フェーズドアレイアンテナ
【課題】ＤＢＦ手法によってマルチビームを形成する方向を瞬時に切換え選択して出力するフェーズドアレイアンテナを得る。
【解決手段】仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列されたアンテナ素子で受信した信号を２分配し、各列（縦方向、すなわち仰角方向）毎、及び各行（横方向、すなわち方位角方向）毎にＲＦ電力合成を行なう。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号のどちらか一方を選択することによって２次元のアンテナ開口面においてＲＦ電力合成する一方向を選択するとともに、選択した合成信号を用いてＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行ない、もう一方の方向に対してマルチビームを形成する。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号の選択を切り換えることによって、その方向を電子的かつ瞬時に入れ替える。
【解決手段】仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列されたアンテナ素子で受信した信号を２分配し、各列（縦方向、すなわち仰角方向）毎、及び各行（横方向、すなわち方位角方向）毎にＲＦ電力合成を行なう。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号のどちらか一方を選択することによって２次元のアンテナ開口面においてＲＦ電力合成する一方向を選択するとともに、選択した合成信号を用いてＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行ない、もう一方の方向に対してマルチビームを形成する。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号の選択を切り換えることによって、その方向を電子的かつ瞬時に入れ替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェーズドアレイアンテナに係り、特にＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏａｍｉｎｇ）により所定の方向にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、航空機や飛翔体等の目標の探知・追尾に用いられるレーダのアンテナとして、複数のアンテナ素子を配列し位相制御を行なうフェーズドアレイアンテナが実現されている。また、レーダエコー信号の受信においては、配列された各アンテナ素子からの受信信号をそれぞれにデジタル信号に変換し、演算によりビームを形成するＤＢＦ技術も採用される。ＤＢＦ技術は、ビーム形成やビーム走査での自由度が比較的大きいことから、特にマルチビームを形成することによってレーダシステムの多目的化や多機能化に寄与している。
【０００３】
このようなＤＢＦを用いたフェーズドアレイアンテナにおいて、アンテナ素子を、例えば方位方向及び仰角方向に対応させて２次元に配列した場合、すべてのアンテナ素子からの受信信号をデジタル信号に変換して方位及び仰角の両方向に対してＤＢＦ技術を用いてマルチビームを形成することは、製作及びコストを含む多くの面において負荷が大きい。また、レーダシステムの運用環境等も考慮して、方位及び仰角のいずれか一方向はＲＦ合成とし他方をＤＢＦ技術によるマルチビーム形成とした、一次元ＤＢＦ方式としたアンテナ装置も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献に開示された事例では、水平方向に１次元のマルチビームを形成する受信１次元ＤＢＦフェーズドアレイアンテナが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１８５９３４号公報（第６ページ、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでレーダシステムにおいては、飛来する航空機や飛翔体等の目標に対してより適切に対処するため、その他の種々のシステム運用上の要求等も踏まえ、マルチビームを形成するアンテナを用いて多機能化、あるいは複数の運用モードを実現するように考案されることがある。このときには、複数の運用モードに対しては、それぞれのモード毎により適切な形状のマルチビームを形成することが必要となる。すなわち、一例として、捜索モードで遠方より飛来する目標を捜索し、探知後は追尾モードで監視する場合、捜索モードでは比較的低仰角の範囲に形成したマルチビームを方位角方向に回転させ、対象となる目標を探知した後は、角度範囲を限定するなどしながら目標の動きに合わせて適切な方向にマルチビームを形成しながら追尾し監視する。
【０００６】
しかしながら、上述のような１次元ＤＢＦ方式のフェーズドアレイアンテナを用いた場合には、方位方向、又は仰角方向のいずれか１方向にしかＤＢＦによるマルチビーム形成を行なうことができない。従って、目標の運動方向にあわせて効率的にマルチビーム形成を行なうには、その方向に対する自由度が十分ではなかった。また、アンテナ全体を機械的に回転するなどによってマルチビームを形成する方向を所望の方向とすることはできるが、この場合には、例えば偏波面等も変化してしまうなど、回転により所期のレーダシステムの性能を得られなくなるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を瞬時に切換え選択して出力するフェーズドアレイアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明のフェーズドアレイアンテナは、２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を２分配して出力する複数の分配器と、前記分配器の一方の分配出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、前記分配器の他方の分配出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向に前記マルチビームを形成するビーム形成器とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明のフェーズドアレイアンテナは、２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を前記マルチビームの形成方向に対応させて２方向のいずれかに切換出力する複数の切換器と、前記切換器の一方の切換出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、前記切換器の他方の切換出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向にマルチビームを形成するビーム形成器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を、瞬時に切換え選択することができるフェーズドアレイアンテナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るフェーズドアレイアンテナを実施するための最良の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第１の実施例を示すブロック図である。本実施例においては、アンテナ素子を仰角方向及び方位角方向の２次元にそれぞれｎ個配列した場合を例示している。また、アンテナは送信及び受信で可逆性を有するため、以下の説明ではレーダ信号を受信する場合を中心に説明する。
