JP2005086424A - Array antenna equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送受信モジュールを備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の改良に係わる。 The present invention relates to an improvement of an active phased array antenna device having a transceiver module.
従来のアレイアンテナ装置は、アンテナ素子とアンテナ素子に接続した送受信モジュールがアレイ状に配列され、これら複数全ての送受信モジュールそれぞれを走査制御器により一括して制御するよう構成されている。 The conventional array antenna apparatus is configured such that an antenna element and transmission / reception modules connected to the antenna element are arranged in an array, and the plurality of transmission / reception modules are collectively controlled by a scanning controller.
上記走査制御器は、アレイ状に配列される複数のアンテナ素子毎の高周波信号の振幅および位相の少なくとも一方を補正制御するためのモジュール制御信号を演算し、この制御信号を各送受信モジュールに対して出力する。 The scanning controller calculates a module control signal for correcting and controlling at least one of the amplitude and phase of the high-frequency signal for each of the plurality of antenna elements arranged in an array, and sends the control signal to each transmitting / receiving module. Output.
このような構成のアレイアンテナ装置は、特開平１１−９７９２２号公報（特許文献１参照）により開示されている。 An array antenna apparatus having such a configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-97922 (see Patent Document 1).
図３は従来のアレイアンテナ装置１を示す。 FIG. 3 shows a conventional array antenna apparatus 1.
このアレイアンテナ装置１は、複数のアンテナ素子２と各アンテナ素子に接続される送受信モジュール３と送受信モジュールに信号を分配供給するための信号分配回路４とをそれぞれ個別に構成するとともに、更にこれらとは別構成にて送受信モジュールを一括制御するための走査制御器５を備えている。
The array antenna device 1 includes a plurality of
送受信モジュール３は、アンテナ素子２に接続されアレイアンテナにて形成する所望のアンテナパターンに適合した高周波信号の増幅及び位相制御を行うためのものである。
The transmission /
信号分配回路４は、送受信モジュールと授受する高周波信号の分配または合成を行うとともに、走査制御器５から入力される送受信モジュールを制御するためのモジュール制御信号を各送受信モジュールへ分配供給するためのものである。
The signal distribution circuit 4 distributes or synthesizes high-frequency signals to and from the transmission / reception module, and distributes and supplies a module control signal for controlling the transmission / reception module input from the
走査制御器５は、複数の送受信モジュール３に対して高周波信号の振幅や位相の制御を行うためのモジュール制御信号を信号分配回路４を介し出力することにより、アレイアンテナのアンテナパターンを所望の形状に制御している。
The
すなわち、従来のアレイアンテナ装置１は、アンテナ素子２と送受信モジュール３及び信号分配回路４をそれぞれ個別に構成し、更にこれらとは別構成にて走査制御器５を有する。
That is, the conventional array antenna apparatus 1 includes the
この走査制御器５内には、出力される全てのアンテナ素子２毎の振幅及び位相の少なくとも一方を補正できる補正係数を一括して記憶したメモリ回路（図示せず）を有し、かつアレイ状に複数配列された各送受信モジュール３への走査制御信号と、上記メモリ回路に記憶した補正係数との演算処理を行うための演算回路（図示せず）が備えられ、演算後の制御信号（モジュール制御信号）を各送受信モジュール３に対して出力するようにしている。
このように、［特許文献１］によれば、送受信モジュール３とは別体構成の走査制御器５にて、全ての送受信モジュール３を含む各々の高周波信号伝送経路固有の特性バラツキを補正するための補正係数を一括して記憶し、アンテナパターン形成のための走査制御信号と上記補正係数とを演算処理することにより、各送受信モジュール３へ設定するためのモジュール制御信号を生成し、これを全ての送受信モジュール３に対して一括送信することによってアレイアンテナ装置１が機能するようになっている。
As described above, according to [Patent Document 1], the
ところが、送受信モジュール３は、過酷な使用条件下では経年変化等による性能劣化や故障を起こしやすく、例えば特定の一つの送受信モジュール３が故障し交換した場合には、故障していない走査制御器５においても、内部に記憶した全ての送受信モジュールに対応する補正係数のうち、故障した送受信モジュールに該当する部分を、交換後の送受信モジュールを含む高周波信号伝送経路の特性に対応した補正係数に更新しなければならない。
However, the transmission /
このため、走査制御器５においては、この更新されるべき故障した送受信モジュールに該当する部分の他に、他の故障していない送受信モジュールの補正係数についても同一値を再び書き込み記憶させなければならず、アレイアンテナ装置の機能・性能を送受信モジュール故障前の状態に回復させるために相当の時間を要していた。
For this reason, in the
従って、アレイアンテナ装置１の用途によっては緊急時の対応が不可能であった。 Therefore, depending on the use of the array antenna device 1, it is impossible to respond in an emergency.
