(57)【要約】【課題】複数の素子アンテナの位相制御により電子的にビーム走査或いはパターン形成を行うアレイアンテナ装置に関し、各素子アンテナの励振振幅及び位相の測定に要する時間の短縮を図ったアレイアンテナ装置を提供する。【解決手段】複数のブロックに区分され、各ブロックが複数の素子アンテナからなるアレイアンテナ１１１と、各素子アンテナが受信した信号の位相をブロック毎に制御する移相器制御部１０７と、各素子アンテナが受信した信号をブロック毎に合成する分配器１０２と、受信機１０３と、位相制御及び合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出する計算機１１２を備える。計算機は、ブロック内における素子アンテナの振幅位相を算出する演算回路と、各ブロックの振幅位相を算出する演算回路と、全ブロックにおける素子アンテナの振幅位相を算出する演算回路から構成される。【選択図】　　　　図４
2004147107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロックに区分され、各ブロックが複数の素子アンテナからなるアレイアンテナと、各素子アンテナが受信した受信信号の位相をブロック毎に制御する位相制御手段と、各素子アンテナが受信した受信信号をブロック毎に合成する受信信号合成手段と、位相制御手段による位相制御及び受信信号合成手段により合成された合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出する励振振幅位相算出手段を備えたことを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項２】
上記励振振幅位相算出手段が、ブロック内における各素子アンテナの励振振幅及び位相をそれぞれ算出する第１の算出手段と、各ブロック内の所定の素子アンテナの位相制御及び全ブロックの全ての素子アンテナに対する合成信号に基づいて、各ブロックの励振振幅及び位相を算出する第２の算出手段と、第１の算出手段及び第２の算出手段が算出した算出結果に基づいて、全ブロックにおける各素子アンテナの励振振幅及び位相を算出する第３の算出手段から構成されることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項３】
上記位相制御手段が、全ブロックについて並行して位相制御を行い、上記励振振幅位相算出手段が、位相制御及び全ブロックの全ての素子アンテナに対する合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相を全ブロックについて並行して算出することを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項４】
更に、各ブロックの合成信号をブロック毎に記憶する合成信号記憶手段を備え、上記励振振幅位相算出手段が、合成信号記憶手段に記憶された合成信号と、位相制御手段により位相制御され、受信信号合成手段により合成された合成信号とから素子アンテナの励振振幅及び位相を算出することを特徴とする請求項３に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項５】
上記位相制御がブロック内の各素子アンテナ毎に行われることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
上記素子アンテナのそれぞれに、受信信号の位相を所定量回転させる移相器が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
上記素子アンテナが接続され、ブロック内の各素子アンテナが受信した受信信号を合成する分配器が、ブロック毎に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項８】
複数のブロックに区分されたアレイアンテナの各素子アンテナが受信した受信信号の位相をブロック毎に制御する位相制御ステップと、各素子アンテナが受信した受信信号をブロック毎に合成する受信信号合成ステップと、位相制御ステップにおける位相制御及び受信信号合成ステップにおいて合成された合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出する励振振幅位相算出ステップを備えたことを特徴とするアレイアンテナ調整方法。
【請求項９】
上記励振振幅位相算出ステップが、ブロック内における各素子アンテナの励振振幅及び位相をそれぞれ算出する第１のステップと、各ブロック内の所定の素子アンテナの位相制御及び全ブロックの全ての素子アンテナに対する合成信号に基づいて、各ブロックの励振振幅及び位相を算出する第２のステップと、第１のステップ及び第２のステップにおいて算出された算出結果に基づいて、全ブロックにおける各素子アンテナの励振振幅及び位相を算出する第３のステップから構成されることを特徴とする請求項８に記載のアレイアンテナ調整方法。
【請求項１０】
