JPH04238403A - Electronic scan antenna - Google Patents
Electronic scan antennaInfo
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- JPH04238403A JPH04238403A JP3021662A JP2166291A JPH04238403A JP H04238403 A JPH04238403 A JP H04238403A JP 3021662 A JP3021662 A JP 3021662A JP 2166291 A JP2166291 A JP 2166291A JP H04238403 A JPH04238403 A JP H04238403A
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、二次監視レーダの電子
走査アンテナに利用する。特に、円筒状にアレイアンテ
ナが配設された電子走査アンテナに関するものである。FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention is applied to an electronic scanning antenna for a secondary surveillance radar. In particular, it relates to an electronic scanning antenna in which an array antenna is arranged in a cylindrical shape.
【０００２】0002
【従来の技術】図６は本発明の電子走査アンテナの仰角
と方位角誤差との関係を示す図である。図７は従来例の
電子走査アンテナの動作を説明する図である。図８は従
来例の電子走査アンテナのブロック構成図である。図９
は従来例の電子走査アンテナのトランスフアァースイッ
チの機能を説明する図である。図１０は他の従来例の電
子走査アンテナのブロック構成図である。図１１は電子
走査アンテナの位相走査によるビームの曲がりを説明す
る図である。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram showing the relationship between elevation angle and azimuth error of an electronic scanning antenna according to the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of a conventional electronic scanning antenna. FIG. 8 is a block diagram of a conventional electronic scanning antenna. Figure 9
FIG. 2 is a diagram illustrating the function of a transfer switch of a conventional electronic scanning antenna. FIG. 10 is a block diagram of another conventional electronic scanning antenna. FIG. 11 is a diagram illustrating beam bending due to phase scanning of an electronic scanning antenna.
【０００３】従来、電子走査アンテナは、円筒状に配置
された複数のコラムアレイ２０１ 〜２０２４の一部を
励振し、スイッチ制御および移相器２５１ 〜２５８
の制御によって円周方向にビーム走査を行っている。Conventionally, an electronic scanning antenna excites a part of a plurality of column arrays 201 to 2024 arranged in a cylindrical shape, and controls switches and phase shifters 251 to 258.
The beam scans in the circumferential direction under the control of
【０００４】スイッチ制御による走査は励振するコラム
アレイ２０を選択することにより行うもので、ビーム走
査角度間隔はコラムアレイの円周上のピッチにより決ま
り飛び飛びになる。また、この間を細かくビーム走査す
るために、移相器を制御して所望のビーム方向に等位相
面を設定している。Scanning by switch control is performed by selecting the column array 20 to be excited, and the beam scanning angle interval is determined by the pitch on the circumference of the column array and varies at intervals. Furthermore, in order to finely scan the beam in this interval, a phase shifter is controlled to set an equal phase front in a desired beam direction.
【０００５】従来のビーム走査の過程を図７を用いて説
明する。図７は円筒状の電子走査アンテナの動作を示し
たもので、２４本のコラムアレイ２０１〜２０２４から
構成されている。斜線で示す８本連続したコラムアレイ
２０１ 〜２０８ は、ビーム指向も方向Ｄに向けてビ
ームを形成するのに用いられ、コラムアレイ２０２ 〜
２０９ は、ビーム指向方向Ｅに向けてビームを形成す
るのに用いられるので、ビーム指向方向Ｄとビーム指向
方向Ｅとの選択はスイッチ制御により行われる。The conventional beam scanning process will be explained with reference to FIG. FIG. 7 shows the operation of a cylindrical electronic scanning antenna, which is composed of 24 column arrays 201 to 2024. The eight consecutive column arrays 201 to 208 indicated by diagonal lines are used to form a beam with the beam direction also directed in the direction D, and the column arrays 202 to 208 are
209 is used to form a beam in the beam directing direction E, so selection between the beam directing direction D and the beam directing direction E is performed by switch control.
【０００６】ビーム指向方向Ｄとビーム指向方向Ｅとの
角度は１５°の差があるので、この間を細かくビーム走
査するために、移相器２５によりビーム指向方向Ｄとビ
ーム指向方向Ｅの中間の切替方向Ｆを境として互いに７
．５ °までのビーム走査を行っている。Since there is a 15° angle difference between the beam directing direction D and the beam directing direction E, in order to finely scan the beam between them, the phase shifter 25 is used to adjust the angle between the beam directing directions D and E. 7 to each other with switching direction F as the boundary
．． Beam scanning is performed up to 5 degrees.
【０００７】その他の指向方向についても同様にして全
周のビーム走査が行われる。[0007] Beam scanning around the entire circumference is performed in the same manner in other pointing directions.
【０００８】次に、従来の電子走査アンテナの構成につ
いて図８〜図１０を用いて説明する。この技術について
は、米国ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ 社発行ＡＮＴＥＮＮ
Ａ ＨＡＮＤＢＯＯＫ２１−１５ 頁および特開昭６２
−３２０６８８ 号明細書および図面に開示がある。Next, the structure of a conventional electronic scanning antenna will be explained using FIGS. 8 to 10. Regarding this technology, please refer to the ANTENN published by McGraw-Hill, USA.