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、アンテナ素子及び送受信モジュール等を一体化した複合ユニット内に、各アンテナ素子に対応する補正係数の記憶機能及びこの補正係数と走査制御信号とを演算処理するための演算機能を有する補正演算処理回路を一体的に形成することにより、送受信モジュール等の故障が発生した場合において、アレイアンテナ装置の機能・性能を故障前の状態に復元するための作業時間が大幅に短縮でき、整備性が格段に向上したアレイアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points. In a composite unit in which an antenna element and a transmission / reception module are integrated, a correction coefficient storage function corresponding to each antenna element and the correction coefficient and scanning control signal are provided. By integrally forming a correction arithmetic processing circuit having an arithmetic function for arithmetic processing, when a failure of a transmission / reception module or the like occurs, the function / performance of the array antenna device is restored to the state before the failure. It is an object of the present invention to provide an array antenna apparatus that can greatly shorten the work time for the maintenance and has improved maintainability.
上記目的を達成するために、本発明によれば、走査制御信号及び補正条件選択信号を制御信号分配回路を介して出力する走査制御器と、上記走査制御信号及び補正条件選択信号を受信することによりモジュール制御信号を出力する補正演算処理回路と、このモジュール制御信号と高周波信号分配回路から出力される高周波信号を各送受信モジュールへ分配供給するための制御・高周波信号給電回路と、アンテナ素子及びアンテナ素子に接続され高周波信号の増幅と位相制御を行うための送受信モジュールを、単一ユニットにて一体化した複合ユニットを具備し、上記補正演算処理回路には、走査制御器から出力される走査制御信号及び補正条件選択信号を受信することにより、この走査制御信号に含まれるアレイアンテナのアンテナパターン形成を指定するための特性値と、補正条件選択信号に対応したアンテナ波面の補正を行うための補正係数とを乗算処理する演算回路と、上記補正条件選択信号に対応して最適なアンテナ波面を形成することができる補正係数を記憶した補正係数メモリ回路とを備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。 To achieve the above object, according to the present invention, a scanning controller that outputs a scanning control signal and a correction condition selection signal via a control signal distribution circuit, and the scanning control signal and the correction condition selection signal are received. Correction arithmetic processing circuit for outputting a module control signal according to the above, a control / high-frequency signal feeding circuit for distributing and supplying the module control signal and the high-frequency signal output from the high-frequency signal distribution circuit to each transmitting / receiving module, an antenna element, and an antenna A transmission / reception module connected to the element for performing amplification and phase control of a high-frequency signal is provided with a composite unit that is integrated as a single unit, and the correction calculation processing circuit includes a scanning control output from a scanning controller. The antenna pattern of the array antenna included in this scanning control signal by receiving the signal and the correction condition selection signal An arithmetic circuit that multiplies the characteristic value for designating the correction and a correction coefficient for correcting the antenna wavefront corresponding to the correction condition selection signal, and an optimum antenna wavefront corresponding to the correction condition selection signal. There is provided an array antenna device comprising a correction coefficient memory circuit storing a correction coefficient that can be formed.
本発明によれば、経年変化等による特定の送受信モジュールの故障や性能劣化が発生した際には、走査制御器等の他の構成品に手を加えることなく、該当する送受信モジュールを含む複合ユニットのみを取り外し、送受信モジュールの交換もしくは修理を行うとともに、補正演算処理回路に記憶する補正係数を修復後の特性値へ更新するのみでよく、アレイアンテナ装置全体としての修復作業時間を短縮することができ、緊急に機能・性能を回復させることが可能なアレイアンテナ装置を提供することができる。 According to the present invention, when a specific transmission / reception module failure or performance deterioration occurs due to secular change or the like, the composite unit including the corresponding transmission / reception module without modifying the other components such as the scanning controller. This is only necessary to replace or repair the transmission / reception module and to update the correction coefficient stored in the correction arithmetic processing circuit to the characteristic value after the repair, thereby shortening the repair work time of the entire array antenna apparatus. It is possible to provide an array antenna apparatus capable of urgently restoring functions and performance.
本発明に係わるアレイアンテナ装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。 An embodiment of an array antenna apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明に係わるアレイアンテナ装置の実施形態を示す概要図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an array antenna apparatus according to the present invention.