上記位相制御ステップにおける位相制御を全ブロックについて並行して行い、上記励振振幅位相算出ステップにおいて、位相制御及び全ブロックの全ての素子アンテナに対する合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相を全ブロックについて並行して算出することを特徴とする請求項８に記載のアレイアンテナ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイアンテナ装置及びアレイアンテナ調整方法に係り、より詳しくは、複数の素子アンテナの位相制御により電子的にビーム走査或いはパターン形成を行うアレイアンテナ装置及びその調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アレイアンテナ装置は、多数の素子アンテナの位相を制御することにより、電子的にビーム走査或いはパターン形成を行っている。このため、各素子アンテナについて励振振幅及び位相の調整を行っておく必要がある。
【０００３】
従来のアレイアンテナ装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。図１０は、そのような従来のアレイアンテナ装置の構成例を示したブロック図である。アレイアンテナ装置３００は、フェーズドアレイアンテナ３０７と、受信機３０４と、計算機３０５と、移相器制御部３０６により構成される。
【０００４】
フェーズドアレイアンテナ３０７は、複数の素子アンテナ３０１と、複数の移相器３０２と、分配器３０３からなる。各素子アンテナ３０１において受信された受信信号は、移相器３０２において位相制御され、分配器３０３において位相回転後の受信信号が合成される。
【０００５】
移相器３０２は、各素子アンテナ３０１ごとに設けられ、各素子アンテナ３０１には対応する移相器３０２が接続されている。また、全ての素子アンテナ３０１が、移相器３０２を介して１つの分配器３０３に接続されている。分配器３０３は、複数の入力信号を合成する合成手段であり、各素子アンテナ３０１の受信信号は、それぞれ対応する移相器３０２において位相制御された後、分配器３０３において合成される。
【０００６】
移相器３０２は、素子アンテナ３０１の位相を変化させる位相制御手段であり、素子アンテナ３０１の受信信号の位相を所定量回転させている。この位相回転量は、移相器制御部３０６によって制御される。
【０００７】
受信機３０４は、フェーズドアレイアンテナ３０７から出力される合成信号を検波およびＡ／Ｄ変換する。また、移相器制御部３０６は、各移相器３０２ごとに位相回転量を制御する制御手段であり、計算機３０５からの制御信号に基づいて位相制御を行っている。
【０００８】
計算機３０５は、各素子アンテナ３０１の位相を制御し、各素子アンテナ３０１の励振振幅及び位相を算出している。すなわち、移相器制御部３０６に対し制御信号を出力して素子アンテナ３０１の位相を制御するとともに、受信機３０４からの出力信号の振幅及び位相を検出し、検出結果を内部メモリに記憶する。そして、各素子アンテナ３０１に対する位相制御と、その時の入力信号の振幅及び位相等の検出結果に基づいて、各素子アンテナ３０１の励振振幅及び位相を算出している。
【０００９】
図１１は、従来のアレイアンテナ装置における調整処理を示したフローチャートであり、上述したアレイアンテナ装置において、各素子アンテナ３０１の励振振幅及び位相を測定する手順が示されている。まず初めに、全ての移相器３０２が基準となる励振位相状態に設定される。この状態において、送信機からフェーズドアレイアンテナ３０７に向けて所定の電波が送出される。
【００１０】
測定が開始されると、各素子アンテナ３０１が受信した受信信号は、それぞれ移相器３０２を経て分配器３０３に入力される。そして、分配器３０３において合成され、受信機３０４を介して計算機３０５に入力される。計算機３０５は、入力された合成信号から振幅及び位相等を検出し、測定結果として記録する（ステップＳ３０１）。
【００１１】
次に、計算機３０５は、素子アンテナ３０１の１つを選択し、移相器制御部３０６を介して、この素子アンテナ３０１に接続されている移相器３０２の設定位相を変化させる。そして、同様にして合成信号の測定を行う。このとき、他の素子アンテナ３０１に接続されている移相器３０２の設定位相は変化させない。この様な測定を移相器３０２の全ての設定位相について完了するまで、設定位相を変更しながら繰り返す（ステップＳ３０２）。
【００１２】
全ての設定位相について測定が完了すると、計算機３０５は、測定された合成信号の振幅の変化と、素子アンテナ３０１の位相制御データとに基づいて、選択した素子アンテナ３０１の励振振幅及び位相を算出する（ステップＳ３０３）。
【００１３】