A HANDBOOK pages 21-15 and JP-A-62
-320688 specification and drawings.
【０００９】すなわち、図８の例では、円筒状に配列さ
れた２４本のコラムアレイ２０１ 〜２０２４と、８個
のＳＰ３Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ３ Ｔｈｒｏｗ
） スイッチ２１１ 〜２１８ およびバットラーマト
リクス２３から成るスイッチ手段２４と、８個の移相器
２５１ 〜２５８ と、分配器２６と、送受信部２７と
により構成されている。That is, in the example shown in FIG.
) The switch means 24 includes switches 211 to 218 and a Butler matrix 23, eight phase shifters 251 to 258, a distributor 26, and a transmitting/receiving section 27.
【００１０】図８を用いて、電子走査アンテナの動作に
ついて説明する。ＳＰ３Ｔスイッチ２１１ 〜２１８
が、図８に示す接続状態であるときに、コラムアレイ２
０１ 〜２０８ が励振され、コラムアレイ２０１ 〜
２０８ により構成される扇状部分の中心を通る半径方
向（矢印Ｇの方向）に、ビームが形成される。このとき
に、バットラーマトリクス２３は、分配器２６の出力電
力が所定のコラムアレイに分配されるように制御される
。The operation of the electronic scanning antenna will be explained using FIG. SP3T switches 211 to 218
is in the connection state shown in FIG.
01 to 208 are excited, and the column arrays 201 to 208 are excited.
A beam is formed in the radial direction (in the direction of arrow G) passing through the center of the sector formed by 208. At this time, the Butler matrix 23 is controlled so that the output power of the distributor 26 is distributed to a predetermined column array.
【００１１】移相器２５１ 〜２５８ は、主にコラム
アレイ２０１ 〜２０２４が円筒状に配列されているこ
とによりアンテナ開口面に生ずる励振位相歪みを補正す
るとともに、円周方向の位相走査を行うために用いられ
る。また、分配器２６は、均一または所望の電力分布を
各コラムアレイに与えるためのものである。なお、図８
では、スイッチ手段２４および移相器２５１ 〜２５８
を制御する制御部は省略してある。また、スイッチ手
段２４とコラムアレイ２０１ 〜２０２４との間の接続
は、繁雑さを避けるため記載の一部を省略してある。The phase shifters 251 to 258 are mainly used to correct excitation phase distortion caused in the antenna aperture due to the cylindrical arrangement of the column arrays 201 to 2024, and to perform phase scanning in the circumferential direction. used for. Further, the distributor 26 is for providing uniform or desired power distribution to each column array. In addition, Figure 8
Then, the switch means 24 and phase shifters 251 to 258
The control unit that controls this is omitted. Further, some of the connections between the switch means 24 and the column arrays 201 to 2024 are omitted to avoid complexity.
【００１２】ビーム走査を行うときには、ＳＰ３Ｔスイ
ッチ２１１ 〜２１８ のスイッチの状態を順次切替え
て行くと共に、バットラーマトリクス２３の中のトラン
スファースイッチ２２１ 〜２２１２の状態を制御する
ことにより、移相器２５１ 〜２５８ の出力の順序を
入替えることなく、ビームを円周方向に走査することが
できる。なお、トランスファースイッチ２２１ 〜２２
１２は、図外の制御部からの制御信号により、接続状態
を図９（ａ） と図９（ｂ） との何れにも設定できる
。When performing beam scanning, the states of the SP3T switches 211 to 218 are sequentially changed, and the states of the transfer switches 221 to 2212 in the Butler matrix 23 are controlled, thereby controlling the phase shifters 251 to 251. The beam can be scanned circumferentially without changing the order of the 258 outputs. In addition, transfer switches 221 to 22
12, the connection state can be set to either of FIG. 9(a) and FIG. 9(b) by a control signal from a control section (not shown).
【００１３】図１０は、他の従来例を示すもので、図８
の例に示すバットラーマトリクス２３を除去し、可変減
衰器２８１ 〜２８８ を用いたものである。また、分
配器２６は、均一分布としている。図１０では、ＳＰ３
Ｔスイッチ２１１ 〜２１８ の状態を順次切替えて行
くと、可変減衰器２８１ 〜２８８ および移相器２５
１ 〜２５８ の出力の順序とコラムアレイ２０１ 〜
２０２４のうちの連続した８本で構成される開口面上の
順序が入れ替わるので可変減衰器２８１ 〜２８８ お
よび移相器２５１ 〜２５８ の制御状態を入替えるよ
う制御している。FIG. 10 shows another conventional example, and FIG.
