(57)【要約】【課題】狭帯域および広帯域にも対応し、しかも小型化の図れ、構成が簡易であり製作の容易なフェーズドアレイアンテナ装置を提供すること。【解決手段】高周波信号ａを発生する信号発生装置３１と、この信号発生装置３１に接続され、高周波信号ａを電力分配する機能と、この分配した信号各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を併有した給電回路４１と、この給電回路４１に接続され、この給電回路４１から供給された遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを特定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する高周波モジュール系５０と、この高周波モジュール５０系から出力した増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎを空間へ放射する電波放射系６０とを備える。【選択図】  図１
2004266772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を発生する信号発生装置と、
この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この分配した信号各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有した給電回路と、
この給電回路に接続され、この給電回路から出力した遅延高周波出力信号を特定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する高周波モジュール系と、
この高周波モジュール系から出力した増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系とを具備したことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項２】
高周波信号を発生する信号発生装置と、
この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この電力分配した高周波信号の各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有し、各々異なる遅延量を有する複数の給電回路を備えた給電回路系と、
この給電回路系の複数の給電回路にそれぞれ接続され、これらの給電回路から電力供給された高周波を特定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する複数の高周波モジュールを有する高周波モジュール系と、
前記給電回路系の複数の給電回路の内、任意の給電回路を選択的に切替接続する走査制御器と、
前記任意の給電回路に接続された高周波モジュール系から出力された増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系とを具備したことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記給電回路系は、複数の給電回路を備え、その一つの給電回路は電波ビーム走査角を基準角φ０°とし、他の給電回路は電波ビーム走査角を基準角（φ０°＋α°）とし、残りの給電回路は電波ビーム走査角を基準角（φ０°−β°）として、それぞれ異なる基準角の給電回路を選択的に高周波モジュール系へ接続し、選択された給電回路の電波ビーム走査角に応じて電波放射系から増幅高周波出力電波を空間へ放射するようにしたことを特徴とする請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記走査制御器は、信号発生装置を給電回路系の任意の給電回路に選択的に接続される高周波信号入力制御部に制御信号を出力して切替制御することを特徴とする請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項５】
空間から高周波電波を入力する電波受信系と、
この電波受信系から入力した高周波信号を電力増幅して特定の位相量に調整する高周波モジュール系と、
この高周波モジュール系から出力される高周波信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能と、これらの遅延量が与えられた高周波信号を電力合成し、受信処理系へ出力する機能を備えた給電回路とを具備したことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項６】
空間から高周波電波を入力する電波受信系と、この電波受信系から入力した高周波信号を電力増幅して特定の位相量に調整する高周波モジュール系と、
この高周波モジュール系から出力される高周波信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能を共有し、各々異なる遅延量を有する複数の給電回路を備えた給電回路系と、この給電回路系から出力される電力合成された遅延高周波出力信号を入力する受信処理系とを具備したことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記給電回路系は、複数の給電回路を備え、その１つの給電回路は電波ビーム走査角を基準角φ０°とし、他の給電路回路は電波ビーム走査角を基準角（φ０°＋α°）とし、更に残りの給電路回路は電波ビーム走査角を基準角（φ０°−β°）として高周波信号を高周波モジュール系から入力し、電力合成して受信処理系へ出力するようにしたことを特徴とする請求項６記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項８】
前記他の給電回路による電波ビーム走査角（φ０°＋α°）を＋３０°に、前記残りの給電回路による電波ビーム走査角（φ０°−β°）を−３０°にそれぞれ設定したことを特徴とする請求項３または請求項６記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
【請求項９】
高周波信号を発生する信号発生装置と、
この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この分配した信号の各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有した一方の給電回路系と、この給電回路系に接続され、この給電回路系から出力した高周波信号を所定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する一方の高周波モジュール系と、
