(57)【要約】  事前に設定した位相値にしたがって移相器（３−１ｎ）〜（３−８ｎ）を制御することで、素子アンテナ（２−１ｎ）〜（２−８ｎ）の励振位相を切り換える励振位相切換部（４）を設け、放射パターン形成部（１２）が、励振位相切換部（４）により励振位相が切り換えられる毎に、和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成する。
2016125743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受信する複数の素子アンテナと、前記素子アンテナの励振位相を調整する複数の移相器とを含んでいる複数のサブアレーアンテナと、
前記複数の移相器を制御することで、前記複数の素子アンテナの励振位相を切り換える励振位相切換部と、
前記サブアレーアンテナ毎に設けられ、当該サブアレーアンテナに含まれている複数の素子アンテナの受信信号を合成して、前記複数の受信信号の合成信号を出力する複数の電力合成器と、
前記複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成する信号合成部と、
前記励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、前記信号合成部により生成された和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することで和パターンに係る放射パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することで差パターンに係る放射パターンを形成する放射パターン形成部と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記信号合成部は、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することによる和信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を方位角方向に逆相合成することによる方位角方向の差信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を仰角方向に逆相合成することによる仰角方向の差信号の生成とを行い、
前記放射パターン形成部は、前記励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、前記信号合成部により生成された和信号と方位角方向及び仰角方向の差信号との位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することによる和パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の方位角方向の差信号を時間積分することによる方位角方向の差パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の仰角方向の差信号を時間積分することによる仰角方向の差パターンに係る放射パターンの形成とを行うことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記信号合成部は、
前記複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成するアナログモノパルスコンパレータと、
前記アナログモノパルスコンパレータにより生成されたアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、前記ディジタルの和信号を前記放射パターン形成部に出力する第１のアナログディジタル変換器と、
前記アナログモノパルスコンパレータにより生成されたアナログの差信号をディジタル信号に変換して、前記ディジタルの差信号を前記放射パターン形成部に出力する第２のアナログディジタル変換器とを含んでいることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記信号合成部は、
前記複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することによるアナログの和信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を方位角方向に逆相合成することによる方位角方向のアナログの差信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を仰角方向に逆相合成することによる仰角方向のアナログの差信号の生成とを行うアナログモノパルスコンパレータと、
前記アナログモノパルスコンパレータにより生成されたアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、前記ディジタルの和信号を前記放射パターン形成部に出力する第１のアナログディジタル変換器と、
前記アナログモノパルスコンパレータにより生成された方位角方向のアナログの差信号を方位角方向のディジタルの差信号に変換して、前記方位角方向のディジタルの差信号を前記放射パターン形成部に出力する第２のアナログディジタル変換器と、
前記アナログモノパルスコンパレータにより生成された仰角方向のアナログの差信号を仰角方向のディジタルの差信号に変換して、前記仰角方向のディジタルの差信号を前記放射パターン形成部に出力する第３のアナログディジタル変換器とを含んでいることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記信号合成部は、
前記電力合成器毎に設けられ、当該電力合成器から出力されたアナログの合成信号をディジタルの合成信号に変換して、前記ディジタルの合成信号を出力する複数のアナログディジタル変換器と、
前記複数のアナログディジタル変換器から出力されたディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成して、前記ディジタルの和信号を前記放射パターン形成部に出力するとともに、前記複数の電力合成器から出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することでディジタルの差信号を生成して、前記ディジタルの差信号を前記放射パターン形成部に出力するディジタルモノパルスコンパレータとを含んでいることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記信号合成部は、
前記電力合成器毎に設けられ、当該電力合成器から出力されたアナログの合成信号をディジタルの合成信号に変換して、前記ディジタルの合成信号を出力する複数のアナログディジタル変換器と、
前記複数のアナログディジタル変換器から出力されたディジタルの合成信号を同相合成することによるディジタルの和信号の生成と、前記複数のアナログディジタル変換器から出力されたディジタルの合成信号を方位角方向に逆相合成することによる方位角方向のディジタルの差信号の生成と、前記複数のアナログディジタル変換器から出力されたディジタルの合成信号を仰角方向に逆相合成することによる仰角方向のディジタルの差信号の生成とを行い、前記ディジタルの和信号、前記方位角方向のディジタルの差信号及び前記仰角方向のディジタルの差信号を前記放射パターン形成部に出力するディジタルモノパルスコンパレータとを含んでいることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記信号合成部は、
前記電力合成器毎に設けられ、当該電力合成器から出力されたアナログの合成信号をディジタルの合成信号に変換して、前記ディジタルの合成信号を出力する複数のアナログディジタル変換器と、
前記複数のアナログディジタル変換器から出力されたディジタルの合成信号を同相合成することによるディジタルの和信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することによるディジタルの差信号の生成と、前記複数の電力合成器から出力されたディジタルの合成信号を重み付け合成することによる放射パターン形成用の信号の生成とを行うビームフォーミングネットワークとを含んでおり、
前記励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、前記信号合成部により生成された和信号、差信号及び放射パターン形成用信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することによる和パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の差信号を時間積分することによる差パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の放射パターン形成用信号を時間積分することによる放射パターンの形成とを行うことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記励振位相切換部は、
前記複数の素子アンテナの励振位相の切換回数を設定する切換回数設定器と、
前記複数の素子アンテナの励振位相の位相値を前記切換回数設定器により設定された切換回数分だけ設定する位相値設定器と、
前記位相値設定器により設定された位相値にしたがって前記複数の移相器を制御することで、前記切換回数設定器により設定された切換回数だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相を切り換える制御器とを含んでいることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記位相値設定器は、前記切換回数設定器により設定された切換回数が２回であれば、２回分の前記複数の素子アンテナの励振位相が共役の関係になるように、前記複数の素子アンテナの励振位相の位相値を設定することを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記放射パターン形成部は、前記位相シフト後の和信号を離散フーリエ変換することで和パターンに係る放射パターンを形成するとともに、前記位相シフト後の差信号を離散フーリエ変換することで差パターンに係る放射パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記複数の素子アンテナの励振位相の切換回数を設定する切換回数設定器と、
前記和パターンの目標励振分布及び前記差パターンの目標励振分布を設定する目標励振分布設定器と、
前記目標励振分布設定器により設定された和パターンの目標励振分布及び差パターンの目標励振分布から、前記切換回数設定器により設定された切換回数分だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相の位相値を算出する励振位相演算器とを備え、
前記励振位相切換部は、前記励振位相演算器により算出された励振位相の位相値にしたがって前記複数の移相器を制御することで、前記切換回数設定器により設定された切換回数だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相を切り換えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
信号を受信する複数の素子アンテナと、前記素子アンテナの励振位相を調整する複数の移相器とを含んでいる複数のサブアレーアンテナを励振するアンテナ励振方法において、
励振位相切換部が、前記複数の移相器を制御することで、前記複数の素子アンテナの励振位相の切り換えを行い、
前記サブアレーアンテナ毎に設けられている複数の電力合成器が、当該サブアレーアンテナに含まれている複数の素子アンテナの受信信号を合成して、前記複数の受信信号の合成信号を出力し、
信号合成部が、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、前記複数の電力合成器から出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成し、
放射パターン形成部が、前記励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、前記信号合成部により生成された和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することで和パターンに係る放射パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することで差パターンに係る放射パターンを形成することを特徴とするアンテナ励振方法。
【請求項１３】
前記励振位相切換部に含まれている切換回数設定器が、前記複数の素子アンテナの励振位相の切換回数を設定し、
前記励振位相切換部に含まれている位相値設定器が、前記複数の素子アンテナの励振位相の位相値を前記切換回数設定器により設定された切換回数分だけ設定し、
前記励振位相切換部に含まれている制御器が、前記位相値設定器により設定された位相値にしたがって前記複数の移相器を制御することで、前記切換回数設定器により設定された切換回数だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相を切り換えることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ励振方法。
【請求項１４】
切換回数設定器が、前記複数の素子アンテナの励振位相の切換回数を設定し、
目標励振分布設定器が、前記和パターンの目標励振分布及び前記差パターンの目標励振分布を設定し、
励振位相演算器が、前記目標励振分布設定器により設定された和パターンの目標励振分布及び差パターンの目標励振分布から、前記切換回数設定器により設定された切換回数分だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相の位相値を算出し、
前記励振位相切換部が、前記励振位相演算器により算出された励振位相の位相値にしたがって前記複数の移相器を制御することで、前記切換回数設定器により設定された切換回数だけ、前記複数の素子アンテナの励振位相を切り換えることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ励振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標物が存在している方向を検出するなどの用途に用いられるモノパルス方式のアンテナ装置及びアンテナ励振方法に関し、特に、放射パターンのサイドローブレベルの改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標物が存在している方向を検出するなどの用途に用いられるモノパルス方式のアンテナ装置は、一般的に、信号を受信する複数の素子アンテナと、素子アンテナの励振位相を調整する複数の移相器とから構成されている複数のサブアレーアンテナと、複数の移相器を制御する移相器制御装置と、複数のサブアレーアンテナの受信信号を同相合成することで和パターンの放射パターンを形成するとともに、複数のサブアレーアンテナの受信信号を逆相合成することで差パターンの放射パターンを形成するモノパルスコンパレータとから構成されている。【０００３】
モノパルス方式のアンテナ装置では、不要波の影響によって目標物の検出精度が落ちるため、モノパルスコンパレータにより形成される和パターン及び差パターンを低サイドローブ化する必要がある。
和パターンの形成に関しては、各素子アンテナの受信信号の振幅を制御して、振幅テーパがついている開口分布を与えることで、低サイドローブ化を図ることが多いが、この開口分布を用いて、差パターンを形成するようにすると、差パターンのサイドローブレベルが高くなってしまう問題がある。【０００４】
以下の特許文献１には、給電回路を複数の素子アンテナの中央部と周辺部の２つの領域に分割し、中央部と周辺部で独立している２つのモノパルスコンパレータを備えたアンテナ装置が開示されている。
このアンテナ装置では、和パターンの形成時には、振幅テーパがついている上記の開口分布を用いることで低サイドローブ化を図るようにしているが、差パターンの形成時には、アンテナ周辺部の受信信号だけを用いることで、差パターンの低サイドローブ化に適している開口分布として、アンテナ中央部で振幅が低い分布を作り出し、その開口分布を用いて、差パターンの低サイドローブ化を図るようにしている。【０００５】
また、以下の特許文献２には、和パターンの低サイドローブ化に適している開口分布と、差パターンの低サイドローブ化に適している開口分布とを平均した開口分布を作り出し、その平均した開口分布を用いて、可変減衰器が素子アンテナの振幅を制御することにより、和パターン及び差パターンの低サイドローブ化を図る技術が開示されている。この技術は、給電回路の規模が大きくならないという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８６８７０号
【特許文献２】特許第５６６５５９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、複数の素子アンテナの中央部と周辺部の２つの領域に分割されている複雑な給電回路を設ける必要がある。また、複数の素子アンテナの中央部と周辺部で独立している２つのモノパルスコンパレータを接続する必要がある。このため、ハードウェアコストが増大してしまうという課題があった。
