JPS60117802A - 電子走査空中線 - Google Patents

電子走査空中線

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JPS60117802A
JPS60117802A JP58224834A JP22483483A JPS60117802A JP S60117802 A JPS60117802 A JP S60117802A JP 58224834 A JP58224834 A JP 58224834A JP 22483483 A JP22483483 A JP 22483483A JP S60117802 A JPS60117802 A JP S60117802A
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JP
Japan
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antenna
scanning
plane
predetermined
radiation
Prior art date
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Pending
Application number
JP58224834A
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English (en)
Inventor
Shinichi Ito
信一 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS60117802A publication Critical patent/JPS60117802A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/002Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing at least two patterns of different beamwidth; Variable beamwidth antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子走査空中線に関し、特にレーダシステムで
用いる広い仰角範囲内でペンシルビームを走査する電子
走査空中線に関する。
従来この棟の空中線を実現するために、第1図に示すよ
うに、空中線放射開口を法線が水平方向から上向きに太
きく傾斜する様に設置していた。
第1図において、1は垂直面内を電子走査する空中線で
、その開口の法線が仰角θNとなる様設置されている。
通常の電子走査空中線ではそのビーム走査可能な角度範
囲は開口法線に対し略対称であるので、電子走査空中線
1を前記の様に上向きに傾斜して設置することによシ法
線θNの上下に対称に水平方向θ、から大きな仰角θ、
に至るまでの広い仰角範囲にわたるビーム走査が可能と
なる。この場合、仰角θに形成された走査ビーム2の垂
直面のビーム幅は略1/100(θ−θN)に比例する
ので、水平方向ではθN方向のビーム幅に比べ略1/1
00θN倍に拡大され、さらにθNが大きい場合にはサ
イドロープ特性も劣化する抹このためレーダにおいて狭
ビーム、高利得の要求される水平方向に近い低仰角域で
ビーム幅が拡大し、利得が低下すると共にサイドロープ
特性も劣化するという欠点を有していた。
次に従来技術の第2の実施例を第2図を用いて説明する
。第2図において、3と4は垂直面内でビーム電子走査
する空中線放射部を示している。
空中線放射部3はその開口法線がθN1となるよ5設置
され仰角θ、からθ4までをビーム走査し、空中線放射
部4はその開口法線がθN、となるよう設置され仰角θ
4から01までをビーム走査する。
5は電力切替器であって、外部からの制御信号によシ1
人力信号を2出力端子のどちらかに切替える。この空中
線の動作を送信状態の場合について説明する。
電力切替器5の入力端子6に入力された信号は外部制御
信号によシ切シ替えられて空中線放射部3に入力され、
この状態で仰角θ、からθ4の間でビーム形成・走査が
行なわれる。しかる後、を力切替器5の出力信号は外部
制御信号によシ切シ替えられて空中線放射部4に入力さ
れ、この状態で仰角θ4からθ、の間でビーム形成走査
が行なわれる。この様にして広い仰角範囲θ、〜θ、に
おけるビーム走査を行なうことが出来る。以上述べた複
数の放射開口部を切シ替えて全走査範囲を拡大する方式
は各放射開口部が非走査型空中線の場合にも同様に成立
する。この構成によれば各空中線放射部による仰角走査
範囲を比較的小さくとることが出来るので、低仰角域で
のビーム幅の拡大等放射特性の劣化を避けることが可能
である。しかし本方式によれば低仰角域では空中線放射
部4がビーム形成に寄与してい々いため空中線全体とし
て見た場合の開口能率が低いという欠点を有していた。
本発明は、複数の空中線放射部を有する電子走査空中線
において位相ビーム走査方式を採用し、低仰角域では複
数の空中線放射部に同時に給電することにより、形成ビ
ームの劣化を減少し、能率良く狭ビームを形成できるよ
うにした装置を提供するものであ仝。
本発明の電子走査空中線は、N面の位相電子走前方式空
中線放射部を、それぞれの前記空中線放射部のビーム走
査面が所定のビーム走査面の少なくとも一部を構成する
よう配列し、前記所定のビーム走査面上の少なくとも1