このアレイアンテナ装置２０は、走査制御器２１，制御信号分配回路２２，高周波信号分配回路２３及び複数の複合ユニット２４から構成される。
The
それぞれの複合ユニット２４は、補正演算処理回路２５，制御・高周波信号給電回路２６及び複数の送受信モジュール２７，アンテナ素子２８を一体化したユニットである。 Each composite unit 24 is a unit in which a correction arithmetic processing circuit 25, a control / high-frequency signal power supply circuit 26, a plurality of transmission / reception modules 27, and an antenna element 28 are integrated.
この補正演算処理回路２５は、走査制御器から出力される走査制御信号及び補正条件選択信号を受信することにより、この走査制御信号に含まれるアレイアンテナのアンテナパターン形成を指定するための特性値と、補正条件選択信号に対応したアンテナ波面の補正を行うための補正係数とを乗算処理する演算回路３１と、上記補正条件選択信号に対応して複合ユニット内における高周波信号の特性値の差や送受信モジュール等の構成品個々で有する特性値の差を最適に補正し、様々な条件下において最適なアンテナ波面を形成することができる補正係数を記憶した補正係数メモリ回路３２とから構成される。
The correction calculation processing circuit 25 receives the scanning control signal and the correction condition selection signal output from the scanning controller, and receives a characteristic value for designating the antenna pattern formation of the array antenna included in the scanning control signal. The arithmetic circuit 31 for multiplying the correction factor for correcting the antenna wavefront corresponding to the correction condition selection signal, and the difference in the characteristic value of the high frequency signal in the composite unit corresponding to the correction condition selection signal and the transmission / reception The correction
また、制御・高周波信号給電回路２６は、補正演算処理回路２５から入力されるモジュール制御信号と高周波信号分配回路２３から入力される高周波信号を各送受信モジュール２７へ分配供給するための回路である。
The control / high-frequency signal power supply circuit 26 is a circuit for distributing and supplying the module control signal input from the correction arithmetic processing circuit 25 and the high-frequency signal input from the high-frequency
複数のアンテナ素子２８に接続される送受信モジュール２７は、入力されるモジュール制御信号に従い、高周波信号の増幅及び位相制御を行うためのものである。 The transmission / reception module 27 connected to the plurality of antenna elements 28 is for performing amplification and phase control of a high frequency signal in accordance with an input module control signal.
走査制御器２１は、複合ユニット内の送受信モジュールから出力する高周波信号を制御するために設けられるもので、制御信号発生器２９及び補正条件選択信号発生器３０から構成される。
The
制御信号発生器２９は、アンテナパターンを形成するために必要となる、各アンテナ素子の配置に対応した高周波信号の振幅及び位相の少なくとも一方の特性値を制御するための走査制御信号ａを生成し、制御信号分配回路２２へ出力するものである。
The
補正条件選択信号発生器３０は、複合ユニット内における高周波信号の特性値の差や送受信モジュール２７等の構成品個々で有する特性値の差を、様々な使用条件下においても最適に補正できるよう設けられたもので、補正演算処理回路２５に対して複合ユニット２４の使用条件を通知するための補正条件選択信号ｂを生成するものである。
The correction condition
このため、補正条件選択信号発生器３０は、複合ユニット２４の使用条件を検知する手段、例えば複合ユニット２４の周囲温度を検知する図示しない温度センサ等を有する。
For this reason, the correction condition
これにより、アレイアンテナ装置２０の動作中は、この温度センサが随時作動して、複合ユニット２４の使用温度条件に合致する補正条件選択信号ｂが出力されるようになっている。
As a result, during operation of the
制御信号分配回路２２は、走査制御器２１から出力される走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂを、複数の複合ユニット２４のそれぞれに設けられた補正演算処理回路２５へ出力するための分配回路である。
The control
例えば、複合ユニット２４１に設けられる補正演算処理回路２５１は、演算回路３１１及び補正係数メモリ回路３２１を備え、制御信号分配回路２２から入力される走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂに基づき演算したモジュール制御信号ｄを制御・高周波信号給電回路２６１側へ出力するものである。
For example, the correction arithmetic processing circuit 25 1 provided in the composite unit 24 1 includes an arithmetic circuit 31 1 and a correction
具体的には、演算回路３１１は、補正条件選択信号ｂが入力されることにより、この補正条件選択信号ｂに対応した補正係数を、補正係数メモリ回路３２１から補正係数ｃとして抽出する。
