(57)【要約】【課題】最小限（少ない個数）のアクティブフェーズドアレーアンテナで任意の覆域全体のアンテナ利得を向上することができるアンテナ装置を得る。【解決手段】アクティブフェーズドアレーアンテナ３のそれぞれにより送受信されるＲＦ信号が等位相になるように信号処理機１７で補正を実施する。補正方法は、アクティブフェーズドアレーアンテナ３と送受信機１６の透過位相と、マイクロ波光伝送装置１３と光ファイバーケーブル１５による光伝送系の透過位相の合算値が複数系統において同一となるようにそれぞれ補正値を加算する。アンテナ利得の低い覆域において、隣接する複数のアクティブフェーズドアレーアンテナ３が同一方向に同時にアンテナパターン４を形成し、それらを等位相合成することにより、アンテナ利得を改善する。【選択図】図２
2009253801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクティブフェーズドアレーアンテナと、
受信系として、アクティブフェーズドアレーアンテナにより受信したＲＦ信号を光信号に変換後、第１の光ファイバーケーブルへそれぞれ出力するとともに、送信系として、第２の光ファイバーケーブルから入力した光信号をＲＦ信号に再変換して前記アクティブフェーズドアレーアンテナへそれぞれ出力する複数の第１のマイクロ波光伝送装置と、
受信系として、前記第１の光ファイバーケーブルから入力した光信号を電気信号に再変換して出力するとともに、送信系として、入力した電気信号を光信号に変換後、前記第２の光ファイバーケーブルへそれぞれ出力する複数の第２のマイクロ波光伝送装置と、
前記複数の第２のマイクロ波光伝送装置にそれぞれ接続される複数の送受信機と、
前記アクティブフェーズドアレーアンテナと前記送受信機の透過位相と、前記第１及び第２のマイクロ波光伝送装置と前記第１及び第２の光ファイバーケーブルによる光伝送系の透過位相の合算値が複数系統において同一となるように、それぞれ補正値を加算する信号処理機と
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアクティブフェーズドアレーアンテナで任意の覆域をカバーするアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、艦船や航空機の搭載型の対空レーダに、半空間の領域を複数のアクティブフェーズドアレーアンテナでカバーするシステムが実現されている。
【０００３】
このようなシステムの一例として、複数のアクティブフェーズドアレーアンテナにより効率よくアンテナパターンを形成する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、最近の艦船や航空機の搭載型のアンテナへの小型化、軽量化、省スペース化の要求は厳しく、アクティブフェーズドアレーアンテナの小型化、軽量化、省スペース化への配慮が必要となるアクティブフェーズドアレーアンテナは、アンテナパターンをビーム走査した場合にアンテナ利得が低下してしまう。これに対して、特許文献１記載の従来技術に代表されるように、ビーム走査によるアンテナ利得の低下を小さくするように、アクティブフェーズドアレーアンテナの配置数を多くする一方、アンテナ利得の低下量が小さくなった分のアンテナ面積を小型化し、トータルで素子数を減らすようにしている。しかし、アンテナ利得の低い覆域においては、隣り合う複数のアクティブフェーズドアレーアンテナが同時に同一方向にアンテナパターンを形成することにより、所望のアンテナ利得を得ることによりアンテナの個数が少ないアンテナ装置は実現化されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９８３１号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のアンテナ装置は、アクティブフェーズドアレーアンテナのアンテナパターンをビーム走査することによるアンテナ利得の低下が発生する。これを補うために、アクティブフェーズドアレーアンテナの面積を大きくしなければならない、もしくは、アクティブフェーズドアレーアンテナの数量を多く配置しなければならないという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、最小限（少ない個数）のアクティブフェーズドアレーアンテナで任意の覆域全体のアンテナ利得を向上することができるアンテナ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、複数のアクティブフェーズドアレーアンテナと、受信系として、アクティブフェーズドアレーアンテナにより受信したＲＦ信号を光信号に変換後、第１の光ファイバーケーブルへそれぞれ出力するとともに、送信系として、第２の光ファイバーケーブルから入力した光信号をＲＦ信号に再変換して前記アクティブフェーズドアレーアンテナへそれぞれ出力する複数の第１のマイクロ波光伝送装置と、受信系として、前記第１の光ファイバーケーブルから入力した光信号を電気信号に再変換して出力するとともに、送信系として、入力した電気信号を光信号に変換後、前記第２の光ファイバーケーブルへそれぞれ出力する複数の第２のマイクロ波光伝送装置と、前記複数の第２のマイクロ波光伝送装置にそれぞれ接続される複数の送受信機と、前記アクティブフェーズドアレーアンテナと前記送受信機の透過位相と、前記第１及び第２のマイクロ波光伝送装置と前記第１及び第２の光ファイバーケーブルによる光伝送系の透過位相の合算値が複数系統において同一となるように、それぞれ補正値を加算する信号処理機とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、最小限（少ない個数）のアクティブフェーズドアレーアンテナで任意の覆域全体のアンテナ利得を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図１から図４までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアンテナパターンと覆域を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、艦船２に搭載したアンテナ装置本体１と、４台のアクティブフェーズドアレーアンテナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）と、アクティブフェーズドアレーアンテナ３のアンテナパターン４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と、アンテナ装置本体１とアクティブフェーズドアレーアンテナ３から構成されるアンテナ装置がカバーする覆域５と、ターゲット６とが描かれている。
【００１２】