特許文献２の場合、和パターンの低サイドローブ化に適している開口分布と、差パターンの低サイドローブ化に適している開口分布とを平均した開口分布を用いて、可変減衰器が、各素子アンテナの振幅を制御しているため、和パターン及び差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、和パターン及び差パターンを形成する方向を変更することが可能である。しかし、和パターン及び差パターンを所望の方向に形成するには、各素子アンテナの振幅を調整する可変減衰器を高精度に制御する必要があり、高精度な制御を実現するには、高価な可変減衰器を素子アンテナの本数分だけ用意する必要がある。このため、ハードウェアコストが増大してしまうという課題があった。【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ハードウェアコストの増大を招くことなく、和パターン及び差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、和パターン及び差パターンを所望の方向に形成することができるアンテナ装置及びアンテナ励振方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、信号を受信する複数の素子アンテナと、素子アンテナの励振位相を調整する複数の移相器とを含んでいる複数のサブアレーアンテナと、複数の移相器を制御することで、複数の素子アンテナの励振位相を切り換える励振位相切換部と、サブアレーアンテナ毎に設けられ、当該サブアレーアンテナに含まれている複数の素子アンテナの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を出力する複数の電力合成器と、複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、複数の電力合成器から出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成する信号合成部とを設け、放射パターン形成部が、励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、信号合成部により生成された和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することで和パターンに係る放射パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することで差パターンに係る放射パターンを形成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、複数の移相器を制御することで、複数の素子アンテナの励振位相を切り換える励振位相切換部と、サブアレーアンテナ毎に設けられ、当該サブアレーアンテナに含まれている複数の素子アンテナの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を出力する複数の電力合成器と、複数の電力合成器から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、複数の電力合成器から出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成する信号合成部とを設け、放射パターン形成部が、励振位相切換部により励振位相が切り換えられる毎に、信号合成部により生成された和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することで和パターンに係る放射パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することで差パターンに係る放射パターンを形成するように構成したので、ハードウェアコストの増大を招くことなく、和パターン及び差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、和パターン及び差パターンを所望の方向に形成することができることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置における放射パターン形成部１２のハードウェア構成図である。
【図３】放射パターン形成部１２がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは位相値設定器６により設定が受け付けられた１回目の励振位相Ａの分布例を示す説明図、図５Ｂは位相値設定器６により設定が受け付けられた２回目の励振位相Ｂの分布例を示す説明図である。
【図６】図６Ａは図５Ａの励振位相Ａをシフトした場合の励振位相Ｃの分布例を示す説明図、図６Ｂは図５Ｂの励振位相Ｂをシフトした場合の励振位相Ｄの分布例を示す説明図である。
【図７】図７Ａはモノパルス和パターンに対する励振振幅Ｅを示す説明図、図７Ｂはモノパルス差パターンに対する励振振幅Ｆを示す説明図である。
【図８】図８Ａは同じ開口分布を用いて形成された和パターン及び差パターンを示す説明図、図８Ｂは放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置における放射パターン形成部２１のハードウェア構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態２によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【図１２】３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２の配置例を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置における放射パターン形成部４１のハードウェア構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態５によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態６によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態６によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【図２０】図２０Ａは和パターン目標励振分布設定器６３により設定が受け付けられた和パターン目標励振分布を示す説明図、図２０Ｂは差パターン目標励振分布設定器６４により設定が受け付けられた差パターン目標励振分布を示す説明図である。
【図２１】位相値設定器６により設定が受け付けられた１回目の励振位相Ｑを示す説明図、図２１Ｂは位相値設定器６により設定が受け付けられた２回目の励振位相Ｒを示す説明図である。
【図２２】図２２Ａは図２１Ａの励振位相Ｑをシフトした場合の励振位相Ｓの分布例を示す説明図、図２２Ｂは図２１Ｂの励振位相Ｒをシフトした場合の励振位相Ｔの分布例を示す説明図である。
【図２３】図２３Ａはモノパルス和パターンに対する励振振幅Ｕを示す説明図、図２３Ｂはモノパルス差パターンに対する励振振幅Ｖを示す説明図である。
【図２４】放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１３】
実施の形態１．
この実施の形態１では、１次元方向のモノパルス和パターン（和パターンに係る放射パターン）と１次元方向のモノパルス差パターン（差パターンに係る放射パターン）を形成するアンテナ装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置における放射パターン形成部１２のハードウェア構成図である。
図１及び図２において、サブアレーアンテナ１−１〜１−Ｎ（Ｎは整数）は、信号を受信する複数の素子アンテナと、素子アンテナの励振位相を調整する複数の移相器とを含んでいる。
【００１４】
この実施の形態１では、説明の便宜上、サブアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）が８本の素子アンテナを備えている例を説明する。
このため、例えば、サブアレーアンテナ１−１は、素子アンテナ２−１１〜２−８１と移相器３−１１〜３−８１とを含んでおり、サブアレーアンテナ１−Ｎは、素子アンテナ２−１Ｎ〜２−８Ｎと移相器３−１Ｎ〜３−８Ｎとを含んでいる。
ただし、サブアレーアンテナ１−ｎが備えている素子アンテナの本数を８本に限定するものではなく、サブアレーアンテナ１−ｎが備えている素子アンテナの本数が７本以下、あるいは、９本以上であってもよいことは言うまでもない。
【００１５】
励振位相切換部４は切換回数設定器５、位相値設定器６及び制御器７を含んでおり、事前に設定したサブアレーアンテナ１−ｎの素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）における励振位相の位相値にしたがって移相器３−１ｎ〜３−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を制御することで、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの励振位相を切り換える装置である。
切換回数設定器５は例えばキーボードやマウスなどのマンマシンインタフェース、あるいは、外部から与えられる情報を入力する入出力インタフェースから構成されており、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付ける処理を実施する。入出力インタフェースとしては、例えば、シリアルポート、ＵＳＢポートなどが考えられる。
【００１６】
位相値設定器６は例えばマンマシンインタフェース、あるいは、入出力インタフェースから構成されており、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値の設定を切換回数Ｍ分だけ受け付ける処理を実施する。
制御器７は励振時間制御部１６の指示の下、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１ｎ〜３−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を制御することで、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍだけ、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相を切り換える処理を実施する。
【００１７】
電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はサブアレーアンテナ１−ｎを構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する。
信号合成部９はアナログモノパルスコンパレータ１０及びＡ／Ｄ変換器１１−１，１１−２を含んでおり、電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成する。
【００１８】
信号合成部９のアナログモノパルスコンパレータ１０は電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成する処理部である。
第１のアナログディジタル変換器であるＡ／Ｄ変換器１１−１はアナログモノパルスコンパレータ１０により生成されたアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する。
第２のアナログディジタル変換器であるＡ／Ｄ変換器１１−２はアナログモノパルスコンパレータ１０により生成されたアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する。
【００１９】
放射パターン形成部１２は位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２及び時間積分演算部１５−１，１５−２を含んでおり、Ａ／Ｄ変換器１１−１より出力されたディジタルの和信号から１次元方向のモノパルス和パターンを形成するとともに、Ａ／Ｄ変換器１１−２より出力されたディジタルの差信号から１次元方向のモノパルス差パターンを形成する。
位相オフセット量設定部１３は例えばマンマシンインタフェース、あるいは、入出力インタフェースから構成されているインタフェース機器７１によって実現されるものであり、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２から出力されたディジタルの和信号，差信号の位相をシフトする量である位相オフセット量の設定を受け付ける処理を実施する。
【００２０】
位相オフセット処理部１４−１は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている位相オフセット処理回路７２によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する処理を実施する。
位相オフセット処理部１４−２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている位相オフセット処理回路７３によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する処理を実施する。
【００２１】
時間積分演算部１５−１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている時間積分演算処理回路７４によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、位相オフセット処理部１４−１から出力された位相シフト後の和信号を蓄積し、切換回数設定器５により設定された切換回数Ｍ分の和信号を時間積分することで１次元方向のモノパルス和パターンを形成する処理を実施する。
時間積分演算部１５−２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている時間積分演算処理回路７５によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、位相オフセット処理部１４−２から出力された位相シフト後の差信号を蓄積し、切換回数設定器５により設定された切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することで１次元方向のモノパルス差パターンを形成する処理を実施する。
【００２２】
励振時間制御部１６は素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの励振位相の制御周期、和信号及び差信号の位相オフセット処理周期及び時間積分周期を同期させるため、制御器７、位相オフセット処理部１４−１，１４−２及び時間積分演算部１５−１，１５−２の同期制御を実施する装置である。
【００２３】
図１の例では、放射パターン形成部１２の構成要素である位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２及び時間積分演算部１５−１，１５−２のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、放射パターン形成部１２がコンピュータで構成されていてもよい。
図３は放射パターン形成部１２がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
放射パターン形成部１２がコンピュータで構成される場合には、位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２及び時間積分演算部１５−１，１５−２の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリ５１に格納し、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図４はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【００２４】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、Ｎ＝２として、８本の素子アンテナ２−１１〜２−８１からなるサブアレーアンテナ１−１と、８本の素子アンテナ２−１２〜２−８２からなるサブアレーアンテナ１−２とが配置されているものとする。
また、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１と、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２とは一直線状に配置されているものとする。
【００２５】
励振位相切換部４の切換回数設定器５は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付けて、その切換回数Ｍを位相値設定器６に出力する（図４のステップＳＴ１）。
励振位相の切換回数Ｍは、ユーザが切換回数設定器５を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、切換回数設定器５が外部から励振位相の切換回数Ｍを示す情報を受信することで、その励振位相の切換回数Ｍを設定するようにしてもよい。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、励振位相の切換回数Ｍが２回である例を説明する。切換回数Ｍが２回の場合、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を２回設定して、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２を２回励振させることを意味する。
ただし、切換回数Ｍは、２回以上であればよく、２回に限るものではない。
【００２６】
励振位相切換部４の位相値設定器６は、切換回数設定器５が励振位相の切換回数Ｍを設定すると、その切換回数Ｍ分だけ、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の位相値の設定を受け付けて、その励振位相の位相値を制御器７に出力する（ステップＳＴ２）。
ここでは、励振位相の切換回数Ｍが２回であるため、位相値設定器６は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２に対する２回分の励振位相の位相値の設定を受け付ける。
【００２７】
図５は位相値設定器６により設定が受け付けられた励振位相の分布例を示す説明図である。
図５の横軸に付されている番号は素子アンテナを識別する番号であり、１〜８の番号はサブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１を示し、９〜１６の番号はサブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２を示している。
図５の縦軸は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の位相値を示している。
図５Ａは１回目の励振位相Ａを示し、図５Ｂは２回目の励振位相Ｂを示しており、１回目の励振位相Ａと２回目の励振位相Ｂが共役の関係になるように位相値が設定されている。
この実施の形態１では、励振位相の切換回数Ｍが２回である例を示しているので、１回目の励振位相Ａと２回目の励振位相Ｂの総和が目標の励振位相に近づくようにするために、１回目の励振位相Ａと２回目の励振位相Ｂが共役の関係になるように位相値が設定されている。
