(57)【要約】【課題】アクティブフェーズドアレイアンテナ装置では、故障発見のためのモニタ専用の回路構成を必要とする。【解決手段】アクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信モジュールが、システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、上記複数の分岐装置は、上記移相器を通過した上記第１の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第３の信号を上記出力端子に伝播する第１の信号経路と、上記第２の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第４の信号を上記移相器を通して上記出力端子に伝播する第２の信号経路と、上記入力端子と上記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する。【選択図】      図１
2015175765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、
システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、
移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する
送受信モジュール。
【請求項２】
前記複数の分岐装置は、前記移相器の出力を増幅する増幅器と前記移相器との間に挿入された第１分岐装置、及び前記増幅器の入力を受けて送受信信号を分離する送受分離装置と前記移相器との間に挿入された第２分岐装置を含む、請求項１に記載の送受信モジュール。
【請求項３】
前記送受信モジュールが空中線素子へ送信信号を出力しているときに、
前記システム用受信検波回路は、前記送受分離装置から伝送されて前記方向性結合器で減衰された前記送信信号を送信時のモニタ信号として受信する、請求項１又は請求項２に記載の送受信モジュール。
【請求項４】
前記送受信モジュールが空中線素子から受信信号を受信しているときに、
前記システム用信号発生回路は、受信時のモニタ信号を出力し、
受信時のモニタ信号は、前記方向性結合器、前記第２分岐装置、前記移相器、及び前記第１分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路に入力される、請求項２に記載の送受信モジュール。
【請求項５】
前記複数の分岐装置は、前記第１分岐装置と前記出力端子との間に接続された第３分岐装置と、前記第３分岐装置と前記出力端子との間に接続された第４分岐装置と、前記第３分岐装置と前記方向性結合器との間に接続された第５分岐装置と、前記第５分岐装置と前記第２分岐装置との間に接続された第６分岐装置と、前記第６分岐装置と前記出力端子との間に接続された第７分岐装置とをさらに有する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の送受信モジュール。
【請求項６】
非レーダ動作時には、前記システム用信号発生回路がモニタ信号を出力し、前記第７分岐装置及び前記第４分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路が前記モニタ信号を受信する、請求項５に記載の送受信モジュール。
【請求項７】
複数の空中線素子と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記空中線素子への送信信号及び前記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールへ前記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールから前記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置において、
前記送受信モジュールは、前記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、前記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記送受信モジュールの前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項８】
前記送受信モジュールの前記複数の分岐装置は、前記移相器の出力を増幅する増幅器と前記移相器との間に挿入された第１分岐装置、及び前記増幅器の入力を受けて送受信信号を分離する送受分離装置と前記移相器との間に挿入された第２分岐装置を含む、請求項７に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を有するレーダシステム。
【請求項１０】
複数の空中線素子と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記空中線素子への送信信号及び前記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールへ前記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールから前記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法であって、
前記送受信モジュールは、前記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、前記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成するよう、制御される
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダシステム、それに用いるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置及び送受信モジュールに関し、特にアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置は、アンテナ素子ごとに分散した送受信モジュールを有するアンテナであり、各アンテナ素子からの送信電力の総和が実際の送信電力となる。この送受信モジュールは、能動素子を有するために他の構成品に比べて故障頻度が高い。
