はロータリ
ジョイントであるが、この例では2ポートのロータリジ
ョイントであり、1つのポートをアンテナ1aに、他の
ポートをアンテナ1bに、それぞれ導波管を介して給電
している。ロータリジョイント3と送受信部との間の2
つの導波管の一方には移相器2を設けている。また、こ
の2つの導波管部分と送受信部との間に電力分配・合成
器4を構成している。
【0025】図6は、移相器の構成例を示している。
(A)はその回路図、(B)はその一部の構造を示す斜
視図である。(A)において、5は導波管型のサーキュ
レータである。(B)はこのサーキュレータ5のポート
#2から延びる導波管に、経路長を違えて3つのpin
ダイオード6a,6b,6cを配置した様子を示してい
る。このように、導波管の途中の所定位置に電界方向を
短絡する向きにpinダイオード6a,6b,6cを配
置している。このような構造により、オン状態のpin
ダイオード位置で伝搬信号の反射が生じる。これらのp
inダイオードは、バイアス電圧によってオン・オフ制
御する。バイアス電圧を供給する回路は従来用いられて
いる通常のバイアス回路で構成できる。
(A)はその回路図、(B)はその一部の構造を示す斜
視図である。(A)において、5は導波管型のサーキュ
レータである。(B)はこのサーキュレータ5のポート
#2から延びる導波管に、経路長を違えて3つのpin
ダイオード6a,6b,6cを配置した様子を示してい
る。このように、導波管の途中の所定位置に電界方向を
短絡する向きにpinダイオード6a,6b,6cを配
置している。このような構造により、オン状態のpin
ダイオード位置で伝搬信号の反射が生じる。これらのp
inダイオードは、バイアス電圧によってオン・オフ制
御する。バイアス電圧を供給する回路は従来用いられて
いる通常のバイアス回路で構成できる。
【0026】今、pinダイオード6aがオン状態であ
る時、サーキュレータ5のポート#1に対して送信信号
Txが入力されると、Laで示す経路で送信信号が伝搬
される。同様に、pinダイオード6bがオン状態であ
ればLbで示す経路で、6cがオン状態であればLcで
示す経路で、それぞれ送信信号が伝搬される。これらの
3つのpinダイオードがすべてオフ状態であれば、L
dで示す経路で送信信号が伝搬される。したがって、こ
れらの複数のpinダイオードのオン・オフ状態によっ
て送信信号の経路長を切り替えることができ、結果的に
アンテナに対する給電位相を切り替えることができる。
る時、サーキュレータ5のポート#1に対して送信信号
Txが入力されると、Laで示す経路で送信信号が伝搬
される。同様に、pinダイオード6bがオン状態であ
ればLbで示す経路で、6cがオン状態であればLcで
示す経路で、それぞれ送信信号が伝搬される。これらの
3つのpinダイオードがすべてオフ状態であれば、L
dで示す経路で送信信号が伝搬される。したがって、こ
れらの複数のpinダイオードのオン・オフ状態によっ
て送信信号の経路長を切り替えることができ、結果的に
アンテナに対する給電位相を切り替えることができる。
【0027】アンテナからの受信信号Rxは、サーキュ
レータ5のポート#3からポート#1方向へ伝搬され
る。したがって、この例では受信信号については移相制
御されない。受信信号についても移相制御するために
は、例えば4ポートのサーキュレータを用いて、第4の
ポートに、図6に示したポート#2に接続した回路と同
様のpinダイオードによる反射回路を設け、反射点ま
での経路長を切り替えるように構成すればよい。また、
サーキュレータ5の旋回方向を逆にすれば、上述の経路
長の変化が受信信号について生じ、受信信号を移相制御
することができる。
レータ5のポート#3からポート#1方向へ伝搬され
る。したがって、この例では受信信号については移相制
御されない。受信信号についても移相制御するために
は、例えば4ポートのサーキュレータを用いて、第4の
ポートに、図6に示したポート#2に接続した回路と同
様のpinダイオードによる反射回路を設け、反射点ま
での経路長を切り替えるように構成すればよい。また、
サーキュレータ5の旋回方向を逆にすれば、上述の経路
長の変化が受信信号について生じ、受信信号を移相制御
することができる。
【0028】図7は、機械的な構造で移相制御する移相
器の構成を示す図である。ここで7は方形導波管であ
り、その開口面側から見た状態を示している。8は方形
導波管の長辺方向の長さを変化させるようにした可動導
体壁である。この可動導体壁8の導波管7に対する位置
制御によって、いわゆるスクイーズセクションと同様の
原理により管内波長を変化させ、結果的に位相をシフト
させる。したがって、この移相器で所定の移相量を得る
ように、可動導体壁の位置制御を行う制御回路と制御機
構を付加すればよい。
器の構成を示す図である。ここで7は方形導波管であ
り、その開口面側から見た状態を示している。8は方形
導波管の長辺方向の長さを変化させるようにした可動導
体壁である。この可動導体壁8の導波管7に対する位置
制御によって、いわゆるスクイーズセクションと同様の
