JP2012120144A - Array antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レーダ装置に備えられる送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナから構成されるアレーアンテナ装置に関し、特に送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成する素子アンテナが波長に対して十分広い間隔で配列されるアレーアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an array antenna apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna provided in a radar apparatus, and in particular, element antennas constituting the transmission array antenna and the reception array antenna are arranged at sufficiently wide intervals with respect to wavelengths. The present invention relates to an array antenna device.
アレーアンテナ装置において、素子アンテナの配列間隔ｄが波長λよりも大きい場合、アレーアンテナ装置の指向角度θが−π／２を超え、π／２未満の可視領域内にグレーティングローブが発生する。グレーティングローブが発生する指向角度θｇは、ビーム走査角度θｓと零を除く整数ｋを用いてθｇ＝ｓｉｎ−１（ｋλ／ｄ＋ｓｉｎθｓ）で表される。 In the array antenna device, when the array interval d of the element antennas is larger than the wavelength λ, the grating lobe is generated in the visible region where the directivity angle θ of the array antenna device exceeds −π / 2 and less than π / 2. The directivity angle θ g at which the grating lobe is generated is expressed by θ g = sin −1 (kλ / d + sin θ s ) using the beam scanning angle θ s and an integer k excluding zero.
送信アレーアンテナと受信アレーアンテナを備えるレーダ装置では、送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンで装置の特性が決定される。送信アレーパターンにおけるグレーティングローブ発生角度θｇｔと受信アレーパターンにおけるグレーティングローブ発生角度θｇｒとが近い位置にある場合、積パターンにおいて高レベルのグレーティングローブが発生する。この場合、目標からのレーダ反射波をメインローブ方向で受信したか、グレーティングローブ方向で受信したかの区別が曖昧になり、目標が存在する方向を誤検出する問題が生じる。 In a radar apparatus having a transmission array antenna and a reception array antenna, the characteristics of the apparatus are determined by the product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern. When the grating lobe generation angle θ gt in the transmission array pattern and the grating lobe generation angle θ gr in the reception array pattern are close to each other, a high level grating lobe is generated in the product pattern. In this case, the distinction between whether the radar reflected wave from the target is received in the main lobe direction or the grating lobe direction is ambiguous, and there is a problem of erroneously detecting the direction in which the target exists.
このように、可視領域内の高レベルのグレーティングローブの存在は、レーダ装置の性能の悪化を招く。そこで、グレーティングローブを可視領域内に発生させないためには、素子間隔ｄをλに対して十分小さくすれば良い。
しかし、素子アンテナや送受信モジュールの物理寸法がλに対して非常に大きい場合や、コスト低減のため素子アンテナ及び送受信モジュールを間引く必要がある場合など、ｄがλよりも大きくならざるを得ない場合がある。
Thus, the presence of a high level grating lobe in the visible region causes the performance of the radar apparatus to deteriorate. Therefore, in order not to generate the grating lobe in the visible region, the element interval d should be sufficiently small with respect to λ.
However, when the physical dimensions of the element antenna and transmission / reception module are very large with respect to λ, or when it is necessary to thin out the element antenna and transmission / reception module to reduce costs, d must be larger than λ. There is.
これらのような場合、積パターンにおけるグレーティングローブレベルを抑圧する手法として、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの素子アンテナを互いに異なる間隔で配列し、送信アレーパターン及び受信アレーパターンのグレーティングローブ発生角度を違える手法が一般的に知られている。
また、積パターンのグレーティングローブレベルを効果的に抑圧する手法として、受信パターンのグレーティングローブ発生角度において、送信パターンの相対電力が落ち込んだ形状とする手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
In such a case, as a technique for suppressing the grating lobe level in the product pattern, the element antennas of the transmission array antenna and the reception array antenna are arranged at different intervals, and the grating lobe generation angles of the transmission array pattern and the reception array pattern are different. The technique is generally known.
Further, as a method for effectively suppressing the grating lobe level of the product pattern, a method is known in which the relative power of the transmission pattern is reduced at the grating lobe generation angle of the reception pattern (see, for example, Patent Document 1). ).
ところで、近年のレーダ装置において、目標探知能力の向上及び運用の柔軟性を得るため、複数の素子アンテナまたはサブアレーアンテナを波長の数倍から数十倍の間隔で配置し、それらのパターンを合成する手法が盛んに検討されている。送信素子アンテナ及び受信素子アンテナ間隔が波長の数十倍となる規模のアレーアンテナ装置では、送信アレーパターン及び受信アレーパターンにおいて、可視領域内に高レベルのグレーティングローブが非常に密な間隔で多数発生する。そのため、送信アレーパターン及び受信アレーパターンの積パターンにおいて、高レベルのグレーティングローブが発生し、レーダ装置の探知性能が悪化する問題がある。 By the way, in recent radar apparatuses, in order to improve target detection capability and obtain operational flexibility, a plurality of element antennas or subarray antennas are arranged at intervals of several to several tens of wavelengths, and their patterns are synthesized. Methods are being actively studied. In an array antenna apparatus having a scale in which the distance between the transmitting element antenna and the receiving element antenna is several tens of wavelengths, a large number of high-level grating lobes are generated in the visible region at very close intervals in the transmitting array pattern and the receiving array pattern. To do. Therefore, there is a problem that a high level grating lobe occurs in the product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern, and the detection performance of the radar apparatus deteriorates.
レーダ装置の探知性能改善のため、積パターンにおけるグレーティングローブのレベルを抑圧する必要がある。しかしながら、送信アレーパターン及び受信アレーパターンにおけるグレーティングローブが非常に密な間隔で多数存在している場合、それらの発生角度を違える従来の抑圧手法では、全てのグレーティングローブを十分に抑圧することができないという課題がある。 In order to improve the detection performance of the radar apparatus, it is necessary to suppress the level of the grating lobe in the product pattern. However, when there are a large number of grating lobes in the transmission array pattern and the reception array pattern at very close intervals, the conventional suppression method with different generation angles cannot sufficiently suppress all the grating lobes. There is a problem.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、素子アンテナが波長の数倍から数十倍の間隔で配置されていても全てのグレーティングローブを十分に抑圧するアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an array antenna that sufficiently suppresses all grating lobes even when element antennas are arranged at intervals of several to several tens of wavelengths. The object is to obtain a device.
この発明に係るアレーアンテナ装置は、複数の素子アンテナを等間隔かつ一直線上に配置して構成される送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるアレーアンテナ装置において、互いに素な整数をＭ、Ｎとし、前記受信アレーアンテナの素子アンテナは、前記素子アンテナのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角近傍に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｍグレーティングローブを有するよう、前記整数Ｍに波長を乗算し前記第１ヌル発生角で除算した商からなる間隔で配置され、前記送信アレーアンテナの素子アンテナは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置される。 An array antenna apparatus according to the present invention is an array antenna apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna configured by arranging a plurality of element antennas on a straight line at equal intervals, and the prime integers are M and N, The element antenna of the receiving array antenna multiplies the integer M by a wavelength so as to have an M-th grating lobe in the array factor of the receiving array antenna near the first null generation angle in the array element pattern of the element antenna. The element antennas of the transmission array antenna are arranged at intervals of quotients divided by the first null generation angle, and the generation angle of the Nth grating lobe in the array factor of the transmission array antenna is equal to the generation angle of the Mth grating lobe. The reception array is added to the integer N so that they match. They are arranged at intervals multiplied by the distance between the antenna element of the antenna consisting of the quotient obtained by dividing by the integer M.
