(57)【要約】【課題】複数の目標を同時に追跡可能とする。【解決手段】実施形態に係る電子走査アンテナによれば、４素子一体型の送受信モジュールは、第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する。分配合成比較器は、送受信モジュールから出力される第１及び第２の合成信号を分配合成比較して複数の合成ビームを形成するもので、送受信モジュールの受信信号を２分配器で２分配し、一方の信号を全アンテナ素子の合成ビームとなるように、合成器と９０°ハイブリッドによる比較合成器の系統に接続し、他方の信号を複数のビームとなるように合成器と９０°ハイブリッドによる比較合成器を構成する系統に接続することで、ビーム毎に周波数を変更可能とする。【選択図】図１
2022003735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、前記第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する４素子一体型の送受信モジュールと、
前記送受信モジュールから出力される第１の合成信号と第２の合成信号を分配合成比較して複数の合成ビームを形成する分配合成比較器と
を具備し、
前記分配合成比較器は、
前記送受信モジュールで得られる第１の合成信号を２分配する第１の２分配器と、
前記送受信モジュールで得られる第２の合成信号を２分配する第２の２分配器と、
前記第１の２分配器の第1の出力と前記第２の２分配器の第１の出力が接続され、全アンテナ素子を分割して複数のビームを形成する９０°ハイブリッドによる第１の比較器と、
前記第１の２分配器の第２の出力と前記第２の２分配器の第２の出力が接続され、全アンテナ素子の合成ビームを形成する合成器及び９０°ハイブリッドによる第２の比較器と、
前記送受信モジュールにビーム毎に任意の周波数とする複数の独立した送信信号を供給する送信信号供給手段と
を備える電子走査アンテナ。
【請求項２】
第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、前記第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する４素子一体型の第１乃至第ｉ（ｉは２以上の整数）の送受信モジュールと、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールからそれぞれ出力される第１の合成信号と第２の合成信号を分配合成比較して複数の合成ビームを形成する分配合成比較器と
を具備し、
前記分配合成比較器は、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールから出力される第１の合成信号をそれぞれ２分配する第１の２分配器群と、
前記第1乃至第ｉの送受信モジュールから出力される第２の合成信号をそれぞれ２分配する第２の２分配器群と、
前記第１の２分配器群の分配出力と前記第２の２分配器群の分配出力を合成する第１乃至第ｉの２合成器と、
前記第１乃至第ｉの２合成器の合成出力を入力してEL（エレベーション）比較合成を行い、その比較合成結果を２系統に出力する90°ハイブリッドによる第１乃至第ｉのEL比較合成器と、
前記第１乃至第ｉのEL比較合成器それぞれの一方の出力を合成してEL出力を得るEL合成器と、
前記第１乃至第ｉのEL比較合成器それぞれの他方の出力を入力してAZ（アジマス）比較合成を行い、その比較結果からAZ出力を得るAZ比較合成器と、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールにビーム毎に任意の周波数とする複数の独立した送信信号を供給する送信信号供給手段と
を備える電子走査アンテナ。
【請求項３】
第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、前記第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する４素子一体型の第１乃至第ｉ（ｉは２以上の整数）の送受信モジュールと、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールからそれぞれ出力される第１の合成信号と第２の合成信号を分配合成比較して複数の合成ビームを形成する分配合成比較器と
を具備し、
前記分配合成比較器は、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールから出力される第１の合成信号をそれぞれ２分配する第１の２分配器群と、
前記第1乃至第ｉの送受信モジュールから出力される第２の合成信号をそれぞれ２分配する第２の２分配器群と、
前記第１の２分配器群の分配出力と前記第２の２分配器群の分配出力を入力してEL（エレベーション）比較合成を行い、その比較合成結果を２系統に出力する90°ハイブリッドによる第１乃至第ｉのEL比較合成器と、
前記第１乃至第ｉのEL比較合成器それぞれの一方の出力を合成してEL出力を得るEL合成器と、
前記第１乃至第ｉのEL比較合成器それぞれの他方の出力を入力してAZ（アジマス）比較合成を行う第１乃至第ｉのAZ比較合成器と、
前記第１乃至第ｉのAZ比較合成器それぞれの出力を合成してAZ出力を得るAZ合成器と、
前記第１乃至第ｉの送受信モジュールにビーム毎に任意の周波数とする複数の独立した送信信号を供給する送信信号供給手段と
を備える電子走査アンテナ。
【請求項４】
前記送受信モジュールは、入力のＲＦスイッチとデジタル移相器を一体型したＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波集積回路）を内蔵する請求項１乃至３のいずれか記載の電子走査アンテナ。
【請求項５】
第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、前記第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する４素子一体型の送受信モジュールで得られる第１の合成信号と第２の合成信号を入力し、