方向に於いて2面以上の前記空中線放射部を励損してビ
ームを形成す照して説明する。
第3図において、10とi3はそれぞれ仰角方向でビー
ムを位相電子走査する空中線放射部である。空中線放射
部10はその開口法線が仰角θN1となるよう設置され
、外部から制@II端子12に入力される移相制御信号
によシそのビームを仰角θ、からθ、に至る比較的狭い
範囲で位相走置する。
空中線放射部13はその開口法線が仰角θN2となるよ
う設置され、外部から制御端子15に入力される移相制
御信号によシそのビームを仰角θ6からθ、に至る比較
的広い範囲で位相走査する。16は可変電力分配器であ
って、外部制御信号により入力端子17に入力された信
号を2つの出力端子18と19に所定の電力比で分配出
力するか又は出力端子19に全電力を出力する。20は
ペデスタルであって、放射開口部10及び13と可変電
力分配器16を回転部に載せて水平面内で回転する。2
1は高周波信号の空中線入力端子であり。
22は移相制御信号の空中線入力端子である。
以下、本空中線の動作を空中線が送信状態にある場合に
ついて説明するが、同様の原理は受信状態にある空中線
に対しても成立する。
今、空中線入力端子21に入力された高周波信号はペデ
スタル20を介して可変電力分配器16の入力端子17
に導びかれる。可変電力分配器160入力信号は、空中
線ビームの走査仰角に応じて低仰角域の場合出力端子1
8及び19に所定の電力比で、又高仰角域の場合出力端
子19に全電力を、それぞれ外部制御信号の制御の下に
出力する。この様に分配された可変電力分配器16の出
力信号は空中線放射部10及び13に導びかれ、(移相
制御信号空中線入力端子22に入力されペデスタル20
を介して空中線放射部の制御端子12及び15に入力さ
れた)移相制御信号の制御の下に所定の分布を笑現し、
所定の仰角に放射ビームを形成する。
次に、所定の開口分布の実現について細部を説明する。
低仰角域06〜θ2でのビーム形成について考えると、
可変電力分配器16の出力信号は所定の電力比で空中線
放射部100入力端子11及び空中線放射部130入力
端子14に導びかれる。
第4図において、入力端子11に入力された信号は電力
分配器32によシ所定の垂直開口電力分布となるようn
分配され、それぞれの分配器出力端子に接続されたn個
の移相器31−1〜31−nを介して放射素子30−1
〜30−nに導びかれる。この場合移相器の設定は、移
相器制御信号空中線入力端子22に入力されペデスタル
20を介して制御端子12に入力された移相制御信号に
よシ制御される。又、空中線放射部13の入力端子14
に入力された信号は空中線放射部10の場合と同様に電
力、位相の設定が行なわれ、所定の開口分布が実現され
る。この結果、空間に放射される電力は空中線放射部1
0と13.からの放射電力の和と′なシ1両者の合成さ
れた結果としてビームが形成される。この場合第5図に
おける空中線放射部10及び13の開口、を一連の開口
とみなして、所定の低仰角から見た等値開口40の電力
分布41が所定の設計体となる様に空中線放射部10及
び −13の中の電力分配器を作製し、又、移相設定に
ついては端子12及び15から入力する移相器制御信号
によシビーム走査仰角に応じ各放射素子からの放射電波
が前記等価開口40で同相となるよう移相器を制御する
。この結果、低仰角域θ、〜θ7においては、大きな等
値開口40による狭ビームが放射%性の小さな劣化の範
囲で形成走査される。
次に、高仰角域θ、〜θ、でのビーム形成では、可変電
力分配516の出力信号は全て出力端子19に出力され
、放射部13に入力端子14から入力される。この場合
放射部10は電波放射に寄与しないので、放射ビームは
放射部13だけによシ形成される。放射ビームを所定の
昼仰角に形成するために、制御端子15からの移相器制
御信号によシ移相器を仰角に応じた所定の移相量に設定
すると々等価開口46が形成され電力分布47は電力分
配器によシ定まる分布となる。この結果、高仰角域の所
定の仰角に広いビーム幅のビーム48が形成される。
以上の様に本空中線は垂直面内の低仰角域では全体開口
を有効に利用した狭ビームを形成・走査し、高仰角域で
は開口の一部によシ形成される広ビームを形成走査する
。レーダー等の電波的探知装置では、通常低仰角域では
高仰角域に比し探知距離は大きく、角度分解能も大きく
、さらに十分低いサイドロープ特性が要求され、高仰角
域では場合によシ仰角走査時間短縮のため広いビームが
要求される。本発明による空中線は従来の方式に比べ大
きな開口能率によシ比較的小さな空中線で前記要求を効
率良く実現するものであり、水平面内の機械回転を併せ
て、水平方向から天頂に至る半球状の空間を効率良く覆
うことをOT能とする。
以上の実施例では空中線放射部の数は2の場合を説明し
たが、必要に応じN面の放射部を用いて構成した場合、
又は前布N面の放射開口のそれぞれが連続的に変化する
曲面の1部を構成する場合にも同様に成立する。又、上
記実施例は空中線放射部10が位相電子走査方式空中1
腺の場合であったが、同放射部が移相器を含まない非走
査型の固定空中線の場合にも、前記同様に全ビーム走査
範囲の拡大を図ることができる。
さらに、上記実施例では位相電子走査空中線は放射素子
の1次元位相配列によシ1つの面内(角度領域で1次元
)で走査する場合であったが、放射素子の1次元位配列
の拡張によるビーム切り替え方式により2以上の面内で
位相走萱する空中線(特許願57 155468及び特
許願57−157484’)の場合にも、同様に適用で
