(57)【要約】電子的に走査されるアレイアンテナの１実施形態は、アレイの高さＨを有する放射素子６のアレイ100を含んでいる。放射素子の複数のサブアレイ１−６は、相互に水平にオーバーラップしない第１の複数のサブアレイを含む第１の行と、第２の複数のサブアレイを含む第２の行を含んでいる。第２の行のサブアレイは第１の行のサブアレイに垂直に隣接して配置され、第２の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平にオーバーラップしない。サブアレイの放射素子は任意の他のサブアレイと共有されない。放射素子のサブアレイはアレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有している。別の実施形態では、操縦されるサブアレイアンテナにおける格子ローブの形成を抑制する方法は第１のサブアレイに対して第１の照射関数を適用し、第２のサブアレイに対して第２の照射関数を適用するステップを含んでおり、第１の照射関数は第２の照射関数とは異なる。【選択図】図１
2009513035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイの高さを有する放射素子（６）のアレイと、
前記放射素子の複数の分離されたサブアレイ（１−６）を具備し、前記複数のサブアレイは少なくとも第１のサブアレイ（１）と第２のサブアレイ（２）を具備し、前記第１のサブアレイと第２のサブアレイは前記アレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有しており、前記第１のサブアレイは第２のサブアレイと垂直にオーバーラップせず、前記第１のサブアレイは第２のサブアレイと部分的に水平にオーバーラップし、前記分離されたサブアレイの前記放射素子は任意の他のサブアレイと共有されないで構成されている電子的に走査されるアレイアンテナ（100）。
【請求項２】
素子の複数の分離されたサブアレイはさらに第３のサブアレイ（３）を具備し、第１のサブアレイは第３のサブアレイと水平にオーバーラップせず、第１及び第３のサブアレイはサブアレイの第１の行に配置され、
前記第１及び第３のサブアレイは第２のサブアレイと垂直にオーバーラップせず、第２のサブアレイは第１及び第３のサブアレイと部分的に水平にオーバーラップしている請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
素子の複数の分離されたサブアレイは、
相互に水平にオーバーラップしない第１の複数のサブアレイ（１、３、５）を有する第１の行と、
第１の行に垂直に隣接して配置され、相互に水平にオーバーラップしない第２の複数のサブアレイ（２、４）を有する第２の行を具備し、第１の複数のサブアレイのサブアレイは第２の複数のサブアレイのそれぞれ垂直に隣接するサブアレイと部分的にオーバーラップしている請求項１または２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記サブアレイの高さは前記アレイの高さの約１／２である請求項１乃至３のいずれか１項記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１のサブアレイは前記第２のサブアレイの５０％と部分的に水平にオーバーラップしている請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
さらに、受信モード期間中にサブアレイポートでサブアレイ信号を提供するため、対応するサブアレイの放射素子にそれぞれ結合する各サブアレイに対して１つの複数の結合器マニホルド（110、210）を具備している請求項１乃至５のいずれか１項記載のアンテナ。
【請求項７】
前記サブアレイの第１の行の前記サブアレイポートで受信された信号の和と、前記サブアレイの第２の行の前記サブアレイポートで受信された信号の和との差を表す差信号を発生するためにモノパルス高低角差回路（250）を具備している請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
さらに、アレイの垂直中心軸の第１の側方に配置された前記サブアレイの第１のグループの前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和と、アレイの垂直中心軸の第２の側方に配置された前記サブアレイの第２のグループの前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和との差を表す差信号を発生するためのモノパルス方位角差回路を具備している請求項６記載のアンテナ。
【請求項９】
さらに、各放射素子に結合される増幅器（114、114’）と、
アレイの組み合わされたパターン特性を変更するように１以上の前記増幅器を選択的にディスエーブルするために各前記各増幅器のオン／オフ状態を選択的に制御するアレイ制御装置（３）とを具備している請求項１乃至８のいずれか１項記載のアンテナ。
【請求項１０】
ディスエーブルされていない各前記放射素子は均等に照射される請求項９記載のアンテナ。
【請求項１１】
さらに、それぞれ各放射素子に結合されるアクチブ送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュール（111）のセットと、
第１の照射関数を第１のサブアレイへ適用し、第２の照射関数を第２のサブアレイへ適用するためＴ／Ｒモジュールのセットの動作を制御するアレイ制御装置（３）を具備しており、前記第１の照射関数は前記第２の照射関数と異なっている請求項１乃至８のいずれか１項記載のアンテナ。