また、複数のサブアレーアンテナを等間隔かつ一直線上に配置して構成する送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるアレーアンテナ装置において、サブアレーパターンがグレーティングローブを有し、互いに素な整数をＭ、Ｎとし、零を除く整数をｋとし、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第ｋＭグレーティングローブの発生角度と第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブの発生角度の中間に前記サブアレーパターンの第１グレーティングローブが発生するよう、受信サブアレーは前記整数Ｍに（ｋ＋１／２）と波長を乗算し、前記サブアレーパターンの第１グレーティングローブ発生角度で除算した商からなる間隔で配置され、送信サブアレーは、前記送信アレーアンテナの第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記受信アレーアンテナの第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信サブアレーの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置される。 Further, in an array antenna apparatus including a transmitting array antenna and a receiving array antenna configured by arranging a plurality of subarray antennas on a straight line at equal intervals, the subarray pattern has a grating lobe, and the prime integers are M and N, respectively. , Where k is an integer excluding zero, and the first grating lobe of the subarray pattern is generated between the generation angle of the kM grating lobe and the generation angle of the (k + 1) M grating lobe in the array factor of the receiving array antenna. , The reception subarray is arranged at an interval consisting of a quotient obtained by multiplying the integer M by (k + 1/2) and the wavelength and dividing by the first grating lobe generation angle of the subarray pattern, and the transmission subarray is the first of the transmission array antennas. Generation angle of N grating lobe There to match the generation angle of the M grating lobes of the reception array antenna, it is arranged at intervals consisting of the quotient obtained by multiplying the distance of the receiving subarray to said integer N is divided by the integer M.
この発明に係るアレーアンテナ装置は、送信アレーパターンと受信アレーパターンにおける一部のグレーティングローブを除き発生角度を違え、且つ、グレーティングローブの重なる角度をアレー素子パターンにおけるヌル発生角度に合わせる、またはサブアレーパターンにおけるグレーティングローブが発生する角度範囲外とすることで、送受積パターンにおける可視領域内のグレーティングローブレベルを十分に抑圧した探知性能の良いレーダ装置を得ることができる。 The array antenna apparatus according to the present invention has different generation angles except for some grating lobes in the transmission array pattern and the reception array pattern, and matches the overlapping angle of the grating lobes with the null generation angle in the array element pattern, or a subarray pattern. By setting the angle outside the angle range in which the grating lobe is generated, a radar apparatus with good detection performance can be obtained in which the grating lobe level in the visible region in the transmission / reception product pattern is sufficiently suppressed.
以下、本発明のアレーアンテナ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのそれぞれの素子アンテナの配列の一例を示した模式図である。
本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置は、図１に示すように、受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・及び送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of an array antenna apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an array of element antennas of a transmission array antenna and a reception array antenna of the array antenna apparatus according to
As shown in FIG. 1, the array antenna apparatus according to
受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・は、間隔ｄｒで等間隔かつ一直線上に配列されている。また、送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・は間隔ｄｔで等間隔かつ一直線上に配列されている。そして、受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・と送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・は並列に配列されている。
間隔ｄｔと間隔ｄｒは、互いに素な正数Ｍ、Ｎを用いて関係式（１）で表される。Ｍ＝５、Ｎ＝３の場合を一例として図１に示す。
Receiving array
The interval d t and the interval dr are expressed by the relational expression (1) using relatively prime positive numbers M and N. An example of M = 5 and N = 3 is shown in FIG.
ｄｔ＝Ｎ×ｄｒ÷Ｍ （１） d t = N × d r ÷ M (1)
素子アンテナが等間隔かつ一直線上に配列されたアレーアンテナのアレーファクタにおいて、グレーティングローブが発生する角度θｇは、素子アンテナの配列間隔ｄ、ビーム走査角度θＳおよび零を除く整数ｋを用いると、導出式（２）で表される。特に間隔ｄがｋλに対して非常に大きい場合、導出式（３）で近似できる。 In the array antenna array factor in which the element antennas are arranged at equal intervals and in a straight line, the angle θ g at which the grating lobe is generated is an array interval d of the element antennas, the beam scanning angle θ S, and an integer k excluding zero. , Expressed by derivation formula (2). In particular, when the distance d is very large with respect to kλ, it can be approximated by the derived formula (3).
θｇ＝ｓｉｎ−１（ｋλ／ｄ＋ｓｉｎθｓ） （２）
θｇ＝ｋλ＋θｓ （３）
θ g = sin −1 (kλ / d + sin θ s ) (2)
θ g = kλ + θ s (3)
図１における受信アレーアンテナのアレーファクタを図２に、送信アレーアンテナのアレーファクタを図３に示す。
間隔ｄｔと間隔ｄｒの関係式（１）及びθｇの導出式（２）、（３）より、送信アレーアンテナのアレーファクタの第１グレーティングローブは、受信アレーアンテナのアレーファクタの第１グレーティングローブと第２グレーティングローブの間に存在する。
送信アレーアンテナのアレーファクタの第２グレーティングローブは、受信アレーアンテナのアレーファクタの第３グレーティングローブと第４グレーティングローブの間に存在する。
また、送信アレーアンテナのアレーファクタの第３グレーティングローブは、受信アレーアンテナのアレーファクタの第５グレーティングローブと同じ角度に存在する。正の整数ｍを用いると、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレーファクタのグレーティングローブが重なる重畳角度±θ０ｍは、式（４）で表される。
The array factor of the receiving array antenna in FIG. 1 is shown in FIG. 2, and the array factor of the transmitting array antenna is shown in FIG.
Relation of distance d t and distance d r (1) and theta g of derivation (2), (3) from the first grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna, a first array factor of the receiving array antenna Present between the grating lobe and the second grating lobe.
The second grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna exists between the third grating lobe and the fourth grating lobe of the array factor of the receiving array antenna.
The third grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna exists at the same angle as the fifth grating lobe of the array factor of the receiving array antenna. When a positive integer m is used, the superposition angle ± θ 0 m where the grating lobes of the array factor of the transmitting array antenna and the receiving array antenna overlap is expressed by Expression (4).
θ０ｍ＝ｍＭλ／ｄｒ＝ｍＮλ／ｄｔ （４） θ 0m = mMλ / d r = mNλ / d t (4)
図４に、図２に示した受信アレーアンテナのアレーファクタと図３に示した送信アレーアンテナのアレーファクタとを積算した結果を示す。重畳角度±θ０に、高レベルのグレーティングローブが残存する。 FIG. 4 shows the result of integrating the array factor of the receiving array antenna shown in FIG. 2 and the array factor of the transmitting array antenna shown in FIG. A high level grating lobe remains at the superposition angle ± θ 0 .
