(57)【要約】【課題】フェーズドアレーアンテナのアンテナ素子それぞれに対して、任意の連続的な位相制御を行い、正確な信号源の追尾を行う。【解決手段】受信用アンテナ素子２０４が受信した信号は、ローノイズアンプ２０２が増幅し、電圧制御移相器２２が移相する。同相合成器２００は、移相出力信号を同相合成して和信号とし、逆相合成器２２０は、移相出力信号を逆相合成して差信号とする。指向性が信号源と合っている場合には、和信号は強くなり、差信号は弱くなる。この性質を利用して、制御装置１２は、和信号の強度を強くし、差信号の強度を弱めるように、電圧制御移相器２２の移相量を制御することにより、信号源に指向を合わせる。【選択図】　　　　　図１８
2004080247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの指向性を制御する指向性制御装置と、
前記制御に応じて、指向性を変えるアンテナと
を有するアンテナシステムであって、
前記アンテナは、
それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、
前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する位相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、
前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段と
を有し、
前記指向性制御装置は、
前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出する方向検出手段と、
前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御する移相量制御手段と
を有する
アンテナシステム。
【請求項２】
前記方向検出手段は、前記同相合成された信号の強度を強くする前記アンテナの指向性の方向を、前記信号源の方向として検出する
請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記指向性制御装置は、
前記複数の移相器により移相された信号を逆相合成する逆相合成手段
を有し、
前記方向検出手段は、前記逆相合成された信号の強度を弱くする前記アンテナの指向性の方向を、前記信号源の方向として検出する
請求項１または２に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記逆相合成手段は、前記移相された信号それぞれの移相を、（３６０°／アンテナ素子の数）ずつさらに移相し、これらのさらに移相された信号を加算することにより逆相合成を行う
請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
制御に応じて、指向性を変えるアンテナの指向性の方向を制御する指向性制御方法であって、前記アンテナは、それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する移相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段とを有し、
前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出し、
前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御する
指向性制御方法。
【請求項６】
制御に応じて、指向性を変えるアンテナの指向性の方向を制御するプログラムであって、前記アンテナは、それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する移相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段とを有し、
前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出するステップと、
前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナ素子を備え、これらのアンテナ素子それぞれに対する信号位相の制御を行う受信アンテナ装置および送信アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、「アンテナ工学（遠藤他、総合電子出版社、ｐｐ．２２５〜２２７、１９７９年；文献１）」は、複数のアンテナ素子の信号位相を制御して指向性を制御するフェーズドアレーアンテナを開示する。
また、「デュアルゲートＦＥＴを用いたマイクロ波帯無限移相器（市川他、信学論、ｖｏｌ．Ｊ６５−Ｂ，Ｎｏ．６、ｐｐ．７１５〜７２２、；文献２）」は、マイクロ波信号に対して、連続的な任意の位相変化を与えることができる移相器を開示する。
また、「特開２００１−１８９６２４号公報（文献３）」は、アレーアンテナから和信号および差信号を得る方法を開示する。
しかしながら、複数のアンテナ素子それぞれに対する連続的な量の位相制御を行うことにより、人工衛星などの移動する信号源を正確に追尾することができるアンテナシステムは、従来、実現されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、フェーズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子それぞれに対して、任意の連続的な位相制御を行うことにより、信号源を正確に追尾することができるようにしたアンテナシステムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
［アンテナシステム］
上記目的を達成するために、本発明にかかるアンテナシステムは、アンテナの指向性を制御する指向性制御装置と、前記制御に応じて、指向性を変えるアンテナとを有するアンテナシステムであって、前記アンテナは、それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する位相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段とを有し、前記指向性制御装置は、前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出する方向検出手段と、前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御する移相量制御手段とを有する。
【０００５】
好適には、前記方向検出手段は、前記同相合成された信号の強度を強くする前記アンテナの指向性の方向を、前記信号源の方向として検出する。
【０００６】
好適には、前記指向性制御装置は、前記複数の移相器により移相された信号を逆相合成する逆相合成手段を有し、前記方向検出手段は、前記逆相合成された信号の強度を弱くする前記アンテナの指向性の方向を、前記信号源の方向として検出する。
【０００７】
好適には、前記逆相合成手段は、前記移相された信号それぞれの移相を、（２π／アンテナ素子の数）ずつさらに移相し、これらのさらに移相された信号を加算することにより逆相合成を行う。
【０００８】
［指向性制御方法］
また、本発明にかかる指向性制御方法は、制御に応じて、指向性を変えるアンテナの指向性の方向を制御する指向性制御方法であって、前記アンテナは、それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する移相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段とを有し、前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出し、前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御する。
【０００９】
［プログラム］
また、本発明にかかるプログラムは、制御に応じて、指向性を変えるアンテナの指向性の方向を制御するプログラムであって、前記アンテナは、それぞれ信号源からの信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記制御に応じて、複数のアンテナ素子それぞれが受信した信号に対する移相および振幅の変更またはこれらのいずれかを行う複数の移相器と、前記複数の移相器により移相された信号を同相合成して指向性を変える同相合成手段とを有し、前記複数の移相器により移相および振幅の変化またはこれらのいずれかが行われた信号に基づいて、前記信号源の方向を検出するステップと、前記検出された信号源の方向に、前記アンテナの指向性を向けるように、前記複数の移相器それぞれが、前記受信された信号それぞれに対する移相量および振幅の値またはこれらのいずれかを制御するステップとをコンピュータに実行させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１１】
［アレーアンテナ装置１の構成］
図１は、本発明にかかるアレーアンテナ装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、アレーアンテナ装置１は、第１の制御部１０、受信部２および送信部３から構成される。
制御部１０は、制御装置１２およびデジタル／アナログ変換装置（Ｄ／Ａ装置）１００から構成される。
【００１２】
受信部２は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の受信エレメント２０−１〜２０−ｎおよび同相合成器２００から構成される。
受信エレメント２０−１〜２０−ｎは、電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２０２−１〜２０２−ｎおよび受信用アンテナ素子２０４−１〜２０４−ｎから構成される。
【００１３】
送信部３は、ｎ個の送信エレメント３０−１〜３０−ｎおよび同相合成器３００から構成される。
送信エレメント３０−１〜３０−ｎは、電圧制御移相器３２−１〜３２−ｎ
、パワーアンプ（ＰＡ）３０２−１〜３０２−ｎおよび送信用アンテナ素子３０４−１〜３０４−ｎから構成される。
【００１４】
アレーアンテナ装置１は、これらの構成部分により、受信用アンテナ素子２０４−１〜２０４−ｎそれぞれが受信した受信信号それぞれ、および、送信用アンテナ素子３０４−１〜３０４−ｎそれぞれが送信する送信信号それぞれに対して、独立に、連続的な移相量の内から選択した任意の移相量で移相を行うことにより、受信部２および送信部３それぞれの指向特性を制御して、信号の受信および受信を行う。