【０００３】
特許文献２はアクティブフェーズドアレイアンテナを備えるレーダ装置に関するものであり、その段落００１０には信号分配回路が送受信モジュールに制御信号や送信ＲＦ信号の分配供給を行って、受信ＲＦ信号の信号合成を行うことが提案されている。このような構成により特許文献２では、レーダ装置の構成を変更することなく、運用状況に応じてレーダ性能を自由に可変することが段落００２５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３１１９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４５２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、背景技術のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置には以下のような課題がある。
【０００６】
特許文献２のレーダ装置で故障発見のためのモニタを行おうとすると、モニタ専用の回路構成を必要とすることである。レーダ送信時にモニタを行うためには、送信時の送信モニタ信号による送信回路のモニタ機能を必要とする。さらに、レーダ受信時にモニタを行うためには、受信時の受信信号による受信回路のモニタ機能及び受信モニタ信号の送信による受信回路のモニタ機能を必要とする。送受信モジュールが数千個に及ぶレーダ装置では、モニタ専用のハードウェア（送信モニタ用検波回路及び受信モニタ用信号発生回路）を設けるため、接続される配線部を含む回路構成が膨大となり、レーダ装置の複雑化や大型化、重量化を招く。
【０００７】
レーダ装置などに設けられる送受信モジュールにおいて、送信信号や受信信号のモニタをモニタ専用のハードウェアを用いることなく実現することが、特許文献１で提案されている。特許文献１の送受信モジュールでは、送受信モジュールに複数の分岐装置を設けてこの分岐装置を制御し、励振器が生成する送信信号を受信器に送ることによりモニタを行っている。しかしながら、特許文献１は、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置では位相制御が必要となるのでそのまま適用可能な実現手段を、提供するものではない。さらに、送信信号の発生器から送受信モジュールまでの伝送経路間の故障と、送受信モジュール内部の故障と、受信信号の受信器から送受信モジュールまでの伝送経路の故障とを切り分けて把握することができない。
【０００８】
本発明の目的は、背景技術のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置では故障発見のためのモニタ専用の回路構成を必要とする、という課題を解決できるレーダシステム、それに用いるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置、及び送受信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る送受信モジュールは、システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
上記複数の分岐装置は、
上記移相器を通過した上記第１の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第３の信号を上記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
上記第２の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第４の信号を上記移相器を通して上記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
上記入力端子と上記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する。
【００１０】
さらに、本発明に係るアクティブフェーズドアレイアンテナ装置は、複数の空中線素子と、上記空中線素子ごとに設けられ、上記空中線素子への送信信号及び上記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、上記空中線素子ごとに設けられ、上記送受信モジュールへ上記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、上記空中線素子ごとに設けられ、上記送受信モジュールから上記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置において、
上記送受信モジュールは、上記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、上記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
上記送受信モジュールの上記複数の分岐装置は、
上記移相器を通過した上記第１の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第３の信号を上記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
上記第２の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第４の信号を上記移相器を通して上記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
上記入力端子と上記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する。
【００１１】
さらに、本発明に係るレーダシステムは、上記アクティブフェーズドアレイアンテナ装置を有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係るアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法は、複数の空中線素子と、上記空中線素子ごとに設けられ、上記空中線素子への送信信号及び上記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、上記空中線素子ごとに設けられ、上記送受信モジュールへ上記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、上記空中線素子ごとに設けられ、上記送受信モジュールから上記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法であって、