この一方の高周波モジュール系から出力した増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系と、
空間から高周波入力電波を受信する電波受信系と、
この電波受信系から入力した高周波入力電波を電力増幅して所定の位相量に調整する他方の高周波モジュール系と、
この他方の高周波モジュール系から出力した遅延高周波入力信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能と、これらの遅延量が与えられた高周波信号を電力合成する機能を備えた他方の給電回路系と、
この他方の給電回路系から出力される、電力合成された遅延高周波出力信号を入力する受信処理系とを具備したことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機等の飛翔体を捕捉したり、追尾することができるレーダ装置に係り、特に狭帯域および広帯域に対応し得るタイプのフェーズドアレイアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフェーズドアレイアンテナ装置は、高周波信号を出力する送信機から送信される高周波信号を入力する給電回路に多数並列接続されるアンテナ素子毎にそれぞれ設けられる移相器と、この移相器とアンテナ素子との間に接続される高周波電力増幅器とから構成されている。
【０００３】
フェーズドアレイアンテナ装置は、搬送波と呼ばれる中心周波数（例えばｆ０ＭＨｚ）と比較して、使用する周波数帯域（例えばｆｂＭＨｚ）が非常に小さく、この周波数帯域において最低周波数（例えばｆｌＭＨｚ）から最高周波数（例えばｆｈＭＨｚ）までは、近似的に中心周波数とみなして取り扱っていた。
【０００４】
また、従来のフェーズドアレイアンテナ装置は、移相器をアンテナ素子毎に配置する必要があることから、小型化が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年のフェーズドアレイアンテナ装置では、時間分解能および空間分解能を向上させるため使用周波数帯域が広帯域化している。
【０００６】
従って、１つの給電回路にて対応可能な広帯域対応型のフェーズドアレイアンテナ装置の実現が求められている。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、狭帯域および広帯域にも対応し、しかも小型化の図れるフェーズドアレイアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、構成が簡易であり、製作の容易なフェーズドアレイアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、高周波信号を発生する信号発生装置と、この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この分配した信号各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有した給電回路と、この給電回路に接続され、この給電回路から出力した遅延高周波出力信号を特定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する高周波モジュール系と、この高周波モジュール系から出力した増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系とを備える。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２記載の発明によれば、高周波信号を発生する信号発生装置と、この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この電力分配した高周波信号の各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有し、各々異なる遅延量を有する複数の給電回路を備えた給電回路系と、この給電回路系の複数の給電回路にそれぞれ接続され、これらの給電回路から電力供給された高周波を特定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する複数の高周波モジュールを有する高周波モジュール系と、前記給電回路系の複数の給電回路の内、任意の給電回路を選択的に切替接続する走査制御器と、前記任意の給電回路に接続された高周波モジュール系から出力された増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系とを備える。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項５記載の発明によれば、空間から高周波電波を入力する電波受信系と、この電波受信系から入力した高周波信号を電力増幅して特定の位相量に調整する高周波モジュール系と、この高周波モジュール系から出力される高周波信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能と、これらの遅延量が与えられた高周波信号を電力合成し、受信処理系へ出力する機能を備えた給電回路とを備える。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項６記載の発明によれば、空間から高周波電波を入力する電波受信系と、この電波受信系から入力した高周波信号を電力増幅して特定の位相量に調整する高周波モジュール系と、この高周波モジュール系から出力される高周波信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能を共有し、各々異なる遅延量を有する複数の給電回路を備えた給電回路系と、この給電回路系から出力される電力合成された遅延高周波出力信号を入力する受信処理系とを備える。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項９記載の発明によれば、高周波信号を発生する信号発生装置と、この信号発生装置に接続され、高周波信号を電力分配する機能と、この分配した信号の各々に対して経路長差によって所定の経路遅延量を与える機能を共有した一方の給電回路系と、この給電回路系に接続され、この給電回路系から出力した高周波信号を所定の位相量に調整して電力増幅する機能を有する一方の高周波モジュール系と、この一方の高周波モジュール系から出力した増幅高周波出力電波を空間へ放射する電波放射系と、空間から高周波入力電波を受信する電波受信系と、この電波受信系から入力した高周波入力電波を電力増幅して所定の位相量に調整する他方の高周波モジュール系と、この他方の高周波モジュール系から出力した遅延高周波入力信号に対して、経路長差によって所定の遅延量を与える機能と、これらの遅延量が与えられた高周波信号を電力合成する機能を備えた他方の給電回路系と、この他方の給電回路系から出力される、電力合成された遅延高周波出力信号を入力する受信処理系とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ装置２０を示す。