なお、以下、受信エレメント２０−１〜２０−ｎなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に受信エレメント２０などと略記する場合がある。
【００１５】
［送受信エレメント４の構成］
図２は、図１に示した受信エレメント２０および送信エレメント３０を含む送受信エレメント４０の構成を例示する図であって、（Ａ）は受信エレメント２０および送信エレメント３０の上面図であり、（Ｂ）は受信エレメント２０および送信エレメント３０の側面図である。
【００１６】
受信エレメント２０−ｉと送信エレメント３０−ｉ（１≦ｉ≦ｎ；ｉは整数）とは、図２（Ａ），（Ｂ）に例示するように、送受信エレメント４−ｉとして、上面（放射面）が六角形に形成されたケース２１０内に収容される。
この場合、受信用アンテナ素子２０４と送信用アンテナ素子３０４とは、送受信エレメント４のケース２１０の上面（放射面）に、重ねられて配設される。
【００１７】
［送受信エレメント４の配列］
図３は、図１に示したアレーアンテナ装置１における送受信エレメント４（図２）の配列を、ｎ＝１９の場合について例示する図である。
なお、図３においては、送受信エレメント４−１〜４−１９は、送受信エレメントＡ１，Ｂ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６と表されている。
なお、アレーアンテナ装置１の中央に位置する送受信エレメントＡ１は、省略されることがある。
【００１８】
図３に示すように、アレーアンテナ装置１において、例えば、送受信エレメント４−１〜４−１９（図２）は、隣り合うケース２１０の六角形の辺同士が密着し、隙間なく平面を形成するように、ハニカム状に配置される。
このように配列される結果、送受信エレメント４−２〜４−７（Ｂ１〜Ｂ６），４−８〜４−１３（Ｃ１〜Ｃ６），４−１４〜１９（Ｄ１〜Ｄ６）は、それぞれ同心円Ｂ〜Ｄ上において、隣り合う送受信エレメント４との間に、送受信エレメント４−１（Ａ１）中心に対して６０°の角度を張るように、等間隔で配置される。
【００１９】
このように、同じ円周上に配列される送受信エレメント４は、アレーアンテナ装置１（送受信エレメント４−１；Ａ１）の中心に対して等距離にあるので、送受信エレメント４−２〜４−７（Ｂ１〜Ｂ６），４−８〜４−１３（Ｃ１〜Ｃ６），４−１４〜１９（Ｄ１〜Ｄ６）それぞれを単位として移相を行うと、アレーアンテナ装置１の指向性（ビーム）の方向制御が容易である。
【００２０】
また、例えば、送受信エレメント４−２（Ｂ１）と送受信エレメント４−５（Ｂ４）、あるいは、送受信エレメント４−８（Ｃ１）と送受信エレメント４−１１（Ｃ４）など、互いにアレーアンテナ装置１の中心に対して対称な位置に位置する２つの送受信エレメント４は、移相および指向性の制御の単位として好適である。
【００２１】
［受信部２］
再び図１を参照する。
受信部２において、受信用アンテナ素子２０４−ｉは、送受信エレメント４（図２，図３）の放射面に配設され、空間を伝送されてきた無線信号（例えば、Ｓバンドのマイクロ波）を受信し、受信信号としてローノイズアンプ２０２−ｉに対して出力する。
ローノイズアンプ２０２−ｉは、受信用アンテナ素子２０４−ｉが受信した受信信号を増幅し、電圧制御移相器２２−ｉに対して出力する。
【００２２】
［電圧制御移相器２２］
図４は、図１に示した電圧制御移相器２２，３２の構成を示す図である。
なお、電圧制御移相器２２，３２における各信号の波形は、図４中に数式により示されおり、数式においては、記載の簡略化のために、構成要素において生じる振幅の減少および移相量Ψｉ，Ψｋ’の区別などについては、一部、省略されている。
【００２３】
図４に示すように、受信部２の電圧制御移相器２２と、送信部３の電圧制御移相器３２とは実質的に同じ構成を採り、移相分配器２２２、２個の第１および第２のバランスドミキサ（ＢＭ（ｂａｌａｎｃｅｄ　ｍｉｘｅｒ）；ダブルバランスドミキサ（ＤＢＭ）としてもよい）２２４−１，２２４−２および同相合成器２２８から構成される。
【００２４】
電圧制御移相器２２−ｉ（３２−ｋ；ｋは整数、１≦ｋ≦ｎ）は、これらの構成部分により、制御部１０のＤ／Ａ装置１００（図１）から入力される位相制御電圧信号Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）に従って、受信信号（送信信号）の位相を、連続的な任意の移相量、変化させる。
ただし、電圧制御移相器２２−ｉ（電圧制御移相器３２−ｋ）が受信信号に与える移相量の連続性は、Ｄ／Ａ装置１００の出力電圧のステップにより制限される。
【００２５】
電圧制御移相器２２−ｉ（３２−ｋ）のＬｏ端子２２０には、ローノイズアンプ２０２−ｉ（同相分配器３００）から入力される受信信号（送信信号）ｅｊωｔが入力される。
移相分配器２２２は、受信信号（送信信号）ｅｊωｔに対して０°の移相量の移相を行い、つまり、受信信号と同位相の０°信号ｅｊωｔを生成し、第１のＢＭ２２４−１に対して出力する。
また、移相分配器２２２は、受信信号（送信信号）ｅｊωｔに対して９０°の移相量の移相を行い、０°信号と同じ振幅で９０°位相が異なる９０°信号ｊｅｊωｔを生成し、第２のＢＭ２２４−２に対して出力する。
【００２６】
図５は、図４に示したＢＭ２２４−１，２２４−２に与える位相制御電圧信号の電圧（単位Ｖ）と、ＢＭ２２４−１，２２４−２が、入力される受信信号（送信信号）に与える減衰量（単位ｄＢ）との関係のグラフを示す図である。
ＢＭ２２４−１，２２４−２は、図５に示すように、移相制御電圧信号Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ）の電圧に従って、入力される受信信号（送信信号）の振幅を変化させる。
【００２７】
図６は、Ｄ／Ａ装置１００（図１）により、電圧制御移相器２２−ｉおよび電圧制御移相器３２−ｋの第１のＩＦ端子（ＩＦ１端子）２２６−１およびＩＦ端子（ＩＦ２端子）２２６−２（図４）に印加される位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の電圧（単位Ｖ）と、受信信号および送信信号に与えられる移相量（単位°）および振幅との関係を示す図である。
【００２８】
図６に示すように、ＢＭ２２４−１，２２４−２に対する位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の電圧（Ｖ）を変更することにより、受信信号（送信信号）を、所望の移相量だけ移相し、任意の値に振幅を制御することができる。
【００２９】
ＢＭ２２４−１（図４）は、制御部１０（図１）のＤ／Ａ装置１００から、第１のＩＦ端子２２６−１に対して入力され、所定の関数（ｃｏｓ）に振幅を設定することにより得られる位相制御電圧信号Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ）と、移相分配器２２２から入力された０°信号ｅｊωｔとを混合（乗算）し、第１の乗算信号ｅｊωｔ・Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ（ｅｊωｔ・Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ）として、同相合成器２２８に対して出力する。
【００３０】
ＢＭ２２４−２（図４）は、同様にＤ／Ａ装置１００から第２のＩＦ端子２２６−２に対して入力され、第１のＩＦ端子２２６−１に対して入力される位相制御電圧信号Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’）に対して直交する関数（ｓｉｎ）に振幅を設定することにより得られる位相制御電圧信号Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ（Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）と、移相分配器２２２から入力された９０°信号ｊｅｊωｔとを混合（乗算）し、第２の乗算信号ｊｅｊωｔ・Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ（ｊｅｊωｔ・Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）として、同相合成器２２８に対して出力する。
【００３１】
同相合成器２２８（図４）は、ＢＭ２２４−１から入力される第１の乗算信号ｅｊωｔ・Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ（ｅｊωｔ・Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’）と、ＢＭ２２４−２から入力される第２の乗算信号ｊｅｊωｔ・Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ（ｊｅｊωｔ・Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）とを加算し、移相出力信号Ａｒｉ・ｅ（ｊωｔ＋Ψｉ）（Ａｔｋ・ｅｊ（ωｔ＋Ψｋ’））として、ＲＦ端子２３０から、同相合成器２００（パワーアンプ３０２−ｋ）に対して出力する。
【００３２】
同相合成器２００（図４）は、電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎから入力される移相出力信号を加算し、最終的な受信信号として外部の受信機など（図示せず）に対して出力する。
以上のように、電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎにより移相された受信信号を同相合成器２００が合成することにより、受信部２の指向性パターンが制御される。
【００３３】
［送信部３］
再び図１を参照する。
送信部３において、同相合成器３００は、外部の送信機など（図示せず）から入力される送信信号を、同位相・同振幅のｎ個の送信信号に分配し、送信エレメント３０−１〜３０−ｎの電圧制御移相器３２−１〜３２−ｎ（図４）に対して出力する。
【００３４】
送信エレメント３０−ｋの電圧制御移相器３２−ｋは、図４を参照して述べたように、Ｄ／Ａ装置１００から入力される位相制御電圧信号Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’を用いて、同相合成器３００から入力された送信信号を移相し、移相出力信号としてパワーアンプ３０２−ｋに対して出力する。
【００３５】
