(57)【要約】【課題】  種々のパターンを有する複数のビームを柔軟に同時形成することのできる円筒型アンテナ装置を得る。【解決手段】  円筒状に配列されたｍ＊ｎ個の素子アンテナで受信したマイクロ波の信号を、各素子アンテナ毎に位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換し、後段において、これらｍ＊ｎ個のデジタル信号に対して、例えば高速フーリエ変換等のデジタル信号処理技術を適用し、マイクロ波の信号としてではなく、デジタル信号としてビーム合成することによって、複雑なビーム合成回路を用いることなく、所望する種々のビームパターン及びビーム本数を形成する。【選択図】  図１
2007096975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒面に沿って配列された複数の素子アンテナと、
これら素子アンテナに対応して設けられ、前記素子アンテナで受信した信号を、位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換する複数の変換回路とを有することを特徴とする円筒型アンテナ装置。
【請求項２】
仰角方向に直線配列された複数の素子アンテナと、これら素子アンテナに対応して設けられ前記素子アンテナでそれぞれに受信した信号を位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換して出力する複数の変換回路とを同一平面に実装したサブアレイアンテナを、方位角方向の円周上に所定の間隔で複数配置したことを特徴とする円筒型アンテナ装置。
【請求項３】
前記サブアレイアンテナは、前記デジタル信号を１つの信号線に多重化して出力することを特徴とする請求項２に記載の円筒型アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素子アンテナを円筒状に配列した円筒型アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒型アンテナ装置は、仰角方向及び方位角方向の全周に素子アンテナを配列し、所定の仰角範囲全周を走査できることから、例えば、レーダシステム用のアンテナ装置などに用いられる。この種の円筒型アンテナ装置では、レーダシステムの動作モードに合わせて電子制御により送信時と受信時のビームパターンやビーム数を切替える。そして、特に受信時においては、動作モードに連動して種々のビームパターンを形成したり同時に複数のビームを形成するなどして、目標の捜索を容易にするとともに、不要な雑音や妨害の受信を抑圧する等の特徴を有する。
【０００３】
図３は、従来の円筒型アンテナ装置の一例を示すブロック図である。図３において、この円筒型アンテナ装置３０は、円筒型の構造体３１に沿って配置されたｊ＊ｋ個の素子アンテナ３２（１１）〜３２（ｊｋ）、及びビーム制御信号に基づいて各素子アンテナからの受信信号を合成してビームを形成するビーム合成器３３から構成されている。
【０００４】
次に、この円筒型アンテナの動作について説明する。レーダ反射波等のマイクロ波受信信号は、円筒型の構造体３１に沿って配置されたｊ＊ｋ個の素子アンテナ３２（１１）〜３２（ｊｋ）で受信され、ビーム合成器３３に送られる。ビーム合成器３３では、レーダシステムの動作モード等に連動した所定のビームパターンを形成するためのビーム制御信号に基づいて、各素子アンテナからの受信信号の振幅や位相が選択的に制御されるとともに、マイクロ波信号のまま合成された後、所定のビームパターンで受信された受信信号として、後段の受信系等に送出される。
【０００５】
このように、複数の素子アンテナで受信したマイクロ波の受信信号を、これら素子アンテナの直後に配置した合成器にてマイクロ波信号のまま合成し、所望するビームを形成する事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３２２１２０号公報（第８ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような円筒型アンテナ装置３０を、例えば、全方位方向かつ広い仰角範囲を有する３次元のレーダ覆域を対象とするレーダシステム等に適用した場合、この円筒型アンテナ装置３０には、対象覆域内を走査しての目標の捜索や、覆域内に存在する複数の目標に対する同時測角及び追尾等、レーダシステムの動作モードに連動したビーム形成が必要となる。このようなビーム形成にあたっては、全周に配置された複数の素子アンテナの中から対象の方向へのビーム形成に有効な素子アンテナを選択し、その上で、所望するビームパターン及びビーム数となるように、選択した素子アンテナからの各マイクロ波信号毎にその振幅や位相を制御して合成する。
【０００７】
このため、レーダシステムの動作モードに連動して対象覆域の全方位及び仰角に対してビーム形成を可能とする、複雑なビーム合成回路を必要としていた。また、このビーム合成回路には、素子アンテナを選択する選択スイッチ、マイクロ波信号のレベルを制御する可変減衰器、位相を制御する移相器等が素子アンテナ数に対応して設けられるために、その規模も大型化していた。さらに、同時に複数のビームを形成するには、このような合成動作を所望するビーム数の分、同時に行なう必要があるため、ビーム合成回路は一層複雑化するとともに、同時形成するビーム数も制約されていた。