【００１３】
図１に示したように、このフェーズドアレイアンテナは、仰角方向、及び方位角方向にそれぞれｎ個ずつマトリクス状に配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）、これら各アンテナ素子に対応して設けられたｎ×ｎ個の移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）、これら移相器の後段に同様に設けられたｎ×ｎ個の分配器１３（＃１１〜＃ｎｎ）、分配器１３で２分配後の一方の出力を各列毎に仰角方向に電力合成するｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、及び分配器１３の他方の出力を各行毎に方位角方向に電力合成するｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）から構成されている。
【００１４】
また、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の後段で、いずれかの合成後の信号を選択して通過させるｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）、これらｎ個の信号選択器１６に選択信号を供給するＤＢＦ方向制御器１７、ｎ個の信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びｎ個のＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）、ならびに変換後の信号に基づき所定のビームを形成するビーム形成器２０から構成されている。
【００１５】
ｎ×ｎ個の各アンテナ素子１１はそれぞれに信号を受信して後段の移相器１２に送出する。これらのアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）は、仰角方向（縦方向）及び方位角方向（横方向）の２次元にｎ個ずつマトリクス状に配置され、アレイアンテナとしての開口面を形成している。開口面となるアレイ配列面は、平面あるいは曲面とすることもできる。移相器１２はｎ×ｎ個の各アンテナ素子１１のそれぞれに対応して設けられており、各アンテナ素子１１で受信した信号を後段において所定の合成位相により合成する際に必要となる移相量を各信号に対して与える。これら移相器１２の後段には、それぞれのアンテナ素子１１及び移相器１２に対応してｎ×ｎ個の分配器１３（＃１１〜＃ｎｎ）が設けられている。これらｎ×ｎ個の分配器１３はいずれも入力信号を等分する２分配器であり、対応する移相器１２からの信号を２分配して送出する。
【００１６】
ｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）は、アンテナ素子１１がマトリクス状にアレイ配列された各列に対応して設けられ、分配器１３で２分配された信号の一方を各列（縦方向）毎に電力合成して対応する信号選択器１６に送出する。同様に、ｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）は、アレイ配列の各行に対応して設けられており、分配器１３で２分配後の信号の他方を各行（横方向）に電力合成して対応する信号選択器１６に送出する。ｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）は、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５に対応して設けられており、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号に基づいて、これら縦電力合成器１４及び横電力合成器１５から送出される合成後の信号のいずれか一方を選択して後段に送出する。ＤＢＦ方向制御器１７は、これらｎ個の信号選択器１６に対する制御信号を生成し送出する。信号の選択制御にあたっては、ｎ個すべての信号選択器１６が同じ側を選択するように制御する。
【００１７】
ｎ個の信号選択器１６の後段には、それぞれに対応してｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）が設けられている。受信器１８は、対応する信号選択器１６からの信号に低雑音増幅、フィルタリング、周波数変換、検波等の受信処理を施し、さらに、Ａ／Ｄ変換器１９は受信処理後の信号をデジタル信号に変換してビーム形成器２０に送出する。ビーム形成器２０は、ｎ個のＡ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号からＤＢＦ手法を用いてマルチビーム形成を含む所望のビーム形成処理を行ない、形成したビームでの受信結果を後段に送出する。
【００１８】
次に、前出の図１、ならびに図２及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施例のフェーズドアレイアンテナの動作について説明する。まず、図１において、マトリクス状にアレイ配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１で受信された受信信号は、それぞれのアンテナ素子に対応して設けられた移相器１２にて所定の移相量を与えられ、ｎ×ｎ個の対応する分配器１３に送出される。各分配器１３では、これら移相器１２からの受信信号を２分配し、分配後の信号をそれぞれｎ個ずつ設けられた縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の中のひとつに送出する。この時の各分配器からの送出先となる縦電力合成器１４は、ｎ個の縦電力合成器の中でそれぞれの分配器１３自身のアレイ配列の列に対応して設けられたひとつの縦電力合成器であり、また、送出先となる横電力合成器１５は、ｎ個の横電力合成器の中でそれぞれの分配器１３自身のアレイ配列の行に対応して設けられたひとつの横電力合成器である。そして、縦電力合成器１４からは列毎に仰角方向にＲＦ電力合成された受信信号が、また横電力合成器１５からは行毎に方位角方向にＲＦ電力合成された受信信号がそれぞれ出力され、対応するｎ個の信号選択器１６に送られる。
【００１９】