上記送受信モジュールは、上記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、上記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
上記複数の分岐装置は、
上記移相器を通過した上記第１の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第３の信号を上記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
上記第２の信号のうち上記方向性結合器によって分岐された第４の信号を上記移相器を通して上記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
上記入力端子と上記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成するよう、制御される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モニタ専用の回路構成を持たずに故障発見できるレーダシステム、それに用いるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置、及び送受信モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【図２】図１のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の動作を説明するブロック図である。
【図３】図１のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の動作を説明するブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【図５】背景技術のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【図６】背景技術のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明に関連するアクティブフェーズドアレイアンテナ装置について、図５及び図６を用いて説明する。
【００１６】
図５を参照すると、レーダ動作時、当該＃１送受信モジュール２０１へ励振信号発生回路２０５より入力される励振信号は、端子１１４、増幅器１０１を通り分岐装置１０２により増幅器１０３に伝送される。さらに、移相器１０４、増幅器１０５、分岐装置１０６、増幅器１０７、送受分離装置１０８、方向性結合器１０９の順に回路を通り、送信信号として空中線素子２０３から空間へ照射される。
【００１７】
また、図５に示すように、方向性結合器１０９により減衰された送信信号は、分岐装置１１０を通り端子１１６より送信モニタ用検波回路２０７へ伝送される。こうして、送信信号のモニタ用である、送信モニタ信号として使用される。この時、ビーム制御部２０２により、各分岐装置及び各増幅器、移相器は制御され、送信時の動作をする（図５）。これにより送信時の送信モニタ信号による送信回路のモニタを行い、送信回路の振幅・位相特性の測定を行うことができる。
【００１８】
また、図６に示すように、当該＃１送受信モジュール２０１へ空中線素子２０３から入力されるレーダ受信信号は、方向性結合器１０９へ伝送される。その後、送受分離装置１０８、増幅器１１２、分岐装置１０２、増幅器１０３、移相器１０４、増幅器１０５、分岐装置１０６、増幅器１１１の順に回路を通り、端子１１３よりシステム用受信検波回路２０４へ伝送される。こうして、受信信号のモニタ用である、受信モニタ信号として使用される。この時、ビーム制御部２０２より、各分岐装置及び各増幅器、移相器は制御され、受信時の動作をする（図６）。これにより受信時の受信モニタ信号による受信回路のモニタを行い、受信回路の振幅・位相特性の測定を行うことができる。
【００１９】
レーダ非動作時、受信時の動作（図６）の状態では、当該＃１送受信モジュール２０１へ受信モニタ用信号発生回路２０６より受信モニタ信号が入力される。この入力された受信モニタ信号は、端子１１５、分岐装置１１０、方向性結合器１０９を通り、レーダ動作時の受信時の伝送と同様の回路によりシステム用受信検波回路２０４へ伝送される。こうして、受信信号のモニタ用である、受信モニタ信号として使用される。これにより受信時の受信モニタ信号の送信による受信回路のモニタを行い、受信回路の振幅・位相特性の測定を行うことができる。
【００２０】
このように、図５や図６に示される送受信モジュールでは、各回路のモニタによる振幅・移相特性の測定を行うことで、故障判定を行うことができる。しかしながら、図５や図６に示される送受信モジュールでは、送信時の送信モニタ信号による送信回路のモニタ機能として送信モニタ用検波回路２０７（図５参照）を必要とする。さらに、受信時の受信信号による受信回路のモニタ機能及び受信モニタ信号の送信による受信回路のモニタ機能として受信モニタ用信号発生回路２０６（図６参照）を必要とする。そのため、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール２０１は、励振信号発生回路２０５及びシステム用受信検波回路２０４だけでなく、モニタ専用の受信モニタ用信号発生回路２０６及び送信モニタ用検波回路２０７とも、接続する必要がある。
【００２１】
＃１〜＃Ｎ送受信モジュール２０１が数千個に及ぶレーダ装置では、モニタ専用のハードウェア（送信モニタ用検波回路及び受信モニタ用信号発生回路）を設けるため、接続される配線部を含む回路構成が膨大となり、レーダ装置の複雑化や大型化、重量化を招く。
【００２２】
また、このような構造を持つレーダシステムは２４時間連続運用のシステムとして実用化されている。経年劣化等で一部の動作不良及び故障が発生した際に、迅速に不良部分を発見し、対処することが求められる。
【００２３】