【請求項１２】
第１及び第２の照射関数は、格子ローブの抑制が望まれる領域中の近接した間隔の遠距離の空白位置を配置する請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１３】
メモリを有する制御装置（３）と、
不所望な格子ローブが形成される動作状態を識別し、そのリストがメモリ中に記憶されているパラメータのセットと、
複数のサブアレイ（１−６）を有するアレイと、
それぞれのサブアレイに関連されるテーパーのファミリのセットとを具備し、テーパーのファミリの少なくとも第１のテーパーはテーパーのファミリの第２のテーパーとは異なており、各テーパーはそれらのそれぞれのサブアレイの遠距離応答特性で空白部を生成し、空白部は動作状態で形成する格子ローブの付近に存在し、前記テーパーのセットはメモリ中に記憶されている電子的に走査されるアレイを有するレーダーシステム（100）。
【請求項１４】
動作条件が満たされるとき、制御装置はテーパーのファミリをサブアレイに適用する請求項１３記載のレーダーシステム。
【請求項１５】
第１の照射関数を第１のサブアレイへ適用し、
第２の照射関数を第２のサブアレイへ適用し、
第１の照射関数は前記第２の照射関数と異なっている操縦されるサブアレイアンテナにおける格子ローブの形成の抑制方法。
【請求項１６】
第１及び第２の照射関数は、格子ローブの抑制が望まれる領域中に近接した間隔の遠距離の空白位置を配置するように選択される請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１７】
近接した間隔の遠距離の空白位置は、第１の格子サイドローブの付近に入る第１の空白位置と第２の空白位置とを含んでいる請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーバーラップするサブアレイアンテナアーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的に走査されたアレイ（ＥＳＡ）は調節可能な時間遅延により操縦される位相シフタサービスアレイ素子及びサブアレイにより設定されることができる。サブアレイの組合せはアナログまたはデジタルのいずれかであってもよい。デジタルの組合せは限定された走査、多数のフル開口ビームを可能にする。ビームは位相シフタおよび調節可能な時間遅延素子の両者において対応する設定を通して電子的に操縦されることができる。
【０００３】
例示的なアレイは水平に配置され、複数の水平に隣接するある数のサブアレイに水平に細分割されることができる。アレイ素子は水平の行及び垂直の列で配置されることができる。全てのサブアレイは典型的にアレイの垂直の高さ全体を延在する。水平に隣接するサブアレイは隣接して接触しているサブアレイと素子を共有しない。水平にオーバーラップするサブアレイは隣接するオーバーラップするサブアレイと素子を共有している。
【０００４】
例えば、５０％の水平のオーバーラップを有する均一の寸法のサブアレイの場合、２つの他のアレイに対して水平に隣接するアレイはその左側の水平に隣接するアレイと素子の左半分を共有し、その右側の水平に隣接するアレイと素子の右半分を共有する。オーバーラップ区域では、アレイはアレイの高さ全体を通してオーバーラップする。オーバーラップされたサブアレイはそれぞれのサブアレイのビームパターンの幅を減少し、ある程度の格子ローブの抑圧を与えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共有される素子、オーバーラップする全体的な高さのサブアレイは、オーバーラップしない全体的な高さのサブアレイと比較して、所望のアレイの較正を実現するために製造がさらに高価になり、付加されたレベルの複雑性を誘起する可能性がある。単一のアレイ素子位置に関連される複雑な較正補正項（term）は、素子が２つのサブアレイ間で共有されるならば、多数の信号路に与えられることができる。例えば５０％のオーバーラップでは、２つの信号路が必要とされる可能性がある。基本的な位相シフタは素子の列が共有されている２つのサブアレイの一方の信号についての関連されたアレイ較正と共に、垂直の方向で電子ビーム操縦を行うことができる。他のサブアレイでは、マニホルド位相シフタは他のサブアレイへの信号路に対して付加的な較正設定を与えることができる。
【０００６】
さらにより好適な較正に必要とされる付加的なマニホルド位相シフタは価格を増加させ、アレイアーキテクチャに対して複雑さを付加する。さらに高い割合のオーバーラップを有するサブアレイは、所望レベルの較正を実現するために付加的な位相シフタに対する対応する要求により、より多くの並列信号を生じる。結果的に、マニホルド位相シフタは隣接するサブアレイ中の共有されたエレメントの信号路の信号路差を考慮することを必要とされるので、アレイアーキテクチャはより複雑になる可能性がある。このようなオーバーラップされたサブアレイの使用はそれ故、最適な較正が所望される場合には、複雑さを増加する。
【０００７】
高低角差ビームを形成することも望ましい。全体的な高さのアレイの場合には、高低角差ビームの生成はさらにアーキテクチャの複雑性を付加する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
