(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグループに分けられた複数のアンテナ素子と、各グループにおいて複数のアンテナ素子の夫々からの受信信号をディジタルに変換するアナログ・ディジタル変換回路と、各グループにおいて各アンテナ素子からのディジタル化された受信信号を遅延する遅延回路と、各グループにおいて各アンテナ素子からのディジタル化され遅延された受信信号をシストリックに複素乗算する複素乗算回路と、を備えたアレイアンテナであって、
前記複素乗算回路が、各グループに所属する複数のアンテナ素子からのディジタル化され遅延された複数の受信信号に対し、１つの複素乗算器と、スイッチ回路及び遅延回路を含む乗算回路と、を備えていて、前記複数の受信信号を順次乗算して合成データを作成し出力するとともに、別のグループの複数のアンテナ素子の為の別の複素乗算回路からの合成データが入力した場合にはこの別の合成データを乗算して出力し、
前記複素乗算回路の前記スイッチ回路は、
各グループに所属する複数のアンテナ素子からの前記複数の受信信号が夫々入力される複数の入力端及びもう１つの入力端と、前記１つの複素乗算器に接続された１つの出力端と、を備えた第１のスイッチ、
別のグループの複数のアンテナ素子の為の別の複素乗算回路からの合成データが入力される１つの入力端と、もう１つの入力端と、前記１つの複素乗算器に接続された１つの出力端と、を備えた第２のスイッチ、
前記１つの複素乗算器の出力端に接続された１つの入力端と、前記遅延回路及び別のグループの別の複素乗算回路のスイッチ回路に接続された２つの出力端と、を備えた第３のスイッチ、
前記遅延回路に接続された１つの入力端と、前記第１のスイッチの前記もう１つの入力端及び前記第２のスイッチの前記もう１つの入力端に接続された２つの出力端と、を備えた第４のスイッチ、
を備えていて、
前記第１のスイッチは、前記複数の入力端及び前記もう１つの入力端を順次前記１つの出力端に接続し、
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記もう１つの入力端を前記出力端に接続して前記第１のスイッチが前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続したときは前記１つの入力端を前記出力端に接続し、
前記第３のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記１つの入力端を前記２つの出力端において前記遅延回路に接続されている一方に接続して前記第１のスイッチが前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続したときは前記１つの入力端を前記２つの出力端において前記別のグループの別の複素乗算回路のスイッチ回路に接続されている他方に接続し、
前記第４のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端の中の最後の１つ以外を前記１つの出力端に接続している間は前記２つの出力端において前記第２のスイッチの前記もう１つの入力端に接続された一方に接続して前記第１のスイッチが前記複数の入力端の中の最後の１つ及び前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記２つの出力端において前記第１のスイッチの前記もう１つの入力端に接続されている他方に接続する、
ことを特徴とするアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、搭載用空中線装置の分野においては、レーダシステムの高性能化の要求の高まりから、高機能で高性能なディジタルによるビームフォーミング方式を採用したアレイアンテナ、即ちＤＢＦアンテナ、を採用したいという要望が高まっている。
【０００３】
しかしながら、従来のＤＢＦアンテナは、特開平１０−２０９７５０号公報（特許文献１）及び特開２００６−１７４３３３号公報（特許文献２）から知られている如く、周波数変換回路やパターン合成を行なう複素乗算回路をアンテナ素子の数だけ必要としていたのでＤＢＦアンテナの全体の寸法や重量が大きく、また非常に高価でもあったので、搭載用空中線装置としては特殊な用途の為にしか採用されていない。
【特許文献１】特開平１０−２０９７５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、従来に比べ全体の寸法や重量を小さくでき、また安価にもできる、ディジタルによるビームフォーミング方式を採用したアレイアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従ったアレイアンテナは、複数のグループに分けられた複数のアンテナ素子と、各グループにおいて複数のアンテナ素子の夫々からの受信信号をディジタルに変換するアナログ・ディジタル変換回路と、各グループにおいて各アンテナ素子からのディジタル化された受信信号を遅延する遅延回路と、各グループにおいて各アンテナ素子からのディジタル化され遅延された受信信号をシストリックに複素乗算する複素乗算回路と、を備えたアレイアンテナであって、前記複素乗算回路が、各グループに所属する複数のアンテナ素子からのディジタル化され遅延された複数の受信信号に対し、１つの複素乗算器と、スイッチ回路及び遅延回路を含む乗算回路と、を備えていて、前記複数の受信信号を順次乗算して合成データを作成し出力するとともに、別のグループの複数のアンテナ素子の為の別の複素乗算回路からの合成データが入力した場合にはこの別の合成データを乗算して出力する。