The Butler matrix 23 shown in the example is removed and variable attenuators 281 to 288 are used. Further, the distributor 26 has uniform distribution. In Figure 10, SP3
When the states of the T switches 211 to 218 are sequentially changed, the variable attenuators 281 to 288 and the phase shifter 25
1 to 258 output order and column array 201 to
Since the order on the aperture plane of eight consecutive ones of 2024 is changed, the control states of the variable attenuators 281 to 288 and the phase shifters 251 to 258 are controlled to be changed.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例の電子走査アンテナでは、アンテナ全体のコラムア
レイの数をＮ（正の整数）とした場合に、±３６０ °
／（２Ｎ）の位相走査とスイッチ制御との組合せでビー
ム走査を行うので、円筒の軸方向の面のビーム幅が広い
（たとえば３０°） アンテナでは、ビームの曲りが生
じ軸方向の面の角度によって円周方向の角度が異なる欠
点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional electronic scanning antenna, if the number of column arrays in the entire antenna is N (positive integer),
/(2N) phase scanning and switch control, the beam width on the axial plane of the cylinder is wide (e.g. 30°).In the antenna, the beam bends and the angle of the axial plane changes. There was a drawback that the angle in the circumferential direction was different depending on the shape.
【００１５】たとえば、図１１の球面座標で示すように
、電子走査アンテナ４０を垂直にして原点におき、位相
走査しないときのビーム４２はＸ軸方向に向いていると
する。
角度φだけ水平方向に位相走査したときのビーム４１は
、Ｙ軸を中心とした円錐状軌跡に沿ったビームとなり、
たとえばＰ点に存在する目標物の方位角はφとして検出
され実際の方位角φＡ とは異なったものとなる欠点が
あった。この角度φと実際の方位角φＡ との関係は図
１１の記号を用いて
φＡ ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎφ／ｃｏｓθ）………（１
）で表される。For example, as shown in spherical coordinates in FIG. 11, it is assumed that the electronic scanning antenna 40 is vertically placed at the origin, and the beam 42 when not performing phase scanning is directed in the X-axis direction. When the phase is scanned in the horizontal direction by an angle φ, the beam 41 becomes a beam along a conical trajectory centered on the Y axis,
For example, there is a drawback that the azimuth angle of a target located at point P is detected as φ and is different from the actual azimuth φA. The relationship between this angle φ and the actual azimuth angle φA is expressed using the symbols in FIG.
).
【００１６】上記のずれは、たとえばモノパルスレーダ
のように高い測角精度を必要とするシステムではできる
だけ小さくする必要がある。The above deviation needs to be made as small as possible in a system that requires high angle measurement accuracy, such as a monopulse radar.
【００１７】本発明は上記の欠点を解決するもので、ビ
ームの曲がりを小さくでき、測角精度を向上できる電子
走査アンテナを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and aims to provide an electronic scanning antenna that can reduce beam bending and improve angle measurement accuracy.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状に配置
され入力する電力に基づきビーム走査を行う複数のコラ
ムアレイと、ビーム走査の制御を行う制御手段と、送受
信部の出力する電力を分配する分配器および上記制御手
段の制御に基づきこの分配器の出力の位相調整をそれぞ
れ行う第一の移相器を含む電力分配手段と、上記制御手
段の制御に基づき上記複数のコラムアレイを選択してこ
の電力分配手段の出力を与えるスイッチ手段とを備えた
電子走査アンテナにおいて、上記制御手段の制御に基づ
きビーム走査の過程で上記電力分配手段の出力を上記ス
イッチ手段に与える場合に励振する上記コラムアレイの
数が上記電力分配手段の分配数と同じ数かまたは同じ数
より１少ない数になるように設定する第一の設定手段を
備えることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a plurality of column arrays that are arranged in a cylindrical shape and perform beam scanning based on input power, control means that controls beam scanning, and power output from a transmitter/receiver section. power distributing means including a first phase shifter that adjusts the phase of the output of the divider and the plurality of column arrays under the control of the control means; and a switch means for supplying the output of the power distribution means, wherein the electronic scanning antenna is excited when the output of the power distribution means is supplied to the switch means in the process of beam scanning based on the control of the control means. It is characterized by comprising a first setting means for setting the number of column arrays to be the same as the number of distributions by the power distribution means or one less than the same number.
【００１９】また、本発明は、上記第一の設定手段の代
わりに上記スイッチ手段は上記制御手段の制御に基づき
ビーム走査の過程で上記電力分配手段の出力を与えるコ
ラムアレイを選択してその数が上記電力分配手段の分配
数と同じ数かまたは同じ数より１少ない数に設定する第
二の設定手段を含むことができる。Further, in the present invention, the switch means, instead of the first setting means, selects the column array that provides the output of the power distribution means in the process of beam scanning based on the control of the control means, and controls the number of column arrays. may include a second setting means for setting the number to be the same as the distribution number of the power distribution means or one less than the same number.
【００２０】さらに、本発明は、上記電力分配手段は上
記制御手段の制御に基づき上記第一の位相器の出力の振
幅調整を行ってそれぞれ対応するスイッチ手段に与える
第一の可変減衰器を含むことができる。Further, in the present invention, the power distribution means includes a first variable attenuator that adjusts the amplitude of the output of the first phase shifter based on the control of the control means and applies the amplitude adjustment to the corresponding switch means. be able to.