電子的に走査されるアレイアンテナの１実施形態はアレイの高さを有する放射素子のアレイを含んでいる。放射素子の複数の別々のサブアレイが設けられ、相互に水平にオーバーラップしない第１の複数のサブアレイを具備する第１の行と、第２の複数のサブアレイを具備する第２の行とを具備している。第２の行のサブアレイは第１の行のサブアレイに垂直方向で隣接して配置され、第２の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平方向でオーバーラップしない。第１の複数のサブアレイのサブアレイは第２の複数のサブアレイのそれぞれの垂直方向で隣接するサブアレイと部分的にオーバーラップする。別々のサブアレイの放射素子は任意の他のサブアレイと共有されない。放射素子のサブアレイはアレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有している。
【０００９】
別の実施形態では、操縦されるサブアレイアンテナにおける格子ローブの形成を抑制する方法は第１のサブアレイに対して第１の照射機能を適用し、第２のサブアレイに対して第２の照射関数を適用するステップを含んでおり、第１の照射関数は第２の照射関数とは異なっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付図面に示されているその例示的な実施形態の以下の詳細な説明からより明白になるであろう。  
電子的に走査されるアレイ、サブアレイ、アレイアーキテクチャの例示的な実施形態が図１乃至８に示されている。以下の説明では、アレイのサイズ、方向、およびディメンションと、サブアレイのサイズ、方向、ディメンション、数と、これらのサブアレイ中のサブアレイのディスクリートな放射素子は便宜的に例示としてのみにより使用されている。アレイの放射素子は送信／受信モジュール（Ｔ／Ｒモジュール）へ接続されることができる。前述した例示的な実施形態はサブアレイのディスクリートな素子または放射素子の数に関して、および個々のサブアレイ素子、サブアレイ及び全体的なアレイの数、サイズ、方向、構成、ディメンションに関して水平および／または垂直の範囲で適している。
【００１１】
例示的な実施形態はオフ周波数または限定されたマルチビームの走査格子ローブ位置とオーバーラップされたサブアレイについての容易に較正され、および／または簡単にされたアレイアーキテクチャと、このようなサブアレイの製造方法を提供することができる。図１は放射素子６の電子的に走査されるアレイ（ＥＳＡ）100のアレイアーキテクチャの例示的な実施形態を示している。アレイ100はＡｂｒｉｃｋ＠オーバーラップ形成で配置されている５つのサブアレイ１−５を有している。
【００１２】
例示的な実施形態では、サブアレイはアレイ全体の全体的な高さＨよりも小さい垂直範囲を有するように構成されている。図１の実施形態では、サブアレイはそれらが他のアレイと共通の素子を共有しないので、相互に分離されている。サブアレイ１−５は２つの水平の行で配置されている。例示的な実施形態では、上の行は水平にオーバーラップしない方法で配置されている別々のサブアレイ１、３、５を具備し、１つのサブアレイは次のサブアレイと隣接している。下の行は水平にオーバーラップしない方法で配置されている別々のサブアレイ２、４を具備し、１つのサブアレイは次のサブアレイと隣接している。例示的な実施形態では、上の行は上部サブアレイの全ての素子が下部サブアレイの全ての素子よりも上にあるので、下の行と垂直方向でオーバーラップしていない。
【００１３】
例示的な実施形態では、上の行のサブアレイ１、３、５は部分的に水平方向に、即ちこの例ではＸ軸に沿って下の行の各サブアレイ２、４とオーバーラップする。上部のサブアレイは、上部のサブアレイの幾つかの素子が水平軸に沿って対応するそれぞれのサブアレイの幾つかの素子と同じ水平領域中に入る意味で、下部アレイと部分的にオーバーラップしている。例示的な実施形態では、別々の隣接するサブアレイ間の間隔は種々のサブアレイ内の個々の素子の間隔と類似しているので、サブアレイは近傍のサブアレイと隣接する。
【００１４】
サブアレイ１と２は例示的に個々の素子６の４×８の配置で示されている。サブアレイ３、４、５は素子の類似の配置を有することができる。アレイ中の素子数は応用にしたがって、典型的に数十個の素子から数万個の素子または数十万個の素子の範囲であってもよい。サブアレイ中の素子数はサブアレイ数により割算されたアレイ中の素子数である。例示的な実施形態では、サブアレイは数十個の素子のような少なくとも統計的に有効な数を有することができる。この実施形態の各サブアレイは垂直に隣接し接触するサブアレイと５０％の水平方向のオーバーラップを有する。隣接するサブアレイは水平方向のオーバーラップ区域内のアレイ素子を共有しない。換言すると、各放射素子はただ１つのサブアレイに貢献する。
【００１５】
例えば図１の例示的な実施形態では、奇数番号のサブアレイ１、３、５は水平に配置され、水平方向に配置され偶数番号のサブアレイ２、４の上方に位置されている。奇数番号のサブアレイ１、３、５はそれぞれ垂直方向で隣接する偶数番号のサブアレイ２、２と４、４とのそれぞれ５０％の水平方向のオーバーラップを有する。
【００１６】
図２の（Ｂ）は、ＥＳＡの例示的な実施形態においてフィード／結合器マニホルド110、210を有する８つのアレイ素子11−14と、21−24の例示的なアレイ列101を示す機能ブロック図である。列は図１に示されている構造のようなＡｂｒｉｃｋ＠オーバーラップ構造を有する例示的なＥＳＡ100における奇数番号のサブアレイと偶数番号のサブアレイの水平方向のオーバーラップの区域中のアレイ素子の垂直列を表している。４つの上部の素子11−14は奇数番号のサブアレイの一部であり、４つの下部の素子21−24は垂直に隣接する偶数番号のサブアレイの一部である。例えば４つの上部の素子11−14は図１のサブアレイ１からの４つの素子を表し、４つの下部の素子21−24は図１のサブアレイ２からの４つの素子を表すことができる。図２の（Ｂ）はアレイ素子の列の例示的な合計を示している。列は図１の垂直線に沿って位置される列に対応している。
