(57)【要約】 【課題】二次監視レーダ装置に用いられるアンテナ装置において、ＳＬＳ専用ハードウェアを用いずにＳＬＳ機能を実現する。【解決手段】配列方向に素子数が異なる密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子２をＯＮし、各アンテナ素子２に送受信信号の位相制御及び増幅を行う送受信モジュール３を接続し、分配合成器４，５によって複数の送受信モジュール３に送信パルス信号を分配し、複数の送受信モジュール３からの受信信号を合成する。この構成において、モジュール制御部６では、送信パルス信号の送信タイミングに合わせて複数の送受信モジュール３それぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。すなわち、質問パルスの送信時には密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子２に対応する複数の送受信モジュール３を全てＯＮ状態に制御し、ＳＬＳパルスの送信時には密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子２に対応する複数の送受信モジュール３の一部のみをＯＮ状態に制御する。【選択図】図１
2013156054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイドローブ抑圧（ＳＬＳ：Side Lobe Suppression）機能を備え、質問パルスとＳＬＳパルスを含む送信パルス信号を送出する二次監視レーダ装置に用いられるアンテナ装置において、
配列方向に素子数が異なる密度分布で前記送信パルス信号を送出しその反射波を受信するためのアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられ、前記アンテナ素子に対して送受信する信号の位相制御及び増幅を行う複数の送受信モジュールと、
前記複数の送受信モジュールに前記送信パルス信号の分配及び前記複数の送受信モジュールからの受信信号を合成する分配合成手段と、
前記送信パルス信号の送信タイミングに合わせて前記複数の送受信モジュールそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、前記質問パルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールを全てＯＮ状態に制御し、前記ＳＬＳパルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールの一部のみをＯＮ状態に制御する制御手段と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子を一様分布で配列し、前記制御手段による送受信モジュールのＯＮ／ＯＦＦに応じて前記密度分布が形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
サイドローブ抑圧（ＳＬＳ：Side Lobe Suppression）機能を備え、質問パルスとＳＬＳパルスを含む送信パルス信号を送出する二次監視レーダ装置に用いられ、
配列方向に素子数が異なる密度分布で前記送信パルス信号を送出しその反射波を受信するためのアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられ、前記アンテナ素子に対して送受信する信号の位相制御及び増幅を行う複数の送受信モジュールのモジュール制御方法であって、
前記質問パルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールを全てＯＮ状態に制御し、前記ＳＬＳパルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールの一部のみをＯＮ状態に制御することを特徴とするモジュール制御方法。
【請求項４】
サイドローブ抑圧（ＳＬＳ：Side Lobe Suppression）機能を備え、質問パルスとＳＬＳパルスを含む送信パルス信号を送出する二次監視レーダ装置において、
配列方向に素子数が異なる密度分布で前記送信パルス信号を送出しその反射波を受信するためのアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられ、前記アンテナ素子に対して送受信する信号の位相制御及び増幅を行う複数の送受信モジュールと、
前記複数の送受信モジュールに前記送信パルス信号の分配及び前記複数の送受信モジュールからの受信信号を合成する分配合成手段と、
前記送信パルス信号の送信タイミング合わせて前記複数の送受信モジュールそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、前記質問パルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールを全てＯＮ状態に制御し、前記ＳＬＳパルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールの一部のみをＯＮ状態に制御する制御手段と
を具備することを特徴とする二次監視レーダ装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子を一様分布で配列し、前記制御手段による送受信モジュールのＯＮ／ＯＦＦに応じて前記密度分布が形成されることを特徴とする請求項４記載の二次監視レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子走査方式を採用するアンテナ装置、モジュール制御方法及び二次監視レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次監視レーダ装置（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Rader）に用いられるアンテナ装置では、サイドローブ抑圧（ＳＬＳ：Side Lobe Suppression）機能が必要である。特に、電子走査方式を採用する場合には、ＳＬＳ専用回路を付加したり、ＳＬＳ専用アンテナを設置したりする等、専用のハードウェアを用いてＳＬＳアンテナパターンを形成している。
【０００３】