艦船２に搭載されているアンテナ装置は、覆域５を管制するために、４台のアクティブフェーズドアレーアンテナ３を均等な角度で配置している。このアンテナ装置は、アンテナパターン４をビーム走査しながら覆域５内のターゲット６を捜索、追尾する。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の詳細構成を示す図である。この図２のアンテナ装置は、アンテナパターンを等位相合成できる。
【００１４】
図２において、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置は、アンテナ装置本体１と、４台のアクティブフェーズドアレーアンテナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）とが設けられている。
【００１５】
また、図２の右下のアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａの受信ポート（ＲＸ）は、ＲＦケーブル１４ａを介して、マイクロ波光伝送装置（第１のマイクロ波光伝送装置）１３ａのＲＦ入力端子に接続される。マイクロ波光伝送装置１３ａの光出力端子は、光ファイバーケーブル（第１の光ファイバーケーブル）１５ａを介して、もう一つのマイクロ波光伝送装置（第２のマイクロ波光伝送装置）１３ｂの光入力端子に接続される。このマイクロ波光伝送装置１３ｂのＲＦ出力端子は、もう一つのＲＦケーブル１４ｂを介して、送受信機１６ａの受信端に接続される。この送受信機１６ａの他端は、信号処理機１７に接続される。
【００１６】
一方、送受信機１６ａの出力端は、ＲＦケーブル１４ｃを介して、マイクロ波光伝送装置１３ｂのＲＦ入端子に接続される。このマイクロ波光伝送装置１３ｂの光出力端子は、光ファイバーケーブル（第２の光ファイバーケーブル）１５ｂを介して、マイクロ波光伝送装置１３ａの光入力端子に接続され、このマイクロ波光伝送装置１３ａのＲＦ出力端子は、ＲＦケーブル１４ｄを介して、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａの送信ポート（ＴＸ）に接続される。
【００１７】
同様に、残りの３台のアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃ、及びアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄにおいても、それぞれアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａと同様の構成で信号処理機１７に接続される。さらに、信号処理機１７は、表示操作機１８に接続されている。
【００１８】
つぎに、この実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａで受信したＲＦ信号は、マイクロ波光伝送装置１３ａで光信号に変換後、光ファイバーケーブル１５ａを介してマイクロ波光伝送装置１３ｂに送信される。このマイクロ波光伝送装置１３ｂでは、受信した光信号を電気信号に再変換し、送受信機１６ａの受信端へ出力する。送受信機１６ａでは、周波数変換、Ａ／Ｄ変換を実施後に、信号処理機１７へデジタル信号を出力する。信号処理機１７では、レーダー信号処理を施し、表示操作機１８で表示される。
【００２０】
次に、送信系は、送受信機１６ａでは、発生させたＲＦ信号をマイクロ波光伝送装置１３ｂへ出力する。このマイクロ波光伝送装置１３ｂでは、光信号に変換し、光ファイバーケーブル１５ｂを介して、マイクロ波光伝送装置１３ａへ出力する。マイクロ波光伝送装置１３ａでは、光信号をＲＦ信号に再変換してアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａへ出力し、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａから空間に出力される。
【００２１】
アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃ、及びアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄにおいても、動作はアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａと同じである。
【００２２】
ここで、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａ〜３ｄのそれぞれにより送受信されるＲＦ信号が等位相になるように信号処理機１７で補正を実施している。補正方法は、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａ〜３ｄと送受信機１６ａ〜１６ｄの透過位相と、マイクロ波光伝送装置１３ａ〜１３ｈと光ファイバーケーブル１５ａ〜１５ｈによる光伝送系の透過位相の合算値が４系統において同一となるように、それぞれ補正値を加算するものである。
【００２３】
通常、光伝送系の変わりに導波管を使用しているが、敷設後の導波管の透過位相を測定することは困難であり、透過位相の合算値が不明となり補正ができない。
【００２４】
一方、光伝送系の場合、敷設状態での光伝送系の透過位相は、光ファイバーをロールさせた状態で測定値しても代用可能であるため、補正値の算出が可能となる。これにより、信号処理機１７による、後述するエリア８でのアンテナパターン４ａ〜４ｄの等位相合成が可能となる。
【００２５】
図３は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアクティブフェーズドアレーアンテナと覆域の関係を示す図である。
【００２６】
図３において、覆域５を細分化したエリア７（７ａ〜７ｄ）が描かれている。例えば、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａにより所望のアンテナ利得を有するアンテナパターン４ａが形成できる覆域５の領域をエリア７ａとする。同様に、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂの領域をエリア７ｂ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃの領域をエリア７ｃ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄの領域をエリア７ｄとする。
【００２７】
また、図３において、覆域５内のエリア７以外のエリア８（８ａ〜８ｄ）が描かれている。例えば、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂの間に位置し、それぞれのアンテナパターン４ａ、アンテナパターン４ｂが所望のアンテナ利得を有さない領域をエリア８ａとする。同様に、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃの間の領域をエリア８ｂ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄの間の領域をエリア８ｃ、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａの間の領域をエリア８ｄとする。