計算機３０５は、１つの素子アンテナ３０１についての測定が完了すると、他の素子アンテナ３０１を選択して同様の測定処理を行う。このようにして、設定位相を変化させる素子アンテナ３０１を順次変更し、位相回転を行うことによって、全ての素子アンテナ３０１の励振振幅及び位相が求められる（ステップＳ３０４）。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２０１５２６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアレイアンテナ装置では、全ての素子アンテナの励振振幅及び位相を測定するのに要する時間が素子アンテナの数に比例するため、素子アンテナの数が多い場合に、測定時間が極めて長くなるといった問題があった。特に、素子アンテナの数が数千から数万にもなる大型の装置にあっては、測定時間が数時間にも及ぶ場合があるといった問題があった。
【００１６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、素子アンテナの励振振幅及び位相の測定時間を短縮することができるアレイアンテナ装置を提供しようとするものである。
【００１７】
また、素子アンテナの励振振幅及び位相の測定を短時間で行うことができるアレイアンテナ調整方法を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるアレイアンテナ装置は、複数のブロックに区分され、各ブロックが複数の素子アンテナからなるアレイアンテナと、各素子アンテナが受信した受信信号の位相をブロック毎に制御する位相制御手段と、各素子アンテナが受信した受信信号をブロック毎に合成する受信信号合成手段と、位相制御手段による位相制御及び受信信号合成手段により合成された合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出する励振振幅位相算出手段から構成される。
【００１９】
このような構成によれば、ブロック毎に、ブロック内の各素子アンテナの位相を制御することができる。また、ブロック毎に、ブロック内の各素子アンテナが受信した受信信号を合成することができる。このため、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出することが可能となる。
【００２０】
本発明にかかるアレイアンテナ調整方法は、複数のブロックに区分されたアレイアンテナの各素子アンテナが受信した受信信号の位相をブロック毎に制御する位相制御ステップと、各素子アンテナが受信した受信信号をブロック毎に合成する受信信号合成ステップと、位相制御ステップにおける位相制御及び受信信号合成ステップにおいて合成された合成信号に基づいて、各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に算出する励振振幅位相算出ステップを備えたことを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１によるアレイアンテナ装置の一構成例を示したブロック図である。アレイアンテナ装置１００は、複数（ｍ個）の受信ブロックＡ１〜Ａｍと、計算機１１２により構成される。なお、送信電波は、例えば、送信装置２００の送信機２０２から送信アンテナ２０１を介して送信される。
【００２２】
受信ブロックＡ１〜Ａｍは、送信電波を受信すると、受信信号をそれぞれ受信ブロックＡ１〜Ａｍ内において合成して計算機１１２へ出力する。また、計算機１１２から入力された制御信号に基づいて、受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における受信信号の位相を制御する。
【００２３】
図２は、図１のアレイアンテナ装置における受信ブロックＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ）の構成例を示した説明図である。この図の受信ブロックＡｉは、ｍ個の受信ブロックＡ１〜Ａｍのうちの任意の１つである。受信ブロックＡｉは、複数の素子アンテナ、すなわち、ｎ個の素子アンテナＢ１，Ｂ２，…，Ｂｎと、複数の移相器１０１と、分配器１０２と、受信機１０３と、移相器制御部１０７により構成される。
【００２４】
各素子アンテナＢ１〜Ｂｎには、移相器１０１がそれぞれ接続され、また、受信ブロックＡｉ内の全ての素子アンテナＢ１〜Ｂｎは、移相器１０１を介して分配器１０２に接続される。このため、受信ブロックＡｉ内の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信した受信信号は、すべて移相器１０１を経て同じ受信ブロックＡｉ内の分配器１０２へ出力される。
【００２５】
移相器１０１は、接続された素子アンテナの位相を変化させる。すなわち、素子アンテナが受信した受信信号の位相を、移相器制御部１０７の制御に基づいて、所定量回転させることができる。例えば、移相器１０１の設定位相が３６°であれば、素子アンテナＢ１〜Ｂｎでの受信信号の位相が移相器１０１において３６°だけ回転する。また、移相器１０１の設定位相は、自在に変更できる。
【００２６】
分配器１０２は、受信ブロックＡｉ内の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎからの入力信号を合成して出力する受信信号合成手段である。すなわち、各素子アンテナＢ１〜Ｂｎでの受信信号は、移相器１０１で位相回転された後、分配器１０２で合成され受信機１０３へ出力される。
【００２７】