そして、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレー素子パターンのヌル発生角度が、式（４）で表される重畳角度±θ０ｍと同一又は十分に近い値となるように設定する。
図５は、ｍ＝１、Ｍ＝５、Ｎ＝３の場合の重畳角度±θ０１において第１ヌルが発生するアレー素子パターンの一例を示す。
Then, the null generation angle of the array element pattern of the transmitting array antenna and the receiving array antenna is set to be the same or sufficiently close to the superposition angle ± θ 0 m expressed by the equation (4).
FIG. 5 shows an example of an array element pattern in which the first null is generated at the overlapping angle ± θ 01 when m = 1, M = 5, and N = 3.
図６に、以上の条件を全て満たす送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置における、送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンを示す。
図６では、ｍ＝１、Ｍ＝５、Ｎ＝３の場合の重畳角度θ０１に存在するグレーティングローブレベルが大きく抑圧され、またメインローブの周囲に存在する他のグレーティングローブについてもレベルが十分抑圧されており、本発明によって素子間隔を決定した送信及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置は、高い探知性能を有することができる。
FIG. 6 shows a product pattern of a transmission array pattern and a reception array pattern in a radar apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna that satisfy all of the above conditions.
In FIG. 6, the grating lobe level existing at the superposition angle θ 01 when m = 1, M = 5, and N = 3 is greatly suppressed, and the levels of other grating lobes existing around the main lobe are sufficiently high. A radar apparatus that is suppressed and includes transmission and reception array antennas whose element intervals are determined according to the present invention can have high detection performance.
実施の形態２．
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのそれぞれのサブアレーの配列の一例を示した模式図である。図７（ｂ）は、サブアレーのそれぞれの素子アンテナの配列の一例を示した模式図である。
本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置は、受信サブアレー１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・・から構成される受信アレーアンテナ及び送信サブアレー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・から構成される送信アレーアンテナを備える。
受信サブアレー１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・・は、間隔ｄｒで等間隔かつ一直線上に配列されている。また、送信サブアレー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・は間隔ｄｔで等間隔かつ一直線上に配列されている。そして、受信サブアレー１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・・と送信サブアレー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・は並列に配列されている。
FIG. 7A is a schematic diagram showing an example of the arrangement of subarrays of the transmission array antenna and the reception array antenna of the array antenna apparatus according to
The array antenna apparatus according to
The receiving
受信アレーアンテナのアレーファクタの特定のグレーティングローブと送信アレーアンテナのアレーファクタの特定のグレーティングローブが重なる重畳角度±θ０ｍは式（４）で表される。 The superposition angle ± θ 0 m where the specific grating lobe of the array factor of the receiving array antenna and the specific grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna overlap is expressed by Expression (4).
各受信サブアレー１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・・と各送信サブアレー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・は、すべて同じく複数の素子アンテナ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・から構成され、素子アンテナ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・は、間隔ｄｓで等間隔かつ一直線上に配列されている。素子アンテナ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・は、受信サブアレー１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・・及び送信サブアレー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・と並列に配列されている。
Each of the
サブアレーのアレー素子パターンの第１ヌル発生角度±θ０１は、素子数Ｎｓ、素子間隔ｄｓとすると、式（５）で表される。 The first null generation angle ± θ 01 of the array element pattern of the subarray is expressed by Expression (5), where the number of elements is N s and the element spacing is d s .
θ０１＝λ／（Ｎｓ×ｄｓ） （５） θ 01 = λ / (N s × d s ) (5)
そこで、第１ヌル発生角度±θ０１が重畳角度±θ０ｍと同一または十分に近い値になるように素子数Ｎｓや素子間隔ｄｓを調整する。
また、実施の形態１のように受信アレーアンテナの間隔ｄｒや送信アレーアンテナの間隔ｄｔを調整して、第１ヌル発生角度±θ０１が重畳角度±θ０ｍと同一または十分に近い値になるようにしても良い。
なお、上述の受信アレーアンテナと送信アレーアンテナはともにサブアレーにより構成しているが、一方だけをサブアレーで構成しても良い。
Therefore, the number of elements N s and the element spacing d s are adjusted so that the first null generation angle ± θ 01 is equal to or sufficiently close to the superposition angle ± θ 0 m .
The receiving array antenna by adjusting the distance d r and distance d t of the transmitting array antenna, the first null occurs angle ± theta 01 is superimposed angle ± theta 0 m identical or sufficiently close values as in the first embodiment It may be made to become.
Note that both the receiving array antenna and the transmitting array antenna described above are configured by subarrays, but only one of them may be configured by a subarray.
本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置は、上述の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置と同じ効果を奏するとともに、受信アレーアンテナまたは送信アレーアンテナの一方または両方をサブアレーで構成し、そのサブアレーを複数の素子アンテナで構成することにより、アレー素子パターンの第１ヌル発生角度±θ０１を独自に調整できるため、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの素子間隔の設計自由度が増す。
The array antenna apparatus according to
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのそれぞれの素子アンテナの配列の一例を示した模式図である。
本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置は、図８に示すように、受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・及び送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・を備えている。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the array of element antennas of the transmission array antenna and the reception array antenna of the array antenna apparatus according to
As shown in FIG. 8, the array antenna apparatus according to
受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・は、間隔ｄｒ ’で等間隔かつ一直線上に配列されている。また、送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・は間隔ｄｔ ’で等間隔かつ一直線上に配列されている。そして、受信アレーアンテナの素子アンテナ１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・と送信アレーアンテナの素子アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・は並列に配列されている。
The
間隔ｄｔ ’と間隔ｄｒ ’は、式（６）で表される関係にある。この実施の形態３は実施の形態１の中の一例であり、正の整数ｎを用いると、Ｍ＝（２ｎ−１）、Ｎ＝２の場合である。ｎ＝３の場合を一例として図８に示す。 The interval d t ′ and the interval d r ′ are in a relationship represented by Expression (6). The third embodiment is an example of the first embodiment. When a positive integer n is used, M = (2n−1) and N = 2. An example of n = 3 is shown in FIG.
ｄｔ ’＝（２ｎ−１）ｄｒ ’／２ （６） d t ′ = (2n−1) d r ′ / 2 (6)
図８における受信アレーアンテナのアレーファクタの一例を図９に、送信アレーアンテナのアレーファクタの一例を図１０に示す。
送信アレーアンテナのアレーファクタの第１グレーティングローブは、間隔ｄｔ ’と間隔ｄｒ ’の関係式（６）及びθｇの導出式（２）より、受信アレーアンテナのアレーファクタの第２グレーティングローブと第３グレーティングローブの中間に存在する。
また、送信アレーアンテナのアレーファクタの第２グレーティングローブは、受信アレーアンテナのアレーファクタの第５グレーティングローブと同じ角度に存在する。送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレーファクタのグレーティングローブが重なる重畳角度±θ０ｍは、整数ｍを用いて、式（７）で表される。
An example of the array factor of the receiving array antenna in FIG. 8 is shown in FIG. 9, and an example of the array factor of the transmitting array antenna is shown in FIG.
The first grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna is the second grating lobe of the array factor of the receiving array antenna from the relational expression (6) between the interval d t ′ and the interval dr ′ and the derivation equation (2) of θ g. And the middle of the third grating lobe.
The second grating lobe of the array factor of the transmitting array antenna exists at the same angle as the fifth grating lobe of the array factor of the receiving array antenna. The superposition angle ± θ 0 m where the grating lobes of the array factors of the transmitting array antenna and the receiving array antenna overlap is expressed by equation (7) using an integer m.