ｎ個の信号選択器１６では、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号に基づいて、それぞれｎ個の縦電力合成器１４または横信号合成器１５からの受信信号のどちらか一方が選択される。このとき、ｎ個の信号選択器１６は、すべて同じ側を選択するように制御される。すなわち、すべての信号選択器１６が縦電力合成器１４からのｎ個の信号を選択するか、またはすべての信号選択器１６が横電力合成器１５からのｎ個の信号を選択するかのいずれかに制御される。これらの制御は、ＤＢＦ方向制御器１７によって行なわれる。選択された受信信号は、それぞれの信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８に送出される。そして、それぞれに受信器１８で受信処理され、さらにＡ／Ｄ変換器１９でデジタル信号に変換された後、ビーム形成器２０に送出される。ビーム形成器２０においては、ｎ個のＡ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号からＤＢＦ手法を用いてマルチビーム等、所望するビームの形成処理を行ない、その処理結果として、形成したビームによる受信信号が後段に出力される。
【００２０】
本実施例のフェーズドアレイアンテナにて形成されるビームの概念図の事例を、ＤＢＦ方向制御器１７による制御、及びビーム形成器２０によるビーム形成処理に関連づけて図２及び図３に示す。これらはいずれもレーダ装置の受信に適用した事例を示したものであり、図２の事例では、ＤＢＦ方向制御器１７は、信号選択器１６に対して縦電力合成器１４からの合成信号を選択する制御信号を送出するとともに、ビーム形成器２０はこれら選択された信号を用いてＤＢＦ手法によるマルチビームを形成した場合を示している。すなわちこの場合には、アンテナ素子１１が仰角方向及び方位角方向に配列された２次元のアンテナ開口面に対して、仰角方向にはＲＦ電力合成し、方位角方向にはＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行なって所望のマルチビームを得ているので、例えば、方位角方向にマルチビームを同時に形成して広い方位角範囲を一括捜索するような運用場面に好適である。
【００２１】
一方、図３の事例では、信号選択器１６では横電力合成器１５からの合成信号が選択され、ビーム形成器２０でマルチビーム形成を行なった場合を示している。すなわち、方位角方向にはＲＦ電力合成を行ない、仰角方向にはＤＢＦ手法によるマルチビーム形成を行なっているので、例えば、仰角方向にマルチビームを同時に形成して探知後の複数の対象目標を比較的狭い方位角範囲の中で一括追尾するような運用場面に好適である。このように、図２の事例では方位角方向に、また図３の事例では仰角方向にそれぞれ１次元のＤＢＦ処理を行なっているが、その方向の選択は、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号により電子的に切換え選択している。
【００２２】
以上説明したように、本実施例においては、仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列されたアンテナ素子で受信した信号を２分配し、各列（縦方向、すなわち仰角方向）毎、及び各行（横方向、すなわち方位角方向）毎にＲＦ電力合成を行なっている。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号のどちらか一方を選択することによって２次元のアンテナ開口面においてＲＦ電力合成する一方向を選択するとともに、選択した合成信号を用いてＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行ない、もう一方の方向に対してマルチビームを形成している。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号の選択を切り換えることによって、その方向を電子的かつ瞬時に入れ替えている。これにより、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を、瞬時に切換え選択することができるフェーズドアレイアンテナを得ることができる。
【００２３】
従って、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に対する自由度を有するので、例えば、本実施例のようなフェーズドアレイアンテナをレーダシステム等に適用すれば、図２及び図３に例示したように、ビームを指向させる空間を運用場面や目標の状況等に合わせて効率的に限定してリソースを集中させる運用が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
図４は、本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第２の実施例を示すブロック図である。この第２の実施例について、図１に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、マトリクス状に配列された複数のアレイアンテナで受信した信号を仰角方向に対して列毎に、また方位角方向に対して行毎に電力合成する際に、第１の実施例においては、各アンテナ素子１１からの受信信号を分配器１３により２分配したのに対し、第２の実施例においてはこれをＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号によって受信信号の出力方向を２方向のいずれかに切換出力する切換器２１を用い、この切換器２１から出力される受信信号を用いるようにした点である。以下、前出の図１乃至図３及び図４を参照してその相違点のみを説明する。
【００２５】
図４に例示したように、このフェーズドアレイアンテナは、仰角方向、及び方位角方向にそれぞれｎ個ずつマトリクス状に配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）、これら各アンテナ素子に対応して設けられたｎ×ｎ個の移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）、これら移相器の後段に同様に設けられたｎ×ｎ個の２方向への切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）、切換器２１の２方向切換出力の一方を各列毎に仰角方向に電力合成するｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、及び切換器２１の他方の切換出力を各行毎に方位角方向に電力合成するｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）から構成されている。
【００２６】