【００１６】
このフェーズドアレイアンテナ装置２０は、高周波信号ａを発生する信号発生装置３１を有し、この高周波信号ａを基に増幅高周波出力電波を出力する放射系のフェーズドアレイアンテナ装置である。
【００１７】
このフェーズドアレイアンテナ装置２０は、信号発生装置３１から出力する高周波信号ａを入力して、基準角度に対応した経路長（物理長）を定める遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを出力する給電回路４１と、この遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを入力して、特定の走査角の走査電波ビームを得る増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎを出力する高周波モジュール系５０と、
この高周波モジュール系５０から出力する増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎをターゲット方向に放射制御するように設けた走査制御器７０と、
高周波モジュール系５０から出力する増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎを入力して、この増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎを飛翔体等のターゲット（図示せず）側へ放射する電波放射系６０とを有する。
【００１８】
給電回路４１は、遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを出力する手段として経路接続素子４２を備えている。
【００１９】
この経路接続素子４２は、信号発生装置３１から高周波信号ａを入力して遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを出力させるために、経路長Ｌ１の経路４２ａと、経路長Ｌ２の経路４２ｂと、…経路長Ｌｎの経路４２ｎとを備えている。
【００２０】
経路接続素子４２から出力される遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎは、独自に設定される基準角度（走査角度）、例えば走査角度０°となる給電回路４１内のアンテナ素子座標位置に対応した経路長Ｌ１〜Ｌｎが予め定められたものである。
【００２１】
この経路長Ｌ１〜Ｌｎは、それぞれその長さがＬ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎ，Ｌ１＞Ｌ２＞・・・＞ＬｎまたはＬ１＝Ｌ２＝・・・＝Ｌｎの関係にある。このＬ１〜Ｌｎの長さは、取り扱われる高周波の波長に対応して数ｍｍ〜数ｃｍ程度のオーダである。
【００２２】
前記経路長Ｌ１〜Ｌ３の各経路４２ａ〜４２ｎは、この各経路の物理長を変化させることにより、任意の走査角度、例えばθ°＋α°、θ°−β°のように設定することができる。
【００２３】
給電回路４１は、走査方向の基準角度が、例えばθ°に定められた場合、図２おいて、フェーズドアレイアンテナ装置２０の給電回路４１における波面ｓと、この波面ｓに対応して形成される電波ビーム走査方向との関係が示されるように、ターゲットの正面に対し、電波ビーム走査角θの波面ｓを持つ電波ビームｆ０が形成される。
【００２４】
従って、このときの電波放射系６０の第ｎ番目（♯Ｎ：ｘ＝ｄｎ）のアンテナ素子６０ｎから放射される増幅高周波出力電波ｄｎは、遅延量ｌｎ（ｄｎ・ｓｉｎθ）の遅延がなされて出力された電波である。
【００２５】
また、このときの電波放射系６０の第２番目（♯２：ｘ＝ｄ２）番目のアンテナ素子６０ｂから放射される増幅高周波出力電波ｄ２は、遅延量ｌ２（ｄ２・ｓｉｎθ）の遅延がなされて出力された電波である。
【００２６】
更に、第１番目（♯１：ｘ＝ｄ１）のアンテナ素子６０ａから放射される増幅高周波出力電波ｄ１は、遅延量ｌ１が０（ｄ１・ｓｉｎθ）の電波である。
【００２７】
電波放射系６０の各アンテナ素子６０ａ，６０ｂ，…，６０ｎから放射される高周波出力電波ｄ１，ｄ２，…，ｄｎの波面ｓの向きが、所定の偏心量θＤ［ｄｅｇ］の範囲に振られた場合において、＋（プラス）方向に振られた場合には、放射される電波ビームｆＨがθＤ／２［ｄｅｇ］の偏心量にてｔ１方向へ振られた状態になる。
【００２８】
また、波面ｓの向きが、−（マイナス）方向に振られた場合には、放射される電波ビームｆＬがθＤ／２［ｄｅｇ］の偏心量にてｔ２方向へ振られた状態になる。
【００２９】
高周波モジュール系５０は、給電回路４１から出力される遅延高周波出力信号ｂ１を入力する高周波モジュール５１ａと、遅延高周波出力信号ｂ２を入力する高周波モジュール５１ｂ、更には遅延高周波出力信号ｂｎを入力する高周波モジュール５１ｎとを備えている。
【００３０】
高周波モジュール５１ａは、電力増幅器５２ａおよび移相器５３ａを備え、走査制御器７０から出力する走査制御信号ｃを入力することにより、前記波面ｓの向きと直交する所定の走査角方向へ増幅高周波出力電波ｄ１を出力するものである。
【００３１】
この走査制御器７０から出力する走査制御信号ｃは、高周波モジュール系５０の高周波モジュール５１ａ〜５１ｎに入力し、給電回路４１から入力する遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎに対して走査制御を行い、電波放射系６０から放射される増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎへの走査方向を制御するものである。
【００３２】
高周波モジュール系５０の高周波モジュール５１ｂは、電力増幅器５２ｂおよび移相器５３ｂを備え、上記高周波モジュール５１ａと同様に増幅高周波出力電波ｄ２を出力するものである。
【００３３】
また、高周波モジュール系５０の高周波モジュール５１ｎは、電力増幅器５２ｎおよび移相器５３ｎを備え、上記高周波モジュール５１ａと同様に増幅高周波出力電波ｄｎを出力するものである。
【００３４】
電波放射系６０は、高周波モジュール系５０の各高周波モジュール５１ａ〜５１ｎから出力される増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎを、それぞれアンテナ素子６０ａ〜６０ｎから放射するように設けられる。
【００３５】
次に、フェーズドアレイアンテナ装置２０の作用について説明する。
【００３６】
