JP2014036325A - Antenna device - Google Patents
Antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014036325A JP2014036325A JP2012176247A JP2012176247A JP2014036325A JP 2014036325 A JP2014036325 A JP 2014036325A JP 2012176247 A JP2012176247 A JP 2012176247A JP 2012176247 A JP2012176247 A JP 2012176247A JP 2014036325 A JP2014036325 A JP 2014036325A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- data
- unit
- antenna element
- radio waves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 50
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 19
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、フェーズドアレーアンテナを備えたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device provided with a phased array antenna.
複数の方向にアンテナのビームを形成できるアンテナとしてマルチビームアンテナがあり、その実現法の1つにフェーズドアレーアンテナがある。フェーズドアレーアンテナは、多数のアンテナ素子を組み合わせて1つのアンテナとして動作させることで、アンテナのビームを任意の方向に形成できる特徴をもつ可変指向性アンテナである。 There is a multi-beam antenna as an antenna that can form antenna beams in a plurality of directions, and a phased array antenna is one of the realization methods. The phased array antenna is a variable directivity antenna having a feature that an antenna beam can be formed in an arbitrary direction by combining a large number of antenna elements and operating as a single antenna.
フェーズドアレーアンテナを備えるアンテナ装置100の構成例を図16に示す。アンテナ装置100は、フェーズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子101と、各アンテナ素子に接続される複数の振幅調整器A1〜ANと、各振幅調整器A1〜ANに接続される複数の可変移相器δ1〜δNと、データの分配又は合成を行う分配・合成部102と、データ送受信部103と、ビームフォーミング制御部104を備える。なお、振幅調整器A1〜ANは、必須の要素ではない。
FIG. 16 shows a configuration example of an
ビームフォーミング制御部104は、入力されたビームの方向(角度θ)に基づいて、振幅調整器A1〜ANの振幅又は可変移相器δ1〜δNの移相量を制御する。アンテナ素子101は、任意の方向(角度θ)にビームを形成する。
Beam forming
ここで、リニアアレーアンテナ201を一例として、振幅An、移相量δnの値の決め方を説明する(図17を参照)。
ある角度θに波面を形成するためには、n番目のアンテナ素子から放射する信号En(t)は、(1)式のように与えられる。ここでは、基準点での信号をE0(t)と表し、各アンテナ素子は、等方性アンテナであると仮定する。
In order to form a wavefront at a certain angle θ, a signal E n (t) radiated from the n-th antenna element is given by the equation (1). Here, the signal at the reference point is represented as E 0 (t), and it is assumed that each antenna element is an isotropic antenna.
また、τnは、n番目のアンテナ素子における波面までの伝搬時間であり、光速cと、基準点とn番目のアンテナ素子の距離dnより、波面からアンテナ素子までの伝搬時間は、(2)式で表すことができる。
このとき、搬送周波数をfとしたときのアンテナ素子の電圧は、(3)式のように表すことができる。
ここで、λ=c/fは、搬送波の波長を表す。各アンテナ素子の信号は、振幅調整器A1〜AN及び可変移相器δ1〜δNで調整されるため、リニアアレーアンテナ201の出力En(t)は、(4)式のように表すことができる。
また、ある角度θdにメインローブを形成したい場合には、移相量δnを(5)式のようにすればよい。
このように、フェーズドアレーアンテナは、自由な方向にビームを形成できる特徴を持つ。そのため、同時に複数のビームを形成できるマルチビームアンテナの技術を利用して、目標物体の探索と追尾を同時に行うレーダ装置等への応用が図られている。 Thus, the phased array antenna has a feature that a beam can be formed in any direction. Therefore, an application to a radar apparatus or the like that simultaneously searches for and tracks a target object by using a multi-beam antenna technique capable of forming a plurality of beams at the same time has been attempted.
また、複数の任意の方向へ同時にビームの形成ができることから、1つのアンテナで複数の端末へデータを同時伝送することによる周波数利用効率の向上等の効果が期待できる技術である。 In addition, since a beam can be simultaneously formed in a plurality of arbitrary directions, it is a technique that can be expected to have an effect of improving frequency utilization efficiency by simultaneously transmitting data to a plurality of terminals with one antenna.
ここで、同時に複数のビームを形成するマルチビームアンテナの実現方法として、複数のアンテナを同時利用する方法や開口面のアンテナ素子を複数系統に分割する方法がある。 Here, as a method of realizing a multi-beam antenna that forms a plurality of beams at the same time, there are a method of simultaneously using a plurality of antennas and a method of dividing an antenna element on an aperture plane into a plurality of systems.
複数アンテナを同時利用する方法では、1つのアンテナに1本のビームを割り当てて同時に異なる方向へビーム形成することでマルチビームを実現するが、同時形成するビームの数だけアンテナを並列に設置するため、設置スペース等に問題がある。 In the method of using multiple antennas simultaneously, multi-beams are realized by assigning one beam to one antenna and simultaneously forming beams in different directions. However, in order to install the antennas in parallel by the number of beams to be formed simultaneously. There is a problem in the installation space.
アンテナ素子を複数系統に分割する方法とは、多数のアンテナ素子で構成されるフェーズドアレーアンテナの特徴を利用してビーム単位でグループ化する方法である(特許文献1,2)。
The method of dividing the antenna elements into a plurality of systems is a method of grouping in units of beams using the characteristics of a phased array antenna composed of a large number of antenna elements (
例えば、開口面アンテナ301により2本のビームb1、b2を同時形成したい場合は、図18に示すように、アンテナの開口面Apを左右に2分割すればよい。左側のアンテナ素子は、ビームb1を形成するように振幅と移相の制御を行い、右側のアンテナ素子は、ビームb2を形成するように振幅と移相を制御する。この方法では、アンテナの開口面を共有してマルチビームを形成するため、設置するアンテナは1つで済む。
For example, when two beams b1 and b2 are desired to be formed simultaneously by the
特許文献1では、アンテナ素子を左右に分割してマルチビームを形成する方法が例示されており、アンテナ素子のグループ化の方法は左右に分割する方法に限定しないとしているが、具体的な配置方法については記載されていない。なお、開口面の実効面積が狭くなると、開口面全体を使って形成したビームに比べて、ビーム幅が広くなってしまう。
特許文献2では、1本のビームを形成するアンテナ素子を間引いて配置し、さらに開口面の空いているスペースに他方のビームを形成するアンテナ素子を配置して、それぞれのグループで独立に振幅及び移相を制御することでマルチビームを実現することが記載されている。
In
ところで、アンテナ素子を間引くにはいくつかの方法がある。アンテナ素子を間引く本来の目的は、アンテナの性能低下を抑えつつ可変移相器の数を減らすことで低コスト化を図ることである。すなわち、引用文献2に係るアンテナ素子を間引く方法は、フェーズドアレーアンテナをマルチビームで使うための間引き方法として検討されているわけではない。そのため、1本のビームに関するアンテナ素子を間引いてできた残りの開口面の空いたスペースが、他のビームに関するアンテナ素子の割り当て位置として適したものになるとは限らない。
There are several methods for thinning out antenna elements. The original purpose of thinning out the antenna elements is to reduce the cost by reducing the number of variable phase shifters while suppressing the degradation of the antenna performance. That is, the method of thinning out the antenna elements according to the cited
本発明は、アンテナ素子を複数系統に分割する方法によるフェーズドアレーアンテナにおいて、2以上のビームを同時に形成し、かつ、1本のビームに対するアンテナ開口の実効面積が全てのアンテナ素子でビームを形成したときとほぼ同じにできるアンテナ装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, in a phased array antenna based on a method of dividing an antenna element into a plurality of systems, two or more beams are simultaneously formed, and the effective area of the antenna opening for one beam is formed by all antenna elements. An object of the present invention is to provide an antenna device that can be made substantially the same as when.
本発明に係るアンテナ装置は、データを送信又は受信するデータ送受信部と、前記データ送受信部により送信されたデータを電波として放射する、又は電波として受信したデータを前記データ送受信部に供給するものであって、開口面に複数のアンテナ素子が縦横に配列されて構成されるアンテナ部と、前記アンテナ部により送信又は受信される電波の方向を制御するビームフォーミング制御部とを備え、前記アンテナ部は、前記アンテナ素子ごとに可変移相器が接続されており、前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が放射されるように、又は特定の方向から到来する電波を受信するように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて前記可変移相器を制御する構成である。 An antenna device according to the present invention is a data transmission / reception unit that transmits or receives data, and radiates data transmitted by the data transmission / reception unit as radio waves or supplies data received as radio waves to the data transmission / reception unit. And an antenna unit configured by arranging a plurality of antenna elements vertically and horizontally on an opening surface, and a beam forming control unit that controls a direction of a radio wave transmitted or received by the antenna unit, wherein the antenna unit includes: A variable phase shifter is connected to each of the antenna elements, and the beam forming control unit divides the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups while maintaining an effective area of the aperture surface, and For each element group, radio waves are emitted in a specific direction or received from a specific direction. Determining the phase shift amount so that, based on the determined phase shift is configured to control the variable phase shifter.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子を2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が放射されるように、又は特定の方向から到来する電波を受信するように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて移相器を制御するので、2以上のビームを同時に形成し、かつ、1本のビームに対するアンテナ開口の実効面積が全てのアンテナ素子でビームを形成したときとほぼ同じにできる。 According to such a configuration, the antenna device divides a plurality of antenna elements into two or more antenna element groups while maintaining the effective area of the opening surface, and radio waves are radiated in a specific direction for each of the antenna element groups. Or the phase shift amount is determined so as to receive radio waves coming from a specific direction, and the phase shifter is controlled based on the determined phase shift amount, so that two or more beams are formed simultaneously, and The effective area of the antenna aperture for one beam can be made substantially the same as when all the antenna elements form the beam.
また、アンテナ装置では、前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を規則的な手順により2以上のアンテナ素子グループに分ける構成でもよい。 In the antenna device, the beam forming control unit may be configured to divide the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups according to a regular procedure while maintaining an effective area of the opening surface.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、開口面の実効面積を維持しつつ、規則的な手順により2以上のアンテナ素子グループを作れるので、製造上の実現性に優れるというメリットがある。 According to such a configuration, the antenna device has an advantage of excellent manufacturing feasibility because two or more antenna element groups can be formed by a regular procedure while maintaining the effective area of the opening surface.
また、アンテナ装置では、前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を、確率分布を利用して2以上のアンテナ素子グループに分ける構成でもよい。 In the antenna device, the beam forming control unit may be configured to divide the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups using a probability distribution while maintaining an effective area of the aperture surface.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、開口面の実効面積を維持しつつ、確率分布を利用して2以上のアンテナ素子グループを作れるので、ビーム幅を維持しつつ、グレーティングローブの発生を回避した複数のピークを有するビームパターンを作り出すことができる。 According to such a configuration, the antenna device can create two or more antenna element groups using the probability distribution while maintaining the effective area of the aperture surface, and thus avoiding the occurrence of grating lobes while maintaining the beam width. A beam pattern with multiple peaks can be created.
また、アンテナ装置では、前記データ送受信部から送信されてきたデータを各アンテナ素子に分配し、又は各アンテナ素子で受信したデータを合成して前記データ送受信部に供給する分配・合成部を備える構成でもよい。 The antenna device includes a distribution / combination unit that distributes the data transmitted from the data transmission / reception unit to each antenna element, or combines the data received by each antenna element and supplies the data to the data transmission / reception unit. But you can.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、同時に同じデータを2以上のアンテナ素子グループに分配し、又はアンテナ素子グループで受信した同じデータを合成することができる。 According to such a configuration, the antenna device can simultaneously distribute the same data to two or more antenna element groups, or synthesize the same data received by the antenna element groups.
また、アンテナ装置では、前記データ送受信部は、複数の異なるデータを送信又は受信し、前記分配・合成部は、前記データ送受信部から送信されてきた複数の異なるデータを前記アンテナ素子グループごとに分配し、又は前記アンテナ素子グループごとに受信した複数の異なるデータを合成して前記データ送受信部に供給する構成でもよい。 In the antenna device, the data transmitting / receiving unit transmits or receives a plurality of different data, and the distributing / synthesizing unit distributes the plurality of different data transmitted from the data transmitting / receiving unit for each antenna element group. Alternatively, a configuration may be employed in which a plurality of different data received for each antenna element group is combined and supplied to the data transmission / reception unit.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、同時に複数の異なるデータを2以上のアンテナ素子グループに分配し、又はアンテナ素子グループで受信した複数の異なるデータをアンテナ素子グループごとに合成することができる。 According to such a configuration, the antenna device can simultaneously distribute a plurality of different data to two or more antenna element groups, or combine a plurality of different data received by the antenna element group for each antenna element group.
本発明に係るアンテナ装置は、データを供給する給電ホーンアンテナ部と、前記給電ホーンアンテナ部により供給されたデータを受信して、受信したデータを再放射するものであって、開口面に複数のアンテナ素子が縦横に配列されて構成されるアンテナ部と、前記アンテナ部により送信又は受信される電波の方向を制御するビームフォーミング制御部とを備え、前記アンテナ部は、前記アンテナ素子ごとに可変移相器が接続されており、前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が再放射されるように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて前記可変移相器を制御する構成である。 An antenna device according to the present invention receives a data feeding horn antenna unit that supplies data and data supplied by the power feeding horn antenna unit, and re-radiates the received data. An antenna unit configured by arranging antenna elements vertically and horizontally; and a beamforming control unit that controls a direction of a radio wave transmitted or received by the antenna unit, wherein the antenna unit is variably shifted for each antenna element. A phase shifter is connected, and the beamforming control unit divides the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups while maintaining an effective area of the opening surface, and each of the antenna element groups has a specific value. The phase shift amount is determined so that the radio wave is re-radiated in the direction, and the variable phase shifter is controlled based on the determined phase shift amount.
かかる構成によれば、アンテナ装置は、例えば、電力を伝送する際に、電源部より供給される電力をマイクロ波帯等のRF周波数に変換し、給電ホーンアンテナ部よりアンテナ部に給電して再放射させることで、目的の方向へ向けて電力の伝送ができる。 According to such a configuration, for example, when transmitting the power, the antenna device converts the power supplied from the power supply unit into an RF frequency such as a microwave band, and feeds the antenna unit from the power supply horn antenna unit to re-transmit. By radiating, power can be transmitted in the intended direction.
本発明によれば、アンテナ素子を複数系統に分割する方法によるフェーズドアレーアンテナにおいて、2以上のビームを同時に形成し、かつ、1本のビームに対するアンテナ開口の実効面積が全てのアンテナ素子でビームを形成したときとほぼ同じにできる。 According to the present invention, in a phased array antenna based on a method of dividing an antenna element into a plurality of systems, two or more beams are simultaneously formed, and the effective area of the antenna aperture for one beam is the same for all antenna elements. Can be almost the same as when formed.
以下、本発明の実施形態の一例について図1を参照しながら説明する。
アンテナ装置10は、図1に示すように、データ送受信部1と、アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3とを備える。
データ送受信部1は、データを送信又は受信する。
アンテナ部2は、データ送受信部1により送信されたデータを電波として放射する、又は電波として受信したデータをデータ送受信部1に供給するものであって、開口面に複数のアンテナ素子21a〜21Nが縦横に配列されて構成される。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the
The data transmitter /
The
ビームフォーミング制御部3は、アンテナ部2により送信又は受信される電波の方向を制御する。
アンテナ部2は、アンテナ素子21a〜21Nごとに移相器δ1〜δNが接続されている。
The beam forming
ビームフォーミング制御部3は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子21a〜21Nを2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が放射されるように、又は特定の方向から到来する電波を受信するように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて移相器δ1〜δNを制御する。
The beam forming
このような構成によれば、アンテナ装置10は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子21a〜21Nを2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が放射されるように、又は特定の方向から到来する電波を受信するように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて移相器δ1〜δNを制御するので、2以上のビームを同時に形成し、かつ、1本のビームに対するアンテナ開口の実効面積が全てのアンテナ素子でビームを形成したときとほぼ同じにできる。
According to such a configuration, the
また、ビームフォーミング制御部3は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子21a〜21Nを規則的な手順により2以上のアンテナ素子グループに分ける構成でもよい。
Further, the beam forming
このような構成によれば、アンテナ装置10は、開口面の実効面積を維持しつつ、規則的な手順により2以上のアンテナ素子グループを作れるので、製造上の実現性に優れるというメリットがある。
According to such a configuration, the
また、ビームフォーミング制御部3は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子21a〜21Nを、確率分布を利用して2以上のアンテナ素子グループに分ける構成でもよい。
Further, the
このような構成によれば、アンテナ装置10は、開口面の実効面積を維持しつつ、確率分布を利用して2以上のアンテナ素子グループを作れるので、ビーム幅を維持しつつ、グレーティングローブの発生を回避した複数のピークを有するビームパターンを作り出すことができる。
According to such a configuration, the
また、アンテナ装置10は、データ送受信部1から送信されてきたデータを各アンテナ素子21に分配し、又は各アンテナ素子21で受信したデータを合成してデータ送受信部1に供給する分配・合成部4を備える構成でもよい。
The
このような構成によれば、アンテナ装置10は、同時に同じデータを2以上のアンテナ素子グループに分配し、又はアンテナ素子グループで受信した同じデータを合成することができる。
According to such a configuration, the
また、データ送受信部1は、複数の異なるデータを送信又は受信する構成でもよい。分配・合成部4は、データ送受信部1から送信されてきた複数の異なるデータをアンテナ素子グループごとに分配し、又はアンテナ素子グループごとに受信した複数の異なるデータを合成してデータ送受信部1に供給する。
The data transmitting / receiving
このような構成によれば、アンテナ装置10は、同時に複数の異なるデータを2以上のアンテナ素子グループに分配し、又はアンテナ素子グループで受信した複数の異なるデータをアンテナ素子グループごとに合成することができる。
According to such a configuration, the
アンテナ装置10は、図2に示すように、給電ホーンアンテナ部5と、アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3とを備える。
給電ホーンアンテナ部5は、データを供給する。
As shown in FIG. 2, the
The feeding
アンテナ部2は、給電ホーンアンテナ部5により供給されたデータを受信して、受信したデータを再放射するものであって、開口面に複数のアンテナ素子21a〜21Nが縦横に配列されて構成される。
ビームフォーミング制御部3は、アンテナ部2により送信又は受信される電波の方向を制御する。
アンテナ部2は、アンテナ素子21a〜21Nごとに移相器δ1〜δNが接続されている。
The
The beam forming
ビームフォーミング制御部3は、開口面の実効面積を維持しつつ、複数のアンテナ素子21a〜21Nを2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が再放射されるように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて移相器δ1〜δNを制御する。
The beam forming
このような構成によれば、アンテナ装置10は、例えば、電力を伝送する際に、電源部より供給される電力をマイクロ波帯等のRF周波数に変換し、給電ホーンアンテナ部5よりアンテナ部に給電して再放射させることで、目的の方向へ向けて電力の伝送ができる。
According to such a configuration, for example, when transmitting power, the
つぎに、複数のアンテナ素子21a〜21Nを2以上のアンテナ素子グループに分ける際に生じる課題とその解決について論じる。
本実施例のアンテナ部2は、いわゆるフェーズドアレーアンテナを構成している。フェーズドアレーアンテナは、開口面アンテナの一種である。よって、以下では、一般的な開口面アンテナのビーム放射パターンについて検討する。なお、各アンテナ素子と移相器の間には、振幅調整器が備えられているものとし、振幅調整器の調整量は、個々に変更できるが、本実施例では、全て同一であるものとする。
Next, a problem that arises when the plurality of antenna elements 21 a to 21 N are divided into two or more antenna element groups and the solution thereof will be discussed.
The
開口面アンテナの放射パターンは、開口面の振幅・位相分布とフーリエ変換の関係にあることが知られている(飯塚啓吾、光工学、共立出版)。フーリエ変換は、線形変換であることから、複数の異なる方向にビームを形成できるアンテナ開口面の振幅・位相分布を組み合わせることで、複数のビームを同時に形成できる。この原理がアンテナ素子をグループ化して開口面を共有することができる根拠となる。 It is known that the radiation pattern of the aperture antenna has a relationship between the amplitude and phase distribution of the aperture plane and the Fourier transform (Keisuke Iizuka, Optoelectronics, Kyoritsu Shuppan). Since the Fourier transform is a linear transform, a plurality of beams can be simultaneously formed by combining the amplitude and phase distributions of the antenna aperture plane that can form the beams in a plurality of different directions. This principle is the basis on which the antenna elements can be grouped to share the aperture surface.
ただし、アンテナ開口面を左右で半分ずつ分割してマルチビームを形成することを考えた場合、1本のビームに対する開口の実効面積が半減するために、ビーム幅が広がる等の弊害が生じる。 However, when the multi-beam is formed by dividing the antenna aperture plane in half on the left and right sides, the effective area of the aperture for one beam is halved, which causes problems such as an increase in beam width.
そのため、開口面を分割する、すなわち、マルチビームを形成するために利用するアンテナ素子の割り当てを決定するときに、全てのビームについて弊害を抑えられるように割り当て方法を工夫することが必要になる。 Therefore, it is necessary to devise an allocation method so as to suppress adverse effects on all the beams when dividing the aperture plane, that is, when determining the allocation of antenna elements to be used for forming a multi-beam.
本実施例では、1本のビームあたりの開口面の実効面積をほとんど減らさずにマルチビーム化するために、以下の2つのアンテナ素子の割り当て方法(アンテナ素子グループの作成方法)を提案する。
1.アンテナ素子を規則的に割り当てる方法
2.アンテナ素子の割り当てに確率分布を利用する方法
In the present embodiment, the following two antenna element assignment methods (antenna element group creation methods) are proposed in order to achieve multi-beam without substantially reducing the effective area of the aperture per beam.
1. 1. Method for regularly assigning antenna elements Method of using probability distribution for antenna element assignment
なお、本実施例によるアンテナ素子の割り当て方法の有効性を検証するために、20×20のアンテナ素子を半波長間隔で配置したようなフェーズドアレーアンテナを考える(図3を参照)。 In order to verify the effectiveness of the antenna element assignment method according to the present embodiment, a phased array antenna in which 20 × 20 antenna elements are arranged at half-wavelength intervals is considered (see FIG. 3).
また、方向b1(−10°、0°)と、方向b2(30°、0°)にビームを形成することができるアンテナ素子の位相データP−10、P30について、本実施例に係る手順で同一開口面に割り当てたときの放射パターンについてシミュレーションを行った。図4(a)及び図5(a)は、方向b1(−10°、0°)に対応し、図4(b)及び図5(b)は、方向b2(30°、0°)に対応する。 The direction b 1 (-10 °, 0 ° ) and the direction b 2 (30 °, 0 ° ) phase data P -10 of antenna elements capable of forming a beam, the P 30, the present embodiment A simulation was carried out on the radiation pattern when assigned to the same aperture surface in this procedure. FIGS. 4A and 5A correspond to the direction b 1 (−10 °, 0 °), and FIGS. 4B and 5B show the direction b 2 (30 °, 0 °). ).
図4は、フェーズドアレーアンテナの2次元放射パターンを示している。なお、横軸は、x方向の角度、縦軸は、y方向の角度を表している。図5は、y軸方向0°(仰角方向0°)に関するx軸でのカットパターンであり、x方向の角度に対するビームの放射電力を最大値0dBとして表示している。
FIG. 4 shows a two-dimensional radiation pattern of the phased array antenna. The horizontal axis represents the angle in the x direction, and the vertical axis represents the angle in the y direction. FIG. 5 is a cut pattern on the x-axis with respect to the y-
図4及び図5から分かるように、全てのアンテナ素子にP−10の位相データを与えると、x方向の−10°にビームが形成され、P30の位相データを与えると、x方向の30°にビームが形成される。 As can be seen from FIGS. 4 and 5, given a phase data P -10 to all of the antenna elements, the beam is formed to -10 ° in the x-direction, given a phase data P 30, x-direction of 30 A beam is formed at °.
本実施例の1つ目の割り当て方法である「アンテナ素子を規則的に割り当てる方法」では、図6(a)に示すように、P−10とP30の位相データを交互に規則的にアンテナ素子に割り当てる。 In a first allocation method of this embodiment "method for allocating antenna elements regularly", as shown in FIG. 6 (a), regularly antenna alternately phase data P -10 and P 30 Assign to the element.
また、位相データを交互に規則的にアンテナ素子に割り当てた場合における、ビーム放射パターンを計算した結果を図6(b)、(c)に示す。図6(b)は、2次元放射パターンを示し、図6(c)は、仰角方向0°の放射パターンを示している。 In addition, FIGS. 6B and 6C show the results of calculating the beam radiation pattern when the phase data are alternately and regularly assigned to the antenna elements. FIG. 6B shows a two-dimensional radiation pattern, and FIG. 6C shows a radiation pattern at an elevation angle direction of 0 °.
この結果から、アンテナ素子の位相データを交互に配置することで1本のビームに対する開口面の実効面積が減らないために、ビーム幅が維持された2本のビームを同時に形成できることが分かる。 From this result, it can be seen that by arranging the phase data of the antenna elements alternately, the effective area of the aperture for one beam is not reduced, so that two beams with the beam width maintained can be formed simultaneously.
ところで、1本のビームを形成するためのアンテナ素子間隔が広がったことにより、方向b(−30°,90°)等にグレーティングローブが発生してしまう。これは交互にアンテナ素子を割り当てたことにより、1本のビームを形成するためのアンテナ素子間隔が広がったことが原因であろうと思われる。 By the way, when the antenna element interval for forming one beam is widened, a grating lobe is generated in the direction b (−30 °, 90 °) or the like. This seems to be because the antenna element spacing for forming one beam is widened by alternately assigning the antenna elements.
ところで、規則的に割り当てる方法は、グレーティングローブが発生するために、ビーム方向の範囲に制限を受けることになるが、アンテナ素子の割り当てが規則的であるために製造上の実現性に優れるというメリットがある。 By the way, the regular allocation method is limited by the range of the beam direction due to the generation of grating lobes, but the merit of excellent manufacturing feasibility due to regular allocation of antenna elements. There is.
つぎに、アンテナ素子の割り当てに確率分布を利用する方法について詳細を説明する。この方法では、アンテナ素子の割り当てを確率分布(例えば、一様分布)に従って決定する。 Next, a method for using a probability distribution for antenna element assignment will be described in detail. In this method, allocation of antenna elements is determined according to a probability distribution (for example, uniform distribution).
N個のビームを同時に形成したい場合は、個々のアンテナ素子に対してビーム番号[1、・・・、N]の集合から1つの値を確率的に選択して割り当てを行う。例えば、割り当ての確率分布を一様分布とした場合は、[1、・・・、N]の選択確率を等しくして、各アンテナ素子にビーム番号を割り当て、同じビーム番号のグループで1本のビームを形成する。 When N beams are desired to be formed at the same time, one value is stochastically selected and assigned to each antenna element from the set of beam numbers [1,..., N]. For example, if the allocation probability distribution is a uniform distribution, the selection probabilities of [1,..., N] are made equal, a beam number is allocated to each antenna element, and one beam group is assigned to the same beam number. Form a beam.
ここで、2本のビームを形成するために確率分布を一様分布としたときのアンテナ素子のビーム番号の割り当て例を、図7(a)に示す。
ビーム番号1のアンテナ素子には、前述の位相データP−10により移相器の移相量を制御し、ビーム番号2のアンテナ素子には、位相データP30により移相器の移相量を制御することで2本のビームを同時に形成することができる。
Here, FIG. 7A shows an example of assigning beam numbers of antenna elements when the probability distribution is uniform to form two beams.
The antenna element of the
当該方法によりアンテナ素子を割り当てたときのビーム放射パターンをシミュレーションしたときの計算結果の一例を図7(b)、(c)に示す。図7(b)は、2次元放射パターンを示し、図7(c)は、仰角方向0°の放射パターンを示している。 FIGS. 7B and 7C show examples of calculation results when a beam radiation pattern is simulated when antenna elements are assigned by this method. FIG. 7B shows a two-dimensional radiation pattern, and FIG. 7C shows a radiation pattern at an elevation angle direction of 0 °.
図7のビーム放射パターンから方向b(−10°,0°)及び方向b(30°,0°)にビームが形成されていることが分かる。さらに、図6に示すようなグレーティングローブの発生が見られないことも分かる。 It can be seen from the beam radiation pattern of FIG. 7 that a beam is formed in the direction b (−10 °, 0 °) and the direction b (30 °, 0 °). Furthermore, it can be seen that the generation of grating lobes as shown in FIG. 6 is not observed.
これは、アンテナ素子を規則的に割り当てる方法から、アンテナ素子を確率的に割り当てる方法に変更したことにより、グレーティングローブが発生した方向に集中していたエネルギーをいろいろな方向に拡散させたためである。 This is because the energy concentrated in the direction in which the grating lobe is generated is diffused in various directions by changing the method of regularly assigning the antenna elements to the method of assigning the antenna elements stochastically.
このようにして、アンテナ素子を確率的に割り当てる方法では、アンテナ素子の位相分布を確率的に割り当てるので、ビーム幅を維持しつつグレーティングローブの発生を回避した複数のピークを持つビームパターンを作り出すことができる。 In this way, the method of assigning antenna elements stochastically assigns the phase distribution of the antenna elements stochastically, thus creating a beam pattern having a plurality of peaks while maintaining the beam width and avoiding the generation of grating lobes. Can do.
つぎに、3つの位相データP−10、P10、P30を一様分布で配置したときのビーム放射パターンを図8に示す。図8(a)は、2次元ビーム放射パターンを示し、図8(b)は、仰角方向0°の放射パターンを示している。 Next, FIG. 8 shows a beam radiation pattern when the three phase data P −10 , P 10 , and P 30 are arranged in a uniform distribution. FIG. 8A shows a two-dimensional beam radiation pattern, and FIG. 8B shows a radiation pattern in an elevation angle direction of 0 °.
このように本発明に係るアンテナ素子の割り当て方法によれば、フェーズドアレーアンテナのビーム放射パターンにおいて同時に2本以上のビームを形成できる。さらに、1本のビームについて実効面積をほとんど減らないために、ビーム幅が広がる等の弊害を抑えることができる。 Thus, according to the antenna element assignment method of the present invention, two or more beams can be simultaneously formed in the beam radiation pattern of the phased array antenna. Furthermore, since the effective area of one beam is hardly reduced, adverse effects such as an increase in beam width can be suppressed.
また、3本のビームを同時に形成することができるアンテナ装置10の構成を図9に示す。
ビームフォーミング制御部3は、位相データ1〜3をアンテナ部2に入力する。位相データ1〜3は、前述したP−10、P10、P30に相当するものであり、移相器δ1〜δNの移相量に関するデータである。
アンテナ部2に入力された各位相データは、グループ化されたアンテナ素子21a〜21Nに接続されている移相器δ1〜δNをそれぞれ制御する。
FIG. 9 shows the configuration of the
The beam forming
Each phase data input to the
分配・合成部4は、グループ単位で配線を行う配線部4aと、信号を分配し、又は合成する分配合成器4bを備えている。配線部4aは、データ送受信部1で送受信される信号が共通のグループ番号を持つアンテナ素子に接続されるように配線を行う。
The distribution / combination unit 4 includes a
つまり、分配・合成部4を構成する分配器/合成器Dの数は、ビームを同時形成する数と同数となる。本実施例では、同時に形成するビームの数は3本なので、分配器/合成器D1〜D3の数は、3つである。 That is, the number of distributors / combiners D constituting the distributor / combiner 4 is the same as the number of beams that are simultaneously formed. In the present embodiment, since the number of beams formed simultaneously is three, the number of distributor / synthesizers D 1 to D 3 is three.
また、一般的にアンテナの可逆定理が成り立つことから、本発明に係るマルチビームアンテナは、送信アンテナと受信アンテナのいずれにも利用することが可能である。
本発明に係るアンテナ装置10は、アンテナ開口面に配置されたアンテナ素子21a〜21Nを同時形成するビーム数で分け合うため、全てのアンテナ素子21a〜21Nを利用してビームを形成する場合と比べて、アンテナのサイドローブ特性が劣化する場合がある。
In general, since the antenna reversibility theorem holds, the multi-beam antenna according to the present invention can be used for both a transmission antenna and a reception antenna.
Since the
これは、アンテナ素子21a〜21Nと移相器δ1〜δNのペアを増やさずにビームを同時形成したことによって、1ビームあたりに利用できるアンテナ素子が少なくなったことが原因である。しかし、図8からも分かるように、指定した方向にビームを形成することは可能であり、所要のサイドローブ特性を満足する本数のビームを同時利用できる点においては有用である。 This is because the number of antenna elements that can be used per beam is reduced by simultaneously forming beams without increasing the pairs of antenna elements 21 a to 21 N and phase shifters δ 1 to δ N. . However, as can be seen from FIG. 8, it is possible to form a beam in a specified direction, which is useful in that the number of beams satisfying a required sidelobe characteristic can be used simultaneously.
<第1実施例>
つぎに、各ビームに同じデータを割り当てて、複数の方向に放射、又は複数の方向から到来する同じデータが割り当てられている電波を受信する場合の実施例について説明する。
<First embodiment>
Next, an embodiment will be described in which the same data is assigned to each beam and radio waves radiated in a plurality of directions or received with the same data arriving from a plurality of directions are described.
アンテナ装置10は、図10及び図11に示すように、データ送受信部1と、アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3と、分配・合成部4により構成されており、同時に複数の異なる方向に配置されている端末局に向けて電波を送信、又は各端末局から送信されてきた電波を受信する。また、アンテナ部2は、アンテナ素子21a〜21Nと、移相器δ1〜δNと、振幅調整器A1〜ANとを備える。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
アンテナ部2は、ビームフォーミング制御部3によって複数の方向に電波が送信されるように制御され、又は複数の方向から到来する電波を受信するように制御されることにより、マルチビームアンテナとして機能する。
The
アンテナ装置10は、データ送受信部1と送受信するビームの対応を決定するために、送受信するビーム形成のために使用するアンテナ素子21a〜21Nのグループ化を行う。アンテナ素子21a〜21Nのグループの振り分けは、上述した方法(アンテナ素子を規則的に割り当てる方法、又はアンテナ素子の割り当てに確率分布を利用する方法)により行われ、送受信するビームを形成するアンテナ素子グループを三つに分ける。
The
つまり、アンテナ装置10は、アンテナ素子21a〜21Nをグループ化し、各グループに対応する振幅調整器A1〜AN及び移相器δ1〜δNをグループ単位で制御することにより、複数の異なる方向に送受信されるビーム(マルチビーム)を形成する。
That is, the
アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3の具体的な構成について、図11を用いて説明する。
ビームフォーミング制御部3は、ビーム方向指示部3aと、アンテナ制御部3bと、アンテナ制御データ格納部3cとを備える。
Specific configurations of the
The beam forming
ビーム方向指示部3aは、アンテナ制御部3bに対して、ビームの方向φ(例えば、φ1、φ2、φ3)を指示する。
アンテナ制御部3bは、ビーム方向指示部3aから入力されたビームの方向φに対応するアンテナ制御データをアンテナ制御データ格納部3cから抽出して、アンテナ部2の振幅調整器A1〜ANと移相器δ1〜δNを制御する。
The beam direction instruction unit 3a instructs the beam direction φ (for example, φ1, φ2, φ3) to the
The
ここで、アンテナ制御データPとは、アンテナ部2の振幅調整器A1〜ANと移相器δ1〜δNの制御量に関するデータを指す。
アンテナ制御データ格納部3cには、形成されるビームの方向を制御するための全方向に関するアンテナ制御データが格納されている。
Here, the antenna control data P, refers to the data related to the control of the
The antenna control
例えば、ビーム2を方向φNに形成する場合、つまり、アンテナ制御部3bにビーム方向指示部3aから方向φNが入力された場合、アンテナ制御部3bは、アンテナ制御データ格納部3cからアンテナ制御データP2Nを抽出して、グループ番号が2番に該当するアンテナ素子の振幅調整器と移相器を制御する。同様の動作を他のアンテナ制御部でも行うことで、ビーム1〜3を形成する。
For example, when forming the
また、本実施例では、各ビームに同じデータを割り当てるので、配線部は必要なくシンプルな構成になる。
このような構成によって、アンテナ装置10は、データ送受信部1の各要素を独立に動作させることにより、各ビームに同じデータを割り当てて、複数の方向にビームを形成することができる。
Further, in this embodiment, since the same data is assigned to each beam, the wiring section is not necessary and the configuration is simple.
With such a configuration, the
<第2実施例>
つぎに、各ビームに異なるデータを割り当てて、複数の方向に放射、又は複数の方向から到来する異なるデータが割り当てられている電波を受信する場合の実施例について説明する。
<Second embodiment>
Next, an embodiment will be described in which different data is assigned to each beam and radio waves are received that are radiated in a plurality of directions or assigned different data coming from a plurality of directions.
アンテナ装置10は、図12及び図13に示すように、データ送受信部1と、アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3と、分配・合成部4により構成されており、同時に複数の異なる方向に配置されている端末局に向けて電波を送信、又は各端末局から送信されてきた電波を受信する。また、アンテナ部2は、アンテナ素子21a〜21Nと、移相器δ1〜δNと、振幅調整器A1〜ANとを備える。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
アンテナ部2は、ビームフォーミング制御部3によって複数の方向にビームが形成されるように制御され、又は複数の方向から到来する電波を受信するように制御されることにより、マルチビームアンテナとして機能する。
The
データ送受信部1は、ビームを形成する数と同数の要素から構成されている。データ送受信部1は、送受信するビームと一対一の関係にあるものとする。具体的には、データ送受信部1aは、ビーム1でデータの送受信を行い、データ送受信部1bは、ビーム2でデータの送受信を行い、データ送受信部1cは、ビーム3でデータの送受信を行う。
The data transmitting / receiving
アンテナ装置10は、データ送受信部1と送受信するビームの対応を決定するために、送受信するビーム形成のために使用するアンテナ素子21a〜21Nのグループ化を行う。アンテナ素子21a〜21Nのグループの振り分けは、上述した方法(アンテナ素子を規則的に割り当てる方法、又はアンテナ素子の割り当てに確率分布を利用する方法)により行われ、送受信するビームを形成するアンテナ素子グループを三つに分ける。
The
つまり、アンテナ装置10は、アンテナ素子21a〜21Nをグループ化し、各グループに対応する振幅調整器A1〜AN及び移相器δ1〜δNをグループ単位で制御することにより、複数の異なる方向に送受信されるビーム(マルチビーム)を形成する。
That is, the
アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3の具体的な構成について、図13を用いて説明する。
ビームフォーミング制御部3は、ビーム方向指示部3aと、アンテナ制御部3bと、アンテナ制御データ格納部3cとを備える。
Specific configurations of the
The beam forming
ビーム方向指示部3aは、アンテナ制御部3bに対して、ビームの方向φ(例えば、φ1、φ2、φ3)を指示する。
アンテナ制御部3bは、ビーム方向指示部3aから入力されたビームの方向φに対応するアンテナ制御データをアンテナ制御データ格納部3cから抽出して、アンテナ部2の振幅調整器A1〜ANと移相器δ1〜δNを制御する。
The beam direction instruction unit 3a instructs the beam direction φ (for example, φ1, φ2, φ3) to the
The
ここで、アンテナ制御データPとは、アンテナ部2の振幅調整器A1〜ANと移相器δ1〜δNの制御量に関するデータを指す。
アンテナ制御データ格納部3cには、形成されるビームの方向を制御するための全方向に関するアンテナ制御データが格納されている。
Here, the antenna control data P, refers to the data related to the control of the
The antenna control
例えば、ビーム2を方向φNに形成する場合、つまり、アンテナ制御部3bにビーム方向指示部3aから方向φNが入力された場合、アンテナ制御部3bは、アンテナ制御データ格納部3cからアンテナ制御データP2Nを抽出して、グループ番号が2番に該当するアンテナ素子の振幅調整器と移相器を制御する。同様の動作を他のアンテナ制御部でも行うことで、ビーム1〜3を形成する。
For example, when forming the
また、配線部4aは、図13に示すように、データ送受信部1とアンテナ素子21a〜21Nの間の配線を行う。
具体的には、配線部4aは、アンテナ素子グループの番号に対応したアンテナ素子にデータ送受信部1のデータをアンテナ部2に分配する分配・合成部4の各要素(例えば、分配器/合成器D1、D2、D3)が接続されるように配線を行う。
Further, as shown in FIG. 13, the wiring unit 4 a performs wiring between the data transmitting / receiving
Specifically, the
例えば、分配器/合成器D2で分配された信号線は、グループ番号が2番のアンテナ素子と接続される。このような構成によって、アンテナ装置10は、データ送受信部1の各要素を独立に動作させることにより、各ビームに異なるデータを割り当てて、複数の方向にビームを形成することができる。
For example, the signal line distributed by the distributor / combiner D2 is connected to the antenna element whose group number is 2. With such a configuration, the
<第3実施例>
つぎに、ホーンアンテナ(給電ホーンアンテナ部5)を利用した空間給電を行う実施例について説明する。なお、本実施例は、第1実施例をベースに変形したものである。
このように空間給電にすることにより、比較的大きな電力の信号伝送が可能となるため、応用事例として、マイクロ波電力伝送システム等への応用が考えられる。
<Third embodiment>
Next, an embodiment in which space power feeding using a horn antenna (feeding horn antenna unit 5) is performed will be described. This embodiment is a modification of the first embodiment.
By using space power supply in this manner, signal transmission of relatively large power becomes possible, so that it can be applied to a microwave power transmission system or the like as an application example.
第3実施例に係るアンテナ装置10の構成を図14及び図15に示す。
給電ホーンアンテナ部5は、給電ホーン5aと