θ０ｍ＝ｍ（２ｎ−１）λ／ｄｒ ’＝２ｍλ／ｄｔ ’ （７） θ 0m = m (2n−1) λ / d r ′ = 2mλ / d t ′ (7)
図１１に、図９に示した受信アレーアンテナのアレーファクタと図１０に示した送信アレーアンテナのアレーファクタとを積算した結果を示す。
このように、関係式（６）を満足する間隔ｄｔ ’と間隔ｄｒ ’で送信アレーアンテナと受信アレーアンテナを配列することにより、送信アレーアンテナのアレーファクタの第１グレーティングローブレベルを最も大きく抑制することができる。特にグレーティングローブ幅が広い場合に有効である。
但し、ｍ＝１の場合の重畳角度θ０１には、実施の形態１と同様、高レベルのグレーティングローブが残存する。
FIG. 11 shows the result of integrating the array factor of the receiving array antenna shown in FIG. 9 and the array factor of the transmitting array antenna shown in FIG.
In this way, by arranging the transmitting array antenna and the receiving array antenna at intervals d t ′ and d r ′ satisfying the relational expression (6), the first grating lobe level of the array factor of the transmitting array antenna is maximized. Can be suppressed. This is particularly effective when the grating lobe width is wide.
However, a high level grating lobe remains in the superposition angle θ 01 when m = 1, as in the first embodiment.
そこで、重畳角度θ０ｍを送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレー素子パターンのヌル発生角度と同一、または十分近い値になるように間隔ｄｔ ’と間隔ｄｒ ’を設定する。
図１２に、ｍ＝１且つｎ＝３の場合の重畳角度θ０１において第１ヌルが発生するアレー素子パターンの一例を示す。
Therefore, the interval d t ′ and the interval d r ′ are set so that the superposition angle θ 0m is equal to or sufficiently close to the null generation angle of the array element pattern of the transmission array antenna and the reception array antenna.
FIG. 12 shows an example of an array element pattern in which the first null is generated at the overlapping angle θ 01 when m = 1 and n = 3.
図１３に、以上の条件を全て満たす送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置における、送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンを示す。 図１３では、図１１に示したθ０１＝±５λ／ｄｒ ’＝±２λ／ｄｔ ’の角度に存在するグレーティングローブレベルが大きく抑圧され、さらにメインローブの周囲に存在する他のグレーティングローブについてもレベルが十分に抑圧されている。
本発明によって素子間隔を決定した送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置は、高い探知性能を有することができる。
FIG. 13 shows a product pattern of a transmission array pattern and a reception array pattern in a radar apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna that satisfy all of the above conditions. In FIG. 13, the grating lobe level existing at the angle θ 01 = ± 5λ / d r ′ = ± 2λ / d t ′ shown in FIG. 11 is greatly suppressed, and other grating lobes existing around the main lobe are further suppressed. The level is well suppressed.
A radar apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna whose element spacing is determined according to the present invention can have high detection performance.
実施の形態４．
本発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置では送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角に対して十分近い角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブが発生しているのに対して、本発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置では送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角に対して広角側の角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブが発生している。
Embodiment 4 FIG.
In the array antenna apparatus according to
すなわち、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角をθ０１、第１ヌル発生角θ０１に対して広角側の角度θ０、受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔をｄｒ、送信アレーアンテナの素子アンテナの間隔をｄｔ、２つの整数をＭ、Ｎ、波長をλとし、間隔ｄｒがｄｒ＝Ｍλ／θ０＜Ｍλ／θ０１の関係を、且つ、間隔ｄｔがｄｔ＝Ｎ×ｄｒ／Ｍの関係を満たすように設定されている。 That is, the first null generation angle of the array element pattern of the transmission array antenna and the reception array antenna is θ 01 , the angle θ 0 on the wide-angle side with respect to the first null generation angle θ 01 , and the distance between the element antennas of the reception array antenna is d r, M d t, 2 two integers spacing element antenna of the transmission array antenna, N, the wavelength is lambda, distance d r is the relationship d r = Mλ / θ 0 < Mλ / θ 01, and the interval d t is set so as to satisfy the relationship d t = N × d r / M.
このように、本発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置は、第１ヌル発生角に対して十分遠い角度に送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレーファクタのグレーティングローブが発生し、素子アンテナパターンのサイドローブレベルを十分低くすることにより、送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンにおける全てのグレーティングローブレベルを抑圧することができ、高い探知性能を備えたレーダ装置が得られる。
そして、実施の形態１または２に係るアレーアンテナ装置と比べて送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの素子アンテナの配列設計自由度が増す。
Thus, the array antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention generates grating lobes of the array factor of the transmitting array antenna and the receiving array antenna at an angle sufficiently far from the first null generation angle, and the element antenna pattern By sufficiently lowering the side lobe level, it is possible to suppress all the grating lobe levels in the product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern, and to obtain a radar apparatus having high detection performance.
In addition, the degree of freedom in arrangement design of the element antennas of the transmission array antenna and the reception array antenna is increased as compared with the array antenna apparatus according to
なお、実施の形態４の送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの素子アンテナの代りに、複数の素子アンテナから構成されるサブアレーから送信アレーアンテナと受信アレーアンテナが構成されている場合にも、上述の技術思想を適用することができる。
すなわち、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのサブアレーの第１ヌル発生角に対して十分遠い角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブを発生すれば良い。
Note that the above-described technique can also be applied to the case where the transmitting array antenna and the receiving array antenna are configured from a subarray including a plurality of element antennas instead of the element antennas of the transmitting array antenna and the receiving array antenna according to the fourth embodiment. The idea can be applied.
That is, the grating lobes of the transmission array factor and the reception array factor may be generated at an angle sufficiently far from the first null generation angle of the subarray of the transmission array antenna and the reception array antenna.
実施の形態５．
本発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置では送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角に対して十分近い角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブが発生しているのに対して、本発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ装置では送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角に対して広角側の角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブが発生している。
Embodiment 5 FIG.
In the array antenna apparatus according to the third embodiment of the present invention, the grating lobes of the transmission array factor and the reception array factor are generated at an angle sufficiently close to the first null generation angle of the array element pattern of the transmission array antenna and the reception array antenna. On the other hand, in the array antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, the transmission array factor and the reception are set to an angle on the wide angle side with respect to the first null generation angle of the array element pattern of the transmission array antenna and the reception array antenna. An array factor grating lobe has occurred.
すなわち、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのアレー素子パターンの第１ヌル発生角をθ０１、第１ヌル発生角θ０１に対して広角側の角度θ０、受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔をｄｒ ’、送信アレーアンテナの素子アンテナの間隔をｄｔ ’、整数をｎ、波長をλとし、間隔ｄｒ ’がｄｒ ’＝２λ／θ０＜２λ／θ０１の関係を、且つ、間隔ｄｔ ’がｄｔ ’＝（２ｎ−１）×ｄｒ ’／２の関係を満たすように設定されている。 That is, the first null generation angle of the array element pattern of the transmission array antenna and the reception array antenna is θ 01 , the angle θ 0 on the wide-angle side with respect to the first null generation angle θ 01 , and the distance between the element antennas of the reception array antenna is d r ', interval d t of the element antennas of the transmitting array antenna', integer n, the wavelength is lambda, distance d r 'is d r' the relation = 2λ / θ 0 <2λ / θ 01, and the interval d t ′ is set so as to satisfy the relationship of d t ′ = (2n−1) × d r ′ / 2.