図５や図６に示すアクティブフェーズドアレイアンテナ装置では、モニタ専用のハードウェアによって、それらに接続される配線部と＃１〜＃Ｎ送受信モジュールを含む回路構成の振幅・位相特性を測定し、故障の有無を判断可能ではある。しかしながら、＃１〜＃Ｎ送受信モジュールの内外のどちらに故障箇所があるのか、瞬時に判断不可能である、という課題がある。そのため、都度、レーダ装置から、時には数千個ある送受信モジュールから故障と思われる送受信モジュールを取り外し、測定器に接続して故障探求する必要がある。或いはまた、取り外した送受信モジュールに故障が見つからず、実は配線部の故障であったことが後に判明し、時間を浪費してしまうなどの２度、３度の手間がかかる、という課題がある。
【００２４】
〔第１実施形態〕
次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。初めに、本発明の第１実施形態によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置について、説明する。
【００２５】
本実施形態のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置は図１に示すように、送受信モジュール１と、ビーム制御部２と、システム用受信検波回路３と、システム用信号発生回路４と、空中線素子５とを有する。＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１や、＃１〜＃Ｎ空中線素子５が多数配列されてレーダシステムを構成している。
【００２６】
各送受信モジュール１は、移相器１４と、増幅器１３、１５、１７、２２、２７と、送受分離装置１８と、分岐装置１２、１６、２０、２３、２４、２５、２６と、方向性結合器１９と、分岐装置１２、１６、２０、２３、２４、２５、２６とを有している。さらに、各送受信モジュール１の出力端子２８にはシステム用受信検波回路３が接続されている。さらに、各送受信モジュール１の入力端子２９にはシステム用信号発生回路４が接続されている。
【００２７】
ここで分岐装置１２、１６、２０、２３、２４、２５、２６は、それぞれ単極双投型のスイッチである。分岐装置１２は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ａと接点Ｂ或いは接点Ｃとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置１６は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｄと接点Ｅ或いは接点Ｆとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置２０は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｇと接点Ｈ或いは接点Ｉとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置２３は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｊと接点Ｋ或いは接点Ｌとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置２４は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｍと接点Ｎ或いは接点Ｏとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置２５は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｐと接点Ｑ或いは接点Ｒとが接続されるように、切り替えられる。分岐装置２６は、ビーム制御部２からの制御により、接点Ｓと接点Ｔ或いは接点Ｕとが接続されるように、切り替えられる。
【００２８】
移相器１４は、図１に示すように、例えば移相量が１１．２５°、２２．５°、４５．０°、９０．０°及び１８０°の移相回路が縦続接続された多ビット移相回路で構成される。移相器１４は、これら移相回路をオンオフすることにより０°から３６０°の移相が実現される。
【００２９】
次に本実施形態のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の動作について説明する。
【００３０】
レーダ動作の送信時は、図２に示すように、当該＃１送受信モジュール１へ励振信号がシステム用信号発生回路４より入力される。システム用信号発生回路４より入力された励振信号は、入力端子２９、分岐装置２５に入力され分岐装置２０を通り、増幅器２７に伝達される。さらに、分岐装置１２、増幅器１３、移相器１４、増幅器１５、分岐装置１６、増幅器１７、送受分離装置１８、方向性結合器１９の順に回路を通り、送信信号として空中線素子５から空間へ照射される。ここで送信信号とは、励振信号の振幅や位相を増幅器１３や位相器１４などで調整した後の信号である。
【００３１】
さらに図２に示すように、方向性結合器１９により減衰した送信信号は、分岐装置２６、分岐装置２３、及び分岐装置２４を通り、システム用受信検波回路３へ伝送される。こうして、システム用受信検波回路３へ伝送された信号は、送信信号のモニタ用信号である、送信モニタ信号として使用される。この時、ビーム制御部２より、本実施形態の分岐装置２３、２４、２５、２６を含む各分岐装置及び各増幅器、移相器は制御され、送信時の動作（図２）をする。これにより送信時の送信モニタ信号による送信回路のモニタを行い、送信回路の振幅・位相特性を測定することが可能となる。
【００３２】
またレーダ動作の受信時は、図３に示すように、当該＃１送受信モジュール１へ空中線素子５より受信信号が入力され、方向性結合器１９へ伝送される。その後、送受分離装置１８、増幅器２２、分岐装置１２、増幅器１３、移相器１４、増幅器１５、分岐装置１６、増幅器２１へ伝達される。さらに、分岐装置２３、分岐装置２４を通り、出力端子２８よりシステム用受信検波回路３へ伝送される。この時、ビーム制御部２より、本実施形態の分岐装置２３、２４、２５、２６を含む各分岐装置及び各増幅器、移相器は制御され、受信時の動作（図３）をする。
【００３３】