原理により管内波長を変化させ、結果的に位相をシフト
させる。したがって、この移相器で所定の移相量を得る
ように、可動導体壁の位置制御を行う制御回路と制御機
構を付加すればよい。
【0029】図8は、2ポートのロータリジョイントの
構成例を示している。図8において、71a,71bは
2つの入力ポートとしての方形導波管、73a,73b
は2つの出力ポートとしての方形導波管である。導波管
71a,71bのフランジ部Fには送受信部の導波管を
接続する。導波管73a,73bのフランジ部Fにはア
ンテナへの導波管を接続する。図中、72bは、その周
囲の円筒状導体との間に断面リング状の空間を構成する
円筒状導体である。この空間が1つの導波管として作用
する。また、導波管72aは、その周囲の円筒状導体7
2bとの間に断面リング状の空間を構成する円柱状導体
である。この空間がもう一つの導波管として作用する。
このように断面リング状を成す2つの同軸配置した導波
管によって2つの信号を伝搬させるように構成してい
る。
構成例を示している。図8において、71a,71bは
2つの入力ポートとしての方形導波管、73a,73b
は2つの出力ポートとしての方形導波管である。導波管
71a,71bのフランジ部Fには送受信部の導波管を
接続する。導波管73a,73bのフランジ部Fにはア
ンテナへの導波管を接続する。図中、72bは、その周
囲の円筒状導体との間に断面リング状の空間を構成する
円筒状導体である。この空間が1つの導波管として作用
する。また、導波管72aは、その周囲の円筒状導体7
2bとの間に断面リング状の空間を構成する円柱状導体
である。この空間がもう一つの導波管として作用する。
このように断面リング状を成す2つの同軸配置した導波
管によって2つの信号を伝搬させるように構成してい
る。
【0030】図9は上記移相器を用いた移相制御によっ
て、アンテナの動揺に関わらず、ビームの仰角・俯角を
一定に保つようにするための制御系の構成を示すレーダ
アンテナのブロック図である。ここで、アンテナ1a,
1b、移相器2およびロータリジョイント3部分の構成
は、図3の(B)または図5に示した構成と同様であ
る。アンテナ角度検出部11は、船首方位に対するアン
テナ1a,1bの正面方向のなす角度を検出する部分で
あり、アンテナの正面が船首方位を向いた時に発生され
るヘディングパルスと、アンテナが所定の角度回転する
毎に発生されるベアリングパルスを入力して、船首方位
からの回転角度をカウントする。ピッチ角センサ12は
船体のピッチング角度を検出するセンサ、ロール角セン
サ13は船体のローリング角度を検出するセンサであ
る。それぞれ加速度センサと積分回路などから構成して
いる。移相量算出部14は、アンテナ角度検出部11で
検出されたアンテナの船首方位を基準とする角度、ピッ
チ角センサ12により求められたピッチング角度、およ
びロール角センサ13により求められたローリング角度
から、アンテナ1a,1bの正面方向の仰角・俯角θを
求め、さらにそのθ分の補正を行うために、移相器2へ
与える移相量Δφを[数1]に基づき算出する。
て、アンテナの動揺に関わらず、ビームの仰角・俯角を
一定に保つようにするための制御系の構成を示すレーダ
アンテナのブロック図である。ここで、アンテナ1a,
1b、移相器2およびロータリジョイント3部分の構成
は、図3の(B)または図5に示した構成と同様であ
る。アンテナ角度検出部11は、船首方位に対するアン
テナ1a,1bの正面方向のなす角度を検出する部分で
あり、アンテナの正面が船首方位を向いた時に発生され
るヘディングパルスと、アンテナが所定の角度回転する
毎に発生されるベアリングパルスを入力して、船首方位
からの回転角度をカウントする。ピッチ角センサ12は
船体のピッチング角度を検出するセンサ、ロール角セン
サ13は船体のローリング角度を検出するセンサであ
る。それぞれ加速度センサと積分回路などから構成して
いる。移相量算出部14は、アンテナ角度検出部11で
検出されたアンテナの船首方位を基準とする角度、ピッ
チ角センサ12により求められたピッチング角度、およ
びロール角センサ13により求められたローリング角度
から、アンテナ1a,1bの正面方向の仰角・俯角θを
求め、さらにそのθ分の補正を行うために、移相器2へ
与える移相量Δφを[数1]に基づき算出する。
【0031】この移相制御により、アンテナ1a,1b
の正面方向の仰角・俯角を略0°に保つ。なお、この保
つべき仰角・俯角は必ずしも0°である必要はない。ア
ンテナ1a,1bの正面方向の仰角・俯角を取付構造で
予め定めておくことにより、または移相器2に与える移
相量に予めオフセットを与えることにより、0°以外の
角度に設定することもできる。
の正面方向の仰角・俯角を略0°に保つ。なお、この保
つべき仰角・俯角は必ずしも0°である必要はない。ア
ンテナ1a,1bの正面方向の仰角・俯角を取付構造で
予め定めておくことにより、または移相器2に与える移
相量に予めオフセットを与えることにより、0°以外の
角度に設定することもできる。