パワーアンプ３０２−ｋは、電圧制御移相器３２−ｋから入力された送信出力信号を電力増幅し、最終的な送信信号として送信用アンテナ素子３０４−ｋに対して出力する。
送信用アンテナ素子３０４−ｋは、図２に示したように、送受信エレメント４（図２，図３）の放射面に配設され、パワーアンプ３０２−ｋから入力された送信信号を空間中に放射して伝送する。
以上のように送信用アンテナ素子３０４−１〜３０４−ｎが、電圧制御移相器３２−１〜３２−ｎにより移相された送信信号を放射することにより、送信部３の指向性パターンが制御される。
【００３６】
［制御部１０］
図７は、図１に示した制御装置１２のハードウェア構成を示す図である。
図７に示すように、制御装置１２は、ＣＰＵ１２２およびメモリ１２４などを含む制御装置本体１２０、ＣＲＴ／ＬＣＤ表示装置およびキーボード・マウスなどを含むユーザインターフェース（ＵＩ装置）１２６、ＨＤＤ・ＣＤ装置などの記録装置１２８、Ｄ／Ａ装置１００との間のインターフェース処理を行うＤ／Ａ装置インターフェース（ＤＡ−ＩＦ）１３２、および、データの入出力を行うデータインターフェース（ＤＡＴＡ−ＩＦ）１３４から構成される。
つまり、制御装置１２は、Ｄ／Ａ装置１００（および図１８を参照して後述する同相検波器５４）とのインターフェース機能が付加された一般的なコンピュータとしての構成部分を有している。
【００３７】
図８は、図１，図７に示した制御装置１２により実行され、アレーアンテナ装置１の受信および送信の指向性を制御する指向性制御プログラム１４の構成を示す図である。
図８に示すように、指向性制御プログラム１４は、ＵＩ部１４０、指向性パターン記憶部１４２、調整操作受入部１４４、シュミレータ１４６および制御電圧データ作成部１４８から構成される。
指向性制御プログラム１４は、例えば記録媒体１３０（図７）を介して制御装置１２に供給され、メモリ１２４にロードされて実行される。
【００３８】
指向性制御プログラム１４は、これらの構成部分により、ユーザの操作に応じて、位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の値を調整し、Ｄ／Ａ装置１００（図１）に対して出力する。
指向性パターン記憶部１４２は、アレーアンテナ装置１の受信および送信の指向性パターンと、この指向性を得るために受信エレメント２０−ｉおよび送信エレメント３０−ｋに与えるべき移相量を示す移相情報Ψｉ，Ψｋ’を記憶し、ＵＩ部１４０に対して出力する。
【００３９】
ＵＩ部１４０は、指向性パターン記憶部１４２およびシュミレータ１４６から入力されるアレーアンテナ装置１の指向性パターンの画像（図１６などを参照して後述）、および、アレーアンテナ装置１のユーザが操作のために用いるＵＩ画像（図示せず）を、ＵＩ装置１２６に表示する。
また、ＵＩ部１４０は、ＵＩ画像に対してユーザが、アレーアンテナ装置１の指向性を調整するために行う調整操作を受け入れ、指向性パターン記憶部１４２から入力され、ユーザによる調整の対象となる移相情報とともに調整操作受入部１４４に対して出力する。
【００４０】
調整操作受入部１４４は、ＵＩ部１４０から入力される調整操作に従って、同じくＵＩ部１４０から入力される受信エレメント２０−ｉおよび送信エレメント３０−ｋに対する移相情報Ψｉ，Ψｋ’を調整し、シュミレータ１４６および制御電圧データ作成部１４８に対して出力する。
【００４１】
シュミレータ１４６は、調整操作受入部１４４から入力される移相情報Ψｉ，Ψｋ’に従って、受信エレメント２０−ｉおよび送信エレメント３０−ｋが移相を行った場合に得られる指向性パターンをシュミレートし、ＵＩ部１４０に対して出力する。
【００４２】
制御電圧データ作成部１４８は、調整操作受入部１４４から入力される受信エレメント２０−ｉおよび送信エレメント３０−ｋに対する移相情報Ψｉ，Ψｋ’から、これらの移相量Ψｉ，Ψｋ’を与えるための位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）を示す制御電圧データを作成し、Ｄ／Ａ装置１００に対して出力する。
【００４３】
制御部１０（図１）において、Ｄ／Ａ装置１００は、制御装置１２から入力される制御電圧データを、受信用の位相制御電圧信号Ａｒ１・ｃｏｓΨ１，Ａｒ１・ｓｉｎΨ１〜Ａｒｎ・ｃｏｓΨｎ，Ａｒｎ・ｓｉｎΨｎおよび送信用の位相制御電圧信号Ａｔ１・ｃｏｓΨ１’，Ａｔ１・ｓｉｎΨ１’〜Ａｔｎ・ｃｏｓΨｎ’，Ａｔｎ・ｓｉｎΨｎ’に変換し、受信エレメント２０−１〜２０−ｎおよび電圧制御移相器３２−１〜３２−ｎに対して出力する。
【００４４】
［第１実施例］
以下、アレーアンテナ装置１が送信および受信する無線信号の周波数を２．５ＧＨｚとし、図３に示した送受信エレメント４の間隔Ｌを７２ｍｍとした場合を具体例として、アレーアンテナ装置１による指向性パターンの制御の実施例を説明する。
図９は、アレーアンテナ装置１において、指向性の仰角（ＥＬ；θ，アンテナの正面（天頂）方向を０°とする）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＢ群の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６（４−２〜４−７）に対して与えるべき移相量を示す図である。
図１０は、アレーアンテナ装置１において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＣ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６（４−８〜４−１３）に対して与えるべき移相量を示す図である。
図１１は、アレーアンテナ装置１において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）に対して与えるべき移相量を示す図である。
図９〜図１１に示すように、図３に示したＢ群の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６（４−２〜４−７）、Ｃ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６（４−８〜４−１３）およびＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）それぞれの移相量を変化させることにより、受信および送信の指向性の方位角（ＡＺ；φ）を、任意の方向に向けることができる。
【００４５】
図１２は、図１などに示したアレーアンテナ装置１において、０°方位角（ＡＺ）・０°の仰角（ＥＬ）および４５°方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るために、図３に示した送受信エレメント４−２〜４−１９に与えるべき振幅および移相量を示す図表である。
図１３は、図１などに示したアレーアンテナ装置１において、図１２に示した振幅および移相量を与えるために、送受信エレメント４−２〜４−１９の電圧制御移相器２２，３２（図４）に与えるべき電圧値を示す図表である。
なお、図１２においては、振幅は１〜０の範囲に正規化されて示されており、図１２における１の振幅を得るために電圧制御移相器２２，２３に印加されるべき位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の電圧が、図１３に示されている５Ｖに対応する。
【００４６】
例えば、受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とするために、制御部１０（図１，図７，図８）は、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎそれぞれを、受信信号および送信信号に対して、図１２の左側の表に示された振幅および移相量を与えるように制御すればよい。
つまり、受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とするために、制御部１０は、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎそれぞれに対して、図１３の左側の表に示された位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）を出力すればよい。
【００４７】
例えば、受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とするために、制御部１０（図１，図７，図８）は、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎそれぞれを、受信信号および送信信号に対して、図１２の右側の表に示された振幅および移相量を与えるように制御すればよい。
つまり、受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とするために、制御部１０は、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎそれぞれに対して、図１３の左側の表に示された位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）を出力すればよい。
【００４８】
図１４は、受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎの全てが、受信信号および送信信号に対して、等しい振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
図１５は、受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６（４−２〜４−１３）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎが、受信信号および送信信号に対して等しい振幅を与え、送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎが、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６（４−２〜４−１３）の半分の振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【００４９】
図１６は、受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６（４−２〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎの全てが、受信信号および送信信号に対して、等しい振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