きる。
さらに、放射素子の2次元位相配列によシ立体的な空間
をビーム走査する空中線放射部の揚高にも、その空間を
構成する走査面に着目することにより、同様の空中線が
構成できる。
又、水平面内で360°の覆域を必要としない場合には
、ペデスタル上に設置することなく固定とすることもで
きる。
さらに複数の放射面の折p曲は配置の方向は垂直方向だ
けでなく、90°回転した水平方向での折シ曲げ配置と
することによシ、水平面内ビーム走査空中線の走査範囲
を拡大し、さらに特定の方向で狭ビームを形成すること
によシ、レーダー等において特定の方向での探知能力を
大きくすることができる。
本発明は以上説明したように、位相電子走査空中線を複
数個走査面が重複する様装置し、所定の方向で2以上の
放射開口を用いてビームを形成することによシ、空中線
開口を有効に利用した狭ビームを特定の方向で形成し、
さらに全体としてのビーム走査範囲を拡大する効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は水平方向から天頂域までビームを走査する従来
の実施例を示す図、第2図は同目的の他の従来実施例を
示す図、第3図は本発明の一実例を示す全中線構成図、
第4図は第3図に示した空中線放射部10の内部の系統
図、第5図は第3図に示した空中線による等価開口の電
力分布とビーム形成の状態を示す図である。 10及び11・・・・・・位相電子走査方式の空中線放
射部、16・・・・・・可変電力分配器、20・・・・
・・ペデスタル、32・・・・・・電力分配器、31−
1〜31−n・・・・・・移相器、30−1〜30−n
・・・・・・放射素子、40・・・・・・低仰角域空中
線等価N口、46・・・・・・高仰角域中中線等価開口
。 栴 l 図 5 第 2 図 第4 回

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) N面の位相電子走査方式空中線放射部を、それ
    ぞれの前記空中線放射部のビーム走査面が所定のビーム
    走査面の少なくとも一部を構成するよう配列し、前記所
    定のビーム走査面上の少なくとも1方向に於いて2面以
    上の前記空中線放射部を励振してビームを形成すること
    を特徴とする電子走査空中線。 (2)開口位相分布が所定の値に固定された1面の固定
    空中線放射部と(N−1)面の位相電子走査方式空中線
    放射部を、前記固定空中線放射部のビーム指向方向と前
    記それぞれの位相電子走査方式空中線放射部のビーム走
    査面が所定のビーム走査面の少なくとも1部を構成する
    よう配列し、少なくとも固定空中線放射部のビーム指向
    方向において、前記固定空中線放射部を含む2面以上の
    前記空中線放射部を励振してビームを形成することを特
    徴とする電子走査空中線。 (3)前記N面の空中線放射部のそれぞれが連続的に変
    化する1つの曲面の分割された各部分を構成しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)又は(2)項記
    載の電子走査空中線。 (4)前記N面の空中線放射部とこれら放射部の入力端
    子にN個の出力端子のそれぞれが接続された1人力N出
    力可変電力分配器を備え、前記所定のビーム走査面上の
    ビーム指向方向に応じて前記可変電力分配器の出力が所
    定の1個の出力端子に全て、又は2個以上の出力端子に
    Q−r定の電力比で現われるよう切シ替え設定すること
    によシ、前記N面の空中線放射部の中の所定の1面又は
    2面以上を励振してビームを形成することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)、 (2)又は(3)項記載の
    電子走査空中線。 (5) 前記N面の空中線放射部のそれぞれが、放射素
    子の1次元位相配列によシ面状のビーム走査面を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)、 (2)、
     (3)又は第(4)項記載の電子走査空中線。 (6)前記N面の空中線放射部のそれぞれが、放射素子
    の二次元位相配列によシ立体的ビーム走青空間を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)、 (2)、
     (3)、 (4)又は(5)項記載の電子走査空中線
    。 (7)前記電子走査空中線が水平面内において回転され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)。 (2)、 (3)、 (4)、 (5)又は第(6)項
    記載の′1に子走査空中線。 (8)前記所定のビーム走査面が垂直方向走査面である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)、 (2)。 (3) 、 (4) 、 −(5) 、 (6)又は(
    9項記載の電子走査空中線。 (9)前記所定のビーム走査面が水平方向走査面である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)、 (2)。 (3)、 (4)、 (5)、 (6)、 (7)又は
    (8)項記載の電子走査空中線。
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