ここでは、励振位相の切換回数Ｍが２回であるため、１回目の励振位相Ａと２回目の励振位相Ｂが共役の関係になるように位相値が設定されているものを示しているが、励振位相の切換回数Ｍが３回以上である場合には、１回目〜Ｍ回目の励振位相の総和が目標の励振位相に近づくように、１回目〜Ｍ回目の励振位相の位相値が設定される。
【００２８】
なお、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２のうち、中央に配置される素子アンテナ２−８１，２−１２の位相値が零で、素子アンテナ２−８１，２−１２からの距離が遠い位置に配置される素子アンテナほど、絶対値が大きな位相値が設定されている。
図５では、一直線状に配置されている素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向にモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成する場合に適する励振位相の例を示しているが、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の位相値を適宜変更すれば、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向と異なる所望の方向に、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することができる。
この実施の形態１では、特許文献２のように可変減衰器を用いることなく、励振位相の位相値を適宜変更するだけで、所望の方向に、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することができる。
【００２９】
励振位相切換部４の制御器７は、位相値設定器６が切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振位相Ａ，Ｂの位相値の設定を受け付けたのち、励振時間制御部１６から１回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，３−１２〜３−８２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を１回目の励振位相Ａに設定する（ステップＳＴ３）。
【００３０】
サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−１に出力する。
サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−２に出力する。
【００３１】
電力合成器８−１は、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ４）。
電力合成器８−２は、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ４）。
【００３２】
アナログモノパルスコンパレータ１０は、電力合成器８−１，８−２から合成信号を受けると、２つの合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、２つの合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ５）。
ここで、２つの合成信号の同相合成は、電力合成器８−１，８−２が複数の受信信号を合成する場合と同様に、２つの合成信号の位相を変えることなく、単純に２つの合成信号を足し合わせることを意味している。
一方、２つの合成信号の逆相合成は、電力合成器８−２から出力された合成信号の位相を１８０度シフトし、位相シフト後の合成信号と電力合成器８−１から出力された合成信号とを足し合わせることを意味している。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する（ステップＳＴ６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−２は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの差信号を生成すると、そのアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する（ステップＳＴ６）。
【００３４】
放射パターン形成部１２の位相オフセット量設定部１３は、予め、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２から出力されたディジタルの和信号，差信号の位相をシフトする量である位相オフセット量Φｍ，ｋの設定を受け付けて、その位相オフセット量Φｍ，ｋを位相オフセット処理部１４−１，１４−２に出力する。
ここで、ｍは励振位相の制御番号を示す変数であり、Ｍ＝２であるため、ｍ＝１，２である。ｋは和パターンに対応する位相オフセット量であるのか、差パターンに対応する位相オフセット量であるのかを示す変数であり、例えば、ｋ＝１であれば、和パターンに対応する位相オフセット量、ｋ＝２であれば、差パターンに対応する位相オフセット量を示すものとする。
したがって、位相オフセット量設定部１３は、位相オフセット量Φ１，１と位相オフセット量Φ２，１を位相オフセット処理部１４−１に出力し、位相オフセット量Φ１，２と位相オフセット量Φ２，２を位相オフセット処理部１４−２に出力する。
【００３５】
この実施の形態１では、一直線状に配置されている素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向に低サイドローブのモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することを想定しているので、位相オフセット量Φｍ，ｋとして、例えば、下記に示すような値が設定されることが考えられる。
Φ１，１＝Φ２，１＝Φ１，２＝０
Φ２，２＝１８０
ただし、位相オフセット量Φｍ，ｋは、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンの低サイドローブ化を図ることができればよく、所望のモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの形状、素子アンテナの配列や素子数、励振位相の切換回数Ｍなどによって任意に設定することができる。
なお、Φ１，２とΦ２，２は、差信号に係る位相オフセット量であるため、Φ１，２とΦ２，２の差が１８０であればよく、例えば、Φ１，２＝９０，Φ２，２＝−９０でもよい。
【００３６】
なお、位相オフセット量Φｍ，ｋは、ユーザが位相オフセット量設定部１３を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、位相オフセット量設定部１３が外部から位相オフセット量Φｍ，ｋを示す情報を受信することで、その位相オフセット量Φｍ，ｋを設定するようにしてもよい。
ここでは、位相オフセット量Φｍ，ｋは事前に設定する値であって、リアルタイムに設定する値ではないとして、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップを図４のフローチャートに含めていないが、リアルタイムに位相オフセット量Φｍ，ｋを設定する場合には、ステップＳＴ６とＳＴ７の間に、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップが加えられる。
【００３７】
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ７）。
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ７）。
この実施の形態１では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ１，１＝Φ１，２＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１，１４−２による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力され、また、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相がシフトされず、その差信号がそのまま時間積分演算部１５−２に出力される。
【００３８】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ８）。
この段階では、１回目の励振だけが完了し、２回目の励振が完了していないので（ステップＳＴ８：ＮＯ）、励振時間制御部１６が２回目の励振指示を励振位相切換部４の制御器７に出力する。
【００３９】
励振位相切換部４の制御器７は、励振時間制御部１６から２回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，３−１２〜３−８２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を２回目の励振位相Ｂに設定する（ステップＳＴ３）。
サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−１に出力する。
サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−２に出力する。
【００４０】
電力合成器８−１は、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ４）。
電力合成器８−２は、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ４）。
【００４１】
アナログモノパルスコンパレータ１０は、電力合成器８−１，８−２から合成信号を受けると、２つの合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、２つの合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ５）。
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する（ステップＳＴ６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−２は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの差信号を生成すると、そのアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する（ステップＳＴ６）。
【００４２】
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ７）。
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ７）。
【００４３】
この実施の形態１では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，１＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力される。
一方、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，２＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−２による位相シフトは１８０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた差信号が時間積分演算部１５−２に出力される。
【００４４】
図６は図５の励振位相をシフトした場合の励振位相の分布例を示す説明図である。
図６Ａは図５Ａの励振位相Ａをシフトした場合の励振位相Ｃを示している。ただし、位相オフセット量がΦ１，２＝０であるため、差信号の位相をシフトしておらず、差信号の励振位相Ｃは、位相値設定器６により設定が受け付けられた図５Ａの励振位相Ａと同じになっている。
一方、図６Ｂは図５Ｂの励振位相Ｂをシフトした場合の励振位相Ｄを示している。位相オフセット量がΦ２，２＝１８０であるため、差信号の位相を１８０度シフトしており、位相シフト後の差信号の励振位相Ｄは、位相値設定器６により設定が受け付けられた図５Ｂの励振位相Ｂと１８０度ずれている。
【００４５】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ８）。
この段階では、２回目の励振が完了しているので（ステップＳＴ８：ＹＥＳ）、励振時間制御部１６が時間積分指示を時間積分演算部１５−１，１５−２に出力する。
【００４６】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の和信号を時間積分することで１次元方向のモノパルス和パターンを形成する（ステップＳＴ９）。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の差信号を時間積分することで１次元方向のモノパルス差パターンを形成する（ステップＳＴ９）。
ここでは、時間積分演算部１５−１が、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を離散フーリエ変換することでモノパルス和パターンを形成するようにしてもよい。
また、時間積分演算部１５−２が、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を離散フーリエ変換することでモノパルス差パターンを形成するようにしてもよい。
和信号及び差信号の離散フーリエ変換処理は、和信号及び差信号の時間積分処理に相当する処理を含んでいるので、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを形成することができる。
【００４７】
図７はモノパルス和パターンに対する励振振幅とモノパルス差パターンに対する励振振幅の一例を示す説明図である。
図７Ａはモノパルス和パターンに対する励振振幅Ｅを示し、図７Ｂはモノパルス差パターンに対する励振振幅Ｆを示している。
したがって、モノパルス和パターンに対しては、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２が図７Ａの励振振幅Ｅで励振することと等価になり、モノパルス差パターンに対しては、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２が図７Ｂの励振振幅Ｆで励振することと等価になる。
このため、和パターンの形成及び差パターンの形成に別々の開口分布が与えられていることが分かる。
【００４８】
図８は放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの一例を示す説明図である。
図８Ａは和パターンの形成に用いる開口分布と同じ開口分布を用いて、差パターンを形成した場合を示している。即ち、図８Ａは、同じ開口分布を用いて、和パターンと差パターンを形成する従来例を示している。この場合、和パターンＧは、低サイドローブ化が図られているが、差パターンＨは、サイドローブレベルが高いレベルになっており、低サイドローブ化が図られていない。
図８Ｂの和パターンＩは、この実施の形態１において、放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス和パターンであり、低サイドローブ化が図られている。
また、図８Ｂの差パターンＪは、放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス差パターンであり、図８Ａの差パターンＨと比べて、低サイドローブ化が図られている。
【００４９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、事前に設定した位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，３−１２〜３−８２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を切り換える励振位相切換部４と、素子アンテナ２−１１〜２−８１の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を出力する電力合成器８−１と、素子アンテナ２−１２〜２−８２の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を出力する電力合成器８−２と、電力合成器８−１，８−２から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するとともに、電力合成器８−１，８−２から出力された合成信号を逆相合成することで差信号を生成するアナログモノパルスコンパレータ１０と、アナログモノパルスコンパレータ１０により生成されたアナログの和信号をディジタルの和信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１−１と、アナログモノパルスコンパレータ１０により生成されたアナログの差信号をディジタルの差信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１−２とを設け、放射パターン形成部１２が、励振位相切換部４により励振位相が切り換えられる毎に、Ａ／Ｄ変換器１１−１により変換されたディジタルの和信号及び差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成するとともに、位相シフト後の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成するように構成したので、ハードウェアコストの増大を招くことなく、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを所望の方向に設定することができる効果を奏する。
【００５０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、１次元方向のモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成するものを示したが、モノパルス差パターンについては、２次元方向（方位角方向、仰角方向）のモノパルス差パターンを形成するようにしてもよい。
図９はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１０はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置における放射パターン形成部２１のハードウェア構成図である。