【００２１】また、本発明は、上記電力分配手段は上記
第一の移相器の代わりに上記制御手段の制御により上記
分配器の出力の振幅調整を行ってそれぞれ対応するスイ
ッチ手段に与える第二の可変減衰器を含み、上記複数の
コラムアレイは上記制御手段の制御に基づき上記スイッ
チ手段の出力の位相調整をそれぞれ行う第二の移相器を
含むことができる。Further, in the present invention, the power distribution means adjusts the amplitude of the output of the distributor under the control of the control means instead of the first phase shifter, and outputs the second output to the corresponding switch means. The plurality of column arrays may each include a second phase shifter that adjusts the phase of the output of the switch means based on the control of the control means.
【００２２】[0022]
【作用】第一の設定手段は制御手段の制御に基づきビー
ム走査の過程で電力分配手段の出力をスイッチ手段に与
える場合に励振するコラムアレイの数が電力分配手段の
分配数と同じ数かまたは同じ数より１少ない数になるよ
うに設定する。以上によりビームの曲がりを小さくでき
、測角精度を向上できる。[Operation] The first setting means determines whether or not the number of column arrays to be excited when the output of the power distribution means is applied to the switch means in the process of beam scanning is the same as the number of distributions of the power distribution means under the control of the control means. Set the number to be one less than the same number. With the above, the bending of the beam can be reduced and the angle measurement accuracy can be improved.
【００２３】[0023]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は本発明第一実施例電子走査アンテナのブロ
ック構成図である。Embodiments Examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an electronic scanning antenna according to a first embodiment of the present invention.
【００２４】図１において、電子走査アンテナは、送受
信部４と、円筒状に配置され入力する電力に基づきビー
ム走査を行う複数のコラムアレイ１１ 〜１２４と、ビ
ーム走査の制御を行う制御手段として制御部５と、送受
信部４の出力する電力を分配する分配器２６および制御
部５の制御に基づき分配器２６の出力の位相調整をそれ
ぞれ行う第一の移相器として移相器２５１ 〜２５８
を含む電力分配手段３と、制御部５の制御に基づきコラ
ムアレイ１を選択してこの電力分配手段３の出力を与え
るスイッチ手段２とを備え、スイッチ手段２はＳＰ３Ｔ
スイッチ２１１ 〜２１８と、バットラーマトリクス２
３とを含む。In FIG. 1, the electronic scanning antenna includes a transmitting/receiving section 4, a plurality of column arrays 11 to 124 arranged in a cylindrical shape and performing beam scanning based on input power, and a control means for controlling beam scanning. 5, a distributor 26 that distributes the power output from the transmitter/receiver 4, and phase shifters 251 to 258 as first phase shifters that adjust the phase of the output of the distributor 26 based on the control of the controller 5, respectively.
and a switch means 2 which selects the column array 1 based on the control of the control section 5 and provides the output of the power distribution means 3, and the switch means 2 is an SP3T.
Switches 211 to 218 and Butler Matrix 2
3.
【００２５】ここで本発明の特徴とするところは、制御
部５の制御に基づきビーム走査の過程で電力分配手段３
の出力をスイッチ手段２に与える場合に励振するコラム
アレイ１の数が電力分配手段３の分配数と同じ数かまた
は同じ数より１少ない数になるように設定する第一の設
定手段としてＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏ
ｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）スイッチ６１ 、６２ を備え
ることにある。Here, the feature of the present invention is that the power distribution means 3
SPDT ( Single Pole Do
61 and 62.
【００２６】なお、図１において、スイッチ手段２とコ
ラムアレイ１１ 〜１２４との接続の記載を一部省略し
てある。In FIG. 1, some connections between the switch means 2 and the column arrays 11 to 124 are omitted.
【００２７】このような構成の電子走査アンテナの動作
について説明する。図２は本発明第一実施例電子走査ア
ンテナの動作を説明する図である。The operation of the electronic scanning antenna having such a configuration will be explained. FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the electronic scanning antenna according to the first embodiment of the present invention.
【００２８】図１において、制御部５は、スイッチ手段
２を制御してコラムアレイ１１ 〜１２４のうち任意の
連続した８本のコラムアレイに選択的に電力分配手段３
を接続する。なお、図１のＳＰ３Ｔスイッチ２１１〜２
１８ の設定では、コラムアレイ１１ 〜１８ を励振
する状態を示し、矢印Ａで示す方向にビームが形成され
る。In FIG. 1, the control section 5 controls the switch means 2 to selectively apply the power distribution means 3 to any eight consecutive column arrays among the column arrays 11 to 124.
Connect. Note that the SP3T switches 211 to 2 in FIG.
Setting 18 indicates a state in which the column arrays 11 to 18 are excited, and a beam is formed in the direction indicated by arrow A.
【００２９】ここで本実施例の特徴とするところは、Ｓ
ＰＤＴスイッチ６１、６２ により８本のコラムアレイ
（コラムアレイ１１ 〜１２４のうち連続した８本）の
両端の励振を入り切りすることである。従来技術で説明
したようにバットラーマトリクス２３を用いることによ
り、電力分配手段３の出力の順序が入替わることなくコ
ラムアレイ１１ 〜１２４のうちの連続した８本に伝わ
るので、ＳＰＤＴスイッチ６１ 、６２ は常に励振し
ている開口の両端のみ入り切りしている。Here, the feature of this embodiment is that S
The PDT switches 61 and 62 turn on and off the excitation at both ends of eight column arrays (eight consecutive column arrays 11 to 124). As explained in the prior art, by using the Butler matrix 23, the output of the power distribution means 3 is transmitted to eight consecutive columns of the column arrays 11 to 124 without changing the order, so that the SPDT switches 61, 62 is always open and closed only at both ends of the aperture that is constantly excited.