図１７は、受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６（４−２〜４−１３）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎが、受信信号および送信信号に対して等しい振幅を与え、送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）それぞれの電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎ，３２−１〜３２−ｎが、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６（４−２〜４−１３）の半分の振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【００５０】
図１４〜図１７に示すように、図３に示した送受信エレメント４−１〜４−１９に対して、送受信エレメントＢ１〜Ｂ１（Ｂ群；４−２〜４−７），Ｃ１〜Ｃ１（Ｃ群；４−８〜４−１３），Ｄ１〜Ｄ１（Ｄ群；４−１４〜４−１９）それぞれを単位とする制御を行うことにより、アレーアンテナ装置１の指向性を変更することができる。
例えば、図１４に示された指向性パターンと、図１５に示された指向性パターンとを比較すると、Ｄ群の振幅を低くした指向性パターンは、メインローブのレベルが低下すると共に、サイドローブのレベルが低下していることが判る。
このような変化は、図１６に示された指向性パターンと、図１７に示された指向性パターンとの間にも生じていることがわかる。
【００５１】
このように、アレーアンテナ装置１によれば、サイドローブのレベルが高くても不具合が生じない場合に、メインローブのレベルを強くしたい場合には、図１４，図１６に示した制御を行い、メインローブのレベルを低くしても、サイドローブのレベルを低くしたい場合には、図１５，図１７に示した制御を行うなど、用途に応じた指向性パターンで、信号の送信および受信を行うことができる。
【００５２】
［アレーアンテナ装置１の特徴］
アレーアンテナの指向性の中心を、衛星などの方向に向けるためには、アンテナ素子の信号位相を制御すればよい。
このような信号位相の制御のためには、以上説明したアレーアンテナ装置１における方法の他に、ストリップラインなどにより、信号を離散的で固定の移相量（例えば４ｂｉｔ、２２．５°ステップ）だけ移相して、移相した信号をスイッチ等で切換える方法が採られることがある。
例えば、フェーズドアレーアンテナで信号を受信する場合に、指向性のサイドローブ方が大きいと、不要電波を受信しやすくなり、フェーズドアレーアンテナで信号を送信する場合に、指向性のサイドローブ方が大きいと、指向性の中心と異なった方向に不要電波を輻射してしまう。
上述のように、以上説明したアレーアンテナ装置１における方法と異なるストリップラインを用いる移相制御は、２２．５°など、粗いステップでしか行うことができない。
これに対して、アレーアンテナ装置１は、Ｄ／Ａ装置１００の変換精度まで、きめ細かい位相制御を行うことができるので、不要電波の受信および不要な方向への電波放射を、可能な限りまで低減することがができる。
【００５３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。
本発明の第２の実施形態として示す自動追尾システム５は、上述したようにきめ細かい指向性（ビーム）の制御を行うことができるアレーアンテナ装置１の受信部２を利用して、人工衛星など、移動する信号源の方向を正確に検出し、検出した信号源に指向性を合わせることができるように構成されている。
【００５４】
［自動追尾システム５］
図１８は、本発明にかかる第１の自動追尾システム５の構成を例示する図である。
図１９は、図１８に示した制御部５０の制御装置１２により実行され、自動追尾システム５の信号源の追尾を実現する自動追尾プログラム５６の構成を示す図である。
なお、以下の各図面においては、図１などに示したアレーアンテナ装置１の構成部分と実質的に同じ構成部分には、同一の符号が付してある。
また、自動追尾システム５の各受信エレメント２０−２〜２０−１９は、図２に示した送受信エレメント４−２〜４−１９のケース２１０に、送信エレメント３０−２〜３０−１９を省略した状態で収容され、受信エレメント２０−２〜２０−１９を収容した送受信エレメント４−２〜４−１９は、図３に示したように配列される。
【００５５】
図１８に示すように、自動追尾システム５は、逆相合成器２２０が付加された受信部２（図１，図４）および第２の制御部５０から構成される。
制御部５０において、制御装置１２は、ＤＡＴＡ−ＩＦ１３４（図７）から、同相合成器２００が生成した同相合成信号（図１においては受信信号）、および、逆相合成器２２０が生成した逆相合成信号を受け入れるように構成され、指向性制御プログラム１４（図８）の代わりに、図１９に示す自動追尾プログラム５６を実行する。
【００５６】
自動追尾システム５において、逆相合成器２２０は、電圧制御移相器２２−１〜２２−ｎそれぞれが出力する移相出力信号を逆相合成して、差信号を生成する。
逆相合成器２２０による逆相合成は、以下のように行われる。
図３に示した送受信エレメント４−１（Ａ１）が省略される場合、逆相合成器２２０は、まず、１８個の送受信エレメント４−２〜４−１９（Ｂ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６）が出力する移相出力信号２〜１９それぞれを、さらに、２０°（＝３６０°／１８）ずつ移相する。
逆相合成器２２０は、移相出力信号２〜１９それぞれに対する上述のような２０°ずつの移相を、例えば、移相出力信号２〜１９それぞれを、異なる長さのケーブルを伝送することにより行う。
つまり、逆相合成器２２０は、移相出力信号ｍ（ｍ＝２〜１９）に対して、（１＋（ｍ−１）／１８）波長分の遅延を与えるケーブルを介して伝送することにより、（１＋（ｍ−１）／１８）波長分の遅延を与える。
次に、逆相合成器２２０は、さらに２０°ずつ移相した移相出力信号２〜１９を移相せずに加算することにより同相合成し、差信号とする。
【００５７】
［和信号および差信号を用いた信号源の方向の検出］
図２０は、同相合成器２００（図１８）が出力する和信号の変化と、逆相合成器２２０が出力する差信号の変化とを例示する図である。
以上のように逆相合成器２２０が生成した差信号には、図２０に示すように、受信部２の指向性の方向が、信号源がある方向と一致している場合に、強度が最も弱くなるという性質がある。
従って、差信号の強度が最も弱くなる方向に受信部２の指向性を向けると、受信部２の指向性を正確に信号源の方向に合わせることができる。
【００５８】
これとは反対に、図２０に示すように、同相合成器２００が生成する和信号は、受信部２の指向性の方向が、信号源がある方向と一致している場合に、強度が最も強くなるという性質がある。
従って、和信号の強度が最も強くなる方向に受信部２の指向性を向けると、受信部２の指向性を正確に信号源の方向に合わせることができる。
以上のように、差信号および和信号の強度に基づいて、受信部２の指向性の向きが、信号源の方向に正確に向いているか否かを検出することができる。
【００５９】
例えば、同相合成器２００が生成した和信号が、受信部２の指向性の向きが正確に信号源の方向に一致する場合に、信号源の信号強度および距離などから予想される和信号の強度に対して一定の割合（閾値Ａ）以上の強度を示す範囲内で受信部２の指向性の方向を変化させ、逆相合成器２２０が生成する差信号の強度が最も弱くなった場合に、受信部２の指向性の方向と、信号源の方向とが、信号源の方向に一致したと判断することができる（第１の方向検出方法）。
【００６０】
あるいは、この逆に、例えば、逆相合成器２２０が生成した差信号が、受信部２の指向性の向きが正確に信号源の方向に一致する場合に予想される差信号の強度に対して一定の割合（閾値Ｂ）以下の強度を示す範囲内で受信部２の指向性の方向を変化させ、同相合成器２００が生成する和信号の強度が最も強くなった場合に、受信部２の指向性の方向と、信号源の方向とが一致したと判断することができる（第２の方向検出方法）。
また、あるいは、例えば、同相合成器２００が生成した和信号が閾値Ａ以上の強度を示す範囲内で受信部２の指向性の方向を変化させ、逆相合成器２２０が生成する差信号の強度が上記閾値Ｂ以下になった場合に、受信部２の指向性の方向と、信号源の方向とが、角度βの精度で一致したと判断することができる（第３の方向検出方法）。
【００６１】
［自動追尾プログラム５６］
図１９に示すように、自動追尾プログラム５６は、差信号判定部５６０、和信号判定部５６２、方位角・仰角算出部５６４および制御電圧データ生成部５６６から構成される。
自動追尾プログラム５６は、これらの構成部分により、例えば、上述した第３の方向検出方法により信号源の方向を検出し、受信部２の指向性の方向と、信号源の方向とを一致させる。
【００６２】
和信号判定部５６２は、同相合成器２００（図１８）から入力される和信号の強度が、上記閾値Ａを超えているか否かを判定し、判定結果を方位角・仰角算出部５６４に対して出力する。
差信号判定部５６０は、逆相合成器２２０から入力される差信号の強度が、上記閾値Ｂを超えているか否かを判定し、判定結果を方位角・仰角算出部５６４に対して出力する。
【００６３】
方位角・仰角算出部５６４は、和信号の強度が閾値Ａ未満で、かつ、差信号の強度が閾値Ｂより大きい場合には、大きいステップで受信部２の指向性の方位角（ＡＺ；φ）および仰角（ＥＬ；Ψ）を変更するように移相情報Ψｉを変化させて制御電圧データ生成部５６６に対して出力する。
また、方位角・仰角算出部５６４は、和信号の強度が閾値Ａ以上であり、または、差信号の強度が閾値Ｂ以下である場合には、小さいステップで受信部２の指向性の方位角（ＡＺ；φ）および仰角（ＥＬ；Ψ）を変更するように移相情報Ψｉを変化させて制御電圧データ生成部５６６に対して出力する。
また、方位角・仰角算出部５６４は、和信号の強度が閾値Ａ以上であり、かつ、差信号の強度が閾値Ｂ以下である場合には、和信号の強度が閾値Ａ未満になるまで、あるいは、差信号の強度が閾値Ｂより強くなるまで、受信部２の指向性の方位角（ＡＺ；φ）および仰角（ＥＬ；Ψ）の変更を止める。
【００６４】
制御電圧データ生成部５６６は、方位角・仰角算出部５６４から入力される受信エレメント２０−ｉに対する移相情報Ψｉから、これらの移相量Ψｉを与えるための位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）を示す制御電圧データを作成し、Ｄ／Ａ装置１００に対して出力する