受信機１０３は、分配器１０２からの合成信号に対し、検波およびＡ／Ｄ変換を行って計算機１１２へ出力する。
【００２８】
移相器制御部１０７は、移相器１０１を介して受信ブロックＡ１〜Ａｍ内の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの位相を制御する位相制御手段である。すなわち、計算機１１２から制御信号が入力されると、この制御信号に基づいて、各移相器１０１を制御し、各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信した受信信号の位相を各素子アンテナＢ１〜Ｂｎ毎に所定量変化させる。
【００２９】
図３は、図１のアレイアンテナ装置における計算機の構成例を示した説明図である。励振振幅位相算出手段としての計算機１１２は、位相を制御する制御信号を各受信ブロックＡ１〜Ａｍへ出力するとともに、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された信号の演算処理等を行っている。この計算機１１２は、メイン制御部１０５と、演算回路１１５と、メモリ１０６，１１６により構成される。
【００３０】
メイン制御部１０５は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された信号について演算処理を行っており、演算回路１１３及び１１４を備えている。演算回路１１３は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍごとの合成信号について演算処理を行う一方、演算回路１１４は、全受信ブロックＡ１〜Ａｍの合成信号について演算処理を行っている。
【００３１】
また、メイン制御部１０５は、各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの位相を制御する制御信号を、各受信ブロックＡ１〜Ａｍの移相器制御部１０７へ出力する。
【００３２】
演算回路１１３は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された信号を全受信ブロックについて並行して演算処理を行う第１の算出手段である。すなわち、受信ブロックＡ１〜Ａｍの受信機１０３から入力され、受信ブロックＡ１〜Ａｍ内の全ての素子アンテナＢ１〜Ｂｎについて合成された合成信号を、受信ブロック毎に演算処理し、処理結果及び位相制御データ等を受信ブロック毎にメモリ１０６に記録する。
【００３３】
この処理が全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて並行して行われる。少なくとも、各受信ブロックＡ１〜Ａｍ間において、受信ブロック毎の処理の一部分が同時に実行される。
【００３４】
また、演算回路１１３は、処理データ等をメモリ１０６から読み出して、受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相等の算出を行う。このとき、受信ブロック毎に測定処理された合成信号、より詳しくは、合成電界ベクトルの振幅（大きさ）の最大値及び最小値の比と、合成電界ベクトルの振幅を最大にする位相回転量とに基づいて、受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相が算出される。
【００３５】
演算回路１１４は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された信号を合成し、演算処理する第２の算出手段である。すなわち、各受信ブロックＡ１〜Ａｍの受信機１０３から入力されたそれぞれの合成信号を、全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて合成する演算処理を行い、処理結果及び位相制御データ等をメモリ１０６に記録する。また、処理データ等をメモリ１０６から読み出して、各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅及び位相等の算出を行う。
【００３６】
このとき、演算回路１１４は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍ内の所定の素子アンテナについて受信ブロックＡ１〜Ａｍ毎に位相を回転させ、測定処理された合成電界ベクトルの振幅の最大値及び最小値の比と、合成電界ベクトルの振幅を最大にする位相回転量とから受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅位相が算出される。
【００３７】
演算回路１１５は、メイン制御部１０５から入力された処理データ等に基づいて演算処理を行う第３の算出手段である。すなわち、メイン制御部１０５における演算回路１１３が、受信ブロック毎に算出した受信ブロック内における各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相と、演算回路１１４が算出した各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅及び位相とに基づいて、全受信ブロックＡ１〜Ａｍにおける各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相を算出し、算出結果等をメモリ１１６に記録する。