また、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の後段で、いずれかの合成後の信号を選択して通過させるｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）、ｎ×ｎ個の２方向への切換器２１及びｎ個の信号選択器１６の両者を連動させるように選択信号を供給するＤＢＦ方向制御器１７、ｎ個の信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びｎ個のＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）、ならびに変換後の信号に基づき所定のビームを形成するビーム形成器２０から構成されている。
【００２７】
切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）は、アンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）及び移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）のそれぞれに対応して設けられ、入力信号を２方向のどちらか一方に切換えて出力する。本実施例では、ＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づいて、移相器１２からの受信信号を対応する列の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、または対応する行の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）のどちらか一方に切換出力する。また、ＤＢＦ方向選択器１７は、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に基づいて、これら切換器２１の出力先を縦電力合成器１４または横電力合成器１５のいずれか一方に切換えるとともに、その切換に連動させて信号選択器１６に対して、縦電力合成器１４または横電力合成器１５で合成後の受信信号のいずれかを通過させるための選択信号を生成し、切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）及び信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）に送出する。
【００２８】
次に、前出の図４、ならびに図２及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施例のフェーズドアレイアンテナの動作について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。まず、図４において、受信信号は、各アンテナ素子１１及び移相器１２を経由して対応する切換器２１に送られる。各切換器２１では、これら受信信号は、ＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づき、対応する縦電力合成器１４または横電力合成器１５のどちらか一方に切換出力され、電力合成される。電力合成された受信信号は、信号選択器１６において、同じくＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づき、切換器２１の切換と連動するように縦電力合成器１４または横電力合成器１５のどちらか一方の合成出力が選択され、後段の受信器１８に送出される。
【００２９】
上記した、ＤＢＦ方向制御器１７から切換器２１及び信号選択器１６に送られる選択信号は、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に基づいて生成される。すなわち、図２に例示したように方位角方向にマルチビームを形成するのであれば、この選択信号は、仰角方向には縦電力合成器１４により受信信号をＲＦ電力合成するように切換器２１を切換え、これと連動するように、縦電力合成器１４からの合成信号を選択するように信号選択器１６を制御する。一方、図３に例示したように仰角方向にマルチビームを形成するのであれば、この選択信号は、切換器２１に対しては横電力合成器１５へ受信信号を出力するように、また信号選択器１６に対しては横電力合成器１５からの合成信号を選択するように、それぞれ制御する。
【００３０】
そして、信号選択器１６で選択された合成信号は、受信器１８及びＡ／Ｄ変換器１９でそれぞれ信号処理され、ビーム形成器２０においてＤＢＦ手法により所望のマルチビームが形成される。
【００３１】
以上説明したように、本実施例においても、アンテナ素子が仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列された開口面において、２次元のどちらか一方向をＲＦ電力合成し、これら合成後の信号を用いて他方向をＤＢＦ手法によるマルチビーム形成処理を行なうとともに、ＲＦ電力合成する方向及びＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向は、選択信号により電子的かつ瞬時に入れ替えている。従って、第１の実施例と同等な効果を得ることができる。加えて、切換器を用いることにより分配器による分配損に対応する信号損失を減少させることができるので、特に後段における受信信号処理時の雑音指数等においてより有利となる。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第１の実施例を示すブロック図。
【図２】方位角方向にマルチビームを形成した場合の一例を示す説明図。
【図３】仰角方向にマルチビームを形成した場合の一例を示す説明図。
【図４】本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第２の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３４】
１１ アンテナ素子
１２ 移相器
１３ 分配器
１４ 縦電力合成器
１５ 横電力合成器
１６ 信号選択器
１７ ＤＢＦ方向制御器
１８ 受信器
１９ Ａ／Ｄ変換器
２０ ビーム形成器
２１ 切換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェーズドアレイアンテナに係り、特にＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏａｍｉｎｇ）により所定の方向にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、航空機や飛翔体等の目標の探知・追尾に用いられるレーダのアンテナとして、複数のアンテナ素子を配列し位相制御を行なうフェーズドアレイアンテナが実現されている。また、レーダエコー信号の受信においては、配列された各アンテナ素子からの受信信号をそれぞれにデジタル信号に変換し、演算によりビームを形成するＤＢＦ技術も採用される。ＤＢＦ技術は、ビーム形成やビーム走査での自由度が比較的大きいことから、特にマルチビームを形成することによってレーダシステムの多目的化や多機能化に寄与している。
【０００３】