Ｄ／Ａ装置１００は、アレーアンテナ装置１においてと同様に、制御電圧データを位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）に変換し、受信エレメント２０−ｉに対して出力する。
【００６５】
［自動追尾システム５の特徴］
以下、自動追尾システム５の特徴を説明する。
【００６６】
［比較対照とする自動追尾システム８，９］
以下、本発明にかかる自動追尾システム５と比較するために、デジタル移相器８２−１〜８２−ｎを用いた自動追尾システム８，９を説明する。
図２１は、デジタル移相器８２を用いた第１の自動追尾システム８の構成を示す図である。
図２２は、デジタル移相器８２を用いた第２の自動追尾システム９の構成を示す図である。
図２３は、図２１および図２２に示したデジタル移相器８２の構成を示す図である。
【００６７】
図２１に示すように、自動追尾システム８は、自動追尾システム５（図１８）の電圧制御移相器２２−２〜２２−１９を、デジタル移相器８２−１〜８２−ｎで置換した構成を採る。
図２２に示すように、自動追尾システム９は、揺動信号発生装置９４０が発生した移相情報（ロール・ピッチ・ヨー）を、オープンループでデジタル移相器８２に設定して指向性の制御を行う構成を採る。
自動追尾システム８，９の受信エレメント２０−２〜２０−１９，９０−２〜９０−１９も、自動追尾システム５（図１８）の受信エレメント２０−２〜２０−１９と同様に、図３に示したように配列される送受信エレメント４−２〜４−１９に収容される。
【００６８】
図２３に示すように、デジタル移相器８２は、それぞれ２２．５°、４５．０°、９０．０°および１８０．０°の移相差を信号に与える移相器８２０，８２２，８２４，８２６を有する。
制御回路８２８は、制御装置１２から４ビットの制御データを受けて、これらの移相器のそれぞれに信号を通し、あるいは、信号を素通りさせることにより、入力信号に対して２２．５°単位の移相量の移相を行い、出力信号として出力する。
図２４は、自動追尾システム８，９（図２１，２１）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、Ｂ群の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６（４−２〜４−７）に対して与えるべき移相量を示す図である。
図２５は、自動追尾システム８，９（図２１，２１）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＣ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６（４−８〜４−１３）に対して与えるべき移相量を示す図である。
図２６は、自動追尾システム５（図１８）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）に対して与えるべき移相量を示す図である。
【００６９】
図２４〜図２６に示すように、自動追尾システム８，９の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６（４−２〜４−７）、Ｃ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６（４−８〜４−１３）およびＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６（４−１４〜４−１９）それぞれの移相量を変化させることにより、受信および送信の指向性の方位角（ＡＺ；φ）を、任意の方向に向けることができる。
しかしながら、図２４〜図２６に示すように、デジタル移相器８２は、２２．５°ステップより細かいステップで移相量を制御できない。
従って、図２４〜図２６と図９〜図１１とを比較して判るように、デジタル移相器８２は、自動追尾システム５の電圧制御移相器２２により制御される移相量に比べて、非常に粗い移相量の制御しかできない。
【００７０】
図２７は、図１８に示した自動追尾システム５において、４５°の方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るために受信部２（送受信エレメント４−２〜４−１９（図３）；１Ｐ〜１８Ｐ）に与えるべき振幅および移相量と、図２１および図２２に示した自動追尾システム８，９において、４５°の方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るためにデジタル移相器８２−１〜８２−ｎ（送受信エレメント４−２〜４−１９（図３）；１Ｐ’〜１８Ｐ’）に与えるべき振幅および移相量と、を示す図表である。
【００７１】
図２８は、図１８に示した自動追尾システム５において、図２７の左側の表に示した振幅および移相量を与えるために、受信エレメント２０−２〜２０−１９（送受信エレメント４−２〜４−１９（図３）；１Ｐ〜１８Ｐ）の電圧制御移相器２２−２〜２２−１９に与えるべき電圧値と、図２１に示した自動追尾システム８におけるデジタル移相器８２−２〜８２−１９を、電圧制御移相器２２に置き換えたと仮定した場合に、図２７の右側の表に示した振幅および移相量を与えるために、デジタル移相器８２−２〜８２−１９と置き換えられた電圧制御移相器２２−２〜２２−１９（送受信エレメント４−２〜４−１９（図３）；１Ｐ’〜１８Ｐ’）に与えるべき電圧値とを示す図表である。
【００７２】
図２９は、図１８に示した自動追尾システム５の電圧制御移相器２２−２〜２２−１９において生じる利得変動を示す図である。
図３０は、図２１，図２２に示したデジタル移相器８２−２〜８２−１９において生じる利得変動を示す図である。
図２９と図３０とを比較して判るように、自動追尾システム５の電圧制御移相器２２により生じる利得変動は、自動追尾システム８，９のデジタル移相器８２により生じる利得変動に比べて非常に小さい。
【００７３】
なお、図２７においては、振幅は１〜０の範囲に正規化されて示されており、図２７における１の振幅を得るために電圧制御移相器２２に印加されるべき位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の電圧が、図２８に示されている５Ｖに対応する。
図２３〜図３０を参照して判るように、自動追尾システム５（図１８）は、自動追尾システム８，９（図２１，図２２）に比べて、非常に精度よく移相量を制御することができる。
【００７４】
図３１は、指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム５（図１８）の受信部２の和信号および差信号の指向特性を、仰角（ＥＬ）面について示す図である。
図３２は、指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム５（図１８）の受信部２の和信号および差信号の指向特性を、方位（ＡＺ）面について示す図である。
図３３は、指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム８，９（図２１，図２２）の受信部８４，９２の和信号および差信号の指向特性を、仰角（ＥＬ）面について示す図である。
図３４は、指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム８，９（図２１，図２２）の受信部８４，９２の和信号および差信号の指向特性を、方位（ＡＺ）面について示す図である。
【００７５】
図２３〜図３０に示したように、電圧制御移相器２２の移相量の制御の精度は、デジタル移相器８２の移相量の制御の精度に比べて格段に高く、利得偏差も少ない。
従って、図３１および図３２と、図３３および図３４とを比較してわかるように、自動追尾システム８，９の受信部８４，９２の指向性と比べて、差信号の指向性（差パターン）のメインローブ〜サイドローブ間の切れ込み（ヌルポイント）が深く、はっきり出るなど、自動追尾システム５（図１８）の受信部２の差信号の指向性は、自動追尾システム８，９の受信部８４，９２の差信号の指向性に比べて格段に鋭いことがわかる。
従って、自動追尾システム５の人工衛星などの信号源の追尾性能は、自動追尾システム８，９に比べて格段に優れている。
【００７６】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００７７】
［概要］
再び図２０を参照する。
図２０を参照して判るように、自動追尾システム５（図１８）の受信部２の指向性（ビーム）が、信号源の方向にほぼ一致した場合に、同相合成器２００が出力する和信号の強度が強くなる変化のピークは、この場合に、逆相合成器２２０が出力する差信号の強度が０に近づく変化のピークに比べて緩やかである。
この和信号および差信号の強度変化の性質によると、まず、第１の方向検出方法として上述したように、和信号の強度が閾値Ａ以上となる範囲を見つけ、この範囲内でさらに受信部２の指向性の方向を変化させ、差信号の強度が最も弱くなる方向を探すことが、信号源の方向を探すために好適であることがわかる。
【００７８】
図３５は、図１８に示した自動追尾システム５の受信部２の指向性を広くした場合と、狭くした場合を例示する図である。
さらに、図１４〜図１７を参照して説明したように、受信部２（図１８）の指向性の幅は、位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）の値に応じて、広くなったり、狭くなったりする。
また、全ての電圧制御移相器２２で、振幅Ａを同じだけ大きくしたり、小さくしたりしても、和信号と閾値Ａとを比較する限りにおいて、受信部２の指向性の幅を、広くしたり、狭くしたりした場合と同様な結果を得ることができる。
ここで、信号源の追尾開始の時点では、人工衛星などの信号源の方向が、まったく未知である可能性がある。
【００７９】
このように、いずれの方向にあるか全く判らない信号源の追尾を行うためには、まず、図３５に示すように、受信部２の指向性の幅を広くして、同相合成器２００が出力する和信号の強度が閾値Ａを超える範囲を探し、次に、この範囲内で、図２０に示したように、逆相合成器２２０が出力する差信号が最も弱くなる範囲を探すと、正確かつ迅速に信号源の方向を探すことができる。
本発明の第３の実施形態として示す自動追尾システム５（図１８）の処理は、このような点に着目し、自動追尾システム５の指向性の幅の制御、および、和信号・差信号の強度の判定とを組み合わせて、迅速・正確な信号源の追尾を実現している。
【００８０】
［自動追尾プログラム５８］