【００３８】
図４は、図１のアレイアンテナ装置の詳細を示した説明図である。フェーズドアレイアンテナ１１１は、ｍ個のアンテナブロックに区分され、各アンテナブロックは、ｎ個の素子アンテナＢ１〜Ｂｎと、ｎ個の移相器１０１と、分配器１０２により構成される。これらのアンテナブロックは、それぞれ受信機１０３及び移相器制御部１０７が接続され、受信ブロックＡ１〜Ａｍを構成している。つまり、アレイアンテナ装置１００は、アンテナブロック毎に分配器１０２と、受信機１０３と、移相器制御部１０７を備えている。
【００３９】
次に、このようなアレイアンテナ装置の動作について説明する。図５及び図６は、図１のアレイアンテナ装置における動作の一例を示したフローチャートである。本実施形態では、素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相の測定処理を３つの段階に分けて行っており、図５に測定処理の第１段階が示され、図６に測定処理の第２段階及び第３段階が示されている。
【００４０】
すなわち、アレイアンテナ装置１００による測定処理は、受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相を受信ブロック毎に測定処理する第１段階Ｃ１と、各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅位相を測定処理する第２段階Ｃ２と、第１段階Ｃ１及び第２段階Ｃ２で得られた算出結果に基づいて、全受信ブロックＡ１〜Ａｍにおける各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相を決定する第３段階Ｃ３に分けて実行される。
【００４１】
測定開始前に、各移相器１０１は、基準となる励振位相状態、例えば、全ての移相器１０１が位相０°に設定される。この状態において、送信装置２００からの送信信号をフェーズドアレイアンテナ１１１の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信すると、メイン制御部１０５は、測定を開始する。
【００４２】
第１段階Ｃ１における受信ブロック毎の測定処理について説明する。測定開始後、例えば、受信ブロックＡ１についての処理は以下の通りである。受信ブロックＡ１内の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信した受信信号は、それぞれ移相器１０１によって位相回転させられた後、分配器１０２によって合成される。メイン制御部１０５は、この合成信号である合成電界ベクトルを測定し、測定結果をメモリ１０６に記録する（ステップＳ１０１）。すなわち、メイン制御部１０５は、演算回路１１３を介して合成電界ベクトルの振幅及び各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの位相回転量等の検出を行う。
【００４３】
次に、メイン制御部１０５は、受信ブロックＡ１内におけるｎ個の素子アンテナＢ１〜Ｂｎの中から１つを選択し、その素子アンテナに接続されている移相器１０１の設定位相を０°から所定量だけ変化させる。このとき、受信ブロックＡ１内の他の素子アンテナに接続されている移相器１０１の設定位相は変化させない。すると、分配器１０２で合成され、受信機１０３に入力される合成電界ベクトルも、設定位相の変化に従って変化する。この合成電界ベクトルの振幅の変化を演算回路１１３を介して測定し、メモリ１０６に記録する。これを着目する素子アンテナの位相変更がすべて完了するまで繰り返す（ステップＳ１０２，Ｓ１０５）。
【００４４】
設定位相は、０°から、例えば、３６°，７２°，…のように順次変更され、３６０°に達すると位相変更は完了する。
【００４５】
着目する素子アンテナの位相変更が完了すると、メイン制御部１０５は、測定された合成電界ベクトルに基づいて素子アンテナの励振振幅及び位相を算出処理する。すなわち、合成電界ベクトルをメモリ１０６から読み出し、合成電界ベクトルの振幅の最大値及び最小値の比と、合成電界ベクトルの振幅を最大にする位相回転量等に基づいて、着目する素子アンテナの受信ブロックＡ１内における励振振幅位相を算出し、算出結果をメモリ１０６に記録する（ステップＳ１０３）。
【００４６】
次に、メイン制御部１０５は、受信ブロックＡ１内において、先に選択したのとは異なる素子アンテナを選択し、この新たに選択された素子アンテナに対して同様の測定処理を行う。このようにして、設定位相を変化させる素子アンテナを順次変更し、位相回転を行うことによって、受信ブロックＡ１内におけるｎ個全ての素子アンテナの励振振幅及び位相が求められる（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）。
【００４７】