Specifically, the arithmetic circuit 31 1, by the correction condition selection signal b is input, a correction coefficient corresponding to the correction condition selection signal b, extracted from the correction
この補正係数メモリ回路３２１には、複合ユニット２４１内の送受信モジュール２７１１〜２７１ｎ及び制御・高周波信号給電回路２６１を含む各々のアンテナ素子２８１１〜２８１ｎに対応した、それぞれの高周波信号特性のバラツキや、複合ユニットの使用条件、例えば周囲温度が変わることにより生じる高周波信号の特性バラツキ量の変化を補正するための補正係数ｃを予め記憶している。
The correction
さらに、演算回路３１１は、上記のように取得した補正係数ｃと、制御信号分配回路２２から補正条件選択信号ｂとともに同時に入力される走査制御信号ａとを乗算処理し、各送受信モジュール２７１１〜２７１ｎに対して、それぞれのモジュール制御信号ｄを制御・高周波信号給電回路２６１を介して供給するものである。
Furthermore, the arithmetic circuit 31 1 includes a correction coefficient c obtained as described above, the control signal is simultaneously inputted from the
高周波信号分配回路２３は、複合ユニット２４と授受する高周波信号の分配または合成を行うものである。
The high-frequency
アレイアンテナ装置２０の動作時は、モジュール制御信号ｄ、すなわち所望のアンテナパターンを形成するために高周波信号を最適値へ補正するための制御信号が、各送受信モジュール２７へ供給され、送受信モジュール２７では、この制御信号に従って、出力する高周波信号の特性値を変化させることにより所望のアンテナパターンを形成する。
During operation of the
複合ユニット２４１より出力される高周波信号特性のバラツキは、主に複合ユニット２４１内における制御・高周波信号給電回路２６１のうち高周波信号伝送経路の特性値の差や、送受信モジュール２７１１〜２７１ｎのそれぞれが持つ固有の特性値の差（個体間バラツキ）により生じる振幅及び位相量のバラツキである。 Variation of the high frequency signal characteristics output from composite unit 24 1, and the difference between the main characteristic values of the high-frequency signal transmission path of the control and the high-frequency signal feed circuit 26 1 in the composite unit 24 1, transceiver module 27 11-27 This is a variation in amplitude and phase amount caused by a difference in characteristic values (individual variation) that each of 1n has.
これらの振幅及び位相量のバラツキを補正して特性の均一化を図ることによって、アンテナパターンを形成するための基準となるアンテナ波面を得ることができる。 By correcting these variations in amplitude and phase amount to achieve uniform characteristics, an antenna wavefront serving as a reference for forming an antenna pattern can be obtained.
具体的には、例えば図２に示すように高周波信号伝送経路及び送受信モジュールを含めた特定のアンテナ素子の特性値を出力位相量と設定位相制御信号（設定位相コード）の関係において見た場合、例えばアンテナ素子１（これに接続される送受信モジュール及び高周波信号伝送経路を含む。以下、アンテナ素子２，３も同様）が持つ固有の特性値を線ｘで表す。なお、出力位相量の変化は、送受信モジュールにて設定位相コードに従い位相量を変化させているためである。
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, when a characteristic value of a specific antenna element including a high-frequency signal transmission path and a transmission / reception module is viewed in relation to an output phase amount and a set phase control signal (set phase code), For example, a characteristic value of the antenna element 1 (including a transmission / reception module and a high-frequency signal transmission path connected to the antenna element 1 and the
これに対して、例えばアンテナ素子２固有の特性値が図２の線ｙとした場合、同じ設定位相コードでの出力位相量が線ｘ（アンテナ素子１の特性）よりも相対的に大きいため、このバラツキを補正するには図２のΔｙで表す位相量をアンテナ素子２に接続される送受信モジュールの補正値（補正係数）として記憶しておけばよい。
On the other hand, for example, when the characteristic value unique to the
また、例えばアンテナ素子３固有の特性値が図２の線ｚで示すものとすれば、線ｘの同じ設定位相コードでの出力位相量より相対的に小さいため、図２のΔｚで表す位相量をアンテナ素子３に接続される送受信モジュールの補正値（補正係数）として記憶する。
For example, if the characteristic value specific to the
このようにして、複合ユニット２４１内の各アンテナ素子２８１１〜２８１ｎから出力される高周波信号の特性バラツキを補正し、特性の均一化を図ることができる。 In this way, it is possible to correct the characteristic variation of the high-frequency signal output from each of the antenna elements 28 11 to 28 1n in the composite unit 24 1 and make the characteristics uniform.