前記送受信モジュールで得られる第１の合成信号と第２の合成信号をそれぞれ２分配し、一方の分配出力を全アンテナ素子の合成ビームとなるように合成器と９０°ハイブリッドで比較合成し、他方の分配出力を複数のビームとなるように合成器と９０°ハイブリッドで比較合成し、前記送受信モジュールにビーム毎に任意の周波数とする複数の独立した送信信号を供給する電子走査アンテナの信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、電子走査アンテナ及びその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子走査アンテナでは、複数のアンテナ素子を平面配列し、複数のアンテナをまとめて送受信を処理する送受信モジュールを複数個併設し、分配合成器において、各送受信モジュールへ送信信号を分配配信し、各送受信モジュールからの受信信号を合成出力する。ただし、送信ビーム、受信ビーム共に１方向の設定となっており、送受信周波数も全アンテナ素子共に同一の周波数となっているため、複数の目標を同時に追跡することはできないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３３１７２０号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０８３９号公報
【特許文献３】特表２００２−５２７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来の電子走査アンテナの構成では、送信ビーム、受信ビーム共に１方向の設定となり、送受信周波数も全アンテナ素子共に同一の周波数となるため、複数の目標を同時に追跡することができないという問題があった。
【０００５】
本発明に係る課題は、従来の１ビーム型電子走査アンテナの機能・性能を維持したまま、ビーム毎に周波数を変えることが可能となり、複数の目標を同時に追跡することが可能となるマルチビーム型の電子走査アンテナ及びその信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る電子走査アンテナによれば、第１及び第２のアンテナ素子、第３及び第４のアンテナ素子それぞれの送受信処理を行い、前記第１及び第２のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第３及び第４のアンテナ素子それぞれの受信信号を合成した第２の合成信号を出力する４素子一体型の送受信モジュールと、前記送受信モジュールから出力される第１の合成信号と第２の合成信号を分配合成比較して複数の合成ビームを形成する分配合成比較器とを具備する。前記分配合成比較器は、前記送受信モジュールで得られる第１の合成信号を２分配する第１の２分配器と、前記送受信モジュールで得られる第２の合成信号を２分配する第２の２分配器と、前記第１の２分配器の第1の出力と前記第２の２分配器の第１の出力が接続され、全アンテナ素子を分割して複数のビームを形成する９０°ハイブリッドによる第１の比較器と、前記第１の２分配器の第２の出力と前記第２の２分配器の第２の出力が接続され、全アンテナ素子の合成ビームを形成する合成器及び９０°ハイブリッドによる第２の比較器と、前記送受信モジュールにビーム毎に任意の周波数とする複数の独立した送信信号を供給する送信信号供給手段とを備える。すなわち、送受信モジュールの受信信号を分配合成比較器内の２分配器で２分配し、一方の信号を全アンテナ素子の合成ビームとなるように、合成器と９０°ハイブリッドによる比較合成器の系統に接続し、他方の信号を複数のビームとなるように合成器と９０°ハイブリッドによる比較合成器を構成する系統に接続する。これにより、従来の１ビーム型電子走査アンテナの機能・性能を維持したまま、ビーム毎に周波数を変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る電子走査アンテナの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態が適用される電子走査アンテナのアンテナ素子配列を示す平面図である。
【図３】図３は、実施形態が適用される電子走査アンテナの送受信モジュールの内部系統を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態が適用される電子走査アンテナのＲＦスイッチ一体型３ビットＭＭＩＣ移相器の内部系統を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る電子走査アンテナの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施形態について説明する。  
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電子走査アンテナの構成を示し、図２乃至図４は、それぞれ本実施形態が適用される電子走査アンテナのアンテナ素子配列、送受信モジュールの内部系統、ＲＦスイッチ一体型３ビットＭＭＩＣ移相器の内部系統を示している。
【０００９】
図１において、アンテナ素子１は送受共用（RF_IN/OUT）で、図２に示すように、EL方向及びAZ方向に８行８列に配置され、同方向１列に並ぶ４素子単位に分割され、それぞれ４素子一体型の第１乃至第１６の送受信モジュール２（No. 1〜No. 16）に接続される。送受信モジュール２は、内部の移相器によって独立した位相制御が可能で、位相制御により任意の方向に送信ビーム、受信ビームを形成し、送信ビーム形成方向に電波を送信し、受信ビーム形成方向からの到来電波を受信することができる。
【００１０】
第１の送受信モジュール２（No. 1）は、図３に示すように、第１乃至第４のアンテナ素子１に対応する第1乃至第４のモジュールユニット２−１〜２−４を備える。第1乃至第４のモジュールユニット２−１〜２−４は同構成である。