このようなＤＢＦを用いたフェーズドアレイアンテナにおいて、アンテナ素子を、例えば方位方向及び仰角方向に対応させて２次元に配列した場合、すべてのアンテナ素子からの受信信号をデジタル信号に変換して方位及び仰角の両方向に対してＤＢＦ技術を用いてマルチビームを形成することは、製作及びコストを含む多くの面において負荷が大きい。また、レーダシステムの運用環境等も考慮して、方位及び仰角のいずれか一方向はＲＦ合成とし他方をＤＢＦ技術によるマルチビーム形成とした、一次元ＤＢＦ方式としたアンテナ装置も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献に開示された事例では、水平方向に１次元のマルチビームを形成する受信１次元ＤＢＦフェーズドアレイアンテナが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１８５９３４号公報（第６ページ、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでレーダシステムにおいては、飛来する航空機や飛翔体等の目標に対してより適切に対処するため、その他の種々のシステム運用上の要求等も踏まえ、マルチビームを形成するアンテナを用いて多機能化、あるいは複数の運用モードを実現するように考案されることがある。このときには、複数の運用モードに対しては、それぞれのモード毎により適切な形状のマルチビームを形成することが必要となる。すなわち、一例として、捜索モードで遠方より飛来する目標を捜索し、探知後は追尾モードで監視する場合、捜索モードでは比較的低仰角の範囲に形成したマルチビームを方位角方向に回転させ、対象となる目標を探知した後は、角度範囲を限定するなどしながら目標の動きに合わせて適切な方向にマルチビームを形成しながら追尾し監視する。
【０００６】
しかしながら、上述のような１次元ＤＢＦ方式のフェーズドアレイアンテナを用いた場合には、方位方向、又は仰角方向のいずれか１方向にしかＤＢＦによるマルチビーム形成を行なうことができない。従って、目標の運動方向にあわせて効率的にマルチビーム形成を行なうには、その方向に対する自由度が十分ではなかった。また、アンテナ全体を機械的に回転するなどによってマルチビームを形成する方向を所望の方向とすることはできるが、この場合には、例えば偏波面等も変化してしまうなど、回転により所期のレーダシステムの性能を得られなくなるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を瞬時に切換え選択して出力するフェーズドアレイアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明のフェーズドアレイアンテナは、２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を２分配して出力する複数の分配器と、前記分配器の一方の分配出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、前記分配器の他方の分配出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向に前記マルチビームを形成するビーム形成器とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明のフェーズドアレイアンテナは、２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を前記マルチビームの形成方向に対応させて２方向のいずれかに切換出力する複数の切換器と、前記切換器の一方の切換出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、前記切換器の他方の切換出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向にマルチビームを形成するビーム形成器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を、瞬時に切換え選択することができるフェーズドアレイアンテナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るフェーズドアレイアンテナを実施するための最良の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第１の実施例を示すブロック図である。本実施例においては、アンテナ素子を仰角方向及び方位角方向の２次元にそれぞれｎ個配列した場合を例示している。また、アンテナは送信及び受信で可逆性を有するため、以下の説明ではレーダ信号を受信する場合を中心に説明する。
【００１３】
図１に示したように、このフェーズドアレイアンテナは、仰角方向、及び方位角方向にそれぞれｎ個ずつマトリクス状に配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）、これら各アンテナ素子に対応して設けられたｎ×ｎ個の移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）、これら移相器の後段に同様に設けられたｎ×ｎ個の分配器１３（＃１１〜＃ｎｎ）、分配器１３で２分配後の一方の出力を各列毎に仰角方向に電力合成するｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、及び分配器１３の他方の出力を各行毎に方位角方向に電力合成するｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）から構成されている。
【００１４】
また、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の後段で、いずれかの合成後の信号を選択して通過させるｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）、これらｎ個の信号選択器１６に選択信号を供給するＤＢＦ方向制御器１７、ｎ個の信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びｎ個のＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）、ならびに変換後の信号に基づき所定のビームを形成するビーム形成器２０から構成されている。
【００１５】
ｎ×ｎ個の各アンテナ素子１１はそれぞれに信号を受信して後段の移相器１２に送出する。これらのアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）は、仰角方向（縦方向）及び方位角方向（横方向）の２次元にｎ個ずつマトリクス状に配置され、アレイアンテナとしての開口面を形成している。開口面となるアレイ配列面は、平面あるいは曲面とすることもできる。移相器１２はｎ×ｎ個の各アンテナ素子１１のそれぞれに対応して設けられており、各アンテナ素子１１で受信した信号を後段において所定の合成位相により合成する際に必要となる移相量を各信号に対して与える。これら移相器１２の後段には、それぞれのアンテナ素子１１及び移相器１２に対応してｎ×ｎ個の分配器１３（＃１１〜＃ｎｎ）が設けられている。これらｎ×ｎ個の分配器１３はいずれも入力信号を等分する２分配器であり、対応する移相器１２からの信号を２分配して送出する。