以上が第１段階Ｃ１における受信ブロックＡ１についての処理であり、他の受信ブロックＡ２〜Ａｍについても同様の処理が行われる。このとき、全受信ブロックＡ１〜Ａｍは並行して処理され、メイン制御部１０５は、演算回路１１３を介して、各受信ブロックＡ１〜Ａｍに対応するｍ個の合成電界ベクトルをほぼ同時に測定処理する。
【００４８】
つまり、各受信ブロックＡ１〜Ａｍにおいて着目する１つの素子アンテナに接続された移相器１０１の設定位相を変化させながら、そのときの合成電界の変化を並列処理することによって、各受信ブロックＡ１〜Ａｍに対応するｍ個の素子アンテナの励振振幅及び位相をほぼ同時に算出する。そして、この測定処理を受信ブロック内の素子アンテナＢ１〜Ｂｎの個数分、すなわち、ｎ回繰り返す。
【００４９】
ところで、第１段階Ｃ１では各受信ブロックＡ１〜Ａｍは独立に処理されるため、受信ブロックＡ１〜Ａｍ間において求めた振幅及び位相の基準が異なっている。このため、次に、第２段階として、各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅及び位相の算出を行う。
【００５０】
第２段階Ｃ２における処理について説明する。メイン制御部１０５は、演算回路１１４を介して各受信ブロックＡ１〜Ａｍからの合成電界ベクトルを合成し、合成した合成電界ベクトルを測定処理する（ステップＳ１０７）。すなわち、全受信ブロックＡ１〜Ａｍの全ての素子アンテナＢ１〜Ｂｎに対して合成された合成電界ベクトルの振幅及び位相回転量を検出し、検出結果をメモリ１０６に記録する。
【００５１】
次に、メイン制御部１０５は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍ内から任意に１つずつ合計ｍ個の素子アンテナを選び出し、そして、その中から１つを選択し、その素子アンテナに接続されている移相器１０１の設定位相を０°から所定量だけ変化させる。このとき、他の素子アンテナの設定位相は変化させない。そして、設定位相の変化に従って変化する合成電界ベクトルの振幅の変化を測定する。これを着目する素子アンテナの位相変更がすべて完了するまで繰り返す（ステップＳ１０８，Ｓ１１１）。
【００５２】
着目する素子アンテナの位相変更が完了すると、メイン制御部１０５の演算回路１１４は、測定された全受信ブロックＡ１〜Ａｍに対する合成電界ベクトルから受信ブロックの励振振幅及び位相を算出する（ステップＳ１０９）。すなわち、全受信ブロックＡ１〜Ａｍについての合成電界ベクトルの振幅の最大値及び最小値の比と、合成電界ベクトルの振幅を最大にする位相回転量等に基づいて、着目する素子アンテナの励振振幅位相が算出され、これを着目する素子アンテナが属する受信ブロックの励振振幅位相とみなす。
【００５３】
そして、メイン制御部１０５は、選び出されたｍ個の素子アンテナの中から先に選択したのとは異なる素子アンテナを選択し、この新たに選択された素子アンテナに対して同様の測定処理を行う。このように、設定位相を変化させる素子アンテナを順次変更し、位相回転を行うことによって、ｍ個の受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅及び位相が順次求められる（ステップＳ１１０，Ｓ１１２）。
【００５４】
次に、第３段階Ｃ３として、計算機１１２の演算回路１１５は、第１段階Ｃ１及び第２段階Ｃ２における測定結果から各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相を算出処理する（ステップＳ１１３）。すなわち、第１段階Ｃ１において得られた各受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相を、第２段階Ｃ２において得られた各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅位相の分だけオフセットすることによって各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相を算出し、その結果をメモリ１１６に記録する。
【００５５】
つまり、第２段階Ｃ２において求めた各受信ブロックＡ１〜Ａｍの励振振幅位相をそれぞれの受信ブロックの基準とし、第１段階Ｃ１において求めた受信ブロックＡ１〜Ａｍ内における各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅位相の値をオフセットさせる。より詳しくは、第１段階において算出された各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振位相に、第２段階において算出された受信ブロックの励振位相をそれぞれ加算する。このようにして、全ての素子アンテナＢ１〜Ｂｎについて基準を１つとした励振振幅位相が求められる。
【００５６】