図９及び図１０において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
アナログモノパルスコンパレータ２０は図１のアナログモノパルスコンパレータ１０と同様に、電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成する。
また、アナログモノパルスコンパレータ２０は電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向のアナログの差信号を生成するとともに、電力合成器８−１〜８−Ｎから出力された合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向のアナログの差信号を生成する。
【００５１】
第２のアナログディジタル変換器であるＡ／Ｄ変換器１１−３はアナログモノパルスコンパレータ２０により生成された方位角方向のアナログの差信号を方位角方向のディジタルの差信号に変換して、方位角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する。
第３のアナログディジタル変換器であるＡ／Ｄ変換器１１−４はアナログモノパルスコンパレータ２０により生成された仰角方向のアナログの差信号を仰角方向のディジタルの差信号に変換して、仰角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する。
【００５２】
放射パターン形成部２１は位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−３，１４−４及び時間積分演算部１５−１，１５−３，１５−４を含んでおり、励振位相切換部４により励振位相が切り換えられる毎に、Ａ／Ｄ変換器１１−１より出力されたディジタルの和信号からモノパルス和パターンを形成するほかに、Ａ／Ｄ変換器１１−３より出力された方位角方向のディジタルの差信号から方位角方向のモノパルス差パターンを形成するとともに、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号から仰角方向のモノパルス差パターンを形成する。
【００５３】
位相オフセット処理部１４−３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている位相オフセット処理回路７６によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、Ａ／Ｄ変換器１１−３から出力された方位角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−３に出力する処理を実施する。
位相オフセット処理部１４−４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている位相オフセット処理回路７７によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−４に出力する処理を実施する。
【００５４】
時間積分演算部１５−３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている時間積分演算処理回路７８によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、位相オフセット処理部１４−３から出力された位相シフト後の差信号を蓄積し、切換回数設定器５により設定された切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することで方位角方向のモノパルス差パターンを形成する処理を実施する。
時間積分演算部１５−４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている時間積分演算処理回路７９によって実現されるものであり、励振時間制御部１６の指示の下、位相オフセット処理部１４−４から出力された位相シフト後の差信号を蓄積し、切換回数設定器５により設定された切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することで仰角方向のモノパルス差パターンを形成する処理を実施する。
【００５５】
図９の例では、放射パターン形成部２１の構成要素である位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−３，１４−４及び時間積分演算部１５−１，１５−３，１５−４のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、放射パターン形成部２１がコンピュータで構成されていてもよい。
放射パターン形成部２１がコンピュータで構成される場合には、位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−３，１４−４及び時間積分演算部１５−１，１５−３，１５−４の処理内容を記述しているプログラムを図３に示すコンピュータのメモリ５１に格納し、図３に示すコンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１１はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【００５６】
次に動作について説明する。
この実施の形態２では、モノパルス和パターンを形成するほかに、方位角方向のモノパルス差パターンと仰角方向のモノパルス差パターンを形成する点で、上記実施の形態１と相違している。
【００５７】
この実施の形態２では、例えば、Ｎ＝３２として、８本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）からなるサブアレーアンテナ１−ｎが２次元に配置されているものとする。
図１２は３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２の配置例を示す説明図である。
具体的には、図１２に示すように、３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２を構成している全部で２５６本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎが格子状に配置されているものとする。
即ち、３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２を構成している全部で２５６本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの方位角方向×仰角方向の並びが１６×１６であるものとする。
ここでは、複数の素子アンテナ２が格子状に配置されているものとしているが、複数の素子アンテナが２次元に配置されていればよく、例えば、複数の素子アンテナがＬ字型に配置されるものであってもよい。
また、１個のサブアレーアンテナ１が備えている素子アンテナ２の本数は８本に限るものではなく、１個のサブアレーアンテナ１が備えている素子アンテナ２の本数が７本以下、あるいは、９本以上であってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
励振位相切換部４の切換回数設定器５は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付けて、その切換回数Ｍを位相値設定器６に出力する（図１１のステップＳＴ１１）。
励振位相の切換回数Ｍは、ユーザが切換回数設定器５を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、切換回数設定器５が外部から励振位相の切換回数Ｍを示す情報を受信することで、その励振位相の切換回数Ｍを設定するようにしてもよい。
この実施の形態２では、説明の簡単化のため、励振位相の切換回数Ｍが２回である例を説明する。切換回数Ｍが２回の場合、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を２回設定して、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２を２回励振させることを意味する。
【００５９】
励振位相切換部４の位相値設定器６は、切換回数設定器５が励振位相の切換回数Ｍを設定すると、その切換回数Ｍ分だけ、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相の位相値の設定を受け付けて、その励振位相の位相値を制御器７に出力する（ステップＳＴ１２）。
ここでは、励振位相の切換回数Ｍが２回であるため、位相値設定器６は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２に対する２回分の励振位相の位相値の設定を受け付ける。
【００６０】
この実施の形態２では、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２が格子状に配置されており、方位角方向×仰角方向の並びが１６×１６であるため、方位角方向に並んでいる素子アンテナの励振位相の位相値は、上記実施の形態１における１６本の素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２と同様に、図５に示すような位相値に設定される例が考えられる。
仰角方向に並んでいる素子アンテナの励振位相の位相値についても、図５に示すような位相値に設定される例が考えられる。
方位角方向及び仰角方向について、図５に示すような位相値を設定すれば、方位角方向に並んでいる素子アンテナの正面方向と、仰角方向に並んでいる素子アンテナの正面方向にモノパルス差パターン等を形成することが可能になるが、上記実施の形態１と同様に、励振位相の位相値を適宜変更すれば、正面方向と異なる所望の方向に、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することができる。
この実施の形態２では、特許文献２のように可変減衰器を用いることなく、励振位相の位相値を適宜変更するだけで、所望の方向に、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することができる。
【００６１】
励振位相切換部４の制御器７は、位相値設定器６が切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振位相Ａ，Ｂの位相値の設定を受け付けたのち、励振時間制御部１６から１回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，・・・，３−１３２〜３−８３２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を１回目の励振位相Ａに設定する（ステップＳＴ１３）。
ここでは、説明の簡単化のため、方位角方向及び仰角方向について、図５に示すような位相値が設定されているものとする。
【００６２】
サブアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）を構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎは、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−ｎに出力する。
電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）は、サブアレーアンテナ１−ｎを構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ２０に出力する（ステップＳＴ１４）。
【００６３】
アナログモノパルスコンパレータ２０は、３２個の電力合成器８−１〜８−３２から合成信号を受けると、３２個の合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成する（ステップＳＴ１５）。
３２個の合成信号の同相合成は、電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）が複数の受信信号を合成する場合と同様に、３２個の合成信号の位相を変えることなく、単純に３２個の合成信号を足し合わせることを意味している。
また、アナログモノパルスコンパレータ２０は、３２個の電力合成器８−１〜８−３２から出力された合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向のアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ１５）。
さらに、３２個の電力合成器８−１〜８−３２から出力された合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向のアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ１５）。
【００６４】
ここで、３２個の合成信号の方位角方向の逆相合成は、例えば、電力合成器８−１，８−３，・・・，８−３１から出力された１６個の合成信号の位相を変えることなく、単純に１６個の合成信号を足し合わせることで第１の合成信号を算出する一方、電力合成器８−２，８−４，・・・，８−３２から出力された１６個の合成信号の位相を１８０度シフトしてから、位相シフト後の１６個の合成信号を足し合わせることで第２の合成信号を算出して、第１の合成信号と第２の合成信号を足し合わせることを意味している。
また、３６個の合成信号の仰角方向の逆相合成は、電力合成器８−１〜８−１６から出力された１６個の合成信号の位相を変えることなく、単純に１６個の合成信号を足し合わせることで第１の合成信号を算出する一方、電力合成器８−１７〜８−３２から出力された１６個の合成信号の位相を１８０度シフトしてから、位相シフト後の１６個の合成信号を足し合わせることで第２の合成信号を算出して、第１の合成信号と第２の合成信号を足し合わせることを意味している。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ２０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−３は、アナログモノパルスコンパレータ２０が方位角方向のアナログの差信号を生成すると、その方位角方向のアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、方位角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−４は、アナログモノパルスコンパレータ２０が仰角方向のアナログの差信号を生成すると、その仰角方向のアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、仰角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
【００６６】
放射パターン形成部２１の位相オフセット量設定部１３は、予め、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−３，１１−４から出力されたディジタルの和信号，方位角方向及び仰角方向の差信号の位相をシフトする量である位相オフセット量Φｍ，ｋの設定を受け付けて、その位相オフセット量Φｍ，ｋを位相オフセット処理部１４−１，１４−３，１４−４に出力する。
ここで、ｍは励振位相の制御番号を示す変数であり、Ｍ＝２であるため、ｍ＝１，２である。ｋは和パターンに対応する位相オフセット量であるのか、方位角方向の差パターンに対応する位相オフセット量であるのか、仰角方向の差パターンに対応する位相オフセット量であるのかを示す変数であり、例えば、ｋ＝１であれば、和パターンに対応する位相オフセット量、ｋ＝２であれば、方位角方向の差パターンに対応する位相オフセット量、ｋ＝３であれば、仰角方向の差パターンに対応する位相オフセット量を示すものとする。
したがって、位相オフセット量設定部１３は、位相オフセット量Φ１，１と位相オフセット量Φ２，１を位相オフセット処理部１４−１に出力し、位相オフセット量Φ１，２と位相オフセット量Φ２，２を位相オフセット処理部１４−３に出力し、位相オフセット量Φ１，３と位相オフセット量Φ２，３を位相オフセット処理部１４−４に出力する。
【００６７】
この実施の形態２では、例えば、サブアレーアンテナ１−１〜１−２を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向に低サイドローブのモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成するとともに、素子アンテナ２−１１，２−１３，・・・，２−１３１の正面方向に低サイドローブのモノパルス差パターンを形成することを想定しているので、位相オフセット量Φｍ，ｋとして、例えば、下記に示すような値が設定されることが考えられる。
Φ１，１＝Φ２，１＝Φ１，２＝Φ１，３＝０
Φ２，２＝Φ２，３＝１８０
ただし、位相オフセット量Φｍ，ｋは、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンの低サイドローブ化を図ることができればよく、所望のモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの形状、素子アンテナの配列や素子数、励振位相の切換回数Ｍなどによって任意に設定することができる。
【００６８】
なお、位相オフセット量Φｍ，ｋは、ユーザが位相オフセット量設定部１３を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、位相オフセット量設定部１３が外部から位相オフセット量Φｍ，ｋを示す情報を受信することで、その位相オフセット量Φｍ，ｋを設定するようにしてもよい。
ここでは、位相オフセット量Φｍ，ｋは事前に設定する値であって、リアルタイムに設定する値ではないとして、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップを図１１のフローチャートに含めていないが、リアルタイムに位相オフセット量Φｍ，ｋを設定する場合には、ステップＳＴ１６とＳＴ１７の間に、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップが加えられる。
【００６９】
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ１７）。