例えば、複合ユニット２４１の補正演算処理回路２５１は、制御信号分配回路２２から入力される走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂを受信すると同時に、この走査制御信号ａと補正条件選択信号ｂに対応する補正係数ｃとを乗算して求められるモジュール制御信号ｄを制御・高周波信号給電回路２６１へ出力するようになっている。 For example, the correction processing circuit 25 1 of the composite unit 24 1, the control signal scan control signal inputted from the distribution circuit 22 a and the correction condition selection signal b at the same time as receiving the a scanning control signal a correction condition selection signal b and it outputs a module control signal d obtained by multiplying the correction coefficient c corresponding to the control and the high-frequency signal feed circuit 26 1 in.
この補正係数ｃは、複合ユニット２４１の製造時において、各アンテナ素子２８１１〜２８１ｎから出力される高周波信号特性の均一化を図るための補正係数を、予め補正係数メモリ回路３２１に記憶させたものである。
The correction coefficient c is stored in advance in the correction
また、この補正係数ｃは、アレイアンテナ装置２０の使用条件を予め想定し、この範囲内にて高周波特性の均一化を図ることができる係数であり、例えば使用温度の変化に対応する補正係数ｃについて［表１］に示すように、適宜、補正条件選択信号ｂに従い使用温度に対応した最適な補正係数ｃを選択できるようになっている。
In addition, the correction coefficient c is a coefficient that allows the use conditions of the
表１には、例えば使用周波数を１０ＧＨｚとした場合に、使用温度が＋４０℃，＋２０℃，０℃及び−２０℃とした場合の「使用温度」と「補正係数」との関係を示す。
他の複合ユニット２４２〜２４ｍについても、複合ユニット２４１と同様の構成である。 The other composite units 24 2 to 24 m have the same configuration as that of the composite unit 24 1 .
ただし、補正演算処理回路２５２〜２５ｍの補正係数メモリ回路３２１〜３２ｍに記憶する補正係数ｃは、それぞれの複合ユニット２４２〜２４ｍの特性値のバラツキ度合いにより補正量は異なるものとなる。
However, the correction coefficient c stored in the correction
すなわち、アレイアンテナ装置２０から放射される高周波信号の波面が、共通の波面上に形成されるよう予め補正係数が設定されている。
That is, the correction coefficient is set in advance so that the wavefront of the high-frequency signal radiated from the
次に、アレイアンテナ装置２０の使用温度条件、例えば周囲温度により複合ユニット２４内の高周波信号特性のバラツキ量が変化する場合を想定して説明する。
Next, the case where the variation amount of the high-frequency signal characteristics in the composite unit 24 varies depending on the use temperature condition of the
例えば、周囲温度が＋４０℃である場合には、送受信モジュール２７の温度特性や高周波信号を伝送する制御・高周波信号給電回路２６の温度特性によって、常温時の条件で補正したアンテナ波面は乱れることは周知である。 For example, when the ambient temperature is + 40 ° C., the antenna wavefront corrected under normal temperature conditions is not disturbed by the temperature characteristics of the transmission / reception module 27 and the temperature characteristics of the control / high-frequency signal power supply circuit 26 that transmits high-frequency signals. It is well known.
例えば、［表１］に示すように、周囲温度が＋２０℃の場合の素子１の補正係数ｃは、０．９９５であり、この素子１に接続される送受信モジュールに対して補正係数が適用される。 For example, as shown in [Table 1], the correction coefficient c of the element 1 when the ambient temperature is + 20 ° C. is 0.995, and the correction coefficient is applied to the transmission / reception module connected to the element 1. The
また、例えば周囲温度が０℃であれば、素子１に対し補正係数ｃは０．９９１が適用されることになる。 For example, if the ambient temperature is 0 ° C., 0.991 is applied to the element 1 as the correction coefficient c.
このように選択された補正係数ｃは、複合ユニット２４の使用温度が変わることにより生じる高周波信号の特性バラツキ量の変化を補正することができる係数となる。 The correction coefficient c selected in this way is a coefficient that can correct the change in the characteristic variation amount of the high-frequency signal caused by the change in the operating temperature of the composite unit 24.