そして、前記複素乗算回路の前記スイッチ回路は、
各グループに所属する複数のアンテナ素子からの前記複数の受信信号が夫々入力される複数の入力端及びもう１つの入力端と、前記１つの複素乗算器に接続された１つの出力端と、を備えた第１のスイッチ、
別のグループの複数のアンテナ素子の為の別の複素乗算回路からの合成データが入力される１つの入力端と、もう１つの入力端と、前記１つの複素乗算器に接続された１つの出力端と、を備えた第２のスイッチ、
前記１つの複素乗算器の出力端に接続された１つの入力端と、前記遅延回路及び別のグループの別の複素乗算回路のスイッチ回路に接続された２つの出力端と、を備えた第３のスイッチ、
前記遅延回路に接続された１つの入力端と、前記第１のスイッチの前記もう１つの入力端及び前記第２のスイッチの前記もう１つの入力端に接続された２つの出力端と、を備えた第４のスイッチ、
を備えていて、
前記第１のスイッチは、前記複数の入力端及び前記もう１つの入力端を順次前記１つの出力端に接続し、
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記もう１つの入力端を前記出力端に接続して前記第１のスイッチが前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続したときは前記１つの入力端を前記出力端に接続し、
前記第３のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記１つの入力端を前記２つの出力端において前記遅延回路に接続されている一方に接続して前記第１のスイッチが前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続したときは前記１つの入力端を前記２つの出力端において前記別のグループの別の複素乗算回路のスイッチ回路に接続されている他方に接続し、
前記第４のスイッチは、前記第１のスイッチが前記複数の入力端の中の最後の１つ以外を前記１つの出力端に接続している間は前記２つの出力端において前記第２のスイッチの前記もう１つの入力端に接続された一方に接続して前記第１のスイッチが前記複数の入力端の中の最後の１つ及び前記もう１つの入力端を前記１つの出力端に接続している間は前記２つの出力端において前記第１のスイッチの前記もう１つの入力端に接続されている他方に接続する、
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従ったアレイアンテナでは、複数のアンテナ素子の夫々からのディジタル化され遅延された受信信号をシストリックに複素乗算する複素乗算回路が、複数のアンテナ素子からのディジタル化され遅延された複数の受信信号に対し、１つの複素乗算器と、スイッチ回路及び遅延回路を含む乗算回路と、を備えているので、従来に比べ全体の寸法や重量を小さくでき、また安価にもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の一実施の形態に従ったアレイアンテナについて添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１中に図示されている如く、この発明の一実施の形態に従ったアレイアンテナは、複数のアンテナ素子１０と、アンテナ素子１０からの受信信号をディジタルに変換するアナログ・ディジタル変換回路１２と、各アンテナ素子１０からのディジタル化された受信信号を遅延する遅延回路１４と、各アンテナ素子１０からのディジタル化され遅延された受信信号をシストリックに複素乗算する複素乗算回路１６と、を備えている。
【０００９】
ここにおいて、アンテナ素子１０，アナログ・ディジタル変換回路１２，そして遅延回路１４の夫々の構成は公知である。また、シストリックとは、並列処理をすることである。
【００１０】
図２の（Ａ）中には図１中に図示されている複素乗算回路１６が拡大して図示されている。複素乗算回路１６は、複数のアンテナ素子１０からのディジタル化され遅延された複数の受信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対し、１つの複素乗算器１６Ａとスイッチ回路及び遅延回路１６Ｂを含む乗算回路と、を備えている。
【００１１】