【００１１】
第１のモジュールユニット２−１でその構成を説明する。この第１のモジュールユニット２−１は、送受信信号の位相制御を行う移相器（PS）２−１１と、送受信を切換制御するTX/RX切替スイッチ（SPDT）２−１２と、送信信号を中間増幅する中間増幅器（MPA）２−１３と、パルス駆動を行うためのドライバ（DRV）２−１４と、出力の利得調整のためのアッテネータ（ATT）２−１５と、送信信号を電力増幅する高出力増幅器（HPA）２−１６と、サーキュレータ（CIR）２−１７と、不要波を除去する帯域制限フィルタ（BEF）２−１８と、受信信号の利得を制限するリミッタ（LIM）２−１９と、受信信号を低雑音で増幅する低雑音増幅器（LNA）２−１Ａと、LNA をその前後でオン・オフ制御するRFスイッチ（SPDT）２−１Ｂ１，２−１Ｂ２と、受信信号を中間増幅する中間増幅器（MPA）２−１Ｃとを備える。
【００１２】
上記第１及び第２のモジュールユニット２−１、２−２の送受入出力端はそれぞれＡ系統の２合成器（送信系統では２分配器）２−５１の第１及び第２の端子に接続され、この２合成器２−５１の第３の端子はＡ系統の送受信端（T/R-A）に接続される。また、第３及び第４のモジュールユニット２−３、２−４の送受入出力端はＢ系統の２合成器（送信系統では２分配器）２−５２の第１及び第２の端子に接続され、この２合成器２−５２の第３の端子はＢ系統の送受信端（T/R-B）に接続される。第２乃至第１６の送受信モジュール２（No. 2〜No. 16）についても、第１の送受信モジュール２（No. 1）と同構成である。
【００１３】
上記第１の送受信モジュール２（No. 1）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１及び第２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１，３−１２の第１の端子に接続される。第１及び第２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１，３−１２の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１の２合成器３−２１の第１の端子、第２の端子に接続される。第１の２合成器３−２１の第３の端子は90°ハイブリッドによる第１のEL比較合成器３−３１の第１の端子に接続される。
【００１４】
上記第２の送受信モジュール２（No. 2）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第３及び第４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１３，３−１４の第１の端子に接続される。第３及び第４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１３，３−１４の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第２の２合成器３−２２の第１の端子、第２の端子に接続される。第２の２合成器３−２２の第３の端子は90°ハイブリッドによる第２のEL比較合成器３−３２の第１の端子に接続される。
【００１５】
上記第３の送受信モジュール２（No. 3）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第５及び第６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１５，３−１６の第１の端子に接続される。第５及び第６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１５，３−１６の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第３の２合成器３−２３の第１の端子、第２の端子に接続される。第３の２合成器３−２３の第３の端子は90°ハイブリッドによる第３のEL比較合成器３−３３の第１の端子に接続される。
【００１６】
上記第４の送受信モジュール２（No. 4）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第７及び第８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１７，３−１８の第１の端子に接続される。第７及び第８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１７，３−１８の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第４の２合成器３−２４の第１の端子、第２の端子に接続される。第４の２合成器３−２４の第３の端子は90°ハイブリッドによる第４のEL比較合成器３−３４の第１の端子に接続される。
【００１７】
上記第５の送受信モジュール２（No. 5）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第９及び第１０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１９，３−１１０の第１の端子に接続される。第９及び第１０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１９，３−１１０の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第５の２合成器３−２５の第１の端子、第２の端子に接続される。第５の２合成器３−２５の第３の端子は90°ハイブリッドによる第５のEL比較合成器３−３５の第１の端子に接続される。
【００１８】