【００１６】
ｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）は、アンテナ素子１１がマトリクス状にアレイ配列された各列に対応して設けられ、分配器１３で２分配された信号の一方を各列（縦方向）毎に電力合成して対応する信号選択器１６に送出する。同様に、ｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）は、アレイ配列の各行に対応して設けられており、分配器１３で２分配後の信号の他方を各行（横方向）に電力合成して対応する信号選択器１６に送出する。ｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）は、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５に対応して設けられており、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号に基づいて、これら縦電力合成器１４及び横電力合成器１５から送出される合成後の信号のいずれか一方を選択して後段に送出する。ＤＢＦ方向制御器１７は、これらｎ個の信号選択器１６に対する制御信号を生成し送出する。信号の選択制御にあたっては、ｎ個すべての信号選択器１６が同じ側を選択するように制御する。
【００１７】
ｎ個の信号選択器１６の後段には、それぞれに対応してｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）が設けられている。受信器１８は、対応する信号選択器１６からの信号に低雑音増幅、フィルタリング、周波数変換、検波等の受信処理を施し、さらに、Ａ／Ｄ変換器１９は受信処理後の信号をデジタル信号に変換してビーム形成器２０に送出する。ビーム形成器２０は、ｎ個のＡ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号からＤＢＦ手法を用いてマルチビーム形成を含む所望のビーム形成処理を行ない、形成したビームでの受信結果を後段に送出する。
【００１８】
次に、前出の図１、ならびに図２及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施例のフェーズドアレイアンテナの動作について説明する。まず、図１において、マトリクス状にアレイ配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１で受信された受信信号は、それぞれのアンテナ素子に対応して設けられた移相器１２にて所定の移相量を与えられ、ｎ×ｎ個の対応する分配器１３に送出される。各分配器１３では、これら移相器１２からの受信信号を２分配し、分配後の信号をそれぞれｎ個ずつ設けられた縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の中のひとつに送出する。この時の各分配器からの送出先となる縦電力合成器１４は、ｎ個の縦電力合成器の中でそれぞれの分配器１３自身のアレイ配列の列に対応して設けられたひとつの縦電力合成器であり、また、送出先となる横電力合成器１５は、ｎ個の横電力合成器の中でそれぞれの分配器１３自身のアレイ配列の行に対応して設けられたひとつの横電力合成器である。そして、縦電力合成器１４からは列毎に仰角方向にＲＦ電力合成された受信信号が、また横電力合成器１５からは行毎に方位角方向にＲＦ電力合成された受信信号がそれぞれ出力され、対応するｎ個の信号選択器１６に送られる。
【００１９】
ｎ個の信号選択器１６では、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号に基づいて、それぞれｎ個の縦電力合成器１４または横信号合成器１５からの受信信号のどちらか一方が選択される。このとき、ｎ個の信号選択器１６は、すべて同じ側を選択するように制御される。すなわち、すべての信号選択器１６が縦電力合成器１４からのｎ個の信号を選択するか、またはすべての信号選択器１６が横電力合成器１５からのｎ個の信号を選択するかのいずれかに制御される。これらの制御は、ＤＢＦ方向制御器１７によって行なわれる。選択された受信信号は、それぞれの信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８に送出される。そして、それぞれに受信器１８で受信処理され、さらにＡ／Ｄ変換器１９でデジタル信号に変換された後、ビーム形成器２０に送出される。ビーム形成器２０においては、ｎ個のＡ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号からＤＢＦ手法を用いてマルチビーム等、所望するビームの形成処理を行ない、その処理結果として、形成したビームによる受信信号が後段に出力される。
【００２０】
本実施例のフェーズドアレイアンテナにて形成されるビームの概念図の事例を、ＤＢＦ方向制御器１７による制御、及びビーム形成器２０によるビーム形成処理に関連づけて図２及び図３に示す。これらはいずれもレーダ装置の受信に適用した事例を示したものであり、図２の事例では、ＤＢＦ方向制御器１７は、信号選択器１６に対して縦電力合成器１４からの合成信号を選択する制御信号を送出するとともに、ビーム形成器２０はこれら選択された信号を用いてＤＢＦ手法によるマルチビームを形成した場合を示している。すなわちこの場合には、アンテナ素子１１が仰角方向及び方位角方向に配列された２次元のアンテナ開口面に対して、仰角方向にはＲＦ電力合成し、方位角方向にはＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行なって所望のマルチビームを得ているので、例えば、方位角方向にマルチビームを同時に形成して広い方位角範囲を一括捜索するような運用場面に好適である。
【００２１】
一方、図３の事例では、信号選択器１６では横電力合成器１５からの合成信号が選択され、ビーム形成器２０でマルチビーム形成を行なった場合を示している。すなわち、方位角方向にはＲＦ電力合成を行ない、仰角方向にはＤＢＦ手法によるマルチビーム形成を行なっているので、例えば、仰角方向にマルチビームを同時に形成して探知後の複数の対象目標を比較的狭い方位角範囲の中で一括追尾するような運用場面に好適である。このように、図２の事例では方位角方向に、また図３の事例では仰角方向にそれぞれ１次元のＤＢＦ処理を行なっているが、その方向の選択は、ＤＢＦ方向制御器１７からの制御信号により電子的に切換え選択している。
【００２２】