【００３０】次に、ＳＰＤＴスイッチ６１ 、６２ の
用途について図２を用いて説明する。図２は、図１に示
す構成でビームを右廻りで走査している状態を示す概念
図である。図２（ａ） のときには、斜線で示すコラム
アレイ１１ 〜１８ が励振開口として選択されており
、移相器２５１ 〜２５８ の制御で等位相面１０が形
成され、矢印Ａで示す方向にビームが形成されている。Next, the usage of the SPDT switches 61 and 62 will be explained using FIG. 2. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which the beam is scanned clockwise in the configuration shown in FIG. 1. In FIG. 2(a), column arrays 11 to 18 indicated by diagonal lines are selected as excitation apertures, and an equal phase front 10 is formed under the control of phase shifters 251 to 258, and the beam is directed in the direction indicated by arrow A. It is formed.
【００３１】図２（ａ） から図２（ｂ） の状態に移
行する過程は次のようになる。矢印Ａと矢印Ｂの方向の
中間（矢印Ａの方向から約３．７５°の方向） までコ
ラムアレイ１１ 〜１８ を励振した状態で移相器２５
１ 〜２５８ を用いてビームを位相走査し、矢印Ａと
矢印Ｂとの方向の中間から右側はコラムアレイ１１ を
ＳＰＤＴスイッチ６１ により非励振とし、コラムアレ
イ１２ 〜１８ を励振した状態で移相器２５２ 〜２
５８ を用いてビームを位相走査する。The process of transitioning from the state shown in FIG. 2(a) to the state shown in FIG. 2(b) is as follows. The phase shifter 25 is activated while the column arrays 11 to 18 are excited to a point halfway between the directions of arrows A and B (approximately 3.75 degrees from the direction of arrow A).
1 to 258 are used to phase scan the beam, and on the right side from the middle in the direction of arrows A and B, the column array 11 is de-excited by the SPDT switch 61, and the column array 12 to 18 is excited with a phase shifter. 252 ~2
58 to phase scan the beam.
【００３２】また、図２（ｂ） と図２（ｃ） に移行
する過程は次のようになる。矢印Ｂと矢印Ｃの方向の中
間（矢印Ｂの方向から約３．７５°） までコラムアレ
イ１２ 〜１８ を励振した状態で移相器２５２ 〜２
５８ を用いてビームを位相走査し、矢印Ｂと矢印Ｃの
方向の中間から右側では、ＳＰＤＴスイッチ６１ をス
イッチ手段２と電力分配手段３とを接続する状態とし、
スイッチ手段２を制御してコラムアレイ１２ 〜１９
を励振した状態で移相器２５１〜２５８ を用いてビー
ムを位相走査する。Further, the process of transitioning to FIG. 2(b) and FIG. 2(c) is as follows. The phase shifters 252 to 2 are excited while the column arrays 12 to 18 are excited to a point midway between the directions of arrows B and C (approximately 3.75 degrees from the direction of arrow B).
58 is used to phase scan the beam, and on the right side from the middle in the direction of arrow B and arrow C, the SPDT switch 61 is set to connect the switch means 2 and the power distribution means 3,
Column arrays 12 to 19 are controlled by controlling the switch means 2.
The phase of the beam is scanned using the phase shifters 251 to 258 while the beam is excited.
【００３３】以上の順序で図２（ａ） から図２（ｃ）
と同様に右廻りにビーム走査し、全周についてビーム
走査する。なお、図１のＳＰＤＴスイッチ６２ は、上
記と同様のビーム走査を左廻りに行うときに用いる。2(a) to 2(c) in the above order.
Similarly, the beam is scanned clockwise, and the beam is scanned around the entire circumference. Note that the SPDT switch 62 in FIG. 1 is used when performing the same beam scanning in the counterclockwise direction as described above.
【００３４】従来技術では、図２（ａ） から図２（ｃ
） に移行するために、位相走査を約７．５ °（コラ
ムアレイが全周で２４本の場合３６０ °／Ｎ＝３６０
°／２４＝７．５ °） 行う必要があったが、本実
施例の構成をとることにより、約３．７５°で済むため
ビームの曲りもほぼ比例して約１／２となり測角精度を
約２倍に向上できる効果がある。In the prior art, FIGS. 2(a) to 2(c)
), the phase scan is changed to approximately 7.5 degrees (360 degrees/N=360 if the column array has 24 lines around the entire circumference).
degree / 24 = 7.5 degrees), but by adopting the configuration of this embodiment, it is only about 3.75 degrees, and the beam bending is also approximately 1/2 in proportion, resulting in improved angle measurement accuracy. It has the effect of increasing the amount by approximately twice.