上記第６の送受信モジュール２（No. 6）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１1及び第１２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１１，３−１１２の第１の端子に接続される。第１１及び第１２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１１，３−１１２の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第６の２合成器３−２６の第１の端子、第２の端子に接続される。第６の２合成器３−２６の第３の端子は90°ハイブリッドによる第６のEL比較合成器３−３６の第１の端子に接続される。
【００１９】
上記第７の送受信モジュール２（No. 7）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１３及び第１４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１３，３−１１４の第１の端子に接続される。第１３及び第１４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１３，３−１１４の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第７の２合成器３−２７の第１の端子、第２の端子に接続される。第７の２合成器３−２７の第３の端子は90°ハイブリッドによる第７のEL比較合成器３−３７の第１の端子に接続される。
【００２０】
上記第８の送受信モジュール２（No. 8）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１５及び第１６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１５，３−１１６の第１の端子に接続される。第１５及び第１６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１５，３−１１６の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第８の２合成器３−２８の第１の端子、第２の端子に接続される。第８の２合成器３−２８の第３の端子は90°ハイブリッドによる第８のEL比較合成器３−３８の第１の端子に接続される。
【００２１】
上記第９の送受信モジュール２（No. 9）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１７及び第１８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１７，３−１１８の第１の端子に接続される。第１７及び第１８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１７，３−１１８の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第９の２合成器３−２９の第１の端子、第２の端子に接続される。第９の２合成器３−２８の第３の端子は上記第１のEL比較合成器３−３１の第２の端子に接続される。
【００２２】
上記第１０の送受信モジュール２（No. 10）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第１９及び第２０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１９，３−１２０の第１の端子に接続される。第１９及び第２０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１１９，３−１２０の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１０の２合成器３−２１０の第１の端子、第２の端子に接続される。第１０の２合成器３−２１０の第３の端子は上記第２のEL比較合成器３−３２の第２の端子に接続される。
【００２３】
上記第１１の送受信モジュール２（No. 11）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第２１及び第２２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２１，３−１２２の第１の端子に接続される。第２１及び第２２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２１，３−１２２の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１１の２合成器３−２１１の第１の端子、第２の端子に接続される。第１１の２合成器３−２１１の第３の端子は上記第３のEL比較合成器３−３３の第２の端子に接続される。
【００２４】
上記第１２の送受信モジュール２（No. 12）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第２３及び第２４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２３，３−１２４の第１の端子に接続される。第２３及び第２４の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２３，３−１２４の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１２の２合成器３−２１２の第１の端子、第２の端子に接続される。第１２の２合成器３−２１２の第３の端子は上記第４のEL比較合成器３−３４の第２の端子に接続される。
【００２５】