このように、アレイアンテナ装置２０は、複合ユニット２４内における高周波信号の特性値の差や送受信モジュール２７等の構成品個々で有する特性値の差を最適に補正するとともに、様々な使用条件下において随時変化する高周波信号の特性バラツキを常に最適値へと補正することができ、予め想定した範囲内において常に最適なアンテナ波面を形成することができる。
As described above, the
次に、アレイアンテナ装置２０の作用を図１を参照して説明する。
Next, the operation of the
アレイアンテナ装置２０を始動すると、走査制御器２１にて外部からのアレイアンテナ制御信号に従い走査制御信号ａが生成され、制御信号分配回路２２に対して出力される。
When the
制御信号分配回路２２は、入力された走査制御信号ａを複数の補正演算処理回路２５１〜２５ｍへ分配して出力する。
The control
一方、アレイアンテナ装置２０の始動時の周囲温度が、例えば＋４０℃である場合には、走査制御器２１の補正条件選択信号発生器３０から上記＋４０℃に対応した補正条件選択信号ｂが生成され、走査制御信号ａと同時に制御信号分配回路２２へ出力される。
On the other hand, when the ambient temperature at the start of the
制御信号分配回路２２は、入力された補正条件選択信号ｂを複数の補正演算処理回路２５１〜２５ｍへ分配して出力する。
The control
補正条件選択信号ｂを受信した、例えば補正演算処理回路２５１は、この補正条件選択信号ｂに適合する補正係数ｃを補正係数メモリ回路３２１から抽出し、同時に受信した走査制御信号ａと乗算処理してモジュール制御信号ｄを出力する。
Upon receiving the correction condition selection signal b, for example, the correction processing circuit 25 1, multiplies the matching correction coefficient c on the correction condition selection signal b extracted from the correction
すなわち、表１によれば、素子１には上記＋４０℃に対応する０．９６２の補正係数ｃが適用される。 That is, according to Table 1, the correction coefficient c of 0.962 corresponding to + 40 ° C. is applied to the element 1.
従って、走査制御信号ａと補正係数ｃである０．９６２が乗算され、素子１のモジュール制御信号ｄとして出力されるようになっている。 Therefore, the scanning control signal a and the correction coefficient c of 0.962 are multiplied and output as the module control signal d of the element 1.
このようにして補正演算処理回路２５１から出力されたモジュール制御信号ｄは、制御・高周波給電回路２６１にて各送受信モジュール２７１１〜２７１ｎへと供給され、各送受信モジュール２７１１〜２７１ｎでは、このモジュール制御信号ｄに従って出力する高周波信号の補正を行うことにより、各アンテナ素子２８１１〜２８１ｎから空間へ放射される高周波信号を制御し、所望のアンテナパターンを形成することができる。
Thus the module control signal d outputted from the correction processing circuit 25 1 is supplied to the
従って、アレイアンテナ装置２０を始動すると、その時の周囲温度等の環境条件に対応した補正係数ｃが補正係数メモリ回路３２１から演算回路３１１へ取り込まれる。
Therefore, when starting the
そして、演算回路３１１にて、走査制御信号ａと補正係数ｃを乗算し、モジュール制御信号ｄとして制御・高周波給電回路２６１に対し出力される。 Then, in the arithmetic circuit 31 1 multiplies the scan control signal a and the correction coefficient c, is output to the control, high frequency power supply circuit 26 1 as a module control signal d.
このモジュール制御信号ｄは、制御・高周波信号給電回路２６１により各送受信モジュール２７１１〜２７１ｎへ供給され、各送受信モジュール２７１１〜２７１ｎにて出力する高周波信号を所望の値に補正した後、それぞれに接続されたアンテナ素子２８１１〜２８１ｎにより空間へと放射されるようになっている。
The module control signal d is controlled, high frequency signal is supplied by the power supply circuit 26 1 to each
なお、補正演算処理回路２５２〜２５ｍは、補正演算処理回路２５１と同様に、それぞれの条件に合った走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂによりモジュール制御信号ｄが算出され、各送受信モジュール２７ｍ１〜２７ｍｎにてモジュール制御信号ｄに従った高周波信号の補正がなされ、各アンテナ素子２８ｍ１〜２８ｍｎにより空間へ放射される。 The correction processing circuit 25 2 to 25 m, similarly to the correction processing circuit 25 1, the suits scan control signal a and the correction condition selection signal b to the respective conditions module control signal d is calculated, the transmission and reception The high frequency signals are corrected in accordance with the module control signal d in the modules 27 m1 to 27 mn, and radiated to the space by the antenna elements 28 m1 to 28 mn .
これにより、アレイアンテナ装置２０にて所望のアンテナパターンを形成している。
Thus, a desired antenna pattern is formed by the
なお、上記は主に送信時の作用を説明したが、受信時においても高周波信号の流れが逆になるだけであり、送信時と同様にモジュール制御信号ｄにより送受信モジュール２７にて高周波信号の補正を行うことは言うまでもない。 Although the above mainly describes the operation at the time of transmission, only the flow of the high frequency signal is reversed at the time of reception, and the high frequency signal is corrected by the transmission / reception module 27 by the module control signal d as in the case of transmission. Needless to say.