【００３５】図３は本発明第二実施例電子走査アンテナ
のブロック構成図であ。図３において、スイッチ手段１
１のコラムアレイ選択用のスイッチとして無反射終端器
３０を接続したＳＰ４Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ４
Ｔｈｒｏｗ） スイッチ２９１ 〜２９８ を用いる
ことにより、コラムアレイ１１ 〜１２４のうち連続し
た８本の両端の励振の一方を入り切りしている。ＳＰ４
Ｔスイッチ２９１ 〜２９８は励振開口上の順序がビー
ム走査の過程で入替わるために、無反射終端器３０を全
数に接続している。FIG. 3 is a block diagram of an electronic scanning antenna according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, switch means 1
SP4T (Single Pole 4
By using the switches 291 to 298, one of the excitations at both ends of eight consecutive column arrays 11 to 124 is turned on and off. SP4
Since the order of the excitation apertures of the T-switches 291 to 298 is changed during the beam scanning process, all T-switches 291 to 298 are connected to non-reflection terminators 30.
【００３６】本実施例の場合も効果は第一実施例と同様
である。なお、図３において、繁雑さを避けるためスイ
ッチ手段１１、電力分配手段３の中の同一機能のものの
記載を省略している。The effects of this embodiment are similar to those of the first embodiment. Note that in FIG. 3, descriptions of the switching means 11 and the power distribution means 3 having the same functions are omitted to avoid complexity.
【００３７】図４は本発明第三実施例電子走査アンテナ
のブロック構成図である。図４において、スイッチ手段
１２は、無反射終端器３０を接続したＳＰ４Ｔスイッチ
２９１ 〜２９８ で構成し、電力分配手段１３は可変
減衰器３１１ 〜３１８ と、移相器２５１〜２５８
と、分配器２６とで構成されている。FIG. 4 is a block diagram of an electronic scanning antenna according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the switch means 12 is composed of SP4T switches 291 to 298 to which a non-reflection terminator 30 is connected, and the power distribution means 13 is composed of variable attenuators 311 to 318 and phase shifters 251 to 258.
and a distributor 26.
【００３８】電力分配手段１３の出力とコラムアレイ１
１ 〜１２４との接続関係は、ビーム走査の過程でＳＰ
４Ｔスイッチ２９１ 〜２９８ の切替動作にともなっ
て順序が入替わるために、可変減衰器３１１ 〜３１８
および移相器２５１ 〜２５８ の制御状態を入替え
ている。Output of power distribution means 13 and column array 1
1 to 124 is SP in the process of beam scanning.
Since the order changes with the switching operation of the 4T switches 291 to 298, the variable attenuators 311 to 318
and the control states of the phase shifters 251 to 258 are exchanged.
【００３９】本実施例の場合は、測角精度は第一および
第二実施例と同等であるが、可変減衰器３１１ 〜３１
８ により励振開口振幅分布の調整ができるので、励振
するコラムアレイの数の増減に応じて振幅分布の最適化
を図ることができる特徴がある。In the case of this embodiment, the angle measurement accuracy is the same as that of the first and second embodiments, but the variable attenuators 311 to 31
8 allows the excitation aperture amplitude distribution to be adjusted, so that the amplitude distribution can be optimized in accordance with an increase or decrease in the number of column arrays to be excited.
【００４０】図５は本発明第四実施例電子走査アンテナ
のコラムアレイの系統図である。本実施例は第三実施例
における移相器２５１ 〜２５８ の代りに移相器を含
むコラムアレイを設けたものである。図５（ａ） は、
素子アンテナ３２１ 〜３２Ｍ （Ｍは正の整数を示す
。）を直線的に並べたアレイアンテナに移相器３３およ
び入力端子３４を配置した例である。FIG. 5 is a system diagram of a column array of an electronic scanning antenna according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a column array including phase shifters is provided in place of the phase shifters 251 to 258 in the third embodiment. Figure 5(a) is
This is an example in which a phase shifter 33 and an input terminal 34 are arranged in an array antenna in which element antennas 321 to 32M (M indicates a positive integer) are linearly arranged.
【００４１】また、図５（ｂ） は、素子アンテナ３２
１ 〜３２Ｍ に対応して移相器３５１ 〜３５Ｍ を
配置し、直線的に並べたアレイアンテナに入力端子３４
を配置した例である。Further, FIG. 5(b) shows the element antenna 32
Phase shifters 351 to 35M are arranged corresponding to antennas 1 to 32M, and input terminals 34 are connected to the linearly arranged array antennas.
This is an example of arranging.
【００４２】アクティブフェーズドアレイアンテナのよ
うに移相器を含むフェーズドアレイアンテナの場合には
、図５の例のような基本形態をとるコラムアレイを用い
ることが多い。このようなコラムアレイを用いる場合に
は、第一実施例〜第三実施例で示した移相器２５１ 〜
２５８ は不要となるが、本発明を適用できることはも
ちろんである。In the case of a phased array antenna including a phase shifter such as an active phased array antenna, a column array having a basic form as shown in the example of FIG. 5 is often used. When using such a column array, the phase shifters 251 to 251 shown in the first to third embodiments
258 becomes unnecessary, but the present invention can of course be applied.
