JP2007081824A

JP2007081824A - アンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置

Info

Publication number: JP2007081824A
Application number: JP2005266946A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Masuda; 康晴升田; Masahiro Tanabe; 正宏田邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】装置を小型化することができ、小スペースでも設置可能とする。
【解決手段】基本モードで動作する第１のアンテナエレメント部２１と、この第１のアンテナエレメント部２１を囲むような環状パターン構造を有し、高次モードで動作するアンテナエレメント部２２とから構成される。第１及び第２のアンテナエレメント部２１，２２を同一周波数により動作させ、第１のアンテナエレメント部２１によりΣビーム、第２のアンテナエレメント部２２によりΔビームを形成させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、レーダ装置等の電波機器におけるアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置に関する。

モノパルス方式は、追尾レーダの測角方式として広く用いられている方式である。モノパルス方式は、一部が重なり合った２個のアンテナビームを１組として用い、和ビーム（Σビーム）と差ビーム（Δビーム）によって角度誤差（アンテナ正面方向からのずれ）を検出するものである（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平４−３３２８９０号公報

ところが、従来、ΣビームとΔビームを得るために、少なくとも２つのアンテナ装置が必要であった。このため、十分な設置スペースを確保する必要があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、装置を小型化することができ、小スペースでも設置可能とするアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係わるアンテナ装置は、基板と、前記基板に形成される第１のアンテナ素子パターンと、前記基板に、前記第１のアンテナ素子パターンの周囲に沿って環状に形成される第２のアンテナ素子パターンと、第１のアンテナ素子パターンに設けられる第１の給電点と、第２のアンテナ素子パターンに設けられる第２の給電点とを具備するものである。

また、このアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置は、和ビームと差ビームとから角度誤差を検出するモノパルスレーダ装置であって、基板に第１のアンテナ素子パターンと前記第１のアンテナ素子パターンの周囲に沿った環状の第２のアンテナ素子パターンとを形成し、前記第１のアンテナ素子パターン、第２のアンテナ素子パターンにはそれぞれ第１の給電点、第２の給電点を形成してなるアンテナ装置と、前記第１及び第２の給電点に同時に給電して前記第１のアンテナ素子パターンで前記和ビームを、前記第２のアンテナ素子パターンで前記差ビームを同時に形成する給電手段とを具備する。

上記構成によるアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置では、１つのアンテナ装置によって、和ビームと差ビームとを同時に形成させることが可能となる。これにより、従来、少なくとも２つのアンテナ装置が必要であった場合と比較すると、アンテナ装置の数を削減することができる。

したがってこの発明によれば、装置を小型化することができ、小スペースでも設置可能とするアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、この発明に係わるモノパルスレーダ装置の一実施形態を示すブロック図である。図１において、アンテナ装置１１は、詳細は後述するが、同一基板上に和ビーム（Σビーム）と差ビーム（Δビーム）を同時に形成するための２つのアンテナ素子部を備え、それぞれのアンテナ素子部で受けた信号を別個に出力することができるようになされている。このアンテナ装置１１で得られた２つの受信信号は一方がΣビーム、他方がΔビームとして送受信機１２に送られる。この送受信機１２は、レーダ送信信号を生成してアンテナ装置１１に送ると共に、上記アンテナ装置１１からのΣ／Δビーム信号を入力し、送信周波数に基づいてレーダエコー成分を検波し、受信データとして出力する。この受信データは信号処理部１３に入力され、ここで和ビーム（Σビーム）と差ビーム（Δビーム）によるターゲットの角度誤差が算出される。

上記アンテナ装置１１は、少なくとも２つ以上の出力端をもち、一方の出力端からはΣビームを、他方の出力端からはΔビームを出力する。この機能を実現するアンテナ装置の一例として、図２に誘電体基板を用いたマイクロストリップパッチアンテナを示す。本装置の特徴は、基本モードで動作する第１のアンテナエレメント部２１と、このアンテナエレメント部２１を囲むような環状のパターン構造を有し、高次モードで動作する第２のアンテナエレメント部２２とから構成される。

また、第１のアンテナエレメント部２１は、出力端１１−ａに、第２のアンテナエレメント部２２には出力端１１−ｂにそれぞれ、給電点２３、給電点２４の位置で接続される。

次に、このように構成されたアンテナ装置１１が形成する放射パターンについて説明する。
図２に示した第１のアンテナエレメント部２１が基本モードで動作する周波数をｆａとする。この場合、第２のアンテナエレメント部２２では、第１のアンテナエレメント部２１よりも外周の辺が長いため、同一周波数ｆａで使用する場合、高次モードで動作する。