【0032】送受信部15は、所定の時間間隔でアンテ
ナ方向へパルス状電波を送出する。タウンコンバータ1
6は、送受信部15から出力された受信信号を中間周波
信号IFに周波数変換して指示器へ送出する。
ナ方向へパルス状電波を送出する。タウンコンバータ1
6は、送受信部15から出力された受信信号を中間周波
信号IFに周波数変換して指示器へ送出する。
【0033】図10はアンテナの仰角・俯角の検出機構
と、それに応じた移相制御の機構とを連動させたレーダ
アンテナの主要部の構成を示す図である。図10におい
て、7a,7bは2つのアンテナへの給電用導波管であ
る。一方の導波管7bには、その長辺方向の寸法を調節
する導体壁8を設けていて、錘81およびリンク機構8
2によって、導波管7bに対する錘81の相対的な角度
変化に応じて、導体壁8が導波管の長辺方向にスライド
するように構成している。
と、それに応じた移相制御の機構とを連動させたレーダ
アンテナの主要部の構成を示す図である。図10におい
て、7a,7bは2つのアンテナへの給電用導波管であ
る。一方の導波管7bには、その長辺方向の寸法を調節
する導体壁8を設けていて、錘81およびリンク機構8
2によって、導波管7bに対する錘81の相対的な角度
変化に応じて、導体壁8が導波管の長辺方向にスライド
するように構成している。
【0034】今、このレーダアンテナを搭載した船体の
動揺により、x軸廻りの回転、すなわち、アンテナの正
面方向の仰角・俯角に変動が生じると、それに応じて導
体壁8が移動する。この導体壁8の移動量と、導波管7
bを経由して給電されるアンテナへの給電位相の制御に
より、アンテナの正面方向の仰角・俯角が一定に保たれ
るように、上記仰角・俯角に対する導体壁8の移動方向
および移動量が適切になるようにリンク機構82の構造
を定める。
動揺により、x軸廻りの回転、すなわち、アンテナの正
面方向の仰角・俯角に変動が生じると、それに応じて導
体壁8が移動する。この導体壁8の移動量と、導波管7
bを経由して給電されるアンテナへの給電位相の制御に
より、アンテナの正面方向の仰角・俯角が一定に保たれ
るように、上記仰角・俯角に対する導体壁8の移動方向
および移動量が適切になるようにリンク機構82の構造
を定める。
【0035】なお、以上に示した各実施形態では、垂直
方向に2つまたは3つのアンテナを配置した例を示した
が、同様にして4つ以上のアンテナを配置してもよい。
また、以上に示した各実施形態では、給電線路として導
波管を用い、導波管の信号伝搬途中に移相器を設けた
が、マイクロストリップラインや誘電体線路など、他の
伝送モードの給電線路を用いて、その給電線路の途中に
移相器を設けてもよい。
方向に2つまたは3つのアンテナを配置した例を示した
が、同様にして4つ以上のアンテナを配置してもよい。
また、以上に示した各実施形態では、給電線路として導
波管を用い、導波管の信号伝搬途中に移相器を設けた
が、マイクロストリップラインや誘電体線路など、他の
伝送モードの給電線路を用いて、その給電線路の途中に
移相器を設けてもよい。
【0036】
【発明の効果】この発明によれば、複数のアンテナを垂
直方向に配置し、垂直方向の順に各アンテナに対する給
電位相をシフトさせる移相器と、各アンテナの正面方向
の仰角・俯角に応じて、ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、移相器による移相量を制御する手段を設け
たことにより、レーダアンテナを搭載した船舶が動揺し
ても、常に略一定の仰角・俯角で物標の探知を行うこと
ができる。
直方向に配置し、垂直方向の順に各アンテナに対する給
電位相をシフトさせる移相器と、各アンテナの正面方向
の仰角・俯角に応じて、ビームの仰角・俯角を略一定に
保つように、移相器による移相量を制御する手段を設け
たことにより、レーダアンテナを搭載した船舶が動揺し
ても、常に略一定の仰角・俯角で物標の探知を行うこと
ができる。
【0037】また、この発明によれば、上記アンテナの
回転面の傾きと該アンテナの方位に基づいて、アンテナ
の正面方向の仰角・俯角を検出するように構成したこと
により、アンテナの正面方向の方位に関わらず、常に略
一定の仰角・俯角で物標の探知を行うことができる。
回転面の傾きと該アンテナの方位に基づいて、アンテナ
の正面方向の仰角・俯角を検出するように構成したこと
により、アンテナの正面方向の方位に関わらず、常に略
一定の仰角・俯角で物標の探知を行うことができる。
【0038】また、この発明によれば、複数のアンテナ
を垂直方向に配置し、垂直方向の順に各アンテナに対す
る給電位相をシフトさせる移相器を備え、ビームの仰角
・俯角を略一定に保つように、各アンテナの正面方向の
仰角・俯角を検出する機構と、移相器による移相量を調
節する機構とを連動するように構成したことにより、ア
ンテナの回転面の傾きとアンテナの方位を検出する必要
がなく、移相器の移相量制御のための電気的な回路も不
要となる。その結果、全体の構成をより簡素化すること
ができる。