上記第１３の送受信モジュール２（No. 13）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第２５及び第２６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２５，３−１２６の第１の端子に接続される。第２５及び第２６の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２５，３−１２６の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１３の２合成器３−２１３の第１の端子、第２の端子に接続される。第１３の２合成器３−２１３の第３の端子は上記第５のEL比較合成器３−３５の第２の端子に接続される。
【００２６】
上記第１４の送受信モジュール２（No. 14）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第２７及び第２８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２７，３−１２８の第１の端子に接続される。第２７及び第２８の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２７，３−１２８の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１４の２合成器３−２１４の第１の端子、第２の端子に接続される。第１４の２合成器３−２１４の第３の端子は上記第６のEL比較合成器３−３６の第２の端子に接続される。
【００２７】
上記第１５の送受信モジュール２（No. 15）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第２９及び第３０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２９，３−１３０の第１の端子に接続される。第２９及び第３０の２分配器（送信系統では２合成器）３−１２９，３−１３０の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１５の２合成器３−２１５の第１の端子、第２の端子に接続される。第１５の２合成器３−２１５の第３の端子は上記第７のEL比較合成器３−３７の第２の端子に接続される。
【００２８】
上記第１６の送受信モジュール２（No. 16）の２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、それぞれ分配合成比較器３の第３１及び第３２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１３１，３−１３２の第１の端子に接続される。第３１及び第３２の２分配器（送信系統では２合成器）３−１３１，３−１３２の第２の端子は第２の実施形態用で、第３の端子はそれぞれ第１６の２合成器３−２１６の第１の端子、第２の端子に接続される。第１６の２合成器３−２１５の第３の端子は上記第８のEL比較合成器３−３８の第２の端子に接続される。
【００２９】
上記第１乃至第８のEL比較合成器３−３１〜３−３８の第３の端子（EL1〜EL8出力端子）はそれぞれ８合成器３−４の第１乃至第８の端子に接続される。８合成器３−４の第９の端子はEL出力端に接続される。また、上記第１乃至第４のEL比較合成器３−３１〜３−３４の第４の端子はそれぞれ第１乃至第４のサーキュレータ３−４１〜３−４４を介して第1の４合成器３−５1の第１乃至第４の端子に接続され、上記第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８の第４の端子はそれぞれ第５乃至第８のサーキュレータ３−４５〜３−４８を介して第２の４合成器３−５２の第１乃至第４の端子に接続される。上記第1及び第２の４合成器３−５1，３−５２の第５の端子はそれぞれAZ比較合成器３−６の第１の端子、第２の端子に接続される。AZ比較合成器３−６の第３の端子はΣ出力端に接続され、第４の端子はAZ出力端に接続される。
【００３０】
上記第１乃至第８のサーキュレータ３−４１〜３−４８には、それぞれTX入力端から入力される送信信号を８分配器３−７で８分配された信号が供給される。
【００３１】
ここで、上記モジュールユニット２−１（２−２〜２−４も同様）の移相器（PS）２−１１及びTX/RX切替スイッチ（SPDT）２−１２は、図３において破線内で示すように一体化され、ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波集積回路）によりＲＦスイッチを一体型した３ビット構成のデジタル移相器２−１Ｄで実現される。
【００３２】
図４は、上記ＲＦスイッチ一体型３ビットＭＭＩＣ移相器２−１Ｄの内部系統を示すブロック図である。この移相器２−１Ｄは、一般的な３ビット構成とした場合で、位相差45度の線路（Ｌ１）、位相差90度の線路（Ｌ２）、位相差180度の線路（Ｌ３）をそれぞれ前後に配置されたSPDTによるＲＦスイッチＳＷ１1，ＳＷ１２，ＳＷ２1，ＳＷ１２，ＳＷ３1，ＳＷ１２の切換により、45度ステップで位相が切り替わる構成となっている。さらに、ＭＭＩＣ移相器２−１Ｄには、TX/RX切替スイッチ（SPDT）２−１２が内蔵される。この場合、ＭＭＩＣ内は既に線路切換用のＲＦスイッチが多数内蔵されているため、ＭＭＩＣの製作コストは殆ど上昇しない。
【００３３】
上記構成による電子走査アンテナでは、送信信号TXが入力されると、８分配器３−７で８系統の送信信号TX1〜TX8に分配され、それぞれ第１乃至第８のサーキュレータ３−４１〜３−４８を介して第１乃至第８のEL比較合成器３−３１−１〜３−３８の第４の端子に入力され、それぞれの第１の端子から第１群の第１乃至第８の２合成器３−２１〜３−２８の第３の端子に分配され、第２の端子から第２群の第９乃至第１６の２合成器３−２９〜３−２１６に分配される。
【００３４】
第１群の第１乃至第８の２合成器３−２１〜３−２８に入力された送信信号はＡ系統とＢ系統に分配され、それぞれ第１乃至第１６の２分配器３−１１〜３−１１６を介して第１乃至第８の送受信モジュール２（No. 1〜No. 8）のＡ系統とＢ系統に供給される。
【００３５】