【００２８】
覆域５内のエリア７ａを捜索する場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａが担当し、アンテナパターン４ａをビーム走査しながらエリア７ａ内を捜索する。また、エリア７ａ内のターゲット６を追尾する場合、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａのアンテナパターン４ａをターゲット６へ形成する。
【００２９】
同様に、エリア７ｂの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂ、エリア７ｃの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃ、エリア７ｄの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄにより捜索、追尾を担当する。
【００３０】
覆域５内のエリア８ａ内を捜索する場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂが担当し、それぞれアンテナパターン４ａとアンテナパターン４ｂを同時に同一方向に形成しながらエリア８ａ内をビーム走査する。また、エリア８ａ内のターゲット６を追尾する場合、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ａとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂが担当し、それぞれアンテナパターン４ａとアンテナパターン４ｂを同時にターゲット６の方向に形成する。
【００３１】
同様に、エリア８ｂの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｂとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃ、エリア８ｃの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｃとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄ、エリア８ｄの場合には、アクティブフェーズドアレーアンテナ３ｄとアクティブフェーズドアレーアンテナ３ａにより捜索、追尾を担当する。
【００３２】
図４は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアンテナパターンと利得カーブを示す図である。
【００３３】
図４において、横軸は角度を示しており、エリア８ｄ、エリア７ａ、エリア８ａ、エリア７ｂ、エリア８ｂについて示している。縦軸はアンテナ利得を示している。
【００３４】
図４において、アンテナパターン４のビーム走査した場合のメインビームの利得を示した利得カーブ９が描かれている。例えば、アンテナパターン４ａの利得カーブ９ａと、アンテナパターン４ｂの利得カーブ９ｂが描かれている。利得カーブ９ａは、エリア８ｄ及びエリア８ａにおいて、所望のアンテナ利得１０を下回る。また、利得カーブ９ｂにおいても、エリア８ａ及びエリア８ｂにおいて、所望のアンテナ利得１０を下回る。
【００３５】
また、図４において、エリア８における合成アンテナパターン１１が描かれている。例えば、エリア８ａにおける合成アンテナパターン１１ａは、アンテナパターン４ａとアンテナパターン４ｂを同一方向に同時に形成し、等位相合成したアンテナパターンである。合成利得カーブ１２は、合成アンテナパターン１１ａをビーム走査した場合のメインビームの利得を示したものである。エリア８ａにおいて、合成利得カーブ１２は、所望のアンテナ利得１０を上回る。
【００３６】
この実施の形態１に係るアンテナ装置は、アクティブフェーズドアレーアンテナ３と送受信機１６の間を光信号により伝送しているため、離れた位置に設置した場合においても低損失の伝送が可能であり、アクティブフェーズドアレーアンテナ３と送受信機１６の設置位置に自由度がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアンテナパターンと覆域を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の詳細構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアクティブフェーズドアレーアンテナと覆域の関係を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のアンテナパターンと利得カーブを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  アンテナ装置本体、２  艦船、３  アクティブフェーズドアレーアンテナ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  アクティブフェーズドアレーアンテナ、４  アンテナパターン、４ａ、４ｂ  アンテナパターン、５  覆域、６  ターゲット、７  エリア、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  エリア、８  エリア、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  エリア、９  利得カーブ、９ａ、９ｂ  利得カーブ、１０  所望のアンテナ利得、１１  合成アンテナパターン、１１ａ  合成アンテナパターン、１２  合成利得カーブ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ  マイクロ波光伝送装置、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊ、１４ｋ、１４ｍ、１４ｎ、１４ｏ、１４ｐ、１４ｑ  ＲＦケーブル、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈ  光ファイバーケーブル、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  送受信機、１７  信号処理機、１８  表示操作機。
【図１】
2009253801.tif 000003
【図２】
2009253801.tif 000004
【図３】
2009253801.tif 000005
【図４】
2009253801.tif 000006