ここで、複合ユニット２４の、例えば複合ユニット２４１の送受信モジュール２７１１が故障した場合について説明する。 Here, the composite unit 24, for example, a case will be described in which transmitting and receiving modules 27 11 of the composite unit 24 1 fails.
この場合には、複合ユニット２４１をアレイアンテナ装置２０から取り外し、修理して再利用するか、もしくは新品と交換する。
In this case, remove the composite unit 24 1 from the
例えば、修理して再利用する場合、取り外した複合ユニット２４１のうち、故障した送受信モジュール２７１１を正常品と交換する。 For example, to reuse repair of composite units 24 1 removed, replace the transceiver module 27 11 failed the normal product.
次に、交換した送受信モジュール２７１１が含まれる高周波信号の伝送特性、すなわち、制御・高周波信号給電回路２６１，送受信モジュール２７１１及びアンテナ素子２８１１の経路を伝達する高周波信号の特性から交換後の補正係数ｃを求め、補正係数メモリ回路３２１に記憶された送受信モジュール２７１１〜２７１ｎに対応する補正係数のうち、送受信モジュール２７１１に該当する部分を交換後の補正係数ｃの値へ更新する。
Next, after the exchange from the transmission characteristic of the high frequency signal including the exchanged transmission / reception module 27 11 , that is, the characteristic of the high frequency signal transmitted through the path of the control / high frequency signal feeding circuit 26 1 , transmission / reception module 27 11 and antenna element 28 11. Of the correction coefficients corresponding to the transmission / reception modules 27 11 to 27 1n stored in the correction
そして、この取り外した複合ユニット２４１をアレイアンテナ装置２０に取り付けることで、送受信モジュール２７１１の故障前の状態に回復することができる。
Then, by attaching the composite units 24 1 This detached
このように、アレイアンテナ装置２０は、走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂを制御信号分配回路２２を介して出力する走査制御器２１と、上記走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂを受信することによりモジュール制御信号ｃを出力する補正演算処理回路２５と、このモジュール制御信号ｃと高周波信号分配回路２３から出力される高周波信号を各送受信モジュール２７へ分配供給するための制御・高周波信号給電回路２６と、アンテナ素子２８及びアンテナ素子２８に接続され高周波信号の増幅と位相制御を行うための送受信モジュール２７を、単一ユニットにて一体化した複合ユニット２４を具備し、上記補正演算処理回路２５には、走査制御器２１から出力される走査制御信号ａ及び補正条件選択信号ｂを受信することにより、この走査制御信号ａに含まれるアレイアンテナのアンテナパターン形成を指定するための特性値と、補正条件選択信号ｂに対応したアンテナ波面の補正を行うための補正係数ｃとを乗算処理する演算回路３１と、上記補正条件選択信号ｂに対応して複合ユニット２４内における高周波信号の特性値の差や送受信モジュール２７等の構成品個々で有する特性値の差を最適に補正し、様々な条件下において最適なアンテナ波面を形成することができる補正係数ｃを記憶した補正係数メモリ回路３２とを備えた構成としたことにより、経年変化等による特定の送受信モジュールの故障や性能劣化が発生した際には、走査制御器等の他の構成品に手を加えることなく、該当する送受信モジュールを含む複合ユニットのみを取り外し、送受信モジュールの交換もしくは修理を行うとともに、補正演算処理回路に記憶する補正係数を修復後の特性値へ更新するのみでよく、アレイアンテナ装置全体としての修復作業時間を短縮することができ、緊急に機能・性能を回復させることが可能なアレイアンテナ装置を提供することができる。
As described above, the
更には、より緊急性を要する場面においては、複合ユニット内の高周波信号の特性値の差や送受信モジュール等の構成品個々で生じる個体間の特性値のバラツキを補正するための補正係数を、この複合ユニット内に記憶していることから、故障もしくは性能劣化した送受信モジュールを含む複合ユニットを、即座に正常な新品の複合ユニットと交換することで、補正係数の更新や書き換えを行うことなく、アレイアンテナ装置の機能・性能を故障前の状態に回復させることができる。 Furthermore, in situations where more urgency is required, this correction coefficient is used to correct differences in the characteristic values of high-frequency signals in the composite unit and variations in individual characteristic values caused by individual components such as transmission / reception modules. Since the data is stored in the composite unit, the composite unit including a failed or degraded transmission / reception module can be immediately replaced with a normal new composite unit without updating or rewriting the correction coefficient. The function and performance of the antenna device can be restored to the state before the failure.