を垂直方向に配置し、垂直方向の順に各アンテナに対す
る給電位相をシフトさせる移相器を備え、ビームの仰角
・俯角を略一定に保つように、各アンテナの正面方向の
仰角・俯角を検出する機構と、移相器による移相量を調
節する機構とを連動するように構成したことにより、ア
ンテナの回転面の傾きとアンテナの方位を検出する必要
がなく、移相器の移相量制御のための電気的な回路も不
要となる。その結果、全体の構成をより簡素化すること
ができる。
【0039】また、この発明によれば、上記給電位相
を、複数のアンテナに対する給電線路である導波管の信
号伝搬途中に設けた移相器でシフトさせるように構成し
たことにより、移相器を設けるための専用のスペースも
必要なく、また同一構成のアンテナを垂直方向に配置す
るだけでよく、全体の構造を簡素化することができる。
を、複数のアンテナに対する給電線路である導波管の信
号伝搬途中に設けた移相器でシフトさせるように構成し
たことにより、移相器を設けるための専用のスペースも
必要なく、また同一構成のアンテナを垂直方向に配置す
るだけでよく、全体の構造を簡素化することができる。
【図1】この発明に係るレーダアンテナにおける移相制
御とビームのチルト角との関係を示す図
御とビームのチルト角との関係を示す図
【図2】給電位相をシフトさせて移相給電を行うための
構成を示すレーダアンテナのブロック図
構成を示すレーダアンテナのブロック図
【図3】移相給電のためのもう1つの構成例を示すレー
ダアンテナのブロック図
ダアンテナのブロック図
【図4】レーダアンテナの構造上の具体例を示す図
【図5】レーダアンテナの構造上の他の具体例を示す図
【図6】移相器の構成を示す図
【図7】移相器の他の構成を示す図
【図8】2ポートロータリジョイントの構成を示す断面
図
図
【図9】レーダアンテナの制御系の構成を示すブロック
図
図
【図10】アンテナの仰角・俯角の検出機構と、移相制
御の機構とを連動させたレーダアンテナの主要部の構成
を示す図
御の機構とを連動させたレーダアンテナの主要部の構成
を示す図
1−アンテナ
2−移相器
3−ロータリジョイント
4−電力分配・合成器
5−サーキュレータ
6−pinダイオード
7−導波管
8−導体壁
71,73−導波管
72−導体
81−錘
82−リンク機構
フロントページの続き
Fターム(参考) 5J021 AA02 AA03 AA11 CA02 DA02
DB03 DB06 EA03 FA02 FA07
FA13 FA31 FA32 GA01 HA04
HA09 JA07
5J045 AA21 AB05 BA02 DA04 FA02
GA03 HA01 JA17 JA18 NA07
Claims (7)
- 【請求項1】 垂直方向に配置した複数のアンテナと、
垂直方向の順に各アンテナに対する給電位相をシフトさ
せる移相器と、各アンテナの正面方向の仰角・俯角に応
じて、前記複数のアンテナによる合成ビームの仰角・俯
角を略一定に保つように、前記移相器による移相量を制
御する手段とを設けたレーダアンテナ。 - 【請求項2】 前記アンテナの回転面の傾きと前記アン
テナの正面方向の方位とに基づいて、前記アンテナの正
面方向の仰角・俯角を検出するようにした請求項1に記
載のレーダアンテナ。 - 【請求項3】 複数のアンテナを垂直方向に配置し、垂
直方向の順に各アンテナに対する給電位相をシフトさせ
る移相器を備え、前記複数のアンテナによる合成ビーム
の仰角・俯角を略一定に保つように、前記各アンテナの
正面方向の仰角・俯角を検出する機構と、前記移相器に
よる移相量を調節する機構とを連動させたレーダアンテ
ナ。 - 【請求項4】 前記複数のアンテナに対する給電線路を
導波管で構成するとともに、該導波管の途中に移相器を
設けて、前記給電位相をシフトさせるようにした請求項
1、2または3に記載のレーダアンテナ。 - 【請求項5】 前記移相器は、前記複数のアンテナへの
送信信号の位相をシフトさせて、送信ビームの仰角・俯
角を一定に保つようにした請求項1,2または4に記載
のレーダアンテナ。 - 【請求項6】 前記移相器は、前記複数のアンテナから
の受信信号の位相をシフトさせて、受信ビームの仰角・
俯角を一定に保つようにした請求項1,2または4に記
載のレーダアンテナ。 - 【請求項7】 前記移相器は、前記複数のアンテナへの
送信信号の位相および前記複数のアンテナからの受信信
号の位相をそれぞれシフトさせて、送信ビームおよび受
信ビームの仰角・俯角を一定に保つようにした請求項1