このように、本発明の実施の形態５に係るアレーアンテナ装置は、第１ヌル発生角に対して十分遠い角度に送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのアレーファクタのグレーティングローブが発生し、素子アンテナパターンのサイドローブレベルを十分低くすることにより、送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンにおける全てのグレーティングローブレベルを抑圧することができ、高い探知性能を備えたレーダ装置が得られる。
そして、実施の形態３に係るアレーアンテナ装置と比べて送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの素子アンテナの配列設計自由度が増す。
As described above, the array antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention generates the grating lobes of the array factor of the transmitting array antenna and the receiving array antenna at an angle sufficiently far from the first null generation angle, and the element antenna pattern By sufficiently lowering the side lobe level, it is possible to suppress all the grating lobe levels in the product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern, and to obtain a radar apparatus having high detection performance.
As compared with the array antenna apparatus according to the third embodiment, the degree of freedom in designing the arrangement of the element antennas of the transmission array antenna and the reception array antenna is increased.
なお、実施の形態５の送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの素子アンテナの代りに、複数の素子アンテナから構成されるサブアレーから送信アレーアンテナと受信アレーアンテナが構成されている場合にも、上述の技術思想を適用することができる。
すなわち、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナのサブアレーの第１ヌル発生角に対して十分遠い角度に送信アレーファクタ及び受信アレーファクタのグレーティングローブを発生すれば良い。
Note that the above-described technique can be applied to the case where the transmitting array antenna and the receiving array antenna are configured from a subarray including a plurality of element antennas instead of the element antennas of the transmitting array antenna and the receiving array antenna according to the fifth embodiment. The idea can be applied.
That is, the grating lobes of the transmission array factor and the reception array factor may be generated at an angle sufficiently far from the first null generation angle of the subarray of the transmission array antenna and the reception array antenna.
実施の形態６．
本発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置では、サブアレーアンテナを構成するアンテナ素子の間隔ｄＳが波長λに対して十分狭く、サブアレーパターンにグレーティングローブを生じないのに対し、本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ装置では、アンテナ素子の間隔ｄＳ’’が大きく、サブアレーパターンにグレーティングローブを生じる。
サブアレーパターンの第１グレーティングローブ発生角度θｇＳは、サブアレーを構成するアンテナ素子の間隔ｄＳ’’を用いて式（８）で表される。
Embodiment 6 FIG.
In the array antenna apparatus according to
The first grating lobe generation angle θ gS of the subarray pattern is expressed by Expression (8) using the distance dS ″ of the antenna elements constituting the subarray.
θｇＳ＝ｓｉｎ−１（λ／ｄＳ’’） （８） θ gS = sin −1 (λ / d S ″) (8)
互いに素な整数Ｍ、Ｎ、零を除く整数ｋ、受信サブアレー間隔ｄＲ’’を用いて、受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第ｋＭグレーティングローブの発生角度はθｇｋＭ＝ｓｉｎ−１（ｋＭλ／ｄＲ’’）、第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブの発生角度はθｇ（ｋ＋１）Ｍ＝ｓｉｎ−１（（ｋ＋１）Ｍλ／ｄＲ’’）であり、θｇｋＭとθｇ（ｋ＋１）Ｍの中間にθｇＳが存在する場合、受信サブアレー間隔ｄＲ’’は、θｇＳ＝（θｇｋＭ＋θｇ（ｋ＋１）Ｍ）／２の関係式より求まる式（９）で表される。 Using the prime integers M and N, the integer k excluding zero, and the reception subarray interval d R ″, the generation angle of the kM grating lobe in the array factor of the reception array antenna is θ gkM = sin −1 (kMλ / d R ″), the generation angle of the (k + 1) M grating lobe is θ g (k + 1) M = sin −1 ((k + 1) Mλ / d R ″), and θ gkM and θ g (k + 1) M When θ gS exists in the middle, the reception subarray interval d R ″ is expressed by Expression (9) obtained from the relational expression of θ gS = (θ gkM + θ g (k + 1) M ) / 2.
ｄＲ’’≒（ｋ＋１／２）ＭｄＳ’’≒（ｋ＋１／２）Ｍλ／θｇＳ （９） d R ″ ≈ (k + ½) Md S ″ ≈ (k + ½) Mλ / θ gS (9)
送信アレーファクタの第Ｎグレーティングローブの発生角度が受信アレーファクタの第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、送信サブアレー間隔ｄＴ’’を定めると間隔ｄＴ’’は式（１０）で表される。 When the transmission sub-array interval d T ″ is determined so that the generation angle of the Nth grating lobe of the transmission array factor coincides with the generation angle of the Mth grating lobe of the reception array factor, the interval d T ″ is expressed by Expression (10). Is done.
ｄＴ’’＝（ｋ＋１／２）ＮｄＳ’’＝（ｋ＋１／２）Ｎλ／θｇＳ （１０） d T ″ = (k + ½ ) Nd S ″ = (k + ½ ) Nλ / θ gS (10)
また、サブアレーパターンの第１グレーティングローブの両隣のヌルの発生角度間隔はサブアレーを構成する素子数ＮＳ’’を用いて、ｓｉｎ−１（２λ／（ＮＳ’’ｄＳ’’））と表されるので、受信アレーファクタの第ｋＭグレーティングローブと第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブがサブアレーパターンの第１グレーティングローブに隣接する２つのヌル発生角度の間に生じないための条件は、２λ／（ＮＳ’’ｄＳ’’）＜Ｍλ／ｄＲ’’より式（１１）で表される。 Further, the null generation angle interval on both sides of the first grating lobe of the subarray pattern is expressed as sin −1 (2λ / (N S ″ d S ″)) using the number of elements N S ″ constituting the subarray. Therefore, the condition that the kM grating lobe of the receiving array factor and the (k + 1) M grating lobe do not occur between two null generation angles adjacent to the first grating lobe of the subarray pattern is 2λ / ( N S ″ d S ″) <Mλ / d R ″ is expressed by the equation (11).
ｋ＜（ＮＳ’’−１）／２ （１１） k <(N S ″ −1) / 2 (11)
図１４は、本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ装置の送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナのそれぞれのサブアレーの、Ｍ＝５、Ｎ＝３の場合の配列の一例を示した模式図である。図１５は、サブアレーのそれぞれを構成する素子アンテナの配列の一例を示した模式図である。 FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of an array when M = 5 and N = 3 of the subarrays of the transmission array antenna and the reception array antenna of the array antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. . FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of an array of element antennas constituting each of the subarrays.