図３６は、図１８に示した第１の自動追尾システム５制御装置１２において、図１９に示した自動追尾プログラム５６の代わりに実行される本発明にかかる第２の自動追尾プログラム５８の構成を示す図である。
図３６に示すように、自動追尾プログラム５８は、差信号変動判定部５８０、和信号判定部５８２、追尾制御部５８４、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６および制御電圧データ生成部５６６から構成される。
なお、図３６に示した和信号判定部５６２および制御電圧データ生成部５６６は、図１９に示した和信号判定部５６２および制御電圧データ生成部５６６と実質的に同一である。
【００８１】
［差信号変動判定部５８０］
差信号変動判定部５８０は、自動追尾システム５の逆相合成器２２０（図１８）から入力される差信号の変化を判定し、前回測定時よりも差信号の強度が弱くなったか否かを追尾制御部５８４に対して出力する。
また、差信号変動判定部５８０は、第１の自動追尾プログラム５６の差信号判定部５６０（図１９）と同様に、差信号の強度が閾値Ｂ以下であるか否かを判断する。
【００８２】
［追尾制御部５８４］
追尾制御部５８４は、追尾制御部５８４は、以下に示すように、差信号変動判定部５８０および和信号判定部５６２の判定結果に基づいて、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御して、上述した第１の方向検出方法による追尾制御を行う。
つまり、まず、追尾制御部５８４は、受信部２の指向性（ビーム）を全方向に大きなステップ（例えば、仰角・方位角それぞれ５°ステップ）で走査させるように方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御する。
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６が、１ステップ分、受信部２の指向性（ビーム）の方向を変化させた後、追尾制御部５８４は、和信号の強度が閾値Ａ（図３５）以上である場合には、差信号の強度に基づく追尾処理に進む。
反対に、和信号の強度が閾値Ａ以下である場合には、さらに受信部２の指向性（ビーム）の方向を、大きなステップで走査させる。
【００８３】
次に、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６は、差信号の強度に基づく追尾制御を行う。
つまり、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６は、受信部２の指向性（ビーム）を小さなステップ（例えば、仰角・方位角それぞれ１°ステップ）で走査させるように方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御する。
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６が、１ステップ分、受信部２の指向性（ビーム）を変化させた後、追尾制御部５８４は、差信号の強度が最も弱くなるように、受信部２の指向性（ビーム）の方向を制御する。
［方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６］
【００８４】
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６は、追尾制御部５８４の追尾制御に従って、受信部２の指向性の方向および幅Ｗ（図３５）を示す移相情報Ψｉを算出し、制御電圧データ生成部５６６に対して出力する。
【００８５】
［自動追尾プログラム５８の動作］
図３７は、第３の実施形態における図１８に示した自動追尾システム５（第２の自動追尾プログラム５８；図３６）の信号源追尾処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図３７に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、自動追尾プログラム５８の追尾制御部５８４は、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６に対して、受信部２の指向性（ビーム）の幅（図３５）を広くさせる設定を行う。
【００８６】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、和信号判定部５６２は、同相合成器２００（図１８）から入力される和信号の強度が、閾値Ａ（図２０）を超えているか否かを判断する
【００８７】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、追尾制御部５８４は、Ｓ１０２の処理における判定結果を判断する。
自動追尾プログラム５８は、和信号の強度が閾値Ａ以上である場合にはＳ１０８の処理に進み、これ以外の場合にはＳ１０６の処理を行う。
【００８８】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、追尾制御部５８４は、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御して、信号走査のために、大きいステップ（例えば、仰角・方位角それぞれ５°ステップ）で受信部２の指向性（ビーム）の方向を変更させる。
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６および制御電圧データ生成部５６６は、この制御に従って位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）の値を調節し、電圧制御移相器２２−ｉに対して出力する。
なお、追尾制御部５８４は、和信号が強くなる方向が判明している場合には、その方向に、受信部２の指向性（ビーム）の方向を向けさせる。
【００８９】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、追尾制御部５８４は、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６に対して、受信部２の指向性（ビーム）の幅（図３５）を狭くさせる設定を行う。
【００９０】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、差信号変動判定部５８０は、逆相合成器２２０（図１８）から入力される差信号の強度が、閾値Ｂより弱いか否かを判断する
【００９１】
ステップ１１２（Ｓ１１２）において、追尾制御部５８４は、Ｓ１１０の処理における判定結果を判断する。
自動追尾プログラム５８は、差信号の強度が閾値Ｂよりも弱くなった場合にはＳ１１４の処理に進み、これ以外の場合にはＳ１１６の処理を行う。
【００９２】
ステップ１１４（Ｓ１１４）において、追尾制御部５８４は、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御して、信号走査のために、小さいステップ（例えば、仰角・方位角それぞれ１°ステップ）で受信部２の指向性（ビーム）の方向を変更させる。
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６および制御電圧データ生成部５６６は、この制御に従って位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）の値を調節し、電圧制御移相器２２−ｉに対して出力する。
なお、追尾制御部５８４は、差信号が弱くなる方向が判明している場合には、その方向に、受信部２の指向性（ビーム）の方向を向けさせる。
【００９３】
ステップ１１６（Ｓ１１６）において、追尾制御部５８４は、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６に対して、受信部２の指向性（ビーム）の幅（図３５）を、さらに狭くさせる設定（例えば、仰角・方位角それぞれ０．５°ステップ）を行う。
但し、用途によっては、この処理は省略可能である。
【００９４】
ステップ１１８（Ｓ１１８）において、差信号変動判定部５８０は、逆相合成器２２０（図１８）から入力される差信号の強度が、前回の判断においてよりも弱いか否かを判断する
【００９５】
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、追尾制御部５８４は、Ｓ１１８の処理における判定結果を判断する。
自動追尾プログラム５８は、差信号の強度が前回の判断よりも弱くなった場合にはＳ１２２の処理に進み、これ以外の場合にはＳ１２４の処理を行う。
【００９６】
ステップ１２２（Ｓ１２２）において、追尾制御部５８４は、差信号変動判定部５８０が、前回、差信号の強度の判断を行った方向に受信部２の指向性（ビーム）を合わせるように、方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６を制御する。
方位角・仰角・ビーム幅算出部５８６および制御電圧データ生成部５６６は、この制御に従って位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ）の値を調節し、電圧制御移相器２２−ｉに対して出力する。
【００９７】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態を説明する。
第４の実施形態においては、図２，３などに示された送受信エレメント４の実装方法がさらに詳細に示される。
【００９８】
図３８は、本発明にかかる第２のアレーアンテナ装置６の構成を示す図である。
図３８に示すように、第１のアレーアンテナ装置１（図１など）と、第２のアレーアンテナ装置６とが実質的に同じ構成をとる。
一方、図３８には、アレーアンテナ装置６において、受信エレメント２０−２〜２０−１９および送信エレメント３０ー２〜３０−１９が、回路基板７２に接続され、電源装置２０６から回路基板７２を介して電源が供給され、また、回路基板７２を介して同相合成器２００、同相分配器３００およびＤ／Ａ装置１００との間で信号を入出力することが示されている。
【００９９】
図３９は、図３８に示したアレーアンテナ本体７の構造を模式的に示す第１の図であって、（Ａ）はアレーアンテナ本体７を送受信エレメント４側から見た上面図であり、（Ｂ）はアレーアンテナ本体７の側面図である。
図４０は、図３８に示したアレーアンテナ本体７の構造を模式的に示す第２の図である。
図３９（Ａ），（Ｂ）および図４０に示すように、送受信エレメント４−２〜４−１９（図２，図３）それぞれに含まれる受信エレメント２０−２〜２０−１９および送信エレメント３０−２〜３０−１９は、回路基板７２に接続され、図３９（Ｂ）に点線で示すように、アルミなどの金属を削りだし成型するなどして製造されるアンテナ筐体７０に設けられた凹部７００に収容される。