第２群の第９乃至第１６の２合成器３−２９〜３−２１６に入力された送信信号はＡ系統とＢ系統に分配され、それぞれ第１７乃至第３２の２分配器３−１１7〜３−１３２を介して第９乃至第１６の送受信モジュール２（No. 9〜No. 16）のＡ系統とＢ系統に供給される。
【００３６】
各送受信モジュール２において、Ａ系統の送受入出力端から入力される送信信号は、２合成器２−５１で２系統に分配される。一方の送信信号は、第１のモジュールユニット２−１に入力され、移相器（PS）２−１１で位相制御され、TX/RX切替スイッチ（SPDT）２−１２の送信選択時に当該スイッチを通過し、送信系中間増幅器（MPA）２−１３で中間増幅され、ドライバ（DRV）２−１４でパルス駆動され、アッテネータ（ATT）２−１５で利得調整され、高出力増幅器（HPA）２−１６で電力増幅され、サーキュレータ（CIR）２−１７を経て、帯域制限フィルタ（BEF）２−１８で帯域制限を受けて、アンテナ素子１から送信される。他方の送信信号は、第２のモジュールユニット２−２に入力され、第１のモジュールユニット２−１と同様に処理される。
【００３７】
第１のモジュールユニット２−１において、アンテナ素子1の受信信号は、帯域制限フィルタ（BEF）２−１８で帯域制限され、サーキュレータ（CIR）２−１７を経て、リミッタ（LIM）２−１９で利得制限され、低雑音増幅器（LNA）２−１Ａにより低雑音で増幅され、RFスイッチ（SPDT）２−１Ｂで必要に応じてLNAオフとされ、受信系中間増幅器（MPA）２−１Ｃで中間増幅され、TX/RX切替スイッチ（SPDT）２−１２の受信選択時に移相器（PS）２−１１で位相制御を受けて送受入出力端から出力される。第２のモジュールユニット２−２において、アンテナ素子1の受信信号は、第１のモジュールユニット２−１と同様に処理される。上記第１及び第２のジュールユニット２−１，２−２の受信信号は、２合成器２−５１で合成されてＡ系統受信信号として出力される。
【００３８】
上記Ａ系統の処理は、Ｂ系統についても同様であり、Ｂ系統の送受入出力端から入力される送信信号は、２合成器２−５２で２系統に分配された後、第３及び第４のモジュールユニット２−３，２−４を経て送信され、それぞれの受信信号は第３及び第４のモジュールユニット２−３，２−４を経て２合成器２−５２で合成されてＢ系統受信信号として出力される。
【００３９】
上記第１乃至第８の送受信モジュール２で得られたＡ系統受信信号とＢ系統受信信号はそれぞれ分配合成比較器３に供給され、第１乃至第１６の２分配器３−１１〜３−1１６で２分配され、第３の端子から出力されるＡ系統受信信号とＢ系統受信信号が第１乃至第８の２合成器３−２１〜３−２８で合成されて第１乃至第８のEL比較合成器３−３１〜３−３８の第１の端子に供給される。また、上記第９乃至第１６の送受信モジュール２で得られたＡ系統受信信号とＢ系統受信信号はそれぞれ分配合成比較器３に供給され、第１７乃至第３２の２分配器３−１１７〜３−1３２で２分配され、第３の端子から出力されるＡ系統受信信号とＢ系統受信信号が第９乃至第１６の２合成器３−２９〜３−２１６で合成されて第１乃至第８のEL比較合成器３−３１〜３−３８の第２の端子に供給される。
【００４０】
第１乃至第８のEL比較合成器３−３１〜３−３８の第３の端子から出力される合成信号は、８合成器３−４で合成されて、EL出力端から出力される。
【００４１】
上記第１乃至第８のEL比較合成器３−３１〜３−３８の第４の端子から出力される合成信号は、それぞれ第１乃至第４のサーキュレータ３−４１〜３−４４を介して第1の４合成器３−５1の第１乃至第４の端子に供給され、上記第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８の第４の端子はそれぞれ第５乃至第８のサーキュレータ３−４５〜３−４８を介して第２の４合成器３−５２の第１乃至第４の端子に供給される。上記第1及び第２の４合成器３−５1，３−５２で合成された受信信号は、それぞれAZ比較合成器３−６の第１の端子、第２の端子に供給され、AZ比較合成器３−６の第３の端子からΣ信号が出力され、第４の端子からAZ合成信号が出力され、１ビーム型電子走査アンテナとして機能する。
【００４２】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る電子走査アンテナの構成を示すブロック図である。図５において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００４３】
この電子走査アンテナでは、図２及び図３に点線で示すように、８行８列のアンテナ全体をEL方向、AZ方向に４分割して第１乃至第４のアンテナANT#1〜ANT#4が形成される。
【００４４】
第１のアンテナANT#1は、第１乃至第４の送受信モジュール２（No. 1〜No. 4）を備える。第１乃至第４の送受信モジュール２（No. 1〜No. 4）それぞれの２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、分配合成比較器３の第１及び第２の２分配器３−１１，３−１２、第３及び第４の２分配器３−１３，３−１４、第５及び第６の２分配器３−１５，３−１６、第７及び第８の２分配器３−１７，３−１８の第１の端子に接続される。対をなす第１及び第２の２分配器３−１１〜３−１２、第３及び第４の２分配器３−１３，３−１４、第５及び第６の２分配器３−１５，３−１６、第７及び第８の２分配器３−１７，３−１８それぞれの第２の端子は、対応する第１乃至第４のEL比較合成器３−３１〜３−３４それぞれの第１の端子、第２の端子に接続され、第３の端子は第１の実施形態用である。第１乃至第４のEL比較合成器３−３１〜３−３４それぞれの第３の端子は第１の４合成器３−８１の第１乃至第４の端子に接続される。第１の４合成器３−８１の第５の端子はANT#1_EL出力端子に接続される。第１乃至第４のEL比較合成器３−３１〜３−３４それぞれの第４の端子はサーキュレータ３−４１〜３−４４を介して、第１の２合成器３−９１の第１の端子、第２の端子、第２の２合成器３−９２の第１の端子、第２の端子に順に接続される。第１及び第２の２合成器３−９１，３−９２の第３の端子はそれぞれ90°ハイブリッドによる第１のAZ比較合成器３−Ａ１の第１の端子、第２の端子に接続され、第１のAZ比較合成器３−Ａ１の第３の端子はANT#1_Σ出力端子に接続され、第４の端子はANT#1_AZ出力端子に接続される。上記サーキュレータ３−４１〜３−４４はそれぞれ第１の４分配器３−Ｂ１の第１乃至第４の端子に接続される。第１の４分配器３−Ｂ１の第５の端子は第１のアンテナ向けの送信信号TX#1の入力端子に接続される。