図３（ａ）に、このアンテナ装置１１が形成する放射パターンの例を示す。図３（ｂ）は、実現したいビームパターンを示す図である。基本モードで動作する第１のアンテナエレメント部２１からはパターン３１が形成される。これは、図中３３のΣビームに相当する。また、高次モードで動作する第２のアンテナエレメント部２２からはパターン３２が形成される。これは、図中３４のΔビームに相当する。

図４は、比較のため従来のモノパルスレーダ装置の一例を示すブロック図である。また、図５に、図４に示すアンテナ装置４１が形成するビームパターンを示す。従来では、２つのアンテナ装置４１を１組として、図５（ａ）に示すように図中５１の２個のビームパターンを形成している。そして、方向性結合器のようなビーム形成回路４２を用いることで、図５（ｂ）に示すような図中５２のΣビームと図中５３のΔビームを得ていた。このため、少なくとも２つのアンテナ装置を１組として、所定の距離を隔てて配列する必要があった。

これに対し、上記実施形態によれば、基本モードで動作する第１のアンテナエレメント部２１と、このアンテナエレメント部２１を囲むような環状のパターン構造を有し、高次モードで動作する第２のアンテナエレメント部２２とから構成される１個のアンテナ装置１１を用い、第１及び第２のアンテナエレメント部２１，２２を同一周波数により動作させ、第１のアンテナエレメント部２１によりΣビーム、第２のアンテナエレメント部２２によりΔビームを形成させるものである。このように構成することで、１つのアンテナ装置でΣビームとΔビームを得ることが可能となる。よって、このアンテナ装置１１を用いることで、レーダ装置等を小型化することができ、小スペースでも設置可能となる。

また、例えば、方位、高低の両方について角度誤差を検出する場合には、従来４つのアンテナ装置を必要としたが、この発明のアンテナ装置を適用すれば２つのアンテナ装置を用いることで実現することができ、このアンテナ装置を適用することにより、従来よりも小スペースで同等のアレイアンテナを形成することが可能である。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、アンテナ装置として、誘電体基板によるマイクロストリップパッチアンテナを例として挙げたが、誘電体基板を用いないパッチアンテナ等、他のアンテナ装置で複数のエレメントを持つ構成とすることで、同様の効果が得られる。その他にも、アンテナ装置の形状や給電点の配置等についても、この発明の要旨に逸脱しない範囲で種々に変形できるものとする。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係わるモノパルスレーダ装置の一実施形態を示すブロック図。この発明に係わるアンテナ装置の一実施形態を示す構成図。図２に示すアンテナ装置が形成する放射パターンを示す図。従来のモノパルスレーダ装置の一実施形態を示すブロック図。図４に示すアンテナ装置が形成する放射パターンを示す図。

符号の説明

１１…アンテナ装置、１２…送受信機、１３…信号処理部、２１…第１のアンテナエレメント部、２２…第２のアンテナエレメント部、２３…給電点、２４…給電点、３１…基本モードでの放射パターン（第１のアンテナエレメント部）、３２…高次モードでの放射パターン（第２のアンテナエレメント部）、３３…Σビーム、３４…Δビーム。

Claims

基板と、
前記基板に形成される第１のアンテナ素子パターンと、
前記基板に、前記第１のアンテナ素子パターンの周囲に沿って環状に形成される第２のアンテナ素子パターンと、
第１のアンテナ素子パターンに設けられる第１の給電点と、
第２のアンテナ素子パターンに設けられる第２の給電点と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
和ビームと差ビームとから角度誤差を検出するモノパルスレーダ装置であって、
基板に第１のアンテナ素子パターンと前記第１のアンテナ素子パターンの周囲に沿った環状の第２のアンテナ素子パターンとを形成し、前記第１のアンテナ素子パターン、第２のアンテナ素子パターンにはそれぞれ第１の給電点、第２の給電点を形成してなるアンテナ装置と、
前記第１及び第２の給電点に同時に給電して前記第１のアンテナ素子パターンで前記和ビームを、前記第２のアンテナ素子パターンで前記差ビームを同時に形成する給電手段と
を具備することを特徴とするモノパルスレーダ装置。
前記アンテナ装置を２つ以上配列してアレイアンテナとして動作する構成とし、
前記給電手段は、前記アンテナ装置ごとに前記和ビームと前記差ビームとを同時に形成することを特徴とする請求項２記載のモノパルスレーダ装置。