図３９（Ｂ）に示すように、アンテナ筐体７０はさらに、車体あるいは船体などに取り付けられて接地される。
【０１００】
図４１は、図２などに示した送受信エレメント４を、放射面（上面）側から見た第１の斜視図である。
図４２は、図２などに示した送受信エレメント４を、当接面（下面）側から見た第２の斜視図である。
図４１および図４２に示すように、送受信エレメント４は、上述のようにアルミなどの金属製のケース２１０内に、ローノイズアンプ２０２、パワーアンプ３０２および電圧制御移相器２２，３２を収容し、ケース２１０には、パワーアンプ３０２の放熱用に開口部２１４が設けられている。
ケース２１０の回路基板７２と当接する側の面（当接面；下面）には、信号入出力用のコネクタを受ける穴（コネクタ接続用穴（３ヶ所））、調整用穴、信号入出力用コネクタ、ローノイズアンプ２０２およびパワーアンプ３０２に電源を供給する電源供給用端子、および、アンテナ筐体７０と接触を取るための突起部などが設けられる。
【０１０１】
図４３は、図３９（Ａ），（Ｂ）などに示したアンテナ筐体７０の斜視図である。
図４４は、図３９（Ａ）などに示した回路基板７２の斜視図である。
図４３に示すように、アンテナ筐体７０の凹部７００には、送受信エレメント４の調整用穴それぞれに対応する１８個の調整用穴が設けられる。
また、凹部７００には、アレーアンテナ装置６の構成および用途に応じて、適宜、信号入出力のためのケーブルを通しうるように、送受信エレメント４の当接面のコネクタ接続用穴（図４２）それぞれに対応する５４個の信号入出力用開口部が設けられる。
さらに、凹部７００には、送受信エレメント４のケース２１０（図４１，図４２など）の当接面と接触をとり、接地を図るための突起が適宜、設けられる。
【０１０２】
また、図４４に示すように、回路基板７２には、図４１，図４２に示したように、送受信エレメント４のケース２１０の当接面に設けられた信号入出力用端子との間で信号を入出力するため、送受信エレメント４のローノイズアンプ２０２およびパワーアンプ３０２などに電源を供給するためのコネクタ２１２が設けられる。
また、回路基板７２には、送受信エレメント４の当接面に設けられたコネクタ接続用穴に適合する５４個のコネクタが設けられる。
【０１０３】
また、回路基板７２には、送受信エレメント４の当接面（図４２）の突起部に対応する１８個の開口部、および、送受信エレメント４の当接面の調整用穴に対応する１８個の調整用穴が設けられる。
また、さらに、回路基板７２には、アンテナ筐体７０（図４３など）の凹部７００に、上述のように、送受信エレメント４のケース２１０の当接面の接地を図るために設けられた突起を通す開口部が設けられ、例えば、この回路基板７２の開口部の周囲は、回路基板７２とケース２１０との間の接触を図るための接地面として用いられる。
【０１０４】
図４５は、送受信エレメント４−ｉ（図２など）、アンテナ筐体７０（図４３など）および回路基板７２（図４４など）の接続関係および固定方法を模式的に示す図である。
図４５に示すように、送受信エレメント４−ｉは、回路基板７２に設けられた信号入出力用および電源供給用のコネクタ２１２と、送受信エレメント４−ｉのケース２１０の当接面に設けられた信号入出力用端子および電源供給用端子（図４２）とが接続され、さらに、ネジなどの固定部材２１６により、送受信エレメント４−ｉ、および、送受信エレメント４−ｉと接続された回路基板７２が、アンテナ筐体７０の凹部７００に固定される。
なお、固定部材２１６として、例えば、皿ネジを用いると、固定部材２１６が面から突出せず、好適である。
【０１０５】
さらに、図４５に示すように、アンテナ筐体７０の凹部７００に設けられた接触用の突起（図４３）は、回路基板７２の開口部（図４４）を介して、送受信エレメント４−ｉのケース２１０（図４２など）の当接面と接触し、ケース２１０を接地する。
また、回路基板７２の開口部（図４４）の周囲は、回路保護用の皮膜なしの状態で金属が露出された接地面とされ、この接地面が、送受信エレメント４−ｉのケース２１０の当接面と接触して、ケース２１０および回路基板７２自体を接地し、送受信エレメント４−ｉの放熱を助ける。
【０１０６】
送受信エレメント４−２〜４−１９から回路基板７２が受けた信号は、まとめられて回路基板７２に設けられたコネクタ（図示せず）から取り出され、あるいは、適宜、アンテナ筐体７０に設けられた開口部から取り出される。
また、回路基板７２から送受信エレメント４−２〜４−１９に供給される信号は、回路基板７２に設けられたコネクタ（図示せず）に対して、まとめて供給され、あるいは、適宜、アンテナ筐体７０に設けられた開口部から供給される。
【０１０７】
［アレーアンテナ装置６（アレーアンテナ本体７）の特徴］
近年、衛星通信が発展し、アンテナを地上に固定して用いる地上局だけでなく、自動車などにアンテナを取り付けた移動局による衛星通信の利用が盛んになっている。
当然ながら、このような移動体のアンテナには、小型化、軽量化および薄型化が要求される。
【０１０８】
このような用途に、回路基板７２を用いずに、送受信エレメント４−２〜４−１９それぞれとの間で、それぞれ別々のケーブルを用いて信号の入出力を行うと、ケーブルなどがかさばってしまい、アンテナの小型化、軽量化および薄型化を図ることができない。
これに対し、アレーアンテナ本体７によれば、送受信エレメント４−２〜４−１９との間で、回路基板７２を介して信号を入出力するので、ケーブルなどがかさばらないので、アンテナの小型化、軽量化および薄型化を図ることができ、しかも、移動体へのアンテナの接地が容易になる。
【０１０９】
また、図３９（Ａ）に示したように、送受信エレメント４−１（図３）を省略し、図４３，図４４に示したように、アンテナ筐体７０および回路基板７２の送受信エレメント４−１に当たる部分に開口部を設け、この部分に送風用のファン（図示せず）を設けると、ケース２１０に設けられた開口部２１４を介して、アレーアンテナ本体７全体に風が行き渡らせることができる。
従って、アレーアンテナ本体７に構成においては、パワーアンプ３０２の放熱を効果的に行うことができる。
【０１１０】
［変形例］
なお、図２に示した受信エレメント２０および送信エレメント３０の受信用アンテナ素子２０４および送信用アンテナ素子３０４は、同一周波数を送受信する場合などには、送受信の切り替え、および、ローノイズアンプ２０２の保護などに必要な適切な構成を付加することにより、１つの送受信用のアンテナ素子で置き換えることができる。
また、図１には、受信エレメント２０の電圧制御移相器２２と、送信エレメント３０の電圧制御移相器３２とを別々に備える場合を示したが、信号の送信と受信とを同時に行なわれない場合には、電圧制御移相器２２，３２を共通とし、送信時と受信時とで、適宜、信号を切り替えるようにしてもよい。
【０１１１】
また、第２の実施形態において、方位角・仰角算出部５６４が、和信号の強度が閾値Ｂ以上であり、かつ、差信号の強度が閾値Ａ以下である場合でも、和信号の強度が最も強くなるまで、あるいは、差信号の強度が最も弱くなるまで、非常に小さいステップで、受信部２の指向性の方位角（ＡＺ；φ）および仰角（ＥＬ；Ψ）を変更するようにしてもよい。
また、Ｄ／Ａ装置１００の量子化ステップを小さくすればするほど、アレーアンテナ装置１，自動追尾システム５の移相量の調整を精度よく行うことができるが、電圧制御移相器２２，３２に対して、アナログ的な処理により得られた位相制御電圧信号を与えることにより、電圧制御移相器２２，３２の移相量を、完全に連続的に制御することができる。
【０１１２】
また、図３７に示した処理において、閾値Ａの判定を行わずに、直接、差信号の強度が最も弱くなる受信部２（図１８）の指向性の方向を探すようにしてもよい。
また、アンテナ筐体７０の凹部７００および回路基板７２は、送受信エレメント４−２〜４−１９の形状に合わせた多角形のアウトラインを持つように形成されてもよい。
【０１１３】
また、送受信エレメント４に突起部（図４２）を設けた場合には、アンテナ筐体７０の接触用突起（図４３）を省略することができ、また、この逆に、アンテナ筐体７０に接触用突起を設けて、送受信エレメント４の突起部を省略することができる。
また、回路基板７２を多層構造とし、回路基板７２の内層を介して、電源および各種信号を送受信エレメント４−ｉに供給し、あるいは、送受信エレメント４−ｉからの信号を引き出すようにすると、回路基板７２の送受信エレメント４−ｉと接する外層の前面を、接地のために利用できるので好適である。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるアンテナシステムによれば、フェーズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子それぞれに対して、任意の連続的な位相制御を行うことにより、信号源を正確に追尾することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる第１のアレーアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した受信エレメントおよび送信エレメントを含む送受信エレメントの構成を例示する図であって、（Ａ）は受信エレメントおよび送信エレメントの上面図であり、（Ｂ）は受信エレメントおよび送信エレメントの側面図である。
【図３】図１に示したアレーアンテナ装置における送受信エレメント（図２）の配列を、ｎ＝１９の場合について例示する図である。
【図４】図１に示した電圧制御移相器の構成を示す図である。
【図５】図４に示したＢＭに与える位相制御電圧信号の電圧（単位Ｖ）と、ＢＭが、入力される受信信号（送信信号）に与える減衰量（単位ｄＢ）との関係のグラフを示す図である。
【図６】Ｄ／Ａ装置（図１）により、電圧制御移相器および電圧制御移相器の第１のＩＦ端子（ＩＦ１端子）およびＩＦ端子（ＩＦ２端子）（図４）に印加される位相制御電圧信号Ａｒｉ（Ａｒｉ・ｃｏｓΨｉ，Ａｒｉ・ｓｉｎΨｉ），Ａｔｋ（Ａｔｋ・ｃｏｓΨｋ’，Ａｔｋ・ｓｉｎΨｋ’）の電圧（単位Ｖ）と、受信信号および送信信号に与えられる移相量（単位°）および振幅との関係を示す図である。
【図７】図１に示した制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図８】図１，図７に示した制御装置により実行され、アレーアンテナ装置の受信および送信の指向性を制御する指向性制御プログラムの構成を示す図である。