【００４５】
第２のアンテナANT#2は、第５乃至第８の送受信モジュール２（No. 5〜No. 8）を備える。第５乃至第８の送受信モジュール２（No. 5〜No. 8）それぞれの２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、分配合成比較器３の第９及び第１０の２分配器３−１９，３−１１０、第１１及び第１２の２分配器３−１１１，３−１１２、第１３及び第１４の２分配器３−１１３，３−１１４、第１５及び第１６の２分配器３−１１５，３−１１６の第１の端子に接続される。対をなす第９及び第１０の２分配器３−１９，３−１１０、第１１及び第１２の２分配器３−１１１，３−１１２、第１３及び第１４の２分配器３−１１３，３−１１４、第１５及び第１６の２分配器３−１１５，３−１１６それぞれの第２の端子は、対応する第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８それぞれの第１の端子、第２の端子に接続され、第３の端子は第１の実施形態用である。第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８それぞれの第３の端子は第２の４合成器３−８２の第１乃至第４の端子に接続される。第２の４合成器３−８２の第５の端子はANT#2_EL出力端子に接続される。第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８それぞれの第４の端子はサーキュレータ３−４５〜３−４８を介して、第３の２合成器３−９３の第１の端子、第２の端子、第４の２合成器３−９４の第１の端子、第２の端子に順に接続される。第３及び第４の２合成器３−９３，３−９４の第３の端子はそれぞれ90°ハイブリッドによる第２のAZ比較合成器３−Ａ２の第１の端子、第２の端子に接続され、第２のAZ比較合成器３−Ａ２の第３の端子はANT#2_Σ出力端子に接続され、第４の端子はANT#2_AZ出力端子に接続される。上記サーキュレータ３−４５〜３−４８はそれぞれ第２の４分配器３−Ｂ２の第１乃至第４の端子に接続される。第２の４分配器３−Ｂ２の第５の端子は第２のアンテナ向けの送信信号TX#2の入力端子に接続される。
【００４６】
第３のアンテナANT#3は、第９乃至第１２の送受信モジュール２（No. 9〜No. 12）を備える。第９乃至第１２の送受信モジュール２（No. 9〜No. 12）それぞれの２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、分配合成比較器３の第１７及び第１８の２分配器３−１１７，３−１１８、第１９及び第２０の２分配器３−１１９，３−１２０、第２１及び第２２の２分配器３−１２１，３−１２２、第２３及び第２４の２分配器３−1２３，３−１２４の第１の端子に接続される。対をなす第１７及び第１８の２分配器３−１１７，３−１１８、第１９及び第２０の２分配器３−１１９，３−１２０、第２１及び第２２の２分配器３−１２１，３−１２２、第２３及び第２４の２分配器３−1２３，３−１２４それぞれの第２の端子は、対応する第９乃至第１２のEL比較合成器３−３９〜３−３１２それぞれの第１の端子、第２の端子に接続され、第３の端子は第１の実施形態用である。第９乃至第１２のEL比較合成器３−３９〜３−３１２それぞれの第３の端子は第３の４合成器３−８３の第１乃至第４の端子に接続される。第３の４合成器３−８３の第５の端子はANT#3_EL出力端子に接続される。第９乃至第１２のEL比較合成器３−３９〜３−３１２それぞれの第４の端子はサーキュレータ３−４９〜３−４１２を介して、第５の２合成器３−９５の第１の端子、第２の端子、第６の２合成器３−９６の第１の端子、第２の端子に順に接続される。第５及び第６の２合成器３−９５，３−９６の第３の端子はそれぞれ90°ハイブリッドによる第３のAZ比較合成器３−Ａ３の第１の端子、第２の端子に接続され、第３のAZ比較合成器３−Ａ３の第３の端子はANT#3_Σ出力端子に接続され、第４の端子はANT#3_AZ出力端子に接続される。上記サーキュレータ３−４９〜３−４１２はそれぞれ第３の４分配器３−Ｂ３の第１乃至第４の端子に接続される。第３の４分配器３−Ｂ３の第５の端子は第２のアンテナ向けの送信信号TX#3の入力端子に接続される。
【００４７】
第４のアンテナANT#4は、第１３乃至第１６の送受信モジュール２（No. 13〜No. 16）を備える。第１３乃至第１６の送受信モジュール２（No. 13〜No. 16）それぞれの２系統の送受信端（T/R-A, T/R-B）は、分配合成比較器３の第２５及び第２６の２分配器３−１２５，３−１２６、第２７及び第２８の２分配器３−１２７，３−１２８、第２９及び第３０の２分配器３−１２９，３−１３０、第３１及び第３２の２分配器３−1３１，３−１３２の第１の端子に接続される。対をなす第２５及び第２６の２分配器３−１２５，３−１２６、第２７及び第２８の２分配器３−１２７，３−１２８、第２９及び第３０の２分配器３−１２９，３−１３０、第３１及び第３２の２分配器３−1３１，３−１３２それぞれの第２の端子は、対応する第１３乃至第１６のEL比較合成器３−３１３〜３−３１６それぞれの第１の端子、第２の端子に接続され、第３の端子は第１の実施形態用である。第１３乃至第１６のEL比較合成器３−３１３〜３−３１６それぞれの第３の端子は第４の４合成器３−８４の第１乃至第４の端子に接続される。第４の４合成器３−８４の第５の端子はANT#4_EL出力端子に接続される。第１３乃至第１６のEL比較合成器３−３１３〜３−３１６それぞれの第４の端子はサーキュレータ３−４１３〜３−４１６を介して、第７の２合成器３−９７の第１の端子、第２の端子、第８の２合成器３−９８の第１の端子、第２の端子に順に接続される。第７及び第８の２合成器３−９７，３−９８の第３の端子はそれぞれ90°ハイブリッドによる第４のAZ比較合成器３−Ａ４の第１の端子、第２の端子に接続され、第４のAZ比較合成器３−Ａ４の第３の端子はANT#4_Σ出力端子に接続され、第４の端子はANT#4_AZ出力端子に接続される。