【００１７】
図２の（Ｂ）の例示的なＥＳＡでは、アレイ素子はアレイ全体の上／下半分にわたって水平方向と垂直方向の両者の意味で合計される。
【００１８】
例示的なアクチブアレイの実施形態では、各放射素子は対応するＴ／Ｒモジュールに接続される。したがって、図２の（Ｂ）の例のアレイ列では、それぞれの素子11−14と21−24はそれぞれのＴ／Ｒモジュール111、121、131、141、211、221、231、241に接続されている。図３はＴ／Ｒモジュール111を有するアレイの放射素子11の例示的な実施形態を示している。素子11から受信されたエネルギはサーキュレータ130を通って、受信減衰器113、受信位相シフタ112、低雑音増幅器114を具備する受信チャンネルと、受信アレイマニホルド110へ送られる。制御装置３は電力制御信号を低雑音増幅器114へ提供する。Ｔ／Ｒモジュールはまた送信電力増幅器114’、送信減衰器113’、送信位相シフタ112’を具備する送信チャンネルを具備することができる。送信アレイマニホルド110'は送信チャンネルの入力に接続されている。制御装置は電力制御信号を電力増幅器114'へ供給できる。例示的な実施形態では、受信マニホルド110と送信マニホルド110’は同一のマニホルドを構成することができる。
【００１９】
図２の（Ｂ）を参照すると、サブアレイ素子11-14は（図２には示されていない）サブアレイの他の素子と共に水平方向のマニホルド110と時間遅延回路120に結合され、サブアレイＩ／Ｏポート122へ結合されている。サブアレイ素子21−24は水平方向のマニホルド210と時間遅延回路220に結合され、サブアレイＩ／Ｏポート222へ結合されている。
【００２０】
個々の素子がサブアレイ間で共有されていない図２の（Ｂ）の例示的なアレイアーキテクチャでは、素子はマニホルド110と210によりアレイ全体の上／下半分にわたって水平及び垂直方向の両者で合計されることができる。アレイの上半分のサブアレイ素子は組み合わせられることができ、アレイの下半分のサブアレイ素子は組み合わせられることができる。これらの半分のサブアレイ素子の合計からの信号はその後、関連される時間遅延回路120、220に供給される。図２の（Ａ）はこのような実施形態を示しており、上半分の与えられたサブアレイ中の素子は結合器、例えば結合器回路108により結合され、それからアレイの上半分のサブアレイは上半分のサブアレイポート122Sに供給するために結合器回路110Aにより共に合計される。下半分の与えられたサブアレイ中の素子は結合器、例えば結合器回路208により結合され、それからアレイの下半分のサブアレイは下半分のサブアレイポート222Sに供給するために結合器回路210Aにより共に合計される。ブリックのオーバーラップ量は種々の水平方向の合計に含まれる列の選択により設定される。
【００２１】
位相シフタと減衰器設定に適用される複雑な（位相および利得）較正補正は特有の信号路に適用する。これらの較正補正は初期アンテナ較正の部分として計算されることができる。これらの補正は最適である可能性がある。この例のブリックオーバーラップの実施形態は電力分割器がないために、類似のディメンションの全体的な高さのオーバーラップアレイより約２倍の損失の利点を有することができる。
【００２２】
例示的な実施形態では、全体的な高さではないサブアレイを有するＡｂｒｉｃｋ＠オーバーラップ構造は、全体的な高さの同程度のオーバーラップを有するアレイにより実現されるのと類似の遠距離パターン特性を生じる可能性がある。Ａｂｒｉｃｋ＠オーバーラップ構造は付加的なマニホルド位相シフタなしにこの結果を実現でき、それによってさらに最適な較正が所望される場合に、アーキテクチャを簡単にし、製造価格を減少させる。
【００２３】
サブアレイＡｂｒｉｃｋ＠オーバーラップはフルアレイ全体の組み合わされたパターン特性を変更するためにデジタル素子ディスエーブル制御に関連して使用されることができる。アレイ範囲全体はあるアレイ素子をディスエーブルすることにより減少できる。素子は送信および／または受信増幅器からの電力を除去することによりディスエーブルされることができる。個々の素子は電力増幅器113’および／または低雑音増幅器113（図２）からの電力を除去することによりディスエーブルされることができる。
【００２４】
図４は、５個のサブアレイを有する例示的な実施形態を示しており、上部サブアレイ１、３、５は垂直方向で隣接するサブアレイ２、４と５０％オーバーラップする。全ての素子が使用されているアレイ範囲全体は４８ラムダであり、ここでラムダはアレイの動作周波数の波長であり、典型的には動作帯域の中心周波数である。この例示的な実施形態では、アレイ範囲全体は１例では外側のエッジからアレイ中のある素子をディスエーブルすることによって４８ラムダから４３ラムダへ減少される。分数サブアレイサイズはサブアレイ１では６９％であり、サブアレイ２と４では８１％であり、サブアレイ３では１００％である。等しくない範囲のサブアレイは全て均等に照射され、各サブアレイ内の素子はサブアレイ信号を形成するために等しく組み合わせられ、信号は等しく組み合わせられる。アレイの効率的な範囲全体は４３ラムダに減少される。類似しないサイズにされたサブアレイはサブアレイパターンの空白を多数の異なるサブアレイの遠距離パターン位置で生じさせる。格子ローブの空間的位置にわたって均等ではないサブアレイのサイズ決定を行うことによって導入される多数の空白は所望の格子ローブの消去を行わせることができる。サブアレイのサイズはアレイ格子ローブ全体が形成する傾向のある空間的領域中にサブアレイ空白の集中を位置するために決定されることができる。この類の考察はアレイの物理的な位置付けの一部分として、および電子制御のフレキシブル性全体の一部分として含まれることができる。