フェーズドアレイアンテナ装置２０を作動させて、特定のターゲット（目標物）を捕捉することを想定する。
【００３７】
信号発生装置３１から出力される高周波信号ａを給電回路系４０の給電回路４１が入力することにより、給電回路４１は経路接続素子４２により、所定の電波ビーム走査角θを基準とした遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎを出力する。
【００３８】
また、フェーズドアレイアンテナ装置２０の、ターゲットに対する電波放射系６０の向きが、例えばターゲットの正面の位置に対し、θ°の傾きをもって向かっている場合（図２参照）、走査制御器７０がこの傾きに対応して適合するよう増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎの波面ｓの向きが前記ターゲット方向と直交するように高周波モジュール系５０の制御を行なう。
【００３９】
従って、電波放射系６０から放射された増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎは、図３の変化曲線θＤにて示されるように、走査制御器７０による走査制御、すなわち、例えば走査方向の基準角度が走査角度０°［ｄｅｇ］の場合から＋（プラス）４５°，−（マイナス）４５°の電波ビーム走査角θの範囲で放射される。
【００４０】
フェーズドアレイアンテナ装置２０によれば、給電回路系４０の給電回路４１に経路接続素子４２を設け、信号発生装置３１から出力される高周波信号ａを遅延高周波出力信号ｂ１〜ｂｎへ電力分配する機能と、この分配された高周波出力信号ｂ１〜ｂｎ各々に対して経路長差によって、所定の経路遅延量を与える機能を共有するようにしたから、その構成が簡易である一方、給電回路４１においても、その製作時に種々特性の異なる経路接続素子４２を予め用意しておくことにより、フェーズドアレイアンテナ装置２０の製作を極めて容易に行なうことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置１００について図４を参照して説明する。
【００４２】
第１の実施形態に示されたフェーズドアレイアンテナ装置と同一部分に同一符号を附して説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態のフェーズドアレイアンテナ装置１００は、第１実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置２０の給電回路４１に対応して、給電回路系１０２に複数個の給電回路、例えば第１〜第３の給電回路１０３〜１０５を備えた放射系のフェーズドアレイアンテナ装置である。
【００４４】
フェーズドアレイアンテナ装置１００は、給電回路系１０２に第１〜第３の給電回路１０３〜１０５を備えると共に、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５は走査制御器７０により選択的に作動され、選択された第１〜第３の給電回路１０３〜１０５に信号発生装置３１から出力する高周波信号ａが入力されるようになっている。
【００４５】
走査制御器７０は、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の何れかを選択して切替接続し得るように高周波信号入力制御部１０１へ制御信号ｘ（接点切替信号）を出力するようになっている。
【００４６】
高周波信号入力制御部１０１は、信号発生装置３１側の接点を給電回路系１０２の第１の給電回路１０３側へ接続する固定接点１０１ａと、第２の給電回路１０４側へ接続する固定接点１０１ｂと、第３の給電回路１０５側へ接続する固定接点１０１ｃとを切替接続可能に備えている。
【００４７】
また、高周波信号入力制御部１０１は、走査制御器７０から出力する制御信号ｘを入力し、信号発生装置３１側を固定接点１０１ａ〜１０１ｃの何れかへ選択的に接続するようにしている。
【００４８】
走査制御器７０から出力する制御信号ｘは、給電回路系１０２の第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の中から所定の一つを選定して高周波モジュール系５０側へ接続するために用いられる信号である。
【００４９】
給電回路系１０２は、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５と、この第１〜第３の給電回路１０３〜１０５から各々出力される遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎ，ｆ１〜ｆｎ，ｇ１〜ｇｎを入力する高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎとを備えている。
【００５０】
給電回路１０３〜１０５の他に、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５から出力させる遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎ，ｆ１〜ｆｎ，ｇ１〜ｇｎの内、遅延高周波出力信号ｅ１，ｆ１，ｇ１を受信して電力合成する高周波信号入力部１０６ａと、遅延高周波出力信号ｅ２，ｆ２，ｇ２を受信して電力合成する高周波信号入力部１０６ｂと、遅延高周波出力信号ｅｎ，ｆｎ，ｇｎを受信して電力合成する高周波信号入力部１０６ｎとを備えている。
【００５１】
給電回路系１０２の第１〜第３の給電回路１０３〜１０５には、第１の実施形態を説明する図２に示すように、異なる経路長を有する経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａを備えている。
【００５２】
また、この第１〜第３の給電回路１０３〜１０５に備えられる各経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａは、それぞれ経路長を異にして、電波放射系６０から放射される高周波電波の走査方向の基準角度に所定の角度差が出るようにしている。
【００５３】
この結果、各給電回路１０３〜１０５は、経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａそれぞれの経路長差に応じた電波ビーム走査特性を持った給電回路系１０２が得られるものである。
【００５４】
このような給電回路系１０２は、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の中から何れかが選定されて高周波モジュール系５０側へ接続されるようになっている。
【００５５】
その他の構成については、上述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