非レーダ動作時には、受信時の動作（図３）の状態で、当該＃１送受信モジュール１へシステム用信号発生回路４より受信信号のモニタ用である、受信モニタ信号が入力される。入力された受信モニタ信号は、入力端子２９、分岐装置２５、分岐装置２０、分岐装置２６を通り、方向性結合器１９へ伝送される。さらに、送受分離装置１８、増幅器２２、分岐装置１２、増幅器１３、移相器１４、増幅器１５、及び分岐装置１６を通り、増幅器２１へ伝送される。さらに、分岐装置２３及び分岐装置２４を通り、出力端子２８よりシステム用受信検波回路３へ伝送される。これにより受信時の受信モニタ信号の送信による受信回路のモニタを行い、受信回路の振幅・位相特性を測定することが可能となる。
【００３４】
本実施形態によれば、図５や図６のシステム用受信検波回路２０４と送信モニタ用検波回路２０７とを一つにまとめることができる。さらに、図５や図６の励振信号発生回路２０５と受信モニタ用信号発生回路２０６とを一つにまとめることができる。本実施形態によれば、まとめた前者をシステム用受信検波回路３とし、まとめた後者をシステム用信号発生回路４とし、モニタ専用の回路をなくし、回路を簡略化した構成を実現できる。
【００３５】
次に、本発明の本実施形態により新たに実現される機能を説明する。
【００３６】
非レーダ動作時には、図１に示すようにビーム制御部２が分岐装置２４及び分岐装置２５を制御する。すなわち、ビーム制御部２により分岐装置２４及び分岐装置２５は制御され、＃１送受信モジュール１外のモニタ用の動作（図１）をする。＃２〜＃Ｎ送受信モジュール１外のモニタ用の動作も同様である。これにより、当該＃１送受信モジュール１へシステム用信号発生回路４より入力される配線部モニタ信号は、入力端子２９、分岐装置２５に入力された後、＃１送受信モジュール１内部に伝送されることなく、分岐装置２４に伝送される。こうして、そのまま出力端子２８よりシステム用受信検波回路３へ配線部モニタ信号として出力される。
【００３７】
出力された配線部モニタ信号をシステム用受信検波回路３で確認する。これにより、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１内部を除く、システム用信号発生回路４〜システム用受信検波回路３の、振幅・位相特性を測定し、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１外の故障の有無を確認することが可能となる。
【００３８】
上記により、本発明の本実施形態によれば、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１をレーダシステムに接続した状態で、送受信モジュール内外の振幅・位相特性を切り分けて測定可能である。これにより、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１を取り外して故障探求する必要がなく、迅速な処置を行うことが可能となる。
【００３９】
その結果、レーダシステムにおけるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置において、＃１〜＃Ｎ送受信モジュールをレーダシステムに接続した状態で、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール内外を切り分けて故障探求することが可能である。また、モニタ専用回路を持つことなく、振幅・位相特性を正確に測定可能な、回路構成を有するアクティブフェーズドアレイアンテナ装置並びにレーダシステム及び送受信モジュールを実現できる。
【００４０】
分岐装置２４、２５により、モジュール入力端での折り返し系統ができ、この系統の移相・振幅の測定によりモジュール測定の校正が実現できるようになる。これにより、システム用受信検波回路３〜出力端子２８、やシステム用信号発生回路４〜入力端子２９間のケーブルロス及び移相を無視することができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置について、説明する。本実施形態は、上述した第１実施形態の変形例である。アクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信モジュールにおける基本的構成は前述の通りであるが、本実施形態では振幅・位相特性の測定について更に工夫している。
【００４２】
図４は、本発明の第２実施形態のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロック図である。図４の構成は、図１のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信モジュールにおいて、ビーム制御部に補正回路を追加したビーム制御・補正部６を追加したものである。このビーム制御・補正部６はシステム用受信検波回路３とシステム用信号発生回路４を制御するパラメータテーブルを持っている。そして、システム用受信検波回路３とシステム用信号発生回路４と接続し、振幅・位相特性の測定結果を受信し、制御信号を送ることが可能である。
【００４３】
＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１や、接続される配線部には、それぞれの周波数特性が存在する。この周波数特性により、システム用信号発生回路４からの励振信号や受信部へのレーダ受信信号の振幅・位相にばらつきが発生する場合がある。さらに、経年劣化などにより、この振幅・位相のばらつきが大きくなる場合がある。
【００４４】
本実施形態では、この振幅・位相のばらつきを補正するために、ビーム制御・補正部６を使用する。ビーム制御・補正部６は、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１をレーダシステムに接続した状態で、送受信モジュール内外の振幅・位相特性の測定結果をシステム用受信検波回路３から受信する。受信した振幅・位相特性の測定結果を元に、予め持っている振幅・位相特性の初期値との差異から振幅・位相特性の補正用パラメータを作成する。
【００４５】