図７は、図１のアレイアンテナ装置の１つの受信ブロックＡｉ内で合成される電界ベクトルの一例を示した説明図である。図において、同一の受信ブロックＡｉ内の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信した電界ベクトルをＥ１ｅｊφ１，Ｅ２ｅｊφ２，…，Ｅｎｅｊφｎとし、これらの電界ベクトルを合成した合成電界ベクトルをＥ０（初期状態）とした。なお、Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅｎは各電界ベクトルの振幅、φ１，φ２，…，φｎは各電界ベクトルの位相である。
【００５７】
素子アンテナＢ１〜Ｂｎの位相回転を行う前の基準となる状態にあるときの受信ブロックＡｉの合成電界ベクトルがＥ０であり、この状態から、当該受信ブロックＡｉ内の１つの素子アンテナ、例えば、ｎ番目の素子アンテナのみ位相回転を行ったときの合成電界ベクトルがＥである。この合成電界ベクトルの振幅の変化がメイン制御部１０５によって測定処理される。
【００５８】
本実施形態によれば、ｍ×ｎ個の素子アンテナを有するフェーズドアレイアンテナ１１１において、測定処理に要する時間をｍ＋ｎに比例する時間とすることができ、アンテナ素子数ｍ×ｎに比例する従来のものに比べ、測定処理の時間を大幅に短縮することができる。
【００５９】
すなわち、第１段階ではｍ個の受信ブロックＡ１〜Ａｍが並行して処理され、全受信ブロックＡ１〜Ａｍについてほぼ同時に測定処理が行われるので、受信ブロック内の素子数ｎに比例した測定時間を要し、第２段階ではｍ個の受信ブロックについて順次測定処理が行われるので、受信ブロック数ｍに比例した測定時間を要する。これによって、ｍ＋ｎに比例する時間で各素子アンテナ毎に励振振幅位相を求めることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態において、第１段階及び第２段階の入れ替えを行っても良い。すなわち、まず、各受信ブロックの励振振幅位相を算出し、次に、受信ブロック内における各素子アンテナの励振振幅位相を算出するようにしても良い。
【００６１】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２によるアレイアンテナ装置の要部を示した説明図であり、図１中の計算機１１２の他の構成例が示されている。本実施形態では、計算機１２０は、メイン制御部１２１と、メモリ１２２から構成され、メイン制御部１２１には、各受信ブロックＡ１〜Ａｍに対応する演算回路１２３が備えられている。なお、その他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００６２】
メイン制御部１２１は、ｍ個の演算回路１２３を備え、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された合成電界ベクトルの演算処理を全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて並行して行い、その処理結果をメモリ１２２に書き込む。また、各受信ブロックＡ１〜Ａｍから入力された合成電界ベクトルをメイン制御部１２１内において合成し、全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて合成された合成電界ベクトルに対して演算処理を行う。
【００６３】
また、メイン制御部１２１は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍに対して位相を制御する制御信号を出力し、全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて並行して位相を制御する。
【００６４】
このとき、メイン制御部１２１は、各演算回路１２３により測定され、メモリ１２２に記録された合成電界ベクトルの初期値と、位相回転された合成電界ベクトルとに基づいて、各素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相を全受信ブロックＡ１〜Ａｍについて並行して算出する。
【００６５】
図９は、図８のアレイアンテナ装置の動作の一例を示したフローチャートである。まず、各移相器１０１は、基準となる励振位相状態、例えば、全ての移相器１０１が位相０°に設定される。この状態において、送信信号をフェーズドアレイアンテナ１１１の各素子アンテナＢ１〜Ｂｎが受信すると、メイン制御部１２１は、測定を開始する。
【００６６】
測定開始後、メイン制御部１２１は、各演算回路１２３を介して、各受信ブロックＡ１〜Ａｍごとの合成電界ベクトル（初期状態）Ｅ１０，Ｅ２０，…，Ｅｍ０を同時に測定し、測定結果を受信ブロックＡ１〜Ａｍ毎にメモリ１２２に記録する（ステップＳ１２１）。
【００６７】
次に、メイン制御部１２１は、各受信ブロックＡ１〜Ａｍからそれぞれ１つ素子アンテナを選択し、全部でｍ個の素子アンテナのそれぞれの移相器１０１の位相をｍ個同時に所定量だけ回転させる。このとき、その他の素子アンテナの設定位相は変化させない。そして、各演算回路１２３により各受信ブロックＡ１〜Ａｍごとの合成電界ベクトルが測定される。ここで、測定された合成電界ベクトルを、Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅｍとする。測定結果はメモリ１２２に記録される。このように、ｍ個の素子アンテナの設定位相をｍ個同時に変更しながら、測定を位相変更がすべて完了するまで繰り返す（ステップＳ１２２，Ｓ１２６）。