スイッチ回路は、複数の複数のアンテナ素子１０からのディジタル化され遅延された複数の受信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄが入力される複数の入力端０，１，２，３を有する第１のスイッチＳＷ１を含む。第１のスイッチＳＷ１の１つの出力端は複素乗算器１６Ａに接続され、複素乗算器１６Ａの１つの出力端はスイッチ回路の第３のスイッチＳＷ３の１つの入力端に接続され、第３のスイッチＳＷ３の２つの出力端の一方０は遅延回路１６Ｂを介してスイッチ回路の第４のスイッチＳＷ４の１つの入力端に接続され、第４のスイッチＳＷ４の２つの出力端の一方０は第１のスイッチＳＷ１のもう１つの入力端４に接続され、第４のスイッチＳＷ４の他方の出力端１はスイッチ回路の第２のスイッチＳＷ２の２つの入力端の一方１に接続され、第２のスイッチＳＷ２の１つの出力端は複素乗算器１６Ａに接続され、第３のスイッチＳＷ３の２つの出力端の他方１はこの複素乗算回路１６の出力端となっていて、そして、第２のスイッチＳＷ２の２つの入力端の他方０は、別の複素乗算回路１６の出力端と接続可能な入力端となっている。
【００１２】
スイッチ回路のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、図２の（Ｂ）中に示されている如く機能し、複数の受信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを順次乗算して合成データＧを作成し、最後にこの合成データＧを複素乗算回路１６の出力端（第３のスイッチＳＷ３の２つの出力端の他方１）から出力する。そしてこの際に、この複素乗算回路１６の入力端（第２のスイッチＳＷ２の２つの入力端の他方０）に別の複素乗算回路１６の出力端からの合成データＧが入力していれば、この複素乗算回路１６の合成データＧに別の複素乗算回路１６の出力端からの合成データＧが乗算されてこの複素乗算回路１６の出力端（第３のスイッチＳＷ３の２つの出力端の他方１）から出力される。
【００１３】
この一実施の形態に従ったアレイアンテナでは、図１中に図示されている如く複数のアンテナ素子１０が複数のグループに分けられ、各グループに所属する複数のアンテナ素子１０が１つの複素乗算回路１６に接続されて１つの複素乗算回路１６が各グループに所属する複数のアンテナ素子１０から複数の受信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを順次乗算して合成データＧを作成して出力する。図３中に図示されている如く、各グループに所属する複数のアンテナ素子１０の複数の受信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄからの合成データＧの作成は、各グループにおいて相互に並行に実行され、そして各グループにおいて作成された合成データＧも順次乗算されて、最後にこの一実施の形態に従ったアレイアンテナの複数のアンテナ素子１０の全体からの受信信号に基づいたこの一実施の形態に従ったアレイアンテナの全体の合成ビームが作成される。
【００１４】
この実施の形態のアレイアンテナでは、複数のアンテナ素子１０の夫々に対応して複数の複素乗算回路が接続されていて複数の複素乗算回路の１つ１つからの出力が順次合成されてアレイアンテナの全体の合成ビームが作成される従来のアレイアンテナに比べて、複数のアンテナ素子１０よりも遥かに少ない数の複素乗算回路しか必要としないので全体の寸法や重量を小さくでき、安価である。しかも、これら従来よりも遥かに少ない数の複素乗算回路が相互に並行して夫々が対応する複数のアンテナ素子１０の受信信号から合成データを作成、さらにこれら少ない数の複素乗算回路が作成した複数の合成データを順次乗算してアレイアンテナの全体の合成ビームを作成しているので、合成ビームの作成に要する時間も短い。
【００１５】
なお、アナログ・ディジタル変換回路１２の前に複数のアンテナ素子１０からの受信信号をアナログで合成するアナログ合成回路を備えることも出来る。この場合には、複数のアンテナ素子１０の夫々に対応してアナログ・ディジタル変換回路１２及び遅延回路１４を設ける必要がなくなり、この実施の形態のアレイアンテナの全体の寸法や重量をさらに小さくでき、当然さらに安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施の形態に従ったアレイアンテナの構成を概略的に示す図である。
【図２】（Ａ）は図１中の複素演算回路の構成を拡大して示す図であり、  （Ｂ）は（Ａ）の複素演算回路の複数のスイッチの動作を説明するための図である。
【図３】図１のアレイアンテナにおける複数の複素乗算回路からデータの出力タイミングを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０…アンテナ素子、１２…アナログ・ディジタル変換回路、１４…遅延回路、１６…複素乗算回路、１６Ａ…複素乗算器、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチ（スイッチ回路）、１６Ｂ遅延回路。
【図１】
0004864926.tif 000002
【図２】
0004864926.tif 000003
【図３】
0004864926.tif 000004