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−３は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−３から出力された方位角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，２だけシフトし、方位角方向の位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−３に出力する（ステップＳＴ１７）。
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−４は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，３だけシフトし、仰角方向の位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−４に出力する（ステップＳＴ１７）。
【００７０】
この実施の形態２では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ１，１＝Φ１，２＝Φ１，３＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１，１４−３，１４−４による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力され、Ａ／Ｄ変換器１１−３から出力された方位角方向のディジタルの差信号の位相がシフトされず、その差信号がそのまま時間積分演算部１５−３に出力される。また、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号の位相がシフトされず、その差信号がそのまま時間積分演算部１５−４に出力される。
【００７１】
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−３は、位相オフセット処理部１４−３から方位角方向の位相シフト後の差信号を受けると、その方位角方向の位相シフト後の差信号を蓄積する。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−４は、位相オフセット処理部１４−４から仰角方向の位相シフト後の差信号を受けると、その仰角方向の位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。
この段階では、１回目の励振だけが完了し、２回目の励振が完了していないので（ステップＳＴ１８：ＮＯ）、励振時間制御部１６が２回目の励振指示を励振位相切換部４の制御器７に出力する。
【００７２】
励振位相切換部４の制御器７は、励振時間制御部１６から２回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，・・・，３−１３２〜３−８３２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を２回目の励振位相Ｂに設定する（ステップＳＴ１３）。
サブアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）を構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎは、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−ｎに出力する。
電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）は、サブアレーアンテナ１−ｎを構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ２０に出力する（ステップＳＴ１４）。
【００７３】
アナログモノパルスコンパレータ２０は、３２個の電力合成器８−１〜８−３２から合成信号を受けると、３２個の合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成する（ステップＳＴ１５）。
また、アナログモノパルスコンパレータ２０は、３２個の電力合成器８−１〜８−３２から出力された３２個の合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向のアナログの差信号を生成するとともに、３２個の合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向のアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ１５）。
【００７４】
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ２０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−３は、アナログモノパルスコンパレータ２０が方位角方向のアナログの差信号を生成すると、その方位角方向のアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、方位角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
Ａ／Ｄ変換器１１−４は、アナログモノパルスコンパレータ２０が仰角方向のアナログの差信号を生成すると、その仰角方向のアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、仰角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する（ステップＳＴ１６）。
【００７５】
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ１７）。
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−３は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−３から出力された方位角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，２だけシフトし、方位角方向の位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−３に出力する（ステップＳＴ１７）。
放射パターン形成部２１の位相オフセット処理部１４−４は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，３だけシフトし、仰角方向の位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−４に出力する（ステップＳＴ１７）。
【００７６】
この実施の形態２では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，１＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力される。
一方、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，２＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−３による位相シフトは１８０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−３から出力された方位角方向のディジタルの差信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた差信号が時間積分演算部１５−３に出力される。
また、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，３＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−４による位相シフトは１８０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−４から出力された仰角方向のディジタルの差信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた差信号が時間積分演算部１５−４に出力される。
【００７７】
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−３は、位相オフセット処理部１４−３から方位角方向の位相シフト後の差信号を受けると、その方位角方向の位相シフト後の差信号を蓄積する。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−４は、位相オフセット処理部１４−４から仰角方向の位相シフト後の差信号を受けると、その仰角方向の位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。
この段階では、２回目の励振が完了しているので（ステップＳＴ１８：ＹＥＳ）、励振時間制御部１６が時間積分指示を時間積分演算部１５−１，１５−３，１５−４に出力する。
【００７８】
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−１は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成する（ステップＳＴ１９）。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−３は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の差信号を時間積分することで方位角方向のモノパルス差パターンを形成する（ステップＳＴ１９）。
放射パターン形成部２１の時間積分演算部１５−４は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の差信号を時間積分することで仰角方向のモノパルス差パターンを形成する（ステップＳＴ１９）。
ここでは、時間積分演算部１５−１が、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を離散フーリエ変換することでモノパルス和パターンを形成するようにしてもよい。
また、時間積分演算部１５−３，１５−４が、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を離散フーリエ変換することでモノパルス差パターンを形成するようにしてもよい。
【００７９】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、アナログモノパルスコンパレータ２０が、電力合成器８−１〜８−３２から出力された合成信号を同相合成することで和信号を生成するほかに、電力合成器８−１〜８−３２から出力された合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向の差信号を生成するとともに、電力合成器８−１〜８−３２から出力された合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向の差信号を生成し、放射パターン形成部２１が、励振位相切換部４により励振位相が切り換えられる毎に、Ａ／Ｄ変換器１１−１〜１１−３から出力されたディジタルの和信号、方位角方向及び仰角方向のディジタルの差信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成するほかに、位相シフト後の方位角方向の差信号を時間積分することで方位角方向のモノパルス差パターンを形成するとともに、位相シフト後の仰角方向の差信号を時間積分することで仰角方向のモノパルス差パターンを形成するように構成したので、モノパルス和パターンと方位角方向及び仰角方向のモノパルス差パターンを同時に形成する場合でも、ハードウェアコストの増大を招くことなく、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを所望の方向に設定することができる効果を奏する。
【００８０】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、信号合成部９がアナログモノパルスコンパレータ１０と２個のＡ／Ｄ変換器１１−１，１１−２を含んでいるものを示したが、Ｎ個のＡ／Ｄ変換器とディジタルモノパルスコンパレータを含んでいるようにしてもよい。
図１３はこの発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１３において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
Ａ／Ｄ変換器３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は電力合成器８−ｎから出力されたアナログの合成信号をディジタルの合成信号に変換して、ディジタルの合成信号をディジタルモノパルスコンパレータ３２に出力するアナログディジタル変換器である。
ディジタルモノパルスコンパレータ３２はＡ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力するとともに、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することでディジタルの差信号を生成して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する。
【００８１】
次に動作について説明する。
信号合成部９の構成以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは信号合成部９の処理内容だけを説明する。
信号合成部９のＡ／Ｄ変換器３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電力合成器８−ｎ毎に設けられており、電力合成器８−ｎからアナログの合成信号を受けると、その合成信号をディジタル信号に変換して、ディジタルの合成信号をディジタルモノパルスコンパレータ３２に出力する。
【００８２】
信号合成部９のディジタルモノパルスコンパレータ３２は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎからディジタルの合成信号を受けると、３２個のディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する。
また、ディジタルモノパルスコンパレータ３２は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力された３２個のディジタルの合成信号を逆相合成することでディジタルの差信号を生成して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する。
ディジタルモノパルスコンパレータ３２による同相合成及び逆相合成の処理は、ディジタル信号を取り扱う点で、アナログモノパルスコンパレータ１０と相違しているが、同相合成及び逆相合成の処理自体はアナログモノパルスコンパレータ１０と同様である。
【００８３】
実施の形態４．
上記実施の形態２では、信号合成部９がアナログモノパルスコンパレータ２０と３個のＡ／Ｄ変換器１１−１，１１−３，１１−４を含んでいるものを示したが、Ｎ個のＡ／Ｄ変換器とディジタルモノパルスコンパレータを含んでいるようにしてもよい。
図１４はこの発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１４において、図９及び図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ディジタルモノパルスコンパレータ３３はＡ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成する。
また、ディジタルモノパルスコンパレータ３３はＡ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向のディジタルの差信号を生成するとともに、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向のディジタルの差信号を生成する。
【００８４】
次に動作について説明する。
信号合成部９の構成以外は、上記実施の形態２と同様であるため、ここでは信号合成部９の処理内容だけを説明する。
信号合成部９のＡ／Ｄ変換器３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電力合成器８−ｎ毎に設けられており、電力合成器８−ｎからアナログの合成信号を受けると、その合成信号をディジタル信号に変換して、ディジタルの合成信号をディジタルモノパルスコンパレータ３３に出力する。
【００８５】
信号合成部９のディジタルモノパルスコンパレータ３３は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎからディジタルの合成信号を受けると、３２個のディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部２１に出力する。
また、ディジタルモノパルスコンパレータ３３は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力された３２個のディジタルの合成信号を方位角方向に逆相合成することで方位角方向のディジタルの差信号を生成して、方位角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する。
さらに、ディジタルモノパルスコンパレータ３３は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力された３２個のディジタルの合成信号を仰角方向に逆相合成することで仰角方向のディジタルの差信号を生成して、仰角方向のディジタルの差信号を放射パターン形成部２１に出力する。
ディジタルモノパルスコンパレータ３３による同相合成及び逆相合成の処理は、ディジタル信号を取り扱う点で、アナログモノパルスコンパレータ２０と相違しているが、同相合成及び逆相合成の処理自体はアナログモノパルスコンパレータ２０と同様である。
【００８６】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、信号合成部９がディジタルの和信号と差信号を生成し、放射パターン形成部１２，２１がモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成するものを示したが、信号合成部９がディジタルの和信号と差信号を生成するほかに、その和信号及び差信号と異なる放射パターン形成用の信号を生成することで、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンと異なる放射パターンを更に形成するようにしてもよい。