【００２５】
Ａｂｒｉｃｋ＠オーバーラップアーキテクチャはまたモノパルス差の区画化をサポートするために構成されることができ、開口は特定の方向において等しく半分に分割される。差ビームは信号の一方の半分を他方の半分から減算することにより形成されることができる。これは２つの半分の開口からの信号が加えられる合計ビーム形成とは対照的である。偶数番号の水平方向の帯域の（例えば５０％、７５％）オーバーラップを与えるオーバーラップ量に対しては、差高低角ビームは下部のサブアレイから上部のサブアレイを減算することにより実現されることができる。図５の（Ａ）では例えば、差高低角ビームは６個のサブアレイのアレイを水平方向に区画し、上部のサブアレイ１、２、３の和を下部のサブアレイ４、５、６の和から減算することにより実現されることができる。同様に差方位角ビームは偶数番号のサブアレイに対して左半分を右半分から減算するベースで形成されることができる。図５の（Ｂ）では例えば、差方位角ビームは左のサブアレイ１、２、４の和を右のサブアレイ３、５、６の和から減算することにより形成される。図５の（Ｃ）はモノパルス差回路250を概略して示しており、これは図５の（Ａ）の実施形態の場合ではアレイの左半分からの信号貢献を右半分からの信号貢献から減算することによって差高低角ビームから差信号を形成し、または図５の（Ｂ）の実施形態の場合では、アレイの上半分からの信号貢献を下半分からの信号貢献から減算することにより、差方位角ビームを形成する。
【００２６】
奇数番号の区画が垂直または水平のいずれかの方向で存在する構造では、モノパルスの差は依然として中心サブアレイをディスエーブルすることにより、またはそれらの部分を使用して行われることができる。図６の（Ａ）の実施形態では例えば、７つのサブアレイのアレイがサブアレイ６をディスエーブルし、左半分のサブアレイ１、２、５からの信号貢献の和を右半分のサブアレイ３、４、７からの信号貢献の和から減算することにより水平方向で区画されている。同様に、図６の（Ｂ）は左半分１、２、５と６の左半分（６ａ）からの貢献の和が右半分３、４、７と６の右半分（６ｂ）からの貢献の和から減算される７つのサブアレイのアレイの例示的な水平方向の区画化方式を示している。奇数番号のアレイの高低角の区画化は、最も多くのサブアレイを有する上半分または下半分のうちの一方のサブアレイの１つをディスエーブルすることにより実現されることができる。図６の（Ｃ）の実施形態では例えば、サブアレイ１、２、３からの信号貢献の和は下部サブアレイ５、６、７からの信号貢献の和から減算され、サブアレイ４の素子はディスエーブルされている。
【００２７】
ＥＳＡの例示的な実施形態はオーバーラップされたサブアレイアーキテクチャに対して、簡単にされたビーム成形器特性を与える。これらの実施形態はまたサブアレイの長さの同調において柔軟性を与え、可変のオーバーラップ度で種々のサブアレイのサイズと形態に対して容易にスケール可能であることができる。ここで示されている例示的な実施形態のサブアレイの数は排他的ではない。サブアレイアーキテクチャは任意の長さ、高さ、形態、サブアレイオーバーラップの程度に対してスケールするのに適している。ここで示されている区画化の特定の実施形態は単なる例示である。
【００２８】
更に別の例示的な実施形態では、格子ローブの抑圧はアレイ／サブアレイの物理的アーキテクチャ、設計および／または製造により固定されるのではなく、デジタル制御で実現されることができる。例示的な実施形態では、ＥＳＡビーム変位の関数としての開口の照射の変更は、調整された格子ローブの抑制に使用されることができる。調整された格子ローブの抑制はさらに広いＥＳＡ走査位置で使用されることができ、より広いＥＳＡ走査角度でさらに望ましい。このことにより、より大きなシステム感度を与える開口照射が並のＥＳＡビーム変位のビームの位置に対して使用されることができる。含まれる開口照射関数およびシステム動作にしたがって、この技術に関連されるシステム感度の改良が示されることができる。
【００２９】
アクチブな電子的に走査されるアレイ（ＥＳＡ）のダイナミックなテーパー調節は、アレイの性能が遠距離の放射パターン格子ローブ形成によって限定される意味で問題の動作状態から生じる可能性のある組み合わされたアレイパターンの格子ローブ全体の徴候を緩和することができる。これらの問題の動作状態は典型的に広い瞬間的な帯域幅動作と、限定された走査のマルチビーム形成により提示されるオフセット周波数状態である。これらのいずれか一方の問題の状態から生じる格子ローブの形成の大きさはＥＳＡ走査位置及びアレイ／サブアレイ形態にしたがって変化する。
【００３０】
均一な開口の照射は等しい空白対空白の幅を有する放射パターンサイドローブを提供する。メインローブの空白対空白幅はサイドローブの場合の２倍である。フルアレイの組み合わされたビーム全体のパターン空白は部分的に、サブアレイパターンの空白によって設定されることができる。類似しないサブアレイのテーパーの使用は多数の位置に空白を位置させる。空白の位置は予測されるか、或いは格子ローブの抑制に対して決定され、サブアレイテーパーのテーパー調節はオフ周波数が誘起するフルアレイ格子ローブを消去するアクチブなＥＳＡによりダイナミックに行われることができる。
【００３１】