〜4のうちいずれかに記載のレーダアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001250723A JP2003066134A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | レーダアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001250723A JP2003066134A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | レーダアンテナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003066134A true JP2003066134A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19079490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001250723A Pending JP2003066134A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | レーダアンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003066134A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006311187A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Japan Radio Co Ltd | アンテナ支持装置、船舶レーダ装置 |
JP2008151582A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Denso Corp | レーダ装置 |
JP2013519281A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 車載指向性平板アンテナ、かかるアンテナを含む車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
JP2013519280A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 地上移動用途の平面走査アンテナ、かかるアンテナを有する車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
US11509051B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-11-22 | Hitachi Astemo, Ltd. | Radar sensor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5710502A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic scanning antenna |
JPH028768A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
JPH04291805A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Japan Radio Co Ltd | 揺動補償型アンテナ装置 |
JPH0755929A (ja) * | 1993-06-14 | 1995-03-03 | Electronique Serge Dassault | 特に空港用の地上監視レーダ装置 |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001250723A patent/JP2003066134A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008151582A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Denso Corp | レーダ装置 |
JP2013519281A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 車載指向性平板アンテナ、かかるアンテナを含む車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
JP2013519280A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 地上移動用途の平面走査アンテナ、かかるアンテナを有する車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
US11509051B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-11-22 | Hitachi Astemo, Ltd. | Radar sensor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080718 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101116 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110308 |