そして、作成した補正用パラメータを元に、最適なビームを空間に形成できるようにシステム用受信検波回路３とシステム用信号発生回路４に、任意にフィードバックする。すなわち、周波数特性や経年劣化を考慮して、最適なビームを空間に形成できるようにシステム用受信検波回路３とシステム用信号発生回路４と＃１〜＃Ｎ送受信モジュールにフィードバックする。上記フィードバックにより、＃１送受信モジュール１内部、及び＃１送受信モジュール１外部のシステム用信号発生回路４〜入力端子２９〜分岐装置２５〜分岐装置２４〜出力端子２８〜システム用受信検波回路３間、及び＃１〜＃Ｎ送受信モジュールの、補正・キャリブレーションを行う。具体的には、システム用信号発生回路４に対しては出力する励振信号の振幅と位相の調整を、＃１送受信モジュールに対しては各増幅器１３、１５、１７、２２、や２７の振幅、移相器１４の位相を、それぞれ制御する。
【００４６】
これにより、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１をレーダシステムに接続した状態で、きめこまやかな補正・キャリブレーションを行うことが可能で、レーダシステムの性能を常に最適な状態で維持することができる。
【００４７】
また、上記補正用パラメータと初期値との差異がフィードバック不可の値の範囲となった場合には、次のようにみなすことも可能である。すなわち、＃１送受信モジュール１内部、及び＃１送受信モジュール１外部のシステム用信号発生回路４〜入力端子２９〜分岐装置２５〜分岐装置２４〜出力端子２８〜システム用受信検波回路３間に故障が発生したとみなすことも可能である。これにより、故障探求の時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００４８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、図５や図６のシステム用受信検波回路２０４と送信モニタ用検波回路２０７とをまとめることができる。さらに、図５や図６の励振信号発生回路２０５と受信モニタ用信号発生回路２０６とをまとめることができる。本実施形態によれば、まとめた前者をシステム用受信検波回路３とし、まとめた後者をシステム用信号発生回路４とし、モニタ専用の回路をなくし、回路を簡略化した構成を実現できる。
【００４９】
さらに第１実施形態と同様に、非レーダ動作時、図４に示すようにビーム制御部２は分岐装置２４及び分岐装置２５を制御する。こうして配線部モニタ信号を確認することにより、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１内部を除く、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１外の故障の有無を確認することが可能となる。
【００５０】
さらに、第１実施形態と同様に、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１をレーダシステムに接続した状態で、送受信モジュール内と外の振幅・位相特性を切り分けて測定可能である。これにより、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１を取り外して故障探求する必要がなく、迅速な処置を行うことが可能となる。また、モニタ専用回路を持つことなく、振幅・位相特性を正確に測定可能な、回路構成を有する送受信モジュール、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置及びレーダシステムを実現できる。
【００５１】
さらに本実施形態によれば、ビーム制御・補正部６により振幅・位相のばらつきを補正することができる。作成した振幅・位相特性の補正用パラメータを元に、システム用受信検波回路３とシステム用信号発生回路４に、任意にフィードバックする。これにより、周波数特性や経年劣化を考慮して、最適なビームを空間に形成できる。こうして、＃１〜＃Ｎ送受信モジュール１をレーダシステムに接続した状態で、きめこまやかな補正・キャリブレーションを行うことが可能であり、レーダシステムの性能を常に最適な状態で維持することができる。
【００５２】
さらに本実施形態によれば、送受信モジュールの数の分だけ必要となるシステム用受信検波回路３〜出力端子２８、やシステム用信号発生回路４〜入力端子２９間の多数のケーブルの位相及び挿入位相がばらついても良くなる。その結果、ケーブルの規格をゆるめることが可能となり、コストダウンが可能となる。
【００５３】
以上好ましい本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施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することが可能である。また、実施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又は組み合わせても良い。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００５４】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する
送受信モジュール。
（付記２）前記複数の分岐装置は、前記移相器の出力を増幅する増幅器と前記移相器との間に挿入された第１分岐装置、及び前記増幅器の入力を受けて送受信信号を分離する送受分離装置と前記移相器との間に挿入された第２分岐装置を含む、付記１に記載の送受信モジュール。
（付記３）前記送受信モジュールが空中線素子へ送信信号を出力しているときに、
前記システム用受信検波回路は、前記送受分離装置から伝送されて前記方向性結合器で減衰された前記送信信号を送信時のモニタ信号として受信する、付記１又は付記２に記載の送受信モジュール。
（付記４）前記送受信モジュールが空中線素子から受信信号を受信しているときに、
前記システム用信号発生回路は、受信時のモニタ信号を出力し、
受信時のモニタ信号は、前記方向性結合器、前記第２分岐装置、前記移相器、及び前記第１分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路に入力される、付記２に記載の送受信モジュール。
（付記５）前記複数の分岐装置は、前記第１分岐装置と前記出力端子との間に接続された第３分岐装置と、前記第３分岐装置と前記出力端子との間に接続された第４分岐装置と、前記第３分岐装置と前記方向性結合器との間に接続された第５分岐装置と、前記第５分岐装置と前記第２分岐装置との間に接続された第６分岐装置と、前記第６分岐装置と前記出力端子との間に接続された第７分岐装置とをさらに有する、付記１乃至付記４のいずれか一つに記載の送受信モジュール。