【００８７】
図１５はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１６はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置における放射パターン形成部４１のハードウェア構成図である。
図１５及び図１６において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＢＦＮ４０はＡ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を同相合成することによるディジタルの和信号の生成と、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することによるディジタルの差信号の生成と、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を重み付け合成することによる少なくとも１つ以上のディジタルの放射パターン形成用信号の生成とを行うビームフォーミングネットワークである。
【００８８】
放射パターン形成部４１は位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２，１４−Ｋ及び時間積分演算部１５−１，１５−２，１５−Ｋを含んでおり、励振位相切換部４により励振位相が切り換えられる毎に、ＢＦＮ４０より出力されたディジタルの和信号からモノパルス和パターンを形成するとともに、ＢＦＮ４０より出力されたディジタルの差信号からモノパルス差パターンを形成する。また、ＢＦＮ４０より出力された放射パターン形成用信号からモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンと異なる放射パターンを形成する。
【００８９】
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−Ｋは例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている位相オフセット処理回路８０によって実現されるものであり、ＢＦＮ４０により生成される放射パターン形成用信号の個数分だけ設けられている。例えば、ＢＦＮ４０により生成される放射パターン形成用信号が１個であれば、１個の位相オフセット処理部１４−Ｋが放射パターン形成部４１に実装され、ＢＦＮ４０により生成される放射パターン形成用信号が２個であれば、２個の位相オフセット処理部１４−Ｋが放射パターン形成部４１に実装される。
位相オフセット処理部１４−Ｋは励振時間制御部１６の指示の下、ＢＦＮ４０より出力された放射パターン形成用信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量だけシフトし、位相シフト後の放射パターン形成用信号を時間積分演算部１５−Ｋに出力する処理を実施する。
【００９０】
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−Ｋは例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されている時間積分演算処理回路８１によって実現されるものであり、ＢＦＮ４０により生成される放射パターン形成用信号の個数分だけ設けられている。
時間積分演算部１５−Ｋは励振時間制御部１６の指示の下、位相オフセット処理部１４−Ｋから出力された位相シフト後の放射パターン形成用信号を蓄積し、切換回数設定器５により設定された切換回数Ｍ分の放射パターン形成用信号を時間積分することで、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンと異なる放射パターンを形成する処理を実施する。
【００９１】
図１５の例では、放射パターン形成部４１の構成要素である位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２，１４−Ｋ及び時間積分演算部１５−１，１５−２，１５−Ｋのそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、放射パターン形成部４１がコンピュータで構成されていてもよい。
放射パターン形成部４１がコンピュータで構成される場合には、位相オフセット量設定部１３、位相オフセット処理部１４−１，１４−２，１４−Ｋ及び時間積分演算部１５−１，１５−２，１５−Ｋの処理内容を記述しているプログラムを図３に示すコンピュータのメモリ５１に格納し、図３に示すコンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１７はこの発明の実施の形態５によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【００９２】
次に動作について説明する。
この実施の形態５では、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを形成するほかに、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンと異なる放射パターンを更に形成する点で、上記実施の形態１と相違している。
【００９３】
この実施の形態５では、例えば、図１２に示すように、Ｎ＝３２として、８本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）からなるサブアレーアンテナ１−ｎが２次元に配置されているものとする。
具体的には、図１２に示すように、３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２を構成している全部で２５６本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎが格子状に配置されているものとする。
即ち、３２個のサブアレーアンテナ１−１〜１−３２を構成している全部で２５６本の素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの方位角方向×仰角方向の並びが１６×１６であるものとする。
ここでは、複数の素子アンテナ２が格子状に配置されているものとしているが、複数の素子アンテナが２次元に配置されていればよく、例えば、複数の素子アンテナがＬ字型に配置されるものであってもよい。
また、１個のサブアレーアンテナ１が備えている素子アンテナ２の本数は８本に限るものではなく、１個のサブアレーアンテナ１が備えている素子アンテナ２の本数が７本以下、あるいは、９本以上であってもよいことは言うまでもない。
【００９４】
励振位相切換部４の切換回数設定器５は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付けて、その切換回数Ｍを位相値設定器６に出力する（図１７のステップＳＴ２１）。
励振位相の切換回数Ｍは、ユーザが切換回数設定器５を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、切換回数設定器５が外部から励振位相の切換回数Ｍを示す情報を受信することで、その励振位相の切換回数Ｍを設定するようにしてもよい。
この実施の形態５では、説明の簡単化のため、励振位相の切換回数Ｍが２回である例を説明する。切換回数Ｍが２回の場合、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を２回設定して、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２を２回励振させることを意味する。
【００９５】
励振位相切換部４の位相値設定器６は、切換回数設定器５が励振位相の切換回数Ｍを設定すると、その切換回数Ｍ分だけ、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相の位相値の設定を受け付けて、その励振位相の位相値を制御器７に出力する（ステップＳＴ２２）。
ここでは、励振位相の切換回数Ｍが２回であるため、位相値設定器６は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２に対する２回分の励振位相の位相値の設定を受け付ける。
【００９６】
この実施の形態５では、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２が格子状に配置されており、方位角方向×仰角方向の並びが１６×１６であるため、方位角方向に並んでいる素子アンテナの励振位相の位相値は、上記実施の形態１における１６本の素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２と同様に、図５に示すような位相値に設定される例が考えられる。
仰角方向に並んでいる素子アンテナの励振位相の位相値についても、図５に示すような位相値に設定される例が考えられる。
方位角方向及び仰角方向について、図５に示すような位相値を設定すれば、方位角方向に並んでいる素子アンテナの正面方向と、仰角方向に並んでいる素子アンテナの励振位相の正面方向にモノパルス差パターン等を形成することが可能になるが、上記実施の形態１と同様に、励振位相の位相値を適宜変更すれば、正面方向と異なる所望の方向に、モノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することができる。
この実施の形態５では、特許文献２のように可変減衰器を用いることなく、励振位相の位相値を適宜変更するだけで、所望の方向に、モノパルス和パターンやモノパルス差パターン等を形成することができる。
【００９７】
励振位相切換部４の制御器７は、位相値設定器６が切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振位相Ａ，Ｂの位相値の設定を受け付けたのち、励振時間制御部１６から１回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，・・・，３−１３２〜３−８３２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を１回目の励振位相Ａに設定する（ステップＳＴ２３）。
ここでは、説明の簡単化のため、方位角方向及び仰角方向について、図５に示すような位相値を設定されているものとする。
【００９８】
サブアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）を構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎは、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−ｎに出力する。
電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）は、サブアレーアンテナ１−ｎを構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を信号合成部９に出力する（ステップＳＴ２４）。
【００９９】
信号合成部９のＡ／Ｄ変換器３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電力合成器８−ｎからアナログの合成信号を受けると、その合成信号をディジタル信号に変換して、ディジタルの合成信号をＢＦＮ４０に出力する（ステップＳＴ２５）。
信号合成部９のＢＦＮ４０は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎからディジタルの合成信号を受けると、図１３のディジタルモノパルスコンパレータ３２と同様に、３２個のディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成し、ディジタルの和信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
また、ＢＦＮ４０は、図１３のディジタルモノパルスコンパレータ３２と同様に、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することでディジタルの差信号を生成し、ディジタルの差信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
【０１００】
さらに、ＢＦＮ４０は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を重み付け合成することで、ディジタルの和信号及び差信号と異なる少なくとも１つ以上のディジタルの放射パターン形成用信号として、例えば、モノパルス差パターンが形成される方向と所定角度ずれている方向に放射パターンを形成するための信号を生成し、ディジタルの放射パターン形成用信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
例えば、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−１６から出力された１６個の合成信号に重み係数ａ（０≦ａ≦１）を乗算し、重み係数ａを乗算した１６個の合成信号の位相を変えることなく、単純に１６個の合成信号を足し合わせることで第１の合成信号を算出する一方、Ａ／Ｄ変換器３１−１７〜３１−３２から出力された１６個の合成信号に重み係数ｂ（０≦ｂ≦１）を乗算し、重み係数ｂを乗算した１６個の合成信号の位相を１８０度シフトしてから、位相シフト後の１６個の合成信号を足し合わせることで第２の合成信号を算出し、第１の合成信号と第２の合成信号を足し合わせることを意味している。
重み係数ａ，ｂの値は、形成する放射パターンＫの形状や方向に応じて任意に設定することができる。
【０１０１】
ここでは、重み係数ａを乗算した１６個の合成信号の位相を変えずに、重み係数ｂを乗算した１６個の合成信号の位相を１８０度シフトしている例を示しているが、これはあくまでも一例であり、重み係数ａを乗算した１６個の合成信号の位相をシフトしてもよいし、重み係数ｂを乗算した１６個の合成信号の位相を１８０度以外の位相量でシフトしてもよい。
また、ここでは、１６個の合成信号に対して同一の重み係数ａ又は重み係数ｂを乗算しているが、３２個の合成信号に対して、別々の重み係数を乗算するようにしてもよい。
【０１０２】
放射パターン形成部４１の位相オフセット量設定部１３は、予め、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの和信号，差信号及び放射パターン形成用信号の位相をシフトする量である位相オフセット量Φｍ，ｋの設定を受け付けて、その位相オフセット量Φｍ，ｋを位相オフセット処理部１４−１，１４−２，１４−Ｋに出力する。
ここで、ｍは励振位相の制御番号を示す変数であり、Ｍ＝２であるため、ｍ＝１，２である。ｋは和パターンに対応する位相オフセット量であるのか、差パターンに対応する位相オフセット量であるのか、放射パターン形成用信号に係る放射パターンＫに対応する位相オフセット量であるのかを示す変数であり、例えば、ｋ＝１であれば、和パターンに対応する位相オフセット量、ｋ＝２であれば、差パターンに対応する位相オフセット量、ｋ＝３であれば、放射パターンＫに対応する位相オフセット量を示すものとする。なお、放射パターン形成用信号の生成数が１個であれば、ｋ＝３が最大値になるが、例えば、放射パターン形成用信号の生成数が２個であれば、ｋ＝４が最大値になる。ただし、この実施の形態５では、説明の簡単化のため、放射パターン形成用信号の生成数が１個であるものとする。
したがって、位相オフセット量設定部１３は、位相オフセット量Φ１，１と位相オフセット量Φ２，１を位相オフセット処理部１４−１に出力し、位相オフセット量Φ１，２と位相オフセット量Φ２，２を位相オフセット処理部１４−２に出力し、位相オフセット量Φ１，３と位相オフセット量Φ２，３を位相オフセット処理部１４−Ｋに出力する。
【０１０３】
この実施の形態５では、例えば、サブアレーアンテナ１−１〜１−２を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向に低サイドローブのモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成するとともに、低サイドローブの放射パターンＫを形成することを想定しているので、位相オフセット量Φｍ，ｋとして、例えば、下記に示すような値が設定されることが考えられる。
Φ１，１＝Φ２，１＝Φ１，２＝Φ１，３＝０
Φ２，２＝Φ２，３＝１８０
ただし、位相オフセット量Φｍ，ｋは、モノパルス和パターン、モノパルス差パターン及び放射パターンＫの低サイドローブ化を図ることができればよく、所望のモノパルス和パターン、モノパルス差パターン及び放射パターンＫの形状、素子アンテナの配列や素子数、励振位相の切換回数Ｍなどによって任意に設定することができる。
【０１０４】
なお、位相オフセット量Φｍ，ｋは、ユーザが位相オフセット量設定部１３を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、位相オフセット量設定部１３が外部から位相オフセット量Φｍ，ｋを示す情報を受信することで、その位相オフセット量Φｍ，ｋを設定するようにしてもよい。
ここでは、位相オフセット量Φｍ，ｋは事前に設定する値であって、リアルタイムに設定する値ではないとして、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップを図１７のフローチャートに含めていないが、リアルタイムに位相オフセット量Φｍ，ｋを設定する場合には、ステップＳＴ２６とＳＴ２７の間に、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップが加えられる。
【０１０５】
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ２７）。
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ２７）。
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−Ｋは、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの放射パターン形成用信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，３だけシフトし、位相シフト後の放射パターン形成用信号を時間積分演算部１５−Ｋに出力する（ステップＳＴ２７）。