Ｍ＝５、Ｎ＝３であり、式（９）、（１０）、（１１）の条件を全て満たす送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置におけるサブアレーパターンを図１６に、受信アレーアンテナのアレーファクタを図１７に、送信アレーアンテナのアレーファクタを図１８に示す。サブアレーパターンの第１グレーティングローブがθｇＳ＝ｓｉｎ−１（λ／ｄＳ’’）の角度に発生している。 FIG. 16 shows a subarray pattern in a radar apparatus having a transmission array antenna and a reception array antenna that satisfies all the conditions of equations (9), (10), and (11), where M = 5 and N = 3. FIG. 17 shows the array factor, and FIG. 18 shows the array factor of the transmitting array antenna. The first grating lobe of the subarray pattern is generated at an angle of θ gS = sin −1 (λ / d S ″).
図１９に図１７で示した受信アレーアンテナのアレーファクタと図１８で示した送信アレーアンテナのアレーファクタを積算した結果を示す。Ｍ、Ｎと整数ｋを用いてｓｉｎ−１（ｋＭλ／ｄＲ’’）＝ｓｉｎ−１（ｋＮλ／ｄＴ’’）の角度にグレーティングローブが発生している。 FIG. 19 shows the result of integrating the array factor of the receiving array antenna shown in FIG. 17 and the array factor of the transmitting array antenna shown in FIG. A grating lobe is generated at an angle of sin −1 (kMλ / d R ″) = sin −1 (kNλ / d T ″) using M and N and an integer k.
図２０に送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンを示す。図１６のサブアレーパターンの第１グレーティングローブに隣接する２つのヌル発生角度の間に，図１９の送信及び受信アレーファクタの積のグレーティングローブを生じないように送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成することで、可視領域内でメインローブ以外のグレーティングローブレベルが十分抑圧されており、本発明によって素子間隔を決定した送信及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置は高い探知性能を有することができる。 FIG. 20 shows a product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern. The transmission array antenna and the reception array antenna are configured so as not to generate the grating lobe of the product of the transmission and reception array factors of FIG. 19 between two null generation angles adjacent to the first grating lobe of the subarray pattern of FIG. Thus, the grating lobe level other than the main lobe is sufficiently suppressed in the visible region, and the radar apparatus including the transmission and reception array antennas whose element intervals are determined according to the present invention can have high detection performance.
実施の形態７．
本発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ装置では、受信及び送信アレーファクタの積の隣り合うグレーティングローブの発生角度の中間にサブアレーパターンの第１グレーティングローブが発生し、かつ受信及び送信アレーファクタの積のグレーティングローブはサブアレーパターンの第１グレーティングローブが発生する角度範囲外に生じるのに対して、本発明の実施の形態７に係るアレーアンテナ装置では、受信アレーアンテナと送信アレーアンテナのアレーファクタの積パターンのグレーティングローブがサブアレーパターンの第１グレーティングローブの両隣のヌルが生じる角度と同じ角度に生じている。
Embodiment 7 FIG.
In the array antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, the first grating lobe of the subarray pattern is generated in the middle of the generation angles of the adjacent grating lobes of the product of the reception and transmission array factors, and the reception and transmission array factors are Whereas the product grating lobe occurs outside the angular range where the first grating lobe of the sub-array pattern is generated, in the array antenna apparatus according to Embodiment 7 of the present invention, the array factors of the receiving array antenna and the transmitting array antenna are different. The grating lobes of the product pattern are generated at the same angle as the angle at which the nulls on both sides of the first grating lobe of the subarray pattern occur.
実施の形態７ではサブアレーを構成するアンテナ素子数ＮＳ’’’は奇数であり、サブアレーを構成するアンテナ素子の間隔ｄＳ’’’を用いて、サブアレーパターンは角度θｇＳ＝ｓｉｎ−１（λ／ｄＳ’’’）に第１グレーティングローブを生じている。
また、第１グレーティングローブに隣接するヌルの、アレー正面に近い方の発生角度はｓｉｎ−１（（ＮＳ’’’−１）／ＮＳ’’’×λ／ｄＳ’’’）と表され、これと間隔ｄＲ’’’で配置された受信アレーのアレーファクタの第ｋＭグレーティングローブが発生する角度θｇｋＭ＝ｓｉｎ−１（ｋＭλ／ｄＲ’’’）とが等しく、かつ第１グレーティングローブに隣接するもう一方のヌルの発生角度はｓｉｎ−１（（ＮＳ’’’＋１）／ＮＳ’’’×λ／ｄＳ’’’）と表され、これと受信アレーアンテナのアレーファクタの第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブが発生する角度θｇｋＭ＝ｓｉｎ−１（（ｋ＋１）Ｍλ／ｄＲ’’’）とが等しいことから、受信サブアレーの間隔ｄＲ’’’は式（１２）で表される。
In the seventh embodiment, the number N S ′ ″ of antenna elements constituting the subarray is an odd number, and the subarray pattern has an angle θ gS = sin −1 (λ using the spacing dS ′ ″ of the antenna elements constituting the subarray. / D S ''') has a first grating lobe.
The generation angle of the null adjacent to the first grating lobe closer to the front of the array is sin −1 ((N S ′ ″ −1) / N S ′ ″ × λ / d S ′ ″). And the angle θ gkM = sin −1 (kMλ / d R ′ ″) at which the kM grating lobe of the array factor of the receiving array arranged at the interval d R ″ ″ is equal and The generation angle of the other null adjacent to one grating lobe is expressed as sin −1 ((N S ′ ″ +1) / N S ′ ″ × λ / d S ′ ″), and this and the receiving array antenna Since the angle θ gkM = sin −1 ((k + 1) Mλ / d R ′ ″) at which the (k + 1) M grating lobe of the array factor is equal is equal to the received subarray interval d R ′ ″ It is represented by (12).
ｄＲ’’’＝ＭＮＳ’’’×ｄＳ’’’／２ （１２） d R '''= MN S ''' × d S '''/ 2 (12)
送信アレーのアレーファクタの第Ｎグレーティングローブの発生角度が受信アレーアンテナのアレーファクタの第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するように送信サブアレー間隔ｄＴ’’’を定めると、ｄＴ’’’は式（１３）で表される。 When the transmission sub-array interval d T ″ is determined so that the generation angle of the Nth grating lobe of the array factor of the transmission array matches the generation angle of the Mth grating lobe of the array factor of the reception array antenna, d T ′ ″ Is represented by equation (13).
ｄＴ’’’＝ＮＮＳ’’’×ｄＳ’’’／２ （１３） d T '''= NN S ''' × d S '''/ 2 (13)
Ｍ＝５、Ｎ＝３であり、式（１２）、（１３）の条件を満たす送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置におけるサブアレーパターンを図２１に、受信アレーアンテナのアレーファクタを図２２に、送信アレーアンテナのアレーファクタを図２３に示す。サブアレーパターンの第１グレーティングローブがθｇＳ＝ｓｉｎ−１（λ／ｄＳ’’’）の角度に発生している。 FIG. 21 shows a subarray pattern in a radar apparatus having a transmission array antenna and a reception array antenna satisfying the expressions (12) and (13), where M = 5 and N = 3, and FIG. 22 shows an array factor of the reception array antenna. FIG. 23 shows the array factor of the transmitting array antenna. The first grating lobe of the subarray pattern is generated at an angle of θ gS = sin −1 (λ / d S ′ ″).