（付記６）非レーダ動作時には、前記システム用信号発生回路がモニタ信号を出力し、前記第７分岐装置及び前記第４分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路が前記モニタ信号を受信する、付記５に記載の送受信モジュール。
（付記７）複数の空中線素子と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記空中線素子への送信信号及び前記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールへ前記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールから前記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置において、
前記送受信モジュールは、前記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、前記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記送受信モジュールの前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成する
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記８）前記送受信モジュールの前記複数の分岐装置は、前記移相器の出力を増幅する増幅器と前記移相器との間に挿入された第１分岐装置、及び前記増幅器の入力を受けて送受信信号を分離する送受分離装置と前記移相器との間に挿入された第２分岐装置を含む、付記７に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記９）前記送受信モジュールが空中線素子へ送信信号を出力しているときに、
前記システム用受信検波回路は、前記送受分離装置から伝送されて前記方向性結合器で減衰された前記送信信号を送信時のモニタ信号として受信する、付記７又は付記８に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記１０）前記送受信モジュールが空中線素子から受信信号を受信しているときに、
前記システム用信号発生回路は、受信時のモニタ信号を出力し、
受信時のモニタ信号は、前記方向性結合器、前記第２分岐装置、前記移相器、及び前記第１分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路に入力される、付記８に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記１１）前記複数の分岐装置は、前記第１分岐装置と前記出力端子との間に接続された第３分岐装置と、前記第３分岐装置と前記出力端子との間に接続された第４分岐装置と、前記第３分岐装置と前記方向性結合器との間に接続された第５分岐装置と、前記第５分岐装置と前記第２分岐装置との間に接続された第６分岐装置と、前記第６分岐装置と前記出力端子との間に接続された第７分岐装置とをさらに有する、付記７乃至付記１０のいずれか一つに記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記１２）非レーダ動作時には、前記システム用信号発生回路がモニタ信号を出力し、前記第７分岐装置及び前記第４分岐装置を経由して、前記システム用受信検波回路が前記モニタ信号を受信する、付記１１に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
（付記１３）付記７乃至付記１２のいずれか一つに記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を有するレーダシステム。
（付記１４）複数の空中線素子と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記空中線素子への送信信号及び前記空中線素子からの受信信号を増幅及び位相制御する送受信モジュールと、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールへ前記送信信号を出力するシステム用信号発生回路と、前記空中線素子ごとに設けられ、前記送受信モジュールから前記受信信号を入力するシステム用受信検波回路と、を備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法であって、
前記送受信モジュールは、前記システム用信号発生回路から第１の信号を受け付ける入力端子と、前記システム用受信検波回路に第２の信号を送出する出力端子と、移相器と、増幅器と、方向性結合器と、複数の分岐装置と、を有し、
前記複数の分岐装置は、
前記移相器を通過した前記第１の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第３の信号を前記出力端子に伝播する第１の信号経路と、
前記第２の信号のうち前記方向性結合器によって分岐された第４の信号を前記移相器を通して前記出力端子に伝播する第２の信号経路と、
前記入力端子と前記出力端子を接続する第３の信号経路のいずれかを構成するよう、制御される
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置のモニタ方法。
【符号の説明】
【００５５】
１    送受信モジュール
２    ビーム制御部
３    システム用受信検波回路
４    システム用信号発生回路
５    空中線素子
１２、１６、２０、２３、２４、２５、２６    分岐装置
１４    移相器
１５、１７、２１、２２、２７    増幅器
１８    送受分離装置
１９    方向性結合器
２８    出力端子
２９    入力端子
【図１】
2015175765.tif 000003
【図２】
2015175765.tif 000004
【図３】
2015175765.tif 000005
【図４】
2015175765.tif 000006
【図５】
2015175765.tif 000007
【図６】
2015175765.tif 000008