【０１０６】
この実施の形態５では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ１，１＝Φ１，２＝Φ１，３＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１，１４−２，１４−Ｋによる位相シフトは０度である。そのため、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力され、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの差信号の位相がシフトされず、その差信号がそのまま時間積分演算部１５−２に出力される。また、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの放射パターン形成用信号の位相がシフトされず、その放射パターン形成用信号がそのまま時間積分演算部１５−Ｋに出力される。
【０１０７】
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−Ｋは、位相オフセット処理部１４−Ｋから位相シフト後の放射パターン形成用信号を受けると、位相シフト後の放射パターン形成用信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ２８）。
この段階では、１回目の励振だけが完了し、２回目の励振が完了していないので（ステップＳＴ２８：ＮＯ）、励振時間制御部１６が２回目の励振指示を励振位相切換部４の制御器７に出力する。
【０１０８】
励振位相切換部４の制御器７は、励振時間制御部１６から２回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，・・・，３−１３２〜３−８３２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，・・・，２−１３２〜２−８３２の励振位相を２回目の励振位相Ｂに設定する（ステップＳＴ２３）。
サブアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）を構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎは、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−ｎに出力する。
電力合成器８−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，３２）は、サブアレーアンテナ１−ｎを構成している素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号を信号合成部９に出力する（ステップＳＴ２４）。
【０１０９】
信号合成部９のＡ／Ｄ変換器３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電力合成器８−ｎからアナログの合成信号を受けると、その合成信号をディジタル信号に変換して、ディジタルの合成信号をＢＦＮ４０に出力する（ステップＳＴ２５）。
信号合成部９のＢＦＮ４０は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎからディジタルの合成信号を受けると、図１３のディジタルモノパルスコンパレータ３２と同様に、３２個のディジタルの合成信号を同相合成することでディジタルの和信号を生成し、ディジタルの和信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
また、ＢＦＮ４０は、図１３のディジタルモノパルスコンパレータ３２と同様に、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することでディジタルの差信号を生成し、ディジタルの差信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
さらに、ＢＦＮ４０は、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を重み付け合成することで、ディジタルの和信号及び差信号と異なるディジタルの放射パターン形成用信号を生成し、ディジタルの放射パターン形成用信号を放射パターン形成部４１に出力する（ステップＳＴ２６）。
【０１１０】
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ２７）。
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ２７）。
放射パターン形成部４１の位相オフセット処理部１４−Ｋは、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの放射パターン形成用信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，３だけシフトし、位相シフト後の放射パターン形成用信号を時間積分演算部１５−Ｋに出力する（ステップＳＴ２７）。
【０１１１】
この実施の形態５では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，１＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１による位相シフトは０度である。そのため、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力される。
一方、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，２＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−２による位相シフトは１８０度である。そのため、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの差信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた差信号が時間積分演算部１５−２に出力される。
また、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，３＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−Ｋによる位相シフトは１８０度である。そのため、ＢＦＮ４０から出力されたディジタルの放射パターン形成用信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた放射パターン形成用信号が時間積分演算部１５−Ｋに出力される。
【０１１２】
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−Ｋは、位相オフセット処理部１４−Ｋから位相シフト後の放射パターン形成用信号を受けると、位相シフト後の放射パターン形成用信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ２８）。
この段階では、２回目の励振が完了しているので（ステップＳＴ２８：ＹＥＳ）、励振時間制御部１６が時間積分指示を時間積分演算部１５−１，１５−２，１５−Ｋに出力する。
【０１１３】
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−１は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成する（ステップＳＴ２９）。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−２は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成する（ステップＳＴ２９）。
放射パターン形成部４１の時間積分演算部１５−Ｋは、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の放射パターン形成用信号を時間積分することで放射パターンＫを形成する（ステップＳＴ２９）。
【０１１４】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を同相合成することによるディジタルの和信号の生成と、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を逆相合成することによるディジタルの差信号の生成と、Ａ／Ｄ変換器３１−１〜３１−Ｎから出力されたディジタルの合成信号を重み付け合成することによるディジタルの放射パターン形成用信号の生成とを行うＢＦＮ４０を設け、放射パターン形成部４１が、ＢＦＮ４０により生成された和信号、差信号及び放射パターン形成用信号の位相をシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分することによる和パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の差信号を時間積分することによる差パターンに係る放射パターンの形成と、位相シフト後の放射パターン形成用信号を時間積分することによる放射パターンＫの形成とを行うように構成したので、モノパルス和パターン、モノパルス差パターン及び放射パターンＫを同時に形成する場合でも、ハードウェアコストの増大を招くことなく、モノパルス和パターン、モノパルス差パターン及び放射パターンＫの低サイドローブ化を図ることができるとともに、モノパルス和パターン、モノパルス差パターン及び放射パターンＫを所望の方向に設定することができる効果を奏する。
【０１１５】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、制御器７が、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１ｎ〜３−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を制御することで、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相を切り換えるものを示したが、事前に設定した和パターンの目標励振分布及び差パターンの目標励振分布から、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出し、その励振位相の位相値にしたがって移相器３−１ｎ〜３−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を制御することで、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相を切り換えるようにしてもよい。
【０１１６】
図１８はこの発明の実施の形態６によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１８において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
励振位相演算部６０は切換回数設定器６１、目標励振分布設定器６２及び励振位相演算器６５を含んでおり、所望の和パターンを得るために必要な和パターン目標励振分布と、所望の差パターンを得るために必要な差パターン目標励振分布と、励振位相の切換回数Ｍとを設定する。
また、励振位相演算部６０はその設定した励振位相の切換回数Ｍ分だけ、その和パターン目標励振分布と差パターン目標励振分布から、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出する。
【０１１７】
切換回数設定器６１は例えばキーボードやマウスなどのマンマシンインタフェース、あるいは、外部から与えられる情報を入力する入出力インタフェースから構成されており、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付ける処理を実施する。入出力インタフェースとしては、例えば、シリアルポート、ＵＳＢポートなどが考えられる。
目標励振分布設定器６２は和パターン目標励振分布設定器６３と差パターン目標励振分布設定器６４を含んでいる。
和パターン目標励振分布設定器６３は例えばマンマシンインタフェース、あるいは、入出力インタフェースから構成されており、和パターン目標励振分布の設定を受け付ける処理を実施する。
差パターン目標励振分布設定器６４は例えばマンマシンインタフェース、あるいは、入出力インタフェースから構成されており、差パターン目標励振分布の設定を受け付ける処理を実施する。
【０１１８】
励振位相演算器６５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、切換回数設定器６１により設定が受け付けられた励振位相の切換回数Ｍ分だけ、和パターン目標励振分布設定器６３により設定が受け付けられた和パターン目標励振分布と、差パターン目標励振分布設定器６４により設定が受け付けられた差パターン目標励振分布との逆正接を演算することにより、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出する処理を実施する。
図１９はこの発明の実施の形態６によるアンテナ装置の処理内容であるアンテナ励振方法を示すフローチャートである。
【０１１９】
次に動作について説明する。
この実施の形態６では、説明の簡単化のため、Ｎ＝２として、８本の素子アンテナ２−１１〜２−８１からなるサブアレーアンテナ１−１と、８本の素子アンテナ２−１２〜２−８２からなるサブアレーアンテナ１−２とが配置されているものとする。
また、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１と、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２とは一直線状に配置されているものとする。
【０１２０】
励振位相演算部６０の切換回数設定器６１は、図１の切換回数設定器５と同様に、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の切換回数Ｍの設定を受け付けて、その切換回数Ｍを励振位相演算器６５に出力する（図１９のステップＳＴ３１）。
励振位相の切換回数Ｍは、ユーザが切換回数設定器６１を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、切換回数設定器６１が外部から励振位相の切換回数Ｍを示す情報を受信することで、その励振位相の切換回数Ｍを設定するようにしてもよい。
この実施の形態６では、説明の簡単化のため、励振位相の切換回数Ｍが２回である例を説明する。切換回数Ｍが２回の場合、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を２回設定して、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２を２回励振させることを意味する。
ただし、切換回数Ｍは、２回以上であればよく、２回に限るものではない。
【０１２１】
励振位相演算部６０の和パターン目標励振分布設定器６３は、和パターン目標励振分布の設定を受け付けて、その和パターン目標励振分布を励振位相演算器６５に出力する（ステップＳＴ３２）。
また、差パターン目標励振分布設定器６４は、差パターン目標励振分布の設定を受け付けて、その差パターン目標励振分布を励振位相演算器６５に出力する（ステップＳＴ３２）。
和パターン目標励振分布及び差パターン目標励振分布の設定は、ユーザが和パターン目標励振分布設定器６３及び差パターン目標励振分布設定器６４を手動で操作することで設定するようにしてもよいし、和パターン目標励振分布設定器６３が外部から和パターン目標励振分布を示す情報を受信するとともに、差パターン目標励振分布設定器６４が外部から差パターン目標励振分布を示す情報を受信することで、その和パターン目標励振分布及び差パターン目標励振分布を設定するようにしてもよい。
【０１２２】
ここで、図２０は和パターン目標励振分布設定器６３及び差パターン目標励振分布設定器６４により設定が受け付けられた励振分布の分布例を示す説明図である。
図２０Ａは和パターン目標励振分布設定器６３により設定が受け付けられた和パターン目標励振分布を示し、図２０Ｂは差パターン目標励振分布設定器６４により設定が受け付けられた差パターン目標励振分布を示している。
図２０Ａ及び図２０Ｂの横軸に付されている番号は素子アンテナを識別する番号であり、１〜８の番号はサブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１を示し、９〜１６の番号はサブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２を示している。
図２０Ａ及び図２０Ｂの縦軸は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振振幅の振幅値を示している。
【０１２３】
励振位相演算部６０の励振位相演算器６５は、和パターン目標励振分布設定器６３が和パターン目標励振分布の設定を受け付けて、差パターン目標励振分布設定器６４が差パターン目標励振分布の設定を受け付けると、切換回数設定器６１により設定が受け付けられた励振位相の切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分だけ、下記の式（１）に示すように、その和パターン目標励振分布と差パターン目標励振分布との逆正接を演算することにより、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出する（図１９のステップＳＴ３３）。
2016125743.tif 000003
式（１）において、左辺はｎ番目の素子アンテナの励振位相の位相値、Ａｎｓｕｍはｎ番目の素子アンテナの和パターン目標励振分布、Ａｎｄｉｆｆはｎ番目の素子アンテナの差パターン目標励振分布である。
【０１２４】
励振位相切換部４の位相値設定器６は、励振位相演算器６５が、励振位相の切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分だけ、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出すると、その励振位相の位相値の設定を受け付けて、その励振位相の位相値を制御器７に出力する（ステップＳＴ３４）。