開口のテーパーはピーク放射パターンのサイドローブの減少のために使用される。これらのテーパーは典型的に開口のエッジ方向に励起を減少する。減少されたサイドローブと共に、減少された指向性利得を有する広くされたメインローブが生じる。異なるテーパーファミリはサイドローブの空白と空白の間隔を異なる方法で歪ませる。この明細書での用語“ファミリテーパー”を伝統的にアレイの遠距離のパラメータ特性を調節する目的で、アレイ素子の励起の数学的に関連される調節に適用する。これらの数学的に関連される特性は典型的に、異なる入力定数のセットを有する同じ等化／最適化のセットを使用することが明らかである。テーパーファミリは典型的に特定の名称により識別される。伝統的なテーパーファミリの例のショートリストはＴａｙｌｏｒ、Ｂｌａｃｋｍａｎ、Ｈａｍｍｉｎｇ、Ｈａｎｎｉｎｇ、Ｔｕｋｅｙである。伝統的なテーパーファミリは振幅のみの素子の励起調節に集中する傾向がある。さらに新しい現代のテーパーは例えば数学に基づいている組み合わされた最適化によって、アレイ素子の全体的な複雑（位相及び利得）特性を調節する傾向がある。
【００３２】
さらに新しい技術は全ての先の説明を使用する傾向があり、コンピュータの最適化も含んでいる。幾つかのファミリは比較的一定のサイドローブの空白対空白の幅を提供する。他のファミリはしばしばメインローブから離れた角度の関数として変化できる均等ではないサイドローブ幅を与える。
【００３３】
サブアレイのうちの１つの異なるサブアレイへ異なるテーパーを適用することは非常に不規則な空白の間隔を示す結果的な遠距離パターンを生成するために組み合わせられることができる。異なるテーパーが不所望な格子ローブの形成領域に密に隔てられた空白を提供するように選択されるならば、格子ローブの消去が生じる可能性がある。したがって種々のファミリからのテーパーは所望の位置で格子ローブ消去を行うように選択されることができる。
【００３４】
テーパーは格子ローブの抑制が所望される領域に均一で近接して隔てられた遠距離の空白位置を有するように決定されることができる。近接して隔てられた空白は格子ローブの消去を行う。類似しない加重が開口全体に配置されることができ、したがってさらに低いサイドローブ加重は開口のエッジに対してさらに近くなる。
【００３５】
ある予測された動作状態で使用されるテーパーは、格子ローブの形成が予想され、格子ローブの抑制が望まれる領域で均等に近接して隔てられた遠距離の空白位置を有するように決定されることができる。予測される動作状態と、所望の格子ローブの抑制特性を有するそれぞれのテーパーのファミリのデジタルライブラリは制御装置のメモリ中に記憶されることができる。
【００３６】
図７は類似しないテーパーを適用する例示的な方法300を示している。アンテナの動作モードが301でストレスされるならば、制御装置は302で、Δ周波数またはビーム変位が格子ローブの限度を超えるか否かを決定する。超えないならば（303）、アンテナはサイドローブの類似しないテーパーなしに304で使用される。超えるならば、制御装置は305でアンテナをステップ304で使用する前に、より低いサイドローブの類似しないテーパーを適用する。
【００３７】
典型的な実行では、図７の方法は予め定められた方法でストレスされるアンテナのアーキテクチャに提供されることができる。これは典型的に比較的大きい瞬間的な帯域幅または多数の受信ビーム形成を有する広いＥＳＡ走査角度に対する場合である。プロセスは動作状態に基づいて調節される係数でソフトウェアの予め定められたテーパーまたは等式を使用することができる。これは例えばプログラム可能な入力で検索表または等式或いはそれら両者を選択する等の恐らく協力作用の方法の実行で重要である。
【００３８】
調節は格子ローブの抑制が必要とされるときにはいつでも行われることができる。例えばＥＳＡビーム位置がアレイの広い側面の近くにあるとき、格子ローブの抑制問題が最小にされることのできる低損失テーパーが選択される。ビームの変位は格子ローブの限度を超えず、アンテナは低いサイドローブの類似しないテーパーを適用せずに使用されることができる。走査角度が増加され、オフ周波数格子ローブが増加するとき、サブアレイテーパーは不所望な格子ローブ位置に空白を位置させるように調節されることができる。ビーム変位または周波数差は格子ローブ限度を超える可能性があり、類似しないサイドローブテーパーが適用される可能性がある。典型的に、これは調節が必要とされるときは前もって知られる。実際に必要とされるか否かはレーダが動作される環境、即ちクラッタ特性のような状態にしたがい、付加的な外部干渉も影響する。調節技術の適用により得られた改良は、これらの技術を可能にするかまたは不能にすることによって幾つかの応用で観察されることができる。その技術は他の干渉消去技術に関連して使用されることができる。
【００３９】
図８はアレイの例示的なサブアレイからの遠距離パターンとアレイファクタを示しており、サブアレイはそれらの異なるテーパーが適用されている。この例示的な実施形態では、アレイは５つの全体的な高さの５０％オーバーラップのサブアレイを有し、これは４８波長範囲の開口を有する。示されているサブアレイテーパーは−２０、−３０、−４０ｄＢのＴａｙｌｏｒ加重であり、サブアレイの空白幅の効果がテーパーの増加と共に増加することを示している。例のテーパーは便宜性で選択され、最適なテーパーの選択を意味するつもりはない。第１及び第２のサブアレイパターンの空白位置の検査は、第１のアレイファクタローブの付近で複数の空白が反復していることを示している（ｋｘはほぼ＋／−０．１に等しい）。−３０ｄＢのＴａｙｌｏｒ加重は各５つのサブアレイで使用される。
【００４０】
さらに、−４０ｄＢのＴａｙｌｏｒ加重は５つのサブアレイビームポートを横切って配置される。この技術で最適なテーパーは各格子ローブ位置に空白を位置させる傾向がある。さらに、最適なテーパーセットは規則的なサブアレイの空白対空白の間隔を維持しながら、調節可能なサブアレイの空白位置を含むことができる。規則的なサブアレイの空白対空白の間隔はそれぞれの周期的なフルアレイ格子ローブに対する同じ空白の決定された格子ローブ消去効果を可能にする。