以上説明したように、本実施例においては、仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列されたアンテナ素子で受信した信号を２分配し、各列（縦方向、すなわち仰角方向）毎、及び各行（横方向、すなわち方位角方向）毎にＲＦ電力合成を行なっている。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号のどちらか一方を選択することによって２次元のアンテナ開口面においてＲＦ電力合成する一方向を選択するとともに、選択した合成信号を用いてＤＢＦ手法によるビーム形成処理を行ない、もう一方の方向に対してマルチビームを形成している。そして、各列毎、あるいは各行毎に合成された信号の選択を切り換えることによって、その方向を電子的かつ瞬時に入れ替えている。これにより、ＤＢＦによってマルチビームを形成する方向を、瞬時に切換え選択することができるフェーズドアレイアンテナを得ることができる。
【００２３】
従って、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に対する自由度を有するので、例えば、本実施例のようなフェーズドアレイアンテナをレーダシステム等に適用すれば、図２及び図３に例示したように、ビームを指向させる空間を運用場面や目標の状況等に合わせて効率的に限定してリソースを集中させる運用が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
図４は、本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第２の実施例を示すブロック図である。この第２の実施例について、図１に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、マトリクス状に配列された複数のアレイアンテナで受信した信号を仰角方向に対して列毎に、また方位角方向に対して行毎に電力合成する際に、第１の実施例においては、各アンテナ素子１１からの受信信号を分配器１３により２分配したのに対し、第２の実施例においてはこれをＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号によって受信信号の出力方向を２方向のいずれかに切換出力する切換器２１を用い、この切換器２１から出力される受信信号を用いるようにした点である。以下、前出の図１乃至図３及び図４を参照してその相違点のみを説明する。
【００２５】
図４に例示したように、このフェーズドアレイアンテナは、仰角方向、及び方位角方向にそれぞれｎ個ずつマトリクス状に配列されたｎ×ｎ個のアンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）、これら各アンテナ素子に対応して設けられたｎ×ｎ個の移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）、これら移相器の後段に同様に設けられたｎ×ｎ個の２方向への切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）、切換器２１の２方向切換出力の一方を各列毎に仰角方向に電力合成するｎ個の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、及び切換器２１の他方の切換出力を各行毎に方位角方向に電力合成するｎ個の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）から構成されている。
【００２６】
また、それぞれｎ個の縦電力合成器１４及び横電力合成器１５の後段で、いずれかの合成後の信号を選択して通過させるｎ個の信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）、ｎ×ｎ個の２方向への切換器２１及びｎ個の信号選択器１６の両者を連動させるように選択信号を供給するＤＢＦ方向制御器１７、ｎ個の信号選択器１６に対応して設けられたｎ個の受信器１８（＃１〜＃ｎ）及びｎ個のＡ／Ｄ変換器１９（＃１〜＃ｎ）、ならびに変換後の信号に基づき所定のビームを形成するビーム形成器２０から構成されている。
【００２７】
切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）は、アンテナ素子１１（＃１１〜＃ｎｎ）及び移相器１２（＃１１〜＃ｎｎ）のそれぞれに対応して設けられ、入力信号を２方向のどちらか一方に切換えて出力する。本実施例では、ＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づいて、移相器１２からの受信信号を対応する列の縦電力合成器１４（＃１〜＃ｎ）、または対応する行の横電力合成器１５（＃１〜＃ｎ）のどちらか一方に切換出力する。また、ＤＢＦ方向選択器１７は、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に基づいて、これら切換器２１の出力先を縦電力合成器１４または横電力合成器１５のいずれか一方に切換えるとともに、その切換に連動させて信号選択器１６に対して、縦電力合成器１４または横電力合成器１５で合成後の受信信号のいずれかを通過させるための選択信号を生成し、切換器２１（＃１１〜＃ｎｎ）及び信号選択器１６（＃１〜＃ｎ）に送出する。
【００２８】
次に、前出の図４、ならびに図２及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施例のフェーズドアレイアンテナの動作について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。まず、図４において、受信信号は、各アンテナ素子１１及び移相器１２を経由して対応する切換器２１に送られる。各切換器２１では、これら受信信号は、ＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づき、対応する縦電力合成器１４または横電力合成器１５のどちらか一方に切換出力され、電力合成される。電力合成された受信信号は、信号選択器１６において、同じくＤＢＦ方向制御器１７からの選択信号に基づき、切換器２１の切換と連動するように縦電力合成器１４または横電力合成器１５のどちらか一方の合成出力が選択され、後段の受信器１８に送出される。
【００２９】
上記した、ＤＢＦ方向制御器１７から切換器２１及び信号選択器１６に送られる選択信号は、ＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向に基づいて生成される。すなわち、図２に例示したように方位角方向にマルチビームを形成するのであれば、この選択信号は、仰角方向には縦電力合成器１４により受信信号をＲＦ電力合成するように切換器２１を切換え、これと連動するように、縦電力合成器１４からの合成信号を選択するように信号選択器１６を制御する。一方、図３に例示したように仰角方向にマルチビームを形成するのであれば、この選択信号は、切換器２１に対しては横電力合成器１５へ受信信号を出力するように、また信号選択器１６に対しては横電力合成器１５からの合成信号を選択するように、それぞれ制御する。
【００３０】