【００４３】これまでにコラムアレイが２４本の場合に
ついて説明したが、バットラーマトリクス２３を用いる
場合は、励振するコラムアレイの数（全周の１／３や１
／４など）が２のべき乗である限り、本数は任意である
。また、第三の実施例で示した構成であれば本数の制約
はない。The case where there are 24 column arrays has been explained so far, but when using the Butler matrix 23, the number of column arrays to be excited (1/3 or 1/3 of the entire circumference)
/4 etc.) is a power of 2, the number is arbitrary. Further, if the configuration shown in the third embodiment is used, there is no restriction on the number of the wires.
【００４４】以上説明した本発明の適用例について図６
を用いて述べる。図６は本発明の電子走査アンテナの仰
角と方位角誤差との関係を示す図である。直径約２１λ
（λは波長を示す。）の円筒状の電子走査アンテナを全
周で１５６本のコラムアレイを用いて構成し、従来技術
でビーム走査すると
φ＝３６０ °／（１５６×２）＝１．１５４ °まで
位相走査する必要があり、このとき図６の曲線Ｈに示す
ように仰角が大きくなるに従って方位角誤差が大きくな
る。一方、本発明によれば位相走査する角度を約１／２
にできるので
φ＝１．１５４ °／２＝０．５７７ °までの位相走
査で良く図６の曲線Ｉで示すように方位角誤差を約１／
２にできる効果がある。FIG. 6 shows an example of application of the present invention explained above.
Explain using. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the elevation angle and the azimuth error of the electronic scanning antenna of the present invention. Diameter approximately 21λ
When a cylindrical electronic scanning antenna (λ indicates wavelength) is constructed using 156 column arrays around the entire circumference and beam scanning is performed using the conventional technique, φ=360°/(156×2)=1.154 It is necessary to perform phase scanning up to .degree., and at this time, as shown by curve H in FIG. 6, the azimuth angle error increases as the elevation angle increases. On the other hand, according to the present invention, the phase scanning angle is reduced to about 1/2.
Therefore, phase scanning up to φ = 1.154°/2 = 0.577° is sufficient to reduce the azimuth error by approximately 1/2, as shown by curve I in Figure 6.
There are two effects.
【００４５】また、第一実施例〜第三実施例は、電力分
配手段３に和ビームと差ビームを合成する回路を設けモ
ノパルスレーダー用アンテナとして用いても同様の効果
がある。Further, in the first to third embodiments, the same effect can be obtained even if the power distribution means 3 is provided with a circuit for combining the sum beam and the difference beam and is used as an antenna for monopulse radar.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ビーム
の曲がりを小さくでき、測角精度を向上できる優れた効
果がある。As explained above, the present invention has the excellent effect of reducing beam bending and improving angle measurement accuracy.
【図１】 本発明第一実施例電子走査アンテナのブロ
ック構成図。FIG. 1 is a block diagram of an electronic scanning antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明第一実施例電子走査アンテナの電子
走査アンテナのビーム走査を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating beam scanning of the electronic scanning antenna of the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明第二実施例電子走査アンテナのブロ
ック構成図。FIG. 3 is a block diagram of an electronic scanning antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 本発明第三実施例電子走査アンテナのブロ
ック構成図。FIG. 4 is a block configuration diagram of an electronic scanning antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 本発明第四実施例電子走査アンテナのコラ
ムアレイのブロック構成図。FIG. 5 is a block configuration diagram of a column array of an electronic scanning antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の電子走査アンテナの仰角と方位角
誤差との関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the elevation angle and the azimuth error of the electronic scanning antenna of the present invention.
【図７】 従来例の電子走査アンテナのブロック構成
図。FIG. 7 is a block diagram of a conventional electronic scanning antenna.
【図８】 従来例の電子走査アンテナの動作を説明す
る図。FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of a conventional electronic scanning antenna.
【図９】 従来例の電子走査アンテナのトランスフア
ァースイッチの機能を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating the function of a transfer switch of a conventional electronic scanning antenna.
【図１０】 他の従来例の電子走査アンテナのブロッ
ク構成図。FIG. 10 is a block diagram of another conventional electronic scanning antenna.
【図１１】 電子走査アンテナの位相走査によるビー
ムの曲がりを説明する図。FIG. 11 is a diagram illustrating beam bending due to phase scanning of an electronic scanning antenna.