【００４１】
図８は、個々の加重されたサブアレイパターンに対する等しくないサイドローブの空白幅を示している。即ちサイドローブの空白部はメインローブ付近ではさらに近接な間隔を有している。さらにメインローブから離れると、空白はさらに広く隔てられる。これらのさらに広く隔てられた空白位置は類似しないＴａｙｌｏｒ加重を横切ってさえも同じ位置にはいる傾向がある。この類似しないＴａｙｌｏｒ加重の空白位置の類似性は、メインローブから離れた領域の格子ローブ抑制を弱める。
【００４２】
例示的なサブアレイ加重はサブアレイ１と５の−４０ｄＢのＴａｙｌｏｒと、サブアレイ２と４の−３０ｄＢのＴａｙｌｏｒと、サブアレイ３の−３０ｄＢのＴａｙｌｏｒであることができる。さらに−４０ｄＢのＴａｙｌｏｒ加重はサブアレイポートに与えられることができる。前述のパターン空白化の効果はｋｘ＝０．５７５付近で見られることができる。
【００４３】
アレイ構造当り７つのサブアレイの例示的なテーパーの選択について以下説明し、ここではテーパーＮｏ４は最低のサブアレイサイドローブレベルに対応し、テーパーＮｏ１は均等な照射に対応している。  
サブアレイＮｏ：１２３４５６７  
テーパーＮｏ：４３２１２３４
全体的な遠距離パターンを横切る異なる空白間隔を有する他の加重ファミリの選択はメインローブから離れた領域と近い領域の格子ローブ抑制を改良する。使用される加重ファミリは加重に関連される空白位置を格子ローブの位置と比較することにより選択される。
【００４４】
電子サブアレイ範囲の制御は、格子ローブ制御で多数の自由度を与えるためにサブアレイ電子テーパー制御と共に使用されることができる。この格子ローブ制御は広い瞬間的な帯域幅、オフ周波数または限定された走査の多数のビーム動作に有用である。これは必要性が生じるときダイナミックに使用されることができる。サブアレイＡｂｒｉｃｋ＠オーバーラップアーキテクチャの使用はアーキテクチャを簡単にし、それによって製造価格を減少し、より容易に較正されたアレイを提供する。
【００４５】
例示的な実施形態では、ダイナミックなテーパー調節制御はまた水平方向にオーバーラップし、垂直に分離され、隣接および／または接触するサブアレイに対しても適用されることができる。
【００４６】
前述の実施形態は本発明の原理を表すことができる可能な特定の実施形態の単なる例示であることが理解されよう。その他の構成も本発明の技術的範囲を逸脱せずに、当業者によりこれらの原理にしたがって容易に行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】電子的に走査されるアレイレーダの例示的なサブアレイアーキテクチャを示す図。
【図２】アレイの上及び下半分のそれぞれのサブアレイが共に合計されている実施形態を示す簡単なブロック図と、アレイ素子の例示的な列の簡単なブロック図。
【図３】Ｔ／Ｒモジュールを有するアレイ素子の簡単なブロック図。
【図４】実効的に等しくない範囲を有するサブアレイを有する例示的なアレイを示す図。
【図５】サブアレイを有するアレイの差区画の例示的な実施形態と、高低角または方位角差ビームを形成するモノパルス差回路を示す概略図。
【図６】サブアレイを有するアレイの差区画の例示的な実施形態を示す図。
【図７】類似しないテーパーをアレイのサブアレイに適用する例示的な方法を示す図。
【図８】類似しないテーパーを適用しているサブアレイの例示的な遠距離応答特性を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月19日(2009.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイの高さを有する放射素子のアレイと、
前記放射素子の複数の分離されたサブアレイとを具備し、前記複数のサブアレイは少なくとも第１のサブアレイと第２のサブアレイを含み、前記第１のサブアレイと第２のサブアレイは前記アレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有しており、前記第１のサブアレイは第２のサブアレイと垂直にオーバーラップせず、前記第１のサブアレイは第２のサブアレイと部分的に水平にオーバーラップし、前記分離されたサブアレイの前記放射素子は任意の他のサブアレイと共有されないで構成されている電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項２】
素子の複数の分離されたサブアレイはさらに第３のサブアレイを含み、第１のサブアレイは第３のサブアレイと水平にオーバーラップせず、第１及び第３のサブアレイはサブアレイの第１の行に配置され、
前記第１及び第３のサブアレイは第２のサブアレイと垂直にオーバーラップせず、第２のサブアレイは第１及び第３のサブアレイと部分的に水平にオーバーラップしている請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
素子の複数の分離されたサブアレイは、
相互に水平にオーバーラップしない第１の複数のサブアレイを有する第１の行と、
第１の行に垂直に隣接して配置され、相互に水平にオーバーラップしない第２の複数のサブアレイを有する第２の行を具備し、第１の複数のサブアレイのサブアレイは第２の複数のサブアレイのそれぞれ垂直に隣接するサブアレイと部分的にオーバーラップしている請求項１記載のアンテナ。
【請求項４】