しかしながら、上記二次監視レーダ装置に利用される電子走査方式のアンテナ装置では、ＳＬＳ機能を得るため、ＳＬＳ専用回路やＳＬＳ専用アンテナが必要となり、コスト、寸法及び質量等の装置規模の増大が問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２３９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の二次監視レーダ装置に利用される電子走査方式のアンテナ装置では、ＳＬＳ機能を得るため、ＳＬＳ専用のハードウェアが必要となり、コスト、寸法及び質量等の装置規模の増大が問題となっている。
【０００６】
そこで、本実施形態は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ＳＬＳ専用のハードウェアを用いずにＳＬＳ機能を実現することができるアンテナ装置、モジュール制御方法及び二次監視レーダ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】
【０００７】
本実施形態によれば、アンテナ装置は、サイドローブ抑圧（ＳＬＳ：Side Lobe Suppression）機能を備え、質問パルスとＳＬＳパルスを含む送信パルス信号を送出する二次監視レーダ装置に用いられるアンテナ装置において、配列方向に素子数が異なる密度分布で前記送信パルス信号を送出しその反射波を受信するためのアンテナ開口を形成する複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられ、前記アンテナ素子に対して送受信する信号の位相制御及び増幅を行う複数の送受信モジュールと、前記複数の送受信モジュールに前記送信パルス信号の分配及び前記複数の送受信モジュールからの受信信号を合成する分配合成手段と、前記送信パルス信号の送信タイミングに合わせて前記複数の送受信モジュールそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、前記質問パルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成するアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールを全てＯＮ状態に制御し、前記ＳＬＳパルスの送信時には前記密度分布でアンテナ開口を形成するアンテナ素子に対応する複数の送受信モジュールの一部のみをＯＮ状態に制御する制御手段とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るアンテナ装置を用いる二次監視レーダ装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すアンテナ装置の素子配置が密度分布を有する場合のアンテナ素子配置の例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す素子配置による送信電力分布の例を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示す送信電力分布によるアンテナパターンの例を示す図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す二次監視レーダ装置の質問パルスＰ１，Ｐ３送信時にＯＮするアンテナ素子及びアンテナパターンを示す図であり、（ｂ）は、ＳＬＳパルスＰ２送信時にＯＮするアンテナ素子及びアンテナパターンを示す図である。
【図４】図１に示す二次監視レーダ装置の送信信号生成部から送信されるパルスの送信タイミング及び送受信モジュールＯＮ／ＯＦＦの関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、アンテナ素子配置が規則的なアレイ配置の場合における質問パルスＰ１，Ｐ３送信時にＯＮするアンテナ素子を示す図であり、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、アンテナ素子配置が規則的なアレイ配置の場合におけるＳＬＳパルスＰ２送信時にＯＮするアンテナ素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置を用いる二次監視レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示す二次監視レーダ装置において、信号処理ユニット１は、送信信号（質問・ＳＬＳ）を生成する送信信号生成部１１、受信信号Σ・Δ・ＳＬＳを処理する受信信号処理部１２を備える。
【００１２】
一方、アンテナ装置は、縦・横方向に配列される複数のアンテナ素子２、アンテナ素子２それぞれに対して設けられ、アンテナ素子２の送受信信号の位相制御及び増幅を行う複数の送受信モジュール３、送信信号生成部１１からの送信信号を複数の送受信モジュール３に分配し、複数の送受信モジュール３からの受信信号を合成し、受信信号処理部１２へ送信する横方向信号分配合成器４及び縦方向信号分配合成器５、送信信号生成部１１の送信信号出力タイミングに合わせて複数の送受信モジュール３それぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うモジュール制御部６を備える。
【００１３】
尚、この実施形態では、アンテナ素子２及び送受信モジュール３をアレイ状に配列するアクティブフェーズドアレイアンテナの構成を例として示すが、送受信モジュール３の代わりに移相モジュールを使用するパッシブフェーズドアレイアンテナの構成であってもよい。また、複数のアンテナ素子２に対して、１つの送受信モジュール３もしくは移相モジュールを接続したサブアレイ方式であってもよい。
【００１４】
次に、図２（ａ）は、図１に示すアンテナ装置の素子配置が特定の密度分布を形成する場合のアンテナ素子配置の例を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す素子配置による送信電力分布の例を示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す送信電力分布によるアンテナパターンの例を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、アンテナ素子２をひし形のパターンで配置すると、配列方向のアンテナ素子数に違いが生じる。このようにアンテナ素子数が異なるように配列される素子分布は密度分布と呼ばれる。本実施形態では、アンテナ素子の配置パターンを単純な一様分布のパターンから変形することによって密度分布を形成し、送信電力分布を変動させることによりサイドローブが低いアンテナパターンを形成するようにしている。尚、図２（ａ）に示すアンテナ素子配置は左右対称になっているが、必ずしも左右対称である必要は無い。