ここでは、励振位相の切換回数Ｍが２回であるため、位相値設定器６は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２に対する２回分の励振位相の位相値の設定を受け付ける。
【０１２５】
図２１は位相値設定器６により設定が受け付けられた励振位相の分布例を示す説明図である。
図２１Ａは１回目の励振位相Ｑを示し、図２１Ｂは２回目の励振位相Ｒを示しており、１回目の励振位相Ｑと２回目の励振位相Ｒが共役の関係になるように位相値が設定されている。
図２１Ａ及び図２１Ｂの横軸に付されている番号は素子アンテナを識別する番号であり、１〜８の番号はサブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１を示し、９〜１６の番号はサブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２を示している。
図２１Ａ及び図２１Ｂの縦軸は、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相の位相値を示している。
【０１２６】
励振位相切換部４の制御器７は、位相値設定器６が切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振位相Ｑ，Ｒの位相値の設定を受け付けたのち、励振時間制御部１６から１回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，３−１２〜３−８２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を１回目の励振位相Ｑに設定する（図１９のステップＳＴ３５）。
【０１２７】
サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−１に出力する。
サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−２に出力する。
電力合成器８−１は、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ３６）。
電力合成器８−２は、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ３６）。
【０１２８】
アナログモノパルスコンパレータ１０は、電力合成器８−１，８−２から合成信号を受けると、２つの合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、２つの合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ３７）。
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１１−２は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの差信号を生成すると、そのアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する。
【０１２９】
放射パターン形成部１２の位相オフセット量設定部１３は、予め、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２から出力されたディジタルの和信号，差信号の位相をシフトする量である位相オフセット量Φｍ，ｋの設定を受け付けて、その位相オフセット量Φｍ，ｋを位相オフセット処理部１４−１，１４−２に出力する。
この実施の形態６では、Ｍ＝２であるため、和パターンに対応する位相オフセット量として、位相オフセット量Φ１，１と位相オフセット量Φ２，１を位相オフセット処理部１４−１に出力し、差パターンに対応する位相オフセット量として、位相オフセット量Φ１，２と位相オフセット量Φ２，２を位相オフセット処理部１４−２に出力する。
【０１３０】
この実施の形態６では、一直線状に配置されている素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の正面方向に低サイドローブのモノパルス和パターンとモノパルス差パターンを形成することを想定しているので、位相オフセット量Φｍ，ｋとして、例えば、下記に示すような値が設定されることが考えられる。
Φ１，１＝Φ２，１＝Φ１，２＝０
Φ２，２＝１８０
ここでは、位相オフセット量Φｍ，ｋは事前に設定する値であって、リアルタイムに設定する値ではないとして、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップを図１９のフローチャートに含めていないが、リアルタイムに位相オフセット量Φｍ，ｋを設定する場合には、ステップＳＴ３７とＳＴ３８の間に、オフセット量Φｍ，ｋを設定するステップが加えられる。
【０１３１】
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ３８）。
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から１回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ１，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ３８）。
【０１３２】
この実施の形態６では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ１，１＝Φ１，２＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１，１４−２による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力され、また、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相がシフトされず、その差信号がそのまま時間積分演算部１５−２に出力される。
【０１３３】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ３９）。
この段階では、１回目の励振だけが完了し、２回目の励振が完了していないので（ステップＳＴ３９：ＮＯ）、励振時間制御部１６が２回目の励振指示を励振位相切換部４の制御器７に出力する。
【０１３４】
励振位相切換部４の制御器７は、励振時間制御部１６から２回目の励振指示を受けると、位相値設定器６により設定が受け付けられた位相値にしたがって移相器３−１１〜３−８１，３−１２〜３−８２を制御することで、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２の励振位相を２回目の励振位相Ｐに設定する（ステップＳＴ３５）。
サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−１に出力する。
サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２は、信号を受信すると、その受信信号を電力合成器８−２に出力する。
電力合成器８−１は、サブアレーアンテナ１−１を構成している素子アンテナ２−１１〜２−８１の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ３６）。
電力合成器８−２は、サブアレーアンテナ１−２を構成している素子アンテナ２−１２〜２−８２の受信信号を合成して、複数の受信信号の合成信号をアナログモノパルスコンパレータ１０に出力する（ステップＳＴ３６）。
【０１３５】
アナログモノパルスコンパレータ１０は、電力合成器８−１，８−２から合成信号を受けると、２つの合成信号を同相合成することでアナログの和信号を生成するとともに、２つの合成信号を逆相合成することでアナログの差信号を生成する（ステップＳＴ３７）。
Ａ／Ｄ変換器１１−１は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの和信号を生成すると、そのアナログの和信号をディジタルの和信号に変換して、ディジタルの和信号を放射パターン形成部１２に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１１−２は、アナログモノパルスコンパレータ１０がアナログの差信号を生成すると、そのアナログの差信号をディジタルの差信号に変換して、ディジタルの差信号を放射パターン形成部１２に出力する。
【０１３６】
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−１は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，１だけシフトし、位相シフト後の和信号を時間積分演算部１５−１に出力する（ステップＳＴ３８）。
放射パターン形成部１２の位相オフセット処理部１４−２は、励振時間制御部１６から２回目の励振に対応する位相オフセット指示を受けると、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相を位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量Φ２，２だけシフトし、位相シフト後の差信号を時間積分演算部１５−２に出力する（ステップＳＴ３８）。
【０１３７】
この実施の形態６では、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，１＝０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−１による位相シフトは０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−１から出力されたディジタルの和信号の位相がシフトされず、その和信号がそのまま時間積分演算部１５−１に出力される。
一方、位相オフセット量設定部１３により設定が受け付けられた位相オフセット量がΦ２，２＝１８０である例を示しているため、位相オフセット処理部１４−２による位相シフトは１８０度である。そのため、Ａ／Ｄ変換器１１−２から出力されたディジタルの差信号の位相が１８０度シフトされ、位相が１８０度シフトされた差信号が時間積分演算部１５−２に出力される。
【０１３８】
図２２は図２１の励振位相をシフトした場合の励振位相の分布例を示す説明図である。
図２２Ａは図２１Ａの励振位相Ｑをシフトした場合の励振位相Ｓを示している。ただし、位相オフセット量がΦ１，２＝０であるため、差信号の位相をシフトしておらず、差信号の励振位相Ｓは、位相値設定器６により設定が受け付けられた図２１Ａの励振位相Ｑと同じになっている。
一方、図２２Ｂは図２１Ｂの励振位相Ｒをシフトした場合の励振位相Ｔを示している。位相オフセット量がΦ２，２＝１８０であるため、差信号の位相を１８０度シフトしており、位相シフト後の差信号の励振位相Ｔは、位相値設定器６により設定が受け付けられた図２１Ｂの励振位相Ｒと１８０度ずれている。
【０１３９】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、位相オフセット処理部１４−１から位相シフト後の和信号を受けると、位相シフト後の和信号を蓄積する。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、位相オフセット処理部１４−２から位相シフト後の差信号を受けると、位相シフト後の差信号を蓄積する。
励振時間制御部１６は、切換回数設定器５により設定が受け付けられた切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の励振が完了しているか否かを判定する（ステップＳＴ３９）。
この段階では、２回目の励振が完了しているので（ステップＳＴ３９：ＹＥＳ）、励振時間制御部１６が時間積分指示を時間積分演算部１５−１，１５−２に出力する。
【０１４０】
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−１は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成する（ステップＳＴ４０）。
放射パターン形成部１２の時間積分演算部１５−２は、励振時間制御部１６から時間積分指示を受けると、蓄積している切換回数Ｍ（Ｍ＝２）分の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成する（ステップＳＴ４０）。
ここでは、時間積分演算部１５−１が、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を時間積分することでモノパルス和パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の和信号を離散フーリエ変換することでモノパルス和パターンを形成するようにしてもよい。
また、時間積分演算部１５−２が、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を時間積分することでモノパルス差パターンを形成しているが、蓄積している切換回数Ｍ分の差信号を離散フーリエ変換することでモノパルス差パターンを形成するようにしてもよい。
和信号及び差信号の離散フーリエ変換処理は、和信号及び差信号の時間積分処理に相当する処理を含んでいるので、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを形成することができる。
【０１４１】
図２３はモノパルス和パターンに対する励振振幅とモノパルス差パターンに対する励振振幅の一例を示す説明図である。
図２３Ａはモノパルス和パターンに対する励振振幅Ｕを示し、図２３Ｂはモノパルス差パターンに対する励振振幅Ｖを示している。
したがって、モノパルス和パターンに対しては、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２が図２３Ａの励振振幅Ｕで励振することと等価になり、モノパルス差パターンに対しては、素子アンテナ２−１１〜２−８１，２−１２〜２−８２が図２３Ｂの励振振幅Ｖで励振することと等価になる。
このため、和パターンの形成及び差パターンの形成に別々の開口分布が与えられていることが分かる。
【０１４２】
図２４は放射パターン形成部１２により形成されたモノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの一例を示す説明図である。
図２４に示している和パターンＷは、図８Ｂに示している和パターンＩよりサイドローブレベルが高くなるが、図２４に示している差パターンＸは、図８Ｂに示している差パターンＪより低サイドローブ化が図られている。
【０１４３】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、和パターン目標励振分布及び差パターン目標励振分布から、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の励振位相の位相値を算出し、その励振位相の位相値にしたがって移相器３−１ｎ〜３−８ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を制御することで、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの励振位相を切り換えるように構成したので、上記実施の形態１と同様に、素子アンテナ２−１ｎ〜２−８ｎの励振位相を切り換えることができる。したがって、上記実施の形態１と同様に、ハードウェアコストの増大を招くことなく、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンの低サイドローブ化を図ることができるとともに、モノパルス和パターン及びモノパルス差パターンを所望の方向に設定することができる効果を奏する。
【０１４４】
この実施の形態６では、励振位相演算部６０を上記実施の形態１のアンテナ装置に適用する例を示したが、励振位相演算部６０を上記実施の形態２〜５のアンテナ装置に適用するようにしてもよい。
【０１４５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
この発明に係るアンテナ装置及びアンテナ励振方法は、和パターン及び差パターンの低サイドローブ化を図りながら、和パターン及び差パターンを所望の方向に形成する必要があるものに適している。
【符号の説明】
【０１４７】
１−１〜１−Ｎ  サブアレーアンテナ、２−１１〜２−８１，・・・，２−１Ｎ〜２−８Ｎ  素子アンテナ、３−１１〜３−８１，・・・，３−１Ｎ〜３−８Ｎ  移相器、４  励振位相切換部、５  切換回数設定器、６  位相値設定器、７  制御器、８−１〜８−Ｎ  電力合成器、９  信号合成部、１０  アナログモノパルスコンパレータ、１１−１  Ａ／Ｄ変換器（第１のアナログディジタル変換器）、１１−２，１１−３  Ａ／Ｄ変換器（第２のアナログディジタル変換器）、１１−４  Ａ／Ｄ変換器（第３のアナログディジタル変換器）、１２  放射パターン形成部、１３  位相オフセット量設定部、１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−Ｋ  位相オフセット処理部、１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−Ｋ  時間積分演算部、１６  励振時間制御部、２０  アナログモノパルスコンパレータ、２１  放射パターン形成部、３１−１〜３１−Ｎ  Ａ／Ｄ変換器（アナログディジタル変換器）、３２，３３  ディジタルモノパルスコンパレータ、４０  ＢＦＮ（ビームフォーミングネットワーク）、４１  放射パターン形成部、５１  メモリ、５２  プロセッサ、６０  励振位相演算部、６１  切換回数設定器、６２  目標励振分布設定器、６３  和パターン目標励振分布設定器、６４  差パターン目標励振分布設定器、６５  励振位相演算器、７１  インタフェース機器、７２，７３，７６，７７，８０  位相オフセット処理回路、７４，７５，７８，７９，８１  時間積分演算処理回路。
【図１】
2016125743.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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2016125743.tif 000029
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