次に、フェーズドアレイアンテナ装置１００の作用について図４および図５を参照して説明する。
【００５７】
フェーズドアレイアンテナ装置１００を作動させて、特定のターゲット（目標物）を捕捉することを想定する。
【００５８】
フェーズドアレイアンテナ装置１００のターゲットに対する電波放射系６０の波面ｓの向きが、例えばターゲットの正面の位置に対し、θ°の傾きをもって向かっている場合（図２参照）、この傾きの状況を走査制御器７０により検知し、走査制御器７０が、この傾きに対応して適合するよう、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の中から一つ、例えば第２の給電回路１０４を選定する。
【００５９】
走査制御器７０は、第２の給電回路１０４を選定すると、高周波信号入力制御部１０１へ制御信号ｘを出力する。
【００６０】
この制御信号ｘを入力した高周波信号入力制御部１０１は、信号発生装置３１側の接点を第２の給電回路１０４側の固定接点１０１ｂへ接続させる。
【００６１】
そして、信号発生装置３１から出力される高周波信号ａを給電回路系１０２の第２の給電回路１０４が入力することにより、経路接続素子１０４ａにより、所定の電波ビーム走査角θを基準とした遅延高周波出力信号ｆ１〜ｆｎを出力する。
【００６２】
これにより第２の給電回路１０４の経路接続素子１０４ａから出力された遅延高周波出力信号ｆ１〜ｆｎが高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎへ入力される。
【００６３】
この高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎは、入力された遅延高周波出力信号ｆ１〜ｆｎを高周波モジュール系５０側へ出力して、この高周波モジュール系５０により所定の位相量に調整する一方、電力増幅器５２ａ〜５２ｎにて増幅され、電波放射系６０へ出力する。
【００６４】
電波放射系６０から放射された増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎは、第２の給電回路１０４に独自に定めた基準角度を０°として、所定の電波ビーム走査角θの範囲で放射される。
【００６５】
すなわち、増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎは、図５の変化曲線θＤ０にて示されるように、電波ビーム走査角θ［ｄｅｇ］が−１５〜＋１５°のとき、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］以下の所望の偏心量が得られる。
【００６６】
また、フェーズドアレイアンテナ装置１００の電波放射系６０の向きに応じて、走査制御器７０が、例えば第３の給電回路１０５を選定すると、この走査制御器７０は、この第３の給電回路１０５を選定する制御信号ｘを高周波信号入力制御部１０１へ出力する。
【００６７】
この制御信号ｘを入力した、高周波信号入力制御部１０１は、信号発生装置３１を第３の給電回路１０５と接続させる。
【００６８】
これにより第３の給電回路１０５は、給電回路系１０２の高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎへ遅延高周波出力信号ｇ１〜ｇｎを出力する。
【００６９】
この高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎから出力する遅延高周波出力信号ｇ１〜ｇｎは、高周波モジュール系５０により特定の位相量に調整する一方、電力増幅器５２ａ〜５２ｎにて増幅され、電波放射系６０へ出力する。
【００７０】
電波放射系６０は、遅延高周波出力信号ｇ１〜ｇｎに対し、位相量を調整した後、増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎを空間へ放射する。
【００７１】
この空間へ放射された増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎは、第３の給電回路１０５に独自に定めた基準角度を０°として、所定の電波ビーム走査角θの範囲で放射される。
【００７２】
この選定された第３の給電回路１０５は、上述した第２の給電回路１０４の場合と同様に作動して、図５の変化曲線θＤ１にて示されるように、電波ビーム走査角θ［ｄｅｇ］が＋１５〜＋４５°のとき、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］以下の所望の偏心量が得られる。
【００７３】
更にまた、走査制御器７０により第１の給電回路１０３が選定された場合には、この走査制御器７０は、第１の給電回路１０３を選定する制御信号ｘを高周波信号入力制御部１０１へ出力する。
【００７４】
この制御信号ｘを入力した、高周波信号入力制御部１０１は、信号発生装置３１を第１の給電回路１０３と接続させる。
【００７５】
これにより第３の給電回路１０５は、給電回路系１０２の高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎへ遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎを出力する。
【００７６】
この高周波信号入力部１０６ａ〜１０６ｎから出力する遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎは、高周波モジュール系５０により特定の位相量に調整する一方、電力増幅器５２ａ〜５２ｎにて増幅され、電波放射系６０へ出力する。
【００７７】
前記位相量を調整された遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎを入力した電波放射系６０は、増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎを空間へ放射する。
【００７８】
この空間へ放射された増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎは、第１の給電回路１０３に独自に定めた基準角度を０°として、所定の電波ビーム走査角θの範囲で放射される。
【００７９】
この選定された第１の給電回路１０３は、上述した第２の給電回路１０４の場合と同様に作動して、図５の変化曲線θＤ２にて示されるように、電波ビーム走査角θ［ｄｅｇ］が−４５°〜−１５°のとき、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］以下の所望の偏心量が得られる。
【００８０】