【００１６】
素子配置が一様分布の場合には、図２（ｃ）の破線で示すようにサイドローブが比較的高いアンテナパターンとなるのに対し、本実施形態のように密度分布が形成された場合には、図２（ｃ）の実線で示すような特性となり、サイドローブが低減されていることがわかる。このことから、アンテナ素子配置のパターン調整によって密度分布を形成することにより、送受信モジュール３の出力電力は複数の種別である必要がなくなり、全て同じ出力電力で低サイドローブ特性のアンテナパターンを得ることが可能となる。また、使用する信号分配合成器は、単純な回路構成である等振幅回路でよい。
【００１７】
次に、上記のように構成されるアンテナ装置でビーム幅の広いＳＬＳアンテナパターンを得る手法について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図３（ａ）は、図１に示す二次監視レーダの質問パルスＰ１，Ｐ３送信時にＯＮするアンテナ素子２とその送信時のアンテナパターンを示す図であり、図３（ｂ）は、ＳＬＳパルスＰ２送信時にＯＮするアンテナ素子２とその送信時のアンテナパターンを示す図である。
【００１９】
質問パルスＰ１，Ｐ３を送信する場合、全ての送受信モジュール３をＯＮに制御する。これにより、全てのアンテナ素子２から位相制御及び信号増幅された送信波が出力され、空間合成により、図３（ａ）に示す指向性を持ったアンテナパターンが形成される。
【００２０】
一方、ＳＬＳパルスＰ２を送信する場合、図３（ｂ）に示すように、特定の列の送受信モジュール３をＯＮに制御し、それ以外の送受信モジュール３をＯＦＦに制御する。尚、図３（ｂ）に示すＯＮするアンテナ素子２は一例であって、質問信号のサイドローブとの関係で、質問パルスＰ１，Ｐ３送信時にＯＮするアンテナ素子２の一部であればこれに限らない。
【００２１】
ここで、送受信モジュール３を制御するモジュール制御部６にて生成するモジュールＯＮ／ＯＦＦ制御信号のタイミングについて、図４を参照して説明する。
【００２２】
図４は、図１に示す二次監視レーダの送信信号生成部１１から送信されるパルス信号の送信タイミングと送受信モジュール３のＯＮ／ＯＦＦとの関係を示す図である。図４では、モードＡ／Ｃ時と明記しているが、モードＳ時についても同様の処理でかまわない。
【００２３】
まず、全ての送受信モジュール３をＯＮに制御し、質問パルスＰ１を送信する。質問パルスＰ１の送信後、予め指定されている送受信モジュール３をＯＮ、それ以外の送受信モジュール３をＯＦＦに制御し、ＳＬＳパルスＰ２の送信を行う。ＳＬＳパルスＰ２の送信後、再び全ての送受信モジュール３をＯＮに制御し、質問パルスＰ３を送信して、一連の動作が終了する。つまり、質問パルスＰ１，Ｐ３送信時は、全ての送受信モジュール３のＯＮ状態とし、ＳＬＳパルスＰ２の送信時のみ一部の送受信モジュールだけを残してＯＦＦ状態とする。これにより、図３（ｂ）に示すようなビーム幅の広いＳＬＳアンテナパターンが形成される。
【００２４】
ところで、アンテナ素子配置は、上記実施形態に示すひし形のアンテナ配置だけではなく、通常の規則的なアレイ配置でもよい。ただし、通常の規則的なアレイ配置の場合、質問パルスＰ１，Ｐ３送信時は、密度分布を形成する範囲のアンテナ素子２をＯＮする。例えば、図５（ａ）は、ＯＮするアンテナ素子２の一例である。図５（ａ）に示すように、密度分布を形成する範囲のアンテナ素子２をＯＮすることにより、低サイドローブ特性のアンテナパターンを得ることが可能となる。
【００２５】
また、ＳＬＳパルスＰ２送信時にＯＮするアンテナ素子２は、図５（ｂ）に示すような密度分布を形成する範囲内のアンテナ素子２の一部、図５（ｃ）に示すような密度分布を形成する範囲外のアンテナ素子２、図５（ｄ）に示すような密度分布を形成する範囲内外の全てのアンテナ素子２のいずれでもよい。
【００２６】
すなわち、ＳＬＳパルスＰ２送信時にＯＮするアンテナ素子２は、通常の規則的なアレイ配置内のいずれのアンテナ素子２をＯＮしても、ビーム幅の広いアンテナパターンを形成できる。
【００２７】
以上のように、上記実施形態によれば、アンテナ素子配置を工夫する、または密度分布を形成する範囲のアンテナ素子２をＯＮすることにより、質問パルスＰ１，Ｐ３送信時のサイドローブを低減することができ、かつＳＬＳ専用のハードウェアを用いずにＳＬＳ機能を実現するアンテナ装置及び二次監視レーダ装置を提供することができる。
【００２８】
また、アンテナ素子配置を工夫する、または密度分布を形成する範囲のアンテナ素子２をＯＮすることによってサイドローブが低減されることにより、従来よりもＳＬＳパルスＰ２の出力レベルを低減させることができる。すなわち、上記実施形態に示すように、ＳＬＳパルスＰ２送信時には一部の送受信モジュール３のみをＯＮするため、ＳＬＳパルスＰ２送信時に必要となる送信出力電力を低減することができる。
【００２９】
また、上記質問パルスＰ１，Ｐ３を送信する同一アンテナ開口内の一部のアンテナ素子２で、ＳＬＳアンテナの兼用を可能とする。
【００３０】
また、受信時は、上記質問パルスＰ１，Ｐ３送信時と同様の送受信モジュール３をＯＮに制御し、受信信号を受信する。この受信した受信信号を合成することにより、応答信号を得ることができる。また、ＳＬＳ受信信号は、上記ＳＬＳパルスＰ２送信時においてＯＮに制御した送受信モジュール３（アンテナ素子２）からの信号を受信・合成することにより得ることができ、送信時と同じアンテナパターンを形成することができる。
【００３１】
以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１…信号制御処理ユニット、１１…送信信号生成部、１２…受信信号処理部、２…アンテナ素子、３…送受信モジュール、４…横方向分配合成器、５…縦方向分配合成器、６…モジュール制御部。
【図１】
2013156054.tif 000003
【図２】
2013156054.tif 000004
【図３】
2013156054.tif 000005
【図４】
2013156054.tif 000006
【図５】
2013156054.tif 000007