１１ 〜１２４、２０１ 〜２０２４ コラムアレイ
２、１１、１２、２４ スイッチ手
段３、１３ 電力
分配手段４、２７
送受信部５
制御部６１ 、６２
ＳＰＤＴスイッチ７１ 、７２
無反射終端器１０
等位相面２１１ 〜２１８
ＳＰ３Ｔスイッチ２２１
〜２２１２ トランスファ
ースイッチ２３
バットラーマトリクス２６
分配器２５１ 〜２５８
、３３、３５１ 〜３５Ｍ 移相器２８１ 〜２８８
、３１１ 〜３１８ 可変減衰器２９１ 〜２９８
ＳＰ４Ｔスイッチ３０
１ 〜３０８ 無反射終
端器３２１ 〜３２Ｍ
素子アンテナ３４
入力端子４０
電子走査アンテナ４１
φだけ位相走査したと
きのビーム11 - 124, 201 - 2024 Column array 2, 11, 12, 24 Switch means 3, 13 Power distribution means 4, 27
Transmitting/receiving section 5
Control parts 61 and 62
SPDT switches 71, 72
Reflection free terminator 10
Equiphase surfaces 211 to 218
SP3T switch 221
~2212 Transfer switch 23
buttler matrix 26
Distributors 251 to 258
, 33, 351 to 35M phase shifters 281 to 288
, 311 to 318 variable attenuators 291 to 298
SP4T switch 30
1 ~ 308 Non-reflection terminator 321 ~ 32M
Element antenna 34
Input terminal 40
Electronic scanning antenna 41
Beam when phase scanned by φ
Claims (4)
きビーム走査を行う複数のコラムアレイと、ビーム走査
の制御を行う制御手段と、送受信部の出力する電力を分
配する分配器および上記制御手段の制御に基づきこの分
配器の出力の位相調整をそれぞれ行う第一の移相器を含
む電力分配手段と、上記制御手段の制御に基づき上記複
数のコラムアレイを選択してこの電力分配手段の出力を
与えるスイッチ手段とを備えた電子走査アンテナにおい
て、上記制御手段の制御に基づきビーム走査の過程で上
記電力分配手段の出力を上記スイッチ手段に与える場合
に励振する上記コラムアレイの数が上記電力分配手段の
分配数と同じ数かまたは同じ数より１少ない数になるよ
うに設定する第一の設定手段を備えたことを特徴とする
電子走査アンテナ。1. A plurality of column arrays arranged in a cylindrical shape and performing beam scanning based on input power, a control means for controlling beam scanning, a distributor for distributing power output from a transmitting/receiving section, and the control means. power distribution means including a first phase shifter that adjusts the phase of the output of the distributor based on the control of the power distribution means; and an output of the power distribution means that selects the plurality of column arrays under the control of the control means; In the electronic scanning antenna, the number of the column arrays to be excited when the output of the power distribution means is applied to the switch means in the process of beam scanning under the control of the control means is determined by the power distribution. An electronic scanning antenna characterized by comprising a first setting means for setting the number to be the same as the distribution number of the means or one less than the same number.
イッチ手段は上記制御手段の制御に基づきビーム走査の
過程で上記電力分配手段の出力を与えるコラムアレイを
選択してその数が上記電力分配手段の分配数と同じ数か
または同じ数より１少ない数に設定する第二の設定手段
を含む請求項１記載の電子走査アンテナ。2. Instead of the first setting means, the switch means selects a column array that provides the output of the power distribution means in the process of beam scanning based on the control of the control means, and the number of column arrays determines the power distribution. 2. The electronic scanning antenna according to claim 1, further comprising second setting means for setting the number to be equal to or one less than the distribution number of the means.
御に基づき上記第一の移相器の出力の振幅調整を行って
それぞれ対応するスイッチ手段に与える第一の可変減衰
器を含む請求項１記載の電子走査アンテナ。3. The power distribution means includes a first variable attenuator that adjusts the amplitude of the output of the first phase shifter based on the control of the control means and applies the amplitude adjustment to the corresponding switch means. The electronic scanning antenna described.
の代わりに上記制御手段の制御により上記分配器の出力
の振幅調整を行ってそれぞれ対応するスイッチ手段に与
える第二の可変減衰器を含み、上記複数のコラムアレイ
は上記制御手段の制御に基づき上記スイッチ手段の出力
の位相調整をそれぞれ行う第二の移相器を含む請求項３
記載の電子走査アンテナ。4. The power distribution means includes a second variable attenuator that adjusts the amplitude of the output of the distributor under the control of the control means instead of the first phase shifter and applies the amplitude adjustment to the corresponding switch means. 3. The plurality of column arrays each include a second phase shifter that adjusts the phase of the output of the switch means based on the control of the control means.
The electronic scanning antenna described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3021662A JP3038940B2 (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Electronic scanning antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3021662A JP3038940B2 (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Electronic scanning antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238403A true JPH04238403A (en) | 1992-08-26 |
| JP3038940B2 JP3038940B2 (en) | 2000-05-08 |
Family
ID=12061255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3021662A Expired - Lifetime JP3038940B2 (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Electronic scanning antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038940B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08146119A (en) * | 1994-11-24 | 1996-06-07 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Radar device |
| JP2007529743A (en) * | 2004-03-15 | 2007-10-25 | シラキュース リサーチ コーポレーション | Personnel carrying type radar system |
| JP2018501686A (en) * | 2014-10-28 | 2018-01-18 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | Antenna device with adjustable antenna beam direction |
-
1991
- 1991-01-22 JP JP3021662A patent/JP3038940B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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| JP2018501686A (en) * | 2014-10-28 | 2018-01-18 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | Antenna device with adjustable antenna beam direction |
| US10608334B2 (en) | 2014-10-28 | 2020-03-31 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Antenna apparatus supporting adjustability of an antenna beam direction |
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| JP3038940B2 (en) | 2000-05-08 |
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