上記第１〜第３の給電回路１０３〜１０５が選択的に選定されて用いられて、電波放射系６０から放射される増幅高周波出力電波ｋ１〜ｋｎは、図５の管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］にて示されるように、上記第１〜第３の給電回路１０３〜１０５のそれぞれが定めた基準角度である、例えば＋３０°，０°および−３０°による変化曲線θＤ０，θＤ１およびθＤ２の交点ｒ１，ｒ２のレベルの偏心量ｐ［ｄｅｇ］を管理対象の偏心量としている。
【００８１】
第２実施形態におけるフェーズドアレイアンテナ装置１００によれば、高周波モジュール系５０は、給電回路系１０２のそれぞれの第１〜３の給電回路１０３〜１０５に共通して接続したので、高周波モジュール系５０が共用できることから、小型化および軽量化を図ることができる。
【００８２】
また、給電回路系１０２については、近年の高集積回路化への技術革新に伴い、一層の小型化，軽量化が図られており、フェーズドアレイアンテナ装置として既存の大きさおよび重量と同程度の範囲で、多機能化したフェーズドアレイアンテナ装置を採用することが可能である。
【００８３】
更に、経路長の異なる経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａをそれぞれ第１〜第３の給電回路１０３〜１０５を備えて、これらの給電回路１０３〜１０５を選択的に適合させたから、図５に示されるように、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］を所望の偏心量を得つつ、広帯域にも対応し得るフェーズドアレイアンテナ装置を提供できる。
【００８４】
また、この管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］は、例えば走査角θ［ｄｅｇ］が−４５°〜＋４５°の９０°の広帯域に対応可能としたので、捕捉対象であるターゲットの捕捉が容易である上に、追尾性能をも向上させることができる。
【００８５】
更にまた、上述した実施形態によれば、アレイアンテナを水平方向へ走査して用いる形態について説明したが、フェーズドアレイアンテナ装置２０と同様構成の第２のフェーズドアレイアンテナ装置を仰角方向に用いた併用タイプのフェーズドアレイアンテナ装置として、例えばレーダ装置へ適用し、ターゲットに対する捕捉効果を一層向上させることも可能である。
【００８６】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置２００について図６を参照して説明する。
【００８７】
このフェーズドアレイアンテナ装置２００は、第１の実施形態である電波放射系６０に代え、電波受信系２１０を設けると共に、信号発生装置３１に代え、受信処理系２０１を備えた構成の受信系のフェーズドアレイアンテナ装置である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
【００８８】
電波受信系２１０は、アンテナ素子２１０ａ〜２１０ｎを備えており、高周波モジュール系５０の高周波モジュール５１ａ〜５１ｎへそれぞれ接続されるようになっている。
【００８９】
給電回路４１は、高周波モジュール系５０から出力される遅延高周波入力信号ｈ１〜ｈｎを入力して電力合成し、合成高周波信号ｌを受信処理系２０１に出力するようになっている。
【００９０】
受信処理系２０１は、給電回路４１から出力する合成高周波電波ｌを入力して、捕捉したターゲットの情報データのデータ処理を行なうものである。
【００９１】
その他の構成については、上述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９２】
次に、フェーズドアレイアンテナ装置２００の作用について説明する。
【００９３】
フェーズドアレイアンテナ装置２００を作動させて、特定のターゲット（目標物）を捕捉することを想定する。
【００９４】
フェーズドアレイアンテナ装置２００のターゲットに対する電波受信系２１０の向きが、例えばターゲットの正面の位置に対し、θ°の傾きをもって向かっている場合（図２参照）、走査制御器７０が、この傾きに対応して適合するように増幅高周波出力電波ｄ１〜ｄｎの波面ｓの向きが前記ターゲット方向と直交するよう各高周波モジュール系５０の制御を行なう。
【００９５】
従って、電波受信系２１０が受信する高周波入力電波ｙ１〜ｙｎは、図３の変化曲線θｄにて示されるように、走査制御器７０による走査制御、すなわち、例えば走査方向の基準角度が走査角度０°［ｄｅｇ］の場合から＋４５°，−４５°の電波ビーム走査角θの範囲で受信が行なわれる。
【００９６】
その他の作用については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９７】
このように、フェーズドアレイアンテナ装置２００によれば、給電回路４１に経路接続素子４２を設け、高周波モジュール系５０側から入力する遅延高周波入力信号ｈ１〜ｈｎを受信する給電回路４１の経路接続素子４２にて、受信する遅延高周波入力信号ｈ１〜ｈｎの相互の遅延量の差の補正を行なうようにしたから、給電回路４１の構成が簡易である一方、その製作が容易である。
【００９８】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置３００について第２の実施形態を示す図４と同一部分に同一符号を附した図６を参照して説明する。
【００９９】
このフェーズドアレイアンテナ装置３００は、第３の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置２００の１つの給電回路４１を備えたものに対して、給電回路系３３０として複数個の給電回路、例えば第１〜第３の給電回路１０３〜１０５を備えた受信系のフェーズドアレイアンテナ装置である。
【０１００】
フェーズドアレイアンテナ装置３００は、第３の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置２００の給電回路４１に代え、給電回路系３３０に複数の給電回路１０３〜１０５を備えると共に、信号発生装置３１に代え、受信処理系３０１を備えた構成である。
【０１０１】
また、第２の実施形態である高周波信号入力制御部１０１に代え、高周波信号出力制御部３２０を設けた構成である。
【０１０２】
この高周波信号出力制御部３２０は、給電回路系３３０の第１の給電回路１０３側の固定接点３２０ａと、第２の給電回路１０４側の固定接点３２０ｂと、第３の給電回路１０５側の固定接点３２０ｃとを受信処理系３０１側の接点に選択的に切替接続可能としたものである。
【０１０３】
電波受信系３１０は、アンテナ素子３１０ａ〜３１０ｎを備えており、高周波モジュール系５０の高周波モジュール５１ａ〜５１ｎへそれぞれ接続されるようになっている。
【０１０４】