【００６８】
位相変更が完了すると、メイン制御部１２１は、メモリ１２２からデータを読み出し、ｍ個の受信ブロックＡ１〜Ａｍに対応するｍ個の数式をたて、新たにｍ個の合成電界ベクトルａ１，ａ２，…，ａｍを生成する（ステップＳ１２３）。これらの数式は次の通りである。
【００６９】
ａ１＝Ｅ１＋Ｅ２０＋…＋Ｅｍ０，
ａ２＝Ｅ１０＋Ｅ２＋…＋Ｅｍ０，…，
ａｍ＝Ｅ１０＋Ｅ２０＋…＋Ｅｍ
【００７０】
メイン制御部１２１は、素子アンテナＢ１〜Ｂｎの位相回転に従って変化するこれらの合成電界ベクトルａ１〜ａｍの振幅の変化に基づいて、対応する素子アンテナの励振振幅及び位相をｍ個同時に算出する（ステップＳ１２４）。例えば、受信ブロックＡ１に対応する合成電界ベクトルａ１の振幅の変化に基づいて、受信ブロックＡ１から選択された素子アンテナの励振振幅及び位相が算出される。
【００７１】
つまり、着目する素子アンテナが属する受信ブロックＡｉの合成電界ベクトルについては、位相回転後のベクトルＥｉを用い、他の受信ブロックＡｊ（ｊ≠ｉ）の合成電界ベクトルについては、位相回転前の初期状態におけるベクトルＥｊ０を用いて、これらのベクトルの和である合成電界ベクトルａｉの振幅の変化から着目する素子アンテナの励振振幅位相を求める。
【００７２】
次に、メイン制御部１２１は、先に選択したｍ個の素子アンテナとは異なる素子アンテナを各受信ブロックＡ１〜Ａｍからそれぞれ１つずつ選択し、この新たに選択されたｍ個の素子アンテナに対して、同様の測定処理を行う。このように、設定位相を変化させる素子アンテナを順次変更し、位相回転を行うことによって、各受信ブロックＡ１〜Ａｍ内におけるｎ個全ての素子アンテナＢ１〜Ｂｎの励振振幅及び位相が求められる（ステップＳ１２５，Ｓ１２７）。
【００７３】
本実施形態によれば、ｍ×ｎ個の素子アンテナを有するフェーズドアレイアンテナ１１１において、測定処理に要する時間をｎに比例する時間とすることができる。すなわち、ｍ個の受信ブロックＡ１〜Ａｍについて同時に測定処理を行っているので、測定に要する時間が受信ブロック内の素子数ｎに比例したものとなり、測定処理に要する時間をより短縮することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のアレイアンテナ装置によれば、ブロック毎に素子アンテナの位相を制御し、ブロック内の素子アンテナが受信した受信信号を合成するので、その位相制御及び合成信号に基づいて各素子アンテナの励振振幅及び位相をブロック毎に測定することができる。このため、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７５】
また、本発明のアレイアンテナ調整方法によれば、各素子アンテナの励振振幅及び位相の測定を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるアレイアンテナ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１のアレイアンテナ装置における受信ブロックの構成例を示した説明図である。
【図３】図１のアレイアンテナ装置における計算機の構成例を示した説明図である。
【図４】図１のアレイアンテナ装置の詳細を示した説明図である。
【図５】図１のアレイアンテナ装置における動作の一例を示したフローチャートである。
【図６】図１のアレイアンテナ装置における動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】図１のアレイアンテナ装置の受信ブロック内で合成される電界ベクトルの一例を示した説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるアレイアンテナ装置の要部の構成例を示した説明図である。
【図９】図８のアレイアンテナ装置の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１０】従来のアレイアンテナ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１１】図１０のアレイアンテナ装置における調整処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａｍ　受信ブロック、Ｂ１〜Ｂｎ　素子アンテナ、
１００　アレイアンテナ装置、１０１　移相器、１０２　分配器、
１０３　受信機、１０５，１２１　メイン制御部、
１０６，１１６，１２２　メモリ、１０７　移相器制御部、
１１１　フェーズドアレイアンテナ、
１１２，１２０　計算機、
１１３〜１１５，１２３　演算回路、
２００　送信装置、２０１　送信アンテナ、２０２　送信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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