図２４に図２２で示した受信アレーアンテナのアレーファクタと図２３で示した送信アレーアンテナのアレーファクタとを積算した結果を示す。Ｍ、Ｎと整数ｋを用いてｓｉｎ−１（ｋＭλ／ｄＲ’’）＝ｓｉｎ−１（ｋＮλ／ｄＴ’’）の角度にグレーティングローブが発生している。 FIG. 24 shows the result of integrating the array factor of the receiving array antenna shown in FIG. 22 and the array factor of the transmitting array antenna shown in FIG. A grating lobe is generated at an angle of sin −1 (kMλ / d R ″) = sin −1 (kNλ / d T ″) using M and N and an integer k.
図２５に送信アレーパターンと受信アレーパターンの積パターンを示す。図２１のサブアレーパターンの第１グレーティングローブの両隣のヌルの発生角度と図２４の送信及び受信アレーファクタの積のグレーティングローブ発生角度を一致させるように送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成することで、可視領域内でメインローブ以外のグレーティングローブレベルが十分抑圧されており、本発明によって素子間隔を決定した送信及び受信アレーアンテナを備えるレーダ装置は高い探知性能を有することができる。 FIG. 25 shows a product pattern of the transmission array pattern and the reception array pattern. By configuring the transmission array antenna and the reception array antenna so that the null generation angle on both sides of the first grating lobe of the subarray pattern of FIG. 21 and the grating lobe generation angle of the product of the transmission and reception array factors of FIG. In the visible region, the grating lobe level other than the main lobe is sufficiently suppressed, and the radar apparatus including the transmitting and receiving array antennas whose element intervals are determined according to the present invention can have high detection performance.
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 素子アンテナ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ 素子アンテナ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 受信サブアレー、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ 送信サブアレー、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ 素子アンテナ。 1a, 1b, 1c, 1d element antenna, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g element antenna, 10a, 10b, 10c, 10d reception subarray, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g transmission Subarray, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e Element antenna.
Claims (10)
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、
前記受信アレーアンテナの素子アンテナは、前記素子アンテナのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角近傍に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｍグレーティングローブを有するよう、前記整数Ｍに波長を乗算し前記第１ヌル発生角で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナの素子アンテナは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 In an array antenna apparatus including a transmitting array antenna and a receiving array antenna configured by arranging a plurality of element antennas at equal intervals and in a straight line,
Let M and N be prime integers,
The element antenna of the receiving array antenna multiplies the integer M by a wavelength so as to have an M-th grating lobe in the array factor of the receiving array antenna near the first null generation angle in the array element pattern of the element antenna. Arranged at intervals consisting of the quotient divided by the first null generation angle,
The element antenna of the transmission array antenna is set to the integer N so that the generation angle of the Nth grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the Mth grating lobe. An array antenna apparatus, characterized by being arranged at intervals of quotients multiplied by an interval and divided by the integer M.
前記受信アレーアンテナの素子アンテナは、前記素子アンテナのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角近傍に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（２ｎ−１）グレーティングローブを有するよう、前記整数（２ｎ−１）に波長を乗算し前記第１ヌル発生角で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナの素子アンテナは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第２グレーティングローブの発生角度が前記第（２ｎ−１）グレーティングローブの発生角度と一致するよう、整数２に前記受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔を乗算し前記整数（２ｎ−１）で除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ装置。 Let n be an integer,
The integer (2n−) is set so that the element antenna of the receiving array antenna has a (2n−1) grating lobe in the array factor of the receiving array antenna near the first null generation angle in the array element pattern of the element antenna. 1) is arranged at an interval consisting of a quotient obtained by multiplying the wavelength by 1 and dividing by the first null generation angle,
The element antenna of the transmission array antenna is set to an integer 2 so that the generation angle of the second grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the (2n-1) grating lobe. 2. The array antenna apparatus according to claim 1, wherein the array antenna apparatus is arranged at an interval formed by a quotient obtained by multiplying an interval between element antennas and dividing by an integer (2n-1).
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、
前記受信アレーアンテナのサブアレーは、前記サブアレーのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角近傍に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｍグレーティングローブを有するよう、前記整数Ｍに波長を乗算し前記第１ヌル発生角で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナのサブアレーは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信アレーアンテナのサブアレーの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 In an array antenna apparatus comprising a transmitting array antenna and a receiving array antenna configured by arranging a plurality of subarrays having a plurality of element antennas arranged at equal intervals and in a straight line at equal intervals in a straight line,
Let M and N be prime integers,
The subarray of the receiving array antenna multiplies the integer M by a wavelength so as to have an Mth grating lobe in the array factor of the receiving array antenna in the vicinity of the first null generation angle in the array element pattern of the subarray. It is arranged at intervals consisting of the quotient divided by the null generation angle,
The subarray of the transmitting array antenna is set to the integer N so that the generation angle of the Nth grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the Mth grating lobe. An array antenna apparatus, wherein the array antenna apparatus is arranged at intervals of a quotient obtained by multiplication and division by the integer M.
前記受信アレーアンテナのサブアレーは、前記サブアレーのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角近傍に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（２ｎ−１）グレーティングローブを有するよう、前記整数（２ｎ−１）に波長を乗算し前記第１ヌル発生角で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナのサブアレーは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第２ｍグレーティングローブの発生角度が前記第（２ｎ−１）グレーティングローブの発生角度と一致するよう、整数２に前記受信アレーアンテナのサブアレーの間隔を乗算し前記整数（２ｎ−１）で除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とする請求項３に記載のアレーアンテナ装置。 Let n be an integer,
The integer (2n-1) so that the subarray of the receiving array antenna has a (2n-1) grating lobe in the array factor of the receiving array antenna in the vicinity of the first null generation angle in the array element pattern of the subarray. Are arranged at intervals of quotients multiplied by the wavelength and divided by the first null generation angle,
The subarray of the transmission array antenna is set to an integer 2 so that the generation angle of the second m grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the (2n-1) grating lobe. The array antenna apparatus according to claim 3, wherein the array antenna apparatus is arranged at an interval of a quotient obtained by multiplying the interval by 1 and dividing by the integer (2n−1).
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、
前記受信アレーアンテナの素子アンテナは、前記素子アンテナのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角より広角側の角度に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｍグレーティングローブを有するよう、前記整数Ｍに波長を乗算し前記広角側の角度で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナの素子アンテナは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 In an array antenna apparatus including a transmitting array antenna and a receiving array antenna configured by arranging a plurality of element antennas at equal intervals and in a straight line,
Let M and N be prime integers,
The element antenna of the receiving array antenna has a wavelength at the integer M so that it has an M-th grating lobe in the array factor of the receiving array antenna at an angle wider than the first null generation angle in the array element pattern of the element antenna. Are arranged at intervals of a quotient obtained by multiplying by and divided by the angle on the wide angle side,
The element antenna of the transmission array antenna is set to the integer N so that the generation angle of the Nth grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the Mth grating lobe. An array antenna apparatus, characterized by being arranged at intervals of quotients multiplied by an interval and divided by the integer M.