そして、信号選択器１６で選択された合成信号は、受信器１８及びＡ／Ｄ変換器１９でそれぞれ信号処理され、ビーム形成器２０においてＤＢＦ手法により所望のマルチビームが形成される。
【００３１】
以上説明したように、本実施例においても、アンテナ素子が仰角方向及び方位角方向の２次元にマトリクス状に配列された開口面において、２次元のどちらか一方向をＲＦ電力合成し、これら合成後の信号を用いて他方向をＤＢＦ手法によるマルチビーム形成処理を行なうとともに、ＲＦ電力合成する方向及びＤＢＦ手法によりマルチビームを形成する方向は、選択信号により電子的かつ瞬時に入れ替えている。従って、第１の実施例と同等な効果を得ることができる。加えて、切換器を用いることにより分配器による分配損に対応する信号損失を減少させることができるので、特に後段における受信信号処理時の雑音指数等においてより有利となる。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第１の実施例を示すブロック図。
【図２】方位角方向にマルチビームを形成した場合の一例を示す説明図。
【図３】仰角方向にマルチビームを形成した場合の一例を示す説明図。
【図４】本発明に係るフェーズドアレイアンテナの第２の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３４】
１１ アンテナ素子
１２ 移相器
１３ 分配器
１４ 縦電力合成器
１５ 横電力合成器
１６ 信号選択器
１７ ＤＢＦ方向制御器
１８ 受信器
１９ Ａ／Ｄ変換器
２０ ビーム形成器
２１ 切換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、
行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、
前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を２分配して出力する複数の分配器と、
前記分配器の一方の分配出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、
前記分配器の他方の分配出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、
前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、
前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、
前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向に前記マルチビームを形成するビーム形成器と
を有することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項２】
２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、
行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、
前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を前記マルチビームの形成方向に対応させて２方向のいずれかに切換出力する複数の切換器と、
前記切換器の一方の切換出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、
前記切換器の他方の切換出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、
前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、
前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、
前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向にマルチビームを形成するビーム形成器と
を有することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１】
２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、
行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、
前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を２分配して出力する複数の分配器と、
前記分配器の一方の分配出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、
前記分配器の他方の分配出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、
前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、
前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、
前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向に前記マルチビームを形成するビーム形成器と
を有することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項２】
２次元の開口面にマルチビームを形成するフェーズドアレイアンテナにおいて、
行方向及び列方向の２次元に配列された複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子毎に設けられ、前記アンテナ素子で受信した受信信号に所定の移相量を与える複数の移相器と、
前記移相器毎に設けられ、前記移相器で移相後の受信信号を前記マルチビームの形成方向に対応させて２方向のいずれかに切換出力する複数の切換器と、
前記切換器の一方の切換出力を前記アンテナ素子の各列毎に電力合成し第１の合成受信信号として出力する第１の複数の合成器と、
前記切換器の他方の切換出力を前記アンテナ素子の各行毎に電力合成し第２の合成受信信号として出力する第２の複数の合成器と、
前記第１の合成受信信号、または前記第２の合成受信信号のいずれかを前記マルチビームの形成方向に対応させて選択し出力する複数の選択器と、
前記複数の選択器に対応して設けられ、前記選択器で選択された合成受信信号を受信処理してデジタル信号に変換する複数の受信処理器と、
前記複数の受信処理器で変換されたデジタル信号に基づき所定の方向にマルチビームを形成するビーム形成器と
を有することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１９４４７５（Ｐ２００９−１９４４７５Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０９５９（Ｐ２００８−３０９５９）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]