受信処理系３０１は、給電回路系３３０から出力する合成高周波信号ｍを入力して、捕捉したターゲットの情報データのデータ処理を行なうものである。
【０１０５】
合成高周波信号ｍは、高周波モジュール系５０から出力される遅延高周波入力信号ｐ１〜ｐｎ，ｑ１〜ｑｎおよびｒ１〜ｒｎを入力する給電回路系３３０の第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の何れか１つを介して、高周波信号出力制御部３２０側に出力されるものである。
【０１０６】
その他の構成については、上述した第３の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１０７】
次に、フェーズドアレイアンテナ装置３００の作用について説明する。
【０１０８】
フェーズドアレイアンテナ装置３００を作動させて、特定のターゲット（目標物）を捕捉することを想定する。
【０１０９】
フェーズドアレイアンテナ装置３００のターゲットに対する電波放射系６０の向きが、例えばターゲットの正面の位置に対し、θ°の傾きをもって向かっている場合（図２参照）、この傾きの状況を走査制御器７０により検知し、走査制御器７０が、この傾きに対応して適合するよう、第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の中から一つ、例えば第２の給電回路１０４を選定する。
【０１１０】
この走査制御器７０は、選定した給電回路、例えば第２の給電回路１０４を選定すると、高周波信号入力制御部１０１へ制御信号ｘを出力する。
【０１１１】
この制御信号ｘを入力した高周波信号出力制御部３２０は、信号発生装置３１と第２の給電回路１０４を接続するよう切替接点を固定接点３２０ｂ側へ接続する。
【０１１２】
これにより、給電回路１０４は、電波受信系３１０にて受信した高周波入力電波ｙ１〜ｙｎを高周波モジュール系５０，給電回路系３３０の第２の給電回路１０４，高周波信号出力制御部３２０を介して受信処理系３０１へ出力されるようになる。
【０１１３】
また、高周波信号出力制御部３２０により、例えば第１の給電回路１０３に切替接続された場合、更には、第３の給電回路１０５に切替接続された場合については、上述した第２の実施形態における遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎ，ｇ１〜ｇｎと、これらの遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎ，ｇ１〜ｇｎと逆方向に入出力する遅延高周波入力信号ｐ１〜ｐｎ，ｒ１〜ｒｎで異なっている。
【０１１４】
この点およびその他作動については、第３の実施形態に示されたフェーズドアレイアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。
【０１１５】
このように、フェーズドアレイアンテナ装置３００によれば、給電回路系３３０の第１〜第３の給電回路１０３〜１０５にそれぞれ経路長の異なる経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａを設けて、高周波モジュール系５０側から入力する遅延高周波入力信号ｐ１〜ｐｎ，ｑ１〜ｑｎ，ｒ１〜ｒｎを受信することができるようにしたから、電波受信系３１０としてより広域に対応することが可能となる。
【０１１６】
また、経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａは、経路長Ｌ１〜Ｌｎを設ける構成が簡易である一方、その製作が容易である。
【０１１７】
更に、経路長の異なる経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａをそれぞれ第１〜第３の給電回路１０３〜１０５を備えて、これらの給電回路１０３〜１０５を選択的に適合させたから、図３に示されるように、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］を所望の偏心量を得つつ、広帯域にも対応し得るフェーズドアレイアンテナ装置を提供できる。
【０１１８】
また、この管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］は、例えば走査角θ［ｄｅｇ］が−４５°〜＋４５°の９０°の広帯域に対応可能としたので、捕捉対象であるターゲットの捕捉が容易である上に、追尾性能をも向上させることができる。
【０１１９】
更にまた、上述した実施形態によれば、アレイアンテナを水平方向へ走査して用いる形態について説明したが、フェーズドアレイアンテナ装置２０と同様構成の第２のフェーズドアレイアンテナ装置を仰角方向に用いた併用タイプのフェーズドアレイアンテナ装置として、例えばレーダ装置へ適用し、ターゲットに対する捕捉効果を一層向上させることができる。
【０１２０】
（第５の実施形態）
本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置４００の第５の実施形態について、図８を参照して説明する。
【０１２１】
このフェーズドアレイアンテナ装置４００は、図８に示すように第２の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置１００と、第４の実施形態であるフェーズドアレイアンテナ装置３００とを組み合わせた構成である。
【０１２２】
第２の実施形態と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
【０１２３】
すなわち、放射系のフェーズドアレイアンテナ装置１００と、受信系のフェーズドアレイアンテナ装置３００とを組み合わせ、適宜に選択的に作動させ得る送受信系のフェーズドアレイアンテナ装置である。
【０１２４】
符号４１０は、電波放射・受信系で、フェーズドアレイアンテナ装置３００の高周波モジュール系５０から遅延高周波入力信号ｐ１〜ｐｎを出力する一方、フェーズドアレイアンテナ装置１００の高周波モジュール系５０へ遅延高周波出力信号ｅ１〜ｅｎ，ｆ１〜ｆｎ，ｇ１〜ｇｎの何れかを入力可能に設けたものである。
【０１２５】
符号７０は、走査制御器で、フェーズドアレイアンテナ装置１００の高周波信号出力制御部３２０を切替制御する一方、フェーズドアレイアンテナ装置３００の高周波信号入力制御部１０１とを切替制御するものである。
【０１２６】
この高周波信号入力制御部１０１および高周波信号出力制御部３２０は、走査制御器７０により給電回路系１０３および３３０の第１〜第３の給電回路１０３〜１０５の何れかへ選択的に切替られるようになっている。一方の給電回路系１０３は電波放射あるいは送信用給電回路系を構成し、他方の給電回路系３３０は受信用給電回路系を構成している。