前記サブアレイの高さは前記アレイの高さの約１／２である請求項１記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１のサブアレイは前記第２のサブアレイの５０％と部分的に水平にオーバーラップしている請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
放射素子のアレイを具備する電子的に走査されるアレイアンテナにおいて、前記アレイはアレイの高さとアレイの幅を有し、前記アレイアンテナは、
前記放射素子の複数の分離されたサブアレイを具備し、前記複数のサブアレイは第１の複数のサブアレイを有する第１の行と、第２の複数のサブアレイを具備する第２の行とを具備し、第１の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平にオーバーラップせず、前記第２の行は第１の行に垂直に隣接して配置され、第２の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平にオーバーラップせず、第１の複数のサブアレイのサブアレイは第２の複数のサブアレイのそれぞれ垂直に隣接するサブアレイと部分的にオーバーラップし、前記分離されたサブアレイの前記放射素子は任意の他のサブアレイとは共有されず、前記放射素子の前記複数の分離されたサブアレイは前記アレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有する電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項７】
前記サブアレイの高さは前記アレイの高さの約１／２である請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第１の行の前記サブアレイはそれぞれ前記第２の行の垂直に隣接する前記サブアレイと５０％オーバーラップしている請求項７記載のアンテナ。
【請求項９】
放射素子のアレイを具備する電子的に走査されるアレイアンテナにおいて、前記アレイはアレイの高さとアレイの幅を有し、前記アレイアンテナは、
前記放射素子の複数の分離されたサブアレイを具備し、前記複数のサブアレイは前記アレイの高さよりも小さいサブアレイの高さを有し、第１の複数のサブアレイを有する第１の行と、第２の複数のサブアレイを具備する第２の行を具備し、第１の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平にオーバーラップせず、前記第２の行は第１の行に垂直に隣接して配置され、第２の複数のサブアレイのサブアレイは相互に水平にオーバーラップせず、第１の複数のサブアレイのサブアレイは第２の複数のサブアレイのそれぞれ垂直に隣接するサブアレイと部分的にオーバーラップし、前記分離されたサブアレイの前記放射素子は任意の他のサブアレイとは共有されず、さらに、アレイアンテナは各サブアレイに対して１つの複数の結合器マニホルドを具備し、各マニホルドは受信モード期間中にサブアレイポートでサブアレイ信号を提供するため、対応するサブアレイの放射素子にそれぞれ結合するアレイアンテナ。
【請求項１０】
前記サブアレイの高さは前記アレイの高さの約１／２である請求項９記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１の行の前記サブアレイはそれぞれ前記第２の行の垂直に隣接する前記サブアレイと５０％オーバーラップしている請求項９記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記第１の行の前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和と、前記第２の行の前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和との差を表す差信号を発生するためにモノパルス高低角差回路を具備している請求項９記載のアンテナ。
【請求項１３】
さらに、アレイの垂直中心軸の第１の側方に配置された前記サブアレイの第１のグループの前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和と、アレイの垂直中心軸の第２の側方に配置された前記サブアレイの第２のグループの前記マニホルドの前記サブアレイポートで受信された信号の和との差を表す差信号を発生するためのモノパルス方位角差回路を具備している請求項９記載のアンテナ。
【請求項１４】
さらに、各放射素子に結合される増幅器と、
アレイの組み合わされたパターン特性を変更するように１以上の前記増幅器を選択的にディスエーブルするために各前記各増幅器のオン／オフ状態を選択的に制御するアレイ制御装置とを具備している請求項９記載のアンテナ。
【請求項１５】
ディスエーブルされていない各前記放射素子は均等に照射される請求項１４記載のアンテナ。
【請求項１６】
さらに、それぞれ各放射素子に結合されるアクチブ送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュールのセットと、
第１の照射関数を第１のサブアレイへ適用し、第２の照射関数を第２のサブアレイへ適用するためＴ／Ｒモジュールのセットの動作を制御するアレイ制御装置を具備しており、前記第１の照射関数は前記第２の照射関数と異なっている請求項９記載のアンテナ。
【請求項１７】
第１及び第２の照射関数は、格子ローブの抑制が望まれる領域中の近接した間隔の遠距離の空白位置を配置する請求項１６記載のアンテナ。
【国際調査報告】
2009513035.tif 000011
2009513035.tif 000012
2009513035.tif 000013