なお、この場合の交換された故障もしくは性能劣化した送受信モジュールを含む複合ユニットについては、アレイアンテナ装置の使用の有無に制限されず、複合ユニット単品を作業性の優れる作業場に移動した後、該当する送受信モジュールの交換もしくは修理を行うとともに、補正演算処理回路に記憶する補正係数を修復後の特性値へ更新することにより、機能・性能の復元が可能となり修復作業が大幅に改善される。 In this case, the combined unit including the exchanged faulty or degraded transmission / reception module is not limited to whether or not the array antenna device is used, and is applicable after moving the combined unit to a work place with excellent workability. By exchanging or repairing the transmission / reception module and updating the correction coefficient stored in the correction arithmetic processing circuit to the characteristic value after the restoration, it is possible to restore the function / performance, and the restoration work is greatly improved.
なお、本発明のアレイアンテナ装置２０によれば、複数の送受信モジュール２７を有する複合ユニット２４単位で一つの補正演算処理回路２５を構成したが、各送受信モジュール個別に補正演算処理回路２４を構成してもよい。
According to the
その他、本発明の要旨である、最適なアンテナ波面を形成するために補正しなければならない構成品と、この補正を行うために必要となる回路とを一体的に設ける点を逸脱しない範囲での種々の変形を施しても同様に実施可能であることは言うまでもない。 In addition, in the range which does not deviate from the point which provides the component which must be corrected in order to form the optimal antenna wave front which is the gist of the present invention, and the circuit necessary for performing this correction. It goes without saying that the present invention can be similarly implemented even if various modifications are made.
２０ アレイアンテナ装置
２１ 走査制御器
２２ 制御信号分配回路
２３ 高周波信号分配回路
２４ 複合ユニット
２５ 補正演算処理回路
２６ 制御・高周波信号給電回路
２７ 送受信モジュール
２８ アンテナ素子
２９ 制御信号発生器
３０ 補正条件選択信号発生器
３１ 演算回路
３２ 補正係数メモリ回路
ａ 走査制御信号
ｂ 補正条件選択信号
ｃ 補正係数
ｄ モジュール制御信号
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記走査制御信号及び補正条件選択信号を受信することによりモジュール制御信号を出力する補正演算処理回路と、このモジュール制御信号と高周波信号分配回路から出力される高周波信号を各送受信モジュールへ分配供給するための制御・高周波信号給電回路と、アンテナ素子及びアンテナ素子に接続され高周波信号の増幅と位相制御を行うための送受信モジュールを、単一ユニットにて一体化した複合ユニットを具備し、
上記補正演算処理回路には、走査制御器から出力される走査制御信号及び補正条件選択信号を受信することにより、この走査制御信号に含まれるアレイアンテナのアンテナパターン形成を指定するための特性値と、補正条件選択信号に対応したアンテナ波面の補正を行うための補正係数とを乗算処理する演算回路と、上記補正条件選択信号に対応して最適なアンテナ波面を形成することができる補正係数を記憶した補正係数メモリ回路とを備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置。 A scanning controller that outputs a scanning control signal and a correction condition selection signal via a control signal distribution circuit;
A correction arithmetic processing circuit that outputs a module control signal by receiving the scanning control signal and the correction condition selection signal, and for distributing and supplying the module control signal and the high-frequency signal output from the high-frequency signal distribution circuit to each transmission / reception module A composite unit in which a control unit and a high-frequency signal feeding circuit, and an antenna element and a transmission / reception module connected to the antenna element for performing amplification and phase control of a high-frequency signal are integrated in a single unit,
The correction arithmetic processing circuit receives a scanning control signal and a correction condition selection signal output from the scanning controller, and receives a characteristic value for designating the antenna pattern of the array antenna included in the scanning control signal; Storing an arithmetic circuit for multiplying a correction coefficient for correcting the antenna wavefront corresponding to the correction condition selection signal and a correction coefficient capable of forming an optimum antenna wavefront corresponding to the correction condition selection signal An array antenna apparatus comprising the correction coefficient memory circuit.
The correction coefficient memory circuit of the correction arithmetic processing circuit has at least one characteristic value of the amplitude and phase of the high-frequency signal specific to the transmission path corresponding to each antenna element that changes depending on the use conditions such as the use frequency and use temperature of the composite unit. The array antenna apparatus according to claim 1, further comprising a circuit for storing a plurality of correction coefficients that can correct an error and form an optimum antenna wavefront.
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