【００４８】
上記構成による電子走査アンテナにおいて、送信信号は、第１乃至第４のアンテナANT#1〜ANT#4に任意の周波数で個別に与えられ、それぞれに対応する分配合成器及び送受信モジュールを通じてそれぞれのアンテナから出力される。
【００４９】
一方、受信については、第１のアンテナANT#1では、第１乃至第４の送受信モジュール（No. 1〜No. 4）それぞれのＡ系統の受信信号とＢ系統の受信信号を第１乃至第４のEL比較合成器３−３１〜３−３４で比較し、比較出力を第１の４合成器３−８１で合成することにより、ANT#1EL信号が得られる。また、第１及び第２のEL比較合成器３−３１，３−３２の比較出力の合成信号と第３及び第４のEL比較合成器３−３３，３−３４の比較出力の合成信号とを第１のAZ比較合成器３−A１で比較することで、ANT#1Σ信号及びANT#1AZ信号が得られる。
【００５０】
同様に、第２のアンテナANT#2では、第５乃至第８の送受信モジュール（No. 5〜No. 8）それぞれのＡ系統の受信信号とＢ系統の受信信号を第５乃至第８のEL比較合成器３−３５〜３−３８で比較し、比較出力を第２の４合成器３−８４で合成することにより、ANT#2EL信号が得られる。また、第５及び第６のEL比較合成器３−３５，３−３６の比較出力の合成信号と第７及び第８のEL比較合成器３−３７，３−３８の比較出力の合成信号とを第２のAZ比較合成器３−A２で比較することで、ANT#2Σ信号及びANT#2AZ信号が得られる。
【００５１】
同様に、第３のアンテナANT#3では、第９乃至第１２の送受信モジュール（No. 9〜No. 12）それぞれのＡ系統の受信信号とＢ系統の受信信号を第９乃至第１２のEL比較合成器３−３９〜３−３１２で比較し、比較出力を第３の４合成器３−８３で合成することにより、ANT#3EL信号が得られる。また、第９及び第１０のEL比較合成器３−３９，３−３１０の比較出力の合成信号と第１１及び第１２のEL比較合成器３−３１１，３−３１２の比較出力の合成信号とを第３のAZ比較合成器３−A３で比較することで、ANT#3Σ信号及びANT#3AZ信号が得られる。
【００５２】
同様に、第４のアンテナANT#4では、第１３乃至第１６の送受信モジュール（No. 13〜No. 16）それぞれのＡ系統の受信信号とＢ系統の受信信号を第１３乃至第１６のEL比較合成器３−３１３〜３−３１６で比較し、比較出力を第４の４合成器３−８４で合成することにより、ANT#4EL信号が得られる。また、第１３及び第１４のEL比較合成器３−３１３，３−３１４の比較出力の合成信号と第１５及び第１６のEL比較合成器３−３１５，３−３１６の比較出力の合成信号とを第４のAZ比較合成器３−A４で比較することで、ANT#4Σ信号及びANT#4AZ信号が得られる。
【００５３】
以上のように、第２の実施形態では、アンテナを複数群に分割し、それぞれ独立した電子走査アンテナとして機能する。また、送信入力は４系統あり、それぞれのアンテナ送信周波数は独立に設定できるため、電波干渉による問題は発生しない。また、送受信モジュールの受信系出力を分配合成比較器３内で１ビーム用とマルチビーム用の独立した比較合成器を設けることで、従来の１ビーム型電子走査アンテナの機能・性能を維持したまま、ビーム毎に周波数を変えることが可能となり、複数の目標を同時に追跡することが可能となる。
【００５４】
なお、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できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、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してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…アンテナ素子、
２…送受信モジュール（No. 1〜No. 16）、２−１〜２−４…モジュールユニット、
２−１１…移相器（PS）、２−１２…TX/RX切替スイッチ（SPDT）、２−１３…中間増幅器（MPA）、２−１４…ドライバ（DRV）、２−１５…アッテネータ（ATT）、２−１６…高出力増幅器（HPA）、２−１７…サーキュレータ（CIR）、２−１８…帯域制限フィルタ（BEF）、２−１９…リミッタ（LIM）、２−１Ａ…低雑音増幅器（LNA）、２−１Ｂ１，２−１Ｂ２…RFスイッチ（SPDT）、２−１Ｃ…中間増幅器（MPA）、２−５１，２−５２…２合成器、
２−１Ｄ…ＲＦスイッチ一体型３ビットＭＭＩＣ移相器、Ｌ１…位相差45度の線路、Ｌ２…位相差90度の線路、Ｌ３…位相差180度の線路、ＳＷ１1，ＳＷ１２，ＳＷ２1，ＳＷ１２，ＳＷ３1，ＳＷ１２…ＲＦスイッチ、
３…分配合成比較器、３−１１〜３−１３２…２分配器（２合成器）、３−２１〜３−２１６…２合成器、３−３１〜３−３１６…EL比較合成器、３−４…８合成器、３−４１〜３−４１６…サーキュレータ、３−５１、３−５２…４合成器、３−６…AZ比較合成器、３−７…８分配器、３−８１〜３−８４…４合成器、３−９１〜３−９８…２合成器、３−Ａ１〜３−Ａ４…AZ比較合成器、３−Ｂ１〜３−Ｂ４…４分配器。
【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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