【０１２７】
この走査制御器７０は、高周波信号入力制御部１０１側と高周波信号出力制御部３２０側とを並列に同時に制御するようにしている。
【０１２８】
その他の構成については、第２の実施形態および第４の実施形態に示されたフェーズドアレイアンテナ装置１００および３００と同様構成であるので説明を省略する。
【０１２９】
次に、フェーズドアレイアンテナ装置４００の作用について説明する。
【０１３０】
フェーズドアレイアンテナ装置４００を作動させて、特定のターゲット（目標物）を捕捉し、また追尾することを想定する。
【０１３１】
先ず、フェーズドアレイアンテナ装置１００を作動させる。
【０１３２】
このフェーズドアレイアンテナ装置１００の作動については、第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１３３】
フェーズドアレイアンテナ装置１００の作動により、特定のターゲット（目標物）が捕捉されると、次にフェーズドアレイアンテナ装置３００作動させて、この特定のターゲットを追尾する。
【０１３４】
この追尾のためのフェーズドアレイアンテナ装置４００の作動については、第４の実施形態に示されたフェーズドアレイアンテナ装置３００と同様であるので説明を省略する。
【０１３５】
フェーズドアレイアンテナ装置４００によれば、受信系のフェーズドアレイアンテナ装置１００と、送信系（放射系）のフェーズドアレイアンテナ装置３００とを組み合わせ、操作制御器７０とによって両系を同時に制御することで、性能や操作性を向上することができる。
【０１３６】
また、電波放射系と電波受信系とを兼用させたり、更に走査制御器７０を共用させたので構成の簡易化と共に操作性を向上させることができる。
【０１３７】
更に、経路長の異なる経路接続素子１０３ａ，１０４ａ，１０５ａをそれぞれ複数の給電回路１０３〜１０５を備えて、この給電回路１０３〜１０５を選択的に適合させたから、図３に示されるように、管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］を所望の偏心量を得つつ、広帯域にも対応し得るフェーズドアレイアンテナ装置を提供できる。
【０１３８】
また、この管理偏心量ｐ［ｄｅｇ］は、例えば走査角θ［ｄｅｇ］が−４５°〜＋４５°の９０°の広帯域に対応可能としたので、捕捉対象であるターゲットの捕捉が容易である上に、追尾性能をも向上させることができる。
【０１３９】
更にまた、上述した実施形態によれば、アレイアンテナを仰角方向（水平方向）へ走査して用いる形態について説明したが、フェーズドアレイアンテナ装置３００を水平方向へ走査し得る形態とし、また、フェーズドアレイアンテナ装置１００を仰角方向に用いた併用タイプのフェーズドアレイアンテナ装置として構成することができる。
【０１４０】
従って、この構成のフェーズドアレイアンテナ装置４００によれば、例えばレーダ装置へ適用し、ターゲットに対する捕捉効果を一層向上させることも可能である。
【０１４１】
【発明の効果】
本発明は信号発生装置から出力される高周波信号を電力分配する機能と、この分配した信号各々に対して経路長差によって、所定の経路遅延量を与える機能を併有した給電回路を設けたから、その構成が簡易であり製作の容易なフェーズドアレイアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の第１の実施形態を示す概要図。
【図２】図１に示されたフェーズドアレイアンテナ装置の給電回路における波面と電波ビーム方向との関係を示す図。
【図３】図１に示されるフェーズドアレイアンテナ装置における電波ビーム走査方向と、尖頭方向の走査角に対応する偏心量との関係を示すグラフ。
【図４】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の第２の実施形態を示す概要図。
【図５】図４に示されたフェーズドアレイアンテナ装置における複数の異なる電波ビーム走査方向と、それぞれの尖頭方向の走査角に対応する偏心量との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の第３の実施形態を示す概要図。
【図７】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の第４の実施形態を示す概要図。
【図８】本発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置の第５の実施形態を示す概要図。
【符号の説明】
２０，１００，２００，３００，４００  フェーズドアレイアンテナ装置
３１  信号発生装置
４１  給電回路
４２，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ  経路接続素子
４２ａ〜４２ｎ  経路
５０  高周波モジュール系
５１ａ〜５１ｎ  高周波モジュール
５２ａ〜５２ｎ  電力増幅器
５３ａ〜５３ｎ  移相器
６０  電波放射系
６０ａ〜６０ｎ，２１０ａ〜２１０ｎ，３１０ａ〜３１０ｎ  アンテナ素子
７０  走査制御器
１０１  高周波信号入力制御部
１０１ａ〜１０１ｃ，３２０ａ〜３２０ｃ  固定接点
１０２，３３０  給電回路系
１０３  第１の給電回路
１０４  第２の給電回路
１０５  第３の給電回路
１０６ａ〜１０６ｎ  高周波信号入力部
２０１，３０１  受信処理系
２１０，３１０  電波受信系
３２０  高周波信号出力制御部
４１０  電波放射・受信系
ａ  高周波信号
ｂ１〜ｂｎ，ｅ１〜ｅｎ，ｆ１，ｇ１〜ｇｎ  遅延高周波出力信号
ｈ１〜ｈｎ，ｐ１〜ｐｎ，ｑ１〜ｑｎ，ｒ１〜ｒｎ  遅延高周波入力信号
ｃ  走査制御信号
ｄ１〜ｄｎ，ｋ１〜ｋｎ  増幅高周波出力電波
ｙ１〜ｙｎ  高周波入力電波
ｌ，ｍ  合成高周波信号
ｓ  波面
ｘ  制御信号（接点切替信号）
【図１】
2004266772.tif 000003
【図２】
2004266772.tif 000004
【図３】
2004266772.tif 000005
【図４】
2004266772.tif 000006
【図５】
2004266772.tif 000007
【図６】
2004266772.tif 000008
【図７】
2004266772.tif 000009
【図８】
2004266772.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月13日(2003.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004266772.tif 000011
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004266772.tif 000012