【図９】アレーアンテナ装置において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＢ群の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図１０】アレーアンテナ装置において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＣ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図１１】アレーアンテナ装置において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図１２】図１などに示したアレーアンテナ装置において、０°方位角（ＡＺ）・０°仰角（ＥＬ）および４５°方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るために、図３に示した送受信エレメントに与えるべき振幅および移相量を示す図表である。
【図１３】図１などに示したアレーアンテナ装置において、図１２に示した振幅および移相量を与えるために、送受信エレメントの電圧制御移相器（図４）に与えるべき電圧値を示す図表である。
【図１４】受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６それぞれの電圧制御移相器の全てが、受信信号および送信信号に対して、等しい振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【図１５】受信信号および送信信号の指向性を０°の方位角および０°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６それぞれの電圧制御移相器が、受信信号および送信信号に対して等しい振幅を与え、送受信エレメントＤ１〜Ｄ６それぞれの電圧制御移相器が、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６の半分の振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【図１６】受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６，Ｄ１〜Ｄ６それぞれの電圧制御移相器の全てが、受信信号および送信信号に対して、等しい振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【図１７】受信信号および送信信号の指向性を４５°の方位角および４５°の仰角とし、図３に示した送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６それぞれの電圧制御移相器が、受信信号および送信信号に対して等しい振幅を与え、送受信エレメントＤ１〜Ｄ６それぞれの電圧制御移相器が、送受信エレメントＢ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６の半分の振幅を与える場合に、シュミレーションにより得られる指向性パターンの画像を示す図である。
【図１８】本発明にかかる自動追尾システムの構成を例示する図である。
【図１９】図１８に示した制御部の制御装置により実行され、自動追尾システムの信号源の追尾を実現する自動追尾プログラム５６の構成を示す図である。
【図２０】同相合成器（図１８）が出力する和信号の変化と、逆相合成器が出力する差信号の変化とを例示する図である。
【図２１】デジタル移相器を用いた第１の自動追尾システムの構成を示す図である。
【図２２】デジタル移相器を用いた第２の自動追尾システムの構成を示す図である。
【図２３】図２１および図２２に示したデジタル移相器の構成を示す図である。
【図２４】自動追尾システム（図２１，２１）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、Ｂ群の送受信エレメントＢ１〜Ｂ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図２５】自動追尾システム（図２１，２１）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＣ群の送受信エレメントＣ１〜Ｃ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図２６】自動追尾システム（図１８）において、指向性の仰角（ＥＬ；θ）を４５°として、０°〜３６０°の方位角（ＡＺ；φ）を得るために、図３に示したＤ群の送受信エレメントＤ１〜Ｄ６に対して与えるべき移相量を示す図である。
【図２７】図１８に示した自動追尾システムにおいて、４５°の方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るために受信部（送受信エレメント（図３）；１Ｐ〜１８Ｐ）に与えるべき振幅および移相量と、図２１および図２２に示した自動追尾システムにおいて、４５°の方位角（ＡＺ）・４５°の仰角（ＥＬ）を得るためにデジタル移相器（送受信エレメント（図３））に与えるべき振幅および移相量と、を示す図表である。
【図２８】図１８に示した自動追尾システムにおいて、図２７の左側の表に示した振幅および移相量を与えるために、受信エレメント（送受信エレメント（図３）；１Ｐ〜１８Ｐ）の電圧制御移相器に与えるべき電圧値と、図２１に示した自動追尾システム８におけるデジタル移相器を、電圧制御移相器に置き換えたと仮定した場合に、図２７の右側の表に示した振幅および移相量を与えるために、デジタル移相器と置き換えられた電圧制御移相器（送受信エレメント（図３）；１Ｐ’〜１８Ｐ’）に与えるべき電圧値とを示す図表である。
【図２９】図１８に示した自動追尾システムの電圧制御移相器において生じる利得変動を示す図である。
【図３０】図２１，図２２に示したデジタル移相器において生じる利得変動を示す図である。
【図３１】指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム（図１８）の受信部２の和信号および差信号の指向特性を、仰角（ＥＬ）面について示す図である。
【図３２】指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム（図１８）の受信部の和信号および差信号の指向特性を、方位（ＡＺ）面について示す図である。
【図３３】指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム（図２１，図２２）の受信部の和信号および差信号の指向特性を、仰角（ＥＬ）面について示す図である。
【図３４】図３４は、指向性の方向を方位角４４°・仰角４５°とした場合の自動追尾システム（図２１，図２２）の受信部の和信号および差信号の指向特性を、方位（ＡＺ）面について示す図である。
【図３５】図１８に示した自動追尾システムの受信部の指向性を広くした場合と、狭くした場合を例示する図である。
【図３６】図１８に示した第１の自動追尾システム制御装置において、図１９に示した自動追尾プログラムの代わりに実行される本発明にかかる第２の自動追尾プログラム５８の構成を示す図である。
【図３７】第３の実施形態における図１８に示した自動追尾システム（第２の自動追尾プログラム；図３６）の信号源追尾処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
【図３８】本発明にかかる第２のアレーアンテナ装置の構成を示す図である。
【図３９】図３８に示したアレーアンテナ本体の構造を模式的に示す第１の図であって、（Ａ）はアレーアンテナ本体を送受信エレメント側からみた上面図であり、（Ｂ）はアレーアンテナ本体の側面図である。
【図４０】図３８に示したアレーアンテナ本体の構造を模式的に示す第２の図である。
【図４１】図２などに示した送受信エレメントを、放射面（上面）側から見た第１の斜視図である。
【図４２】図２などに示した送受信エレメントを、当接面（下面）側から見た第２の斜視図である。
【図４３】図３９（Ａ），（Ｂ）などに示したアンテナ筐体の斜視図である。
【図４４】図３９（Ａ）などに示した回路基板の斜視図である。
【図４５】送受信エレメント（図２など）、アンテナ筐体（図４３など）および回路基板（図４４など）の接続関係および固定方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１・・・アレーアンテナ装置、
２，８４，９２・・・受信部、
２０，８０，９０・・・受信エレメント、
２２，３２・・・電圧制御移相器、
２２０・・・Ｌｏ端子、
２２２・・・移相分配器、
２２４・・・ＢＭ、
２２６・・・ＩＦ端子、
２２８・・・同相合成器、
２３０・・・ＲＦ端子、
２００・・・同相合成器、
２０２・・・ローノイズアンプ、
２０４・・・受信用アンテナ素子、
２１０・・・ケース、
２１４・・・開口部、
３・・・送信部、
３０・・・送信エレメント、
３００・・・同相分配器、
３０２・・・パワーアンプ、
３０４・・・送信用アンテナ素子、
１０・・・制御部、
１２・・・制御装置、
１２０・・・制御装置本体、
１２２・・・ＣＰＵ、
１２４・・・メモリ、
１２６・・・ＵＩ装置、
１２８・・・記録装置、
１３０・・・記録媒体、
１４・・・指向性制御プログラム、
１４０・・・ＵＩ部、
１４２・・・指向性パターン記憶部、
１４４・・・調整操作受入部、
１４６・・・シュミレータ、
１４８・・・制御電圧データ作成部、
５６，５８・・・自動追尾プログラム、
５６０・・・差信号判定部、
５６２・・・和信号判定部、
５６４・・・方位角・仰角算出部、
５６６・・・制御電圧データ生成部、
５８０・・・差信号変動判定部、
５８４・・・追尾制御部、
５８６・・・方位角・仰角・ビーム幅算出部、
１００・・・Ｄ／Ａ装置、
７・・・アレーアンテナ本体、
７０・・・アンテナ筐体、
７００・・・凹部、
７２・・・回路基板、
２１２・・・コネクタ、
５，８，９・・・自動追尾システム、
２２０・・・逆相合成器、
８２・・・デジタル移相器
８２０，８２２，８２４，８２６・・・移相器、、
８２８・・・制御回路、
９４０・・・揺動信号発生装置、
【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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【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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