【０００８】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、種々のパターンを有する複数のビームを柔軟に同時形成する円筒型アンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の円筒型アンテナ装置は、円筒面に沿って配列された複数の素子アンテナと、これら素子アンテナに対応して設けられ、前記素子アンテナで受信した信号を、位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換する複数の変換回路とを有することを特徴とする。また、仰角方向に直線配列された複数の素子アンテナと、これら素子アンテナに対応して設けられ前記素子アンテナでそれぞれに受信した信号を位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換して出力する複数の変換回路とを同一平面に実装したサブアレイアンテナを、方位角方向の円周上に所定の間隔で複数配置したことを特徴とする。さらに、前記サブアレイアンテナは、前記デジタル信号を１つの信号線に多重化して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、種々のパターンを有する複数のビームを柔軟に同時形成することのできる円筒型アンテナ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る円筒型アンテナ装置を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る円筒型アンテナ装置の一実施例を示す斜視図及び平面図である。また、図２は、サブアレイアンテナとしての縦ユニット２の構成の一例を示すブロック図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、この円筒型アンテナ装置１は、仰角方向となるように直線配列されたm個の素子アンテナ２１１〜２１ｍを含むｎ個の縦ユニット２１〜２ｎが、方位角方向の円周上に所定の間隔で配置されている。すなわち、仰角方向にｍ個並べられた素子アンテナが方位角方向全周にわたってｎ列配置され、全体としてｍ＊ｎ個の素子アンテナ２１が円筒面に沿った形状に配列されている。また、それぞれの縦ユニット２は、図２に示すように、ｍ個の素子アンテナ２１１〜２１ｍ、及び変換回路２２１〜２２ｍ、ならびにマルチプレクサ２３から構成されるとともに、これらは、いずれも同一平面上に実装されている。
【００１４】
ｍ個の素子アンテナ２１１〜２１ｍは、実装された平面上で直線に配列され、マイクロ波のレーダ信号等を受信する。ｍ個の変換回路２２１〜２２ｍは、ｍ個の素子アンテナ２１１〜２１ｍのそれぞれに対応して設けられ、これら素子アンテナからの受信信号を、位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換する。
【００１５】
ここに、変換回路２２は、初段増幅器２２１、中間周波処理器２２２、及びＡＤ変換器２２３から構成されている。初段増幅器２２１は、対応する素子アンテナからの受信信号を低雑音増幅する。中間周波処理器２２２は、増幅された受信信号を、位相及び振幅情報を維持しつつ中間周波信号に変換する。ＡＤ変換器２２３は、この中間周波信号をデジタル信号に変換する。
【００１６】
マルチプレクサ２３は、ｍ個の変換回路２２１〜２２ｍからのデジタル信号を時分割的に多重化し、ひとつの信号線として、例えば後段のデジタル演算処理系に送出する。
【００１７】
次に、前述の図１及び図２を参照して、上述のように構成された本発明に係る円筒型アンテナ装置１の動作について説明する。本実施例では、ｎ個の縦ユニット２１〜２ｎを方位角方向の円周上に配置しているが、これら縦ユニット２１〜２ｎは同一に構成されているので、ひとつの縦ユニット２の動作を中心に説明する。
【００１８】
レーダ信号等のマイクロ波の信号は、ｍ＊ｎ個の素子アンテナ２１、すなわちｎ個の縦ユニット２１〜２ｎ内のｍ個の各素子アンテナで受信される。それぞれの縦ユニット２内では、素子アンテナ２１１〜２１ｍで受信したこれらの信号は、受信信号としてそれぞれの素子アンテナに対応して設けられた縦ユニット２内の変換回路２２１〜２２ｍに送られる。
【００１９】
それぞれの変換回路２２においては、対応する素子アンテナからの受信信号は、初段増幅器２２１で低雑音増幅され、中間周波処理器２２２で中間周波信号に変換された後、ＡＤ変換器２２３により位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換される。さらに、これら変換回路２２１〜２２ｍからのｍ個のデジタル信号は、マルチプレクサ２３によって多重化され、１つの信号線から出力される。
【００２０】
このようにしてそれぞれの縦ユニット２からは、その内部に配列されたｍ個の素子アンテナ２１１〜２１ｍでの受信信号が多重化されたデジタル信号として出力され、円筒型アンテナ装置1全体からは、各縦ユニットで多重化後のｎ本の信号が後段のデジタル演算処理系等に送られる。
【００２１】
上述したように、本発明に係る円筒型アンテナ装置１では、円筒状に配列されたｍ＊ｎ個の素子アンテナで受信したマイクロ波の信号を、各素子アンテナ毎に位相及び振幅情報を含むデジタル信号に変換している。これにより、この円筒型アンテナ装置１の後段において、これらｍ＊ｎ個のデジタル信号に対して例えば高速フーリエ変換等のデジタル信号処理技術を適用しながら、マイクロ波の信号としてではなく、デジタル信号として合成しビーム形成することができるので、複雑なビーム合成回路を用いることなく、所望する種々のビームパターン及びビーム本数を柔軟に形成することができる。
【００２２】
また、素子アンテナを選択する選択スイッチや、マイクロ波信号のレベルを制御する可変減衰器及び位相を制御する移相器等、従来小型・軽量化が難しい構成品を用いず、集積化技術等によって比較的小型・軽量化が容易な初段増幅器、中間周波処理器、及びＡＤ変換器を含む変換回路を構成してマイクロ波の受信信号をデジタル信号に変換している。さらに、変換後のデジタル信号は各縦ユニット毎に多重化して出力され、後段の機器に接続する信号線の本数を減らしている。これにより、大型化を抑えた軽量な円筒型アンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る円筒型アンテナ装置の一実施例を示す斜視図及び平面図。
【図２】図1における縦ユニットの構成の一例を示すブロック図。
【図３】従来の円筒型アンテナ装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２４】
１  円筒型アンテナ装置
２  縦ユニット
【図１】
2007096975.tif 000003
【図２】
2007096975.tif 000004
【図３】
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