前記受信アレーアンテナの素子アンテナは、前記素子アンテナのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角より広角側の角度に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（２ｎ−１）グレーティングローブを有するよう、前記整数（２ｎ−１）に波長を乗算し前記広角側の角度で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナの素子アンテナは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第２グレーティングローブの発生角度が前記第（２ｎ−１）グレーティングローブの発生角度と一致するよう、整数２に前記受信アレーアンテナの素子アンテナの間隔を乗算し前記整数（２ｎ−１）で除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とする請求項５に記載のアレーアンテナ装置。 Let n be an integer,
The element antenna of the reception array antenna has the (2n-1) grating lobe in the array factor of the reception array antenna at an angle wider than the first null generation angle in the array element pattern of the element antenna. An integer (2n-1) is arranged at an interval consisting of a quotient obtained by multiplying the wavelength by 2 and dividing by the angle on the wide angle side,
The element antenna of the transmission array antenna is set to an integer 2 so that the generation angle of the second grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the (2n-1) grating lobe. 6. The array antenna apparatus according to claim 5, wherein the array antenna devices are arranged at intervals of quotients obtained by multiplying the intervals of the element antennas and dividing by the integer (2n-1).
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、
前記受信アレーアンテナのサブアレーは、前記サブアレーのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角より広角側の角度に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｍグレーティングローブを有するよう、前記整数Ｍに波長を乗算し前記広角側の角度で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナのサブアレーは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信アレーアンテナのサブアレーの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 In an array antenna apparatus comprising a transmitting array antenna and a receiving array antenna configured by arranging a plurality of subarrays having a plurality of element antennas arranged at equal intervals and in a straight line at equal intervals in a straight line,
Let M and N be prime integers,
The integer M is multiplied by the wavelength so that the subarray of the receiving array antenna has an Mth grating lobe in the array factor of the receiving array antenna at an angle wider than the first null generation angle in the array element pattern of the subarray. Are arranged at intervals of quotients divided by the wide angle side,
The subarray of the transmitting array antenna is set to the integer N so that the generation angle of the Nth grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the Mth grating lobe. An array antenna apparatus, wherein the array antenna apparatus is arranged at intervals of a quotient obtained by multiplication and division by the integer M.
前記受信アレーアンテナのサブアレーは、前記サブアレーのアレー素子パターンにおける第１ヌル発生角より広角側の角度に、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（２ｎ−１）グレーティングローブを有するよう、前記整数（２ｎ−１）に波長を乗算し前記広角側の角度で除算した商からなる間隔で配置され、
前記送信アレーアンテナのサブアレーは、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第２グレーティングローブの発生角度が前記第（２ｎ−１）グレーティングローブの発生角度と一致するよう、整数２に前記受信アレーアンテナのサブアレーの間隔を乗算し前記整数（２ｎ−１）で除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とする請求項７に記載のアレーアンテナ装置。 Let n be an integer,
The sub-array of the receiving array antenna has the integer (2n-1) grating lobes in the array factor of the receiving array antenna at an angle wider than the first null generation angle in the array element pattern of the sub-array. 2n-1) are arranged at intervals consisting of a quotient obtained by multiplying the wavelength by 2n-1) and dividing by the angle on the wide angle side,
The subarray of the transmission array antenna is set to an integer 2 so that the generation angle of the second grating lobe in the array factor of the transmission array antenna matches the generation angle of the (2n-1) grating lobe. The array antenna apparatus according to claim 7, wherein the array antenna apparatus is arranged at an interval of a quotient obtained by multiplying the interval by 1 and dividing by the integer (2n−1).
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、零を除く整数をｋとし、
前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第ｋＭグレーティングローブの発生角度と第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブの発生角度の中間に前記サブアレーパターンの第１グレーティングローブが発生し、且つ前記第ｋＭグレーティングローブと前記第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブが前記第１グレーティングローブに隣接する２つのヌル発生角度の間に生じないよう、前記受信サブアレーは前記整数Ｍに（ｋ＋１／２）と波長を乗算し、前記サブアレーパターンの第１グレーティングローブ発生角度で除算した商からなる間隔で配置され、前記送信サブアレーアンテナは、前記送信アレーアンテナの第Ｎグレーティングローブの発生角度が前記受信アレーアンテナの第Ｍグレーティングローブの発生角度と一致するよう、前記整数Ｎに前記受信サブアレーアンテナの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 In an array antenna apparatus including a transmission array antenna and a reception array antenna configured by arranging a plurality of subarray antennas at equal intervals and in a straight line, the subarray pattern has a first grating lobe,
Let M and N be prime integers, k be an integer excluding zero,
The first grating lobe of the sub-array pattern is generated between the generation angle of the kM grating lobe and the generation angle of the (k + 1) M grating lobe in the array factor of the receiving array antenna, and the kM grating lobe and the The reception subarray multiplies the integer M by (k + 1/2) and a wavelength so that (k + 1) M grating lobes do not occur between two null generation angles adjacent to the first grating lobe, and the subarray pattern The transmission subarray antenna is arranged at an interval consisting of a quotient divided by the first grating lobe generation angle, and the generation angle of the Nth grating lobe of the transmission array antenna matches the generation angle of the Mth grating lobe of the reception array antenna Like before Array antenna apparatus characterized by multiplying the distance of the receiving sub-array antennas to an integer N are arranged at intervals consisting of the quotient obtained by dividing by the integer M.
互いに素な整数をＭ、Ｎとし、零を除く整数をｋとし、
前記サブアレーパターンの第１グレーティングローブに隣接するヌル発生角度のメインローブに近い方において、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第ｋＭグレーティングローブの発生角度と、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第ｋＮグレーティングローブの発生角度とが一致し、前記第１グレーティングローブに隣接する広角側のヌル発生角度において、前記受信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（ｋ＋１）Ｍグレーティングローブの発生角度と、前記送信アレーアンテナのアレーファクタにおける第（ｋ＋１）Ｎグレーティングローブの発生角度とが一致するよう、前記受信サブアレーアンテナは前記整数Ｍに前記サブアレーアンテナを構成する素子アンテナ数と前記素子アンテナの間隔とを乗算し２で除算した商からなる間隔で配置され、前記送信サブアレーアンテナは前記整数Ｎに前記受信サブアレーアンテナの間隔を乗算し前記整数Ｍで除算した商からなる間隔で配置されることを特徴とするアレーアンテナ装置。 An array antenna apparatus comprising a transmitting array antenna and a receiving array antenna, each of which comprises an odd number of element antennas and the subarray antennas arranged at equal intervals and in a straight line, wherein the subarray pattern includes a first grating lobe. If you have
Let M and N be prime integers, k be an integer excluding zero,
The generation angle of the kM grating lobe in the array factor of the receiving array antenna and the kN grating in the array factor of the transmitting array antenna closer to the main lobe of the null generation angle adjacent to the first grating lobe of the subarray pattern The generation angle of the (k + 1) M grating lobe in the array factor of the reception array antenna and the generation angle of the transmission array antenna at the null generation angle on the wide-angle side adjacent to the first grating lobe coincide with the generation angle of the lobe. The reception subarray antenna sets the integer M to the number of element antennas constituting the subarray antenna and the interval between the element antennas so that the generation angle of the (k + 1) th N grating lobes in the array factor matches. The transmission subarray antennas are arranged at intervals of quotients obtained by multiplying the integer N by the interval of the reception subarray antennas and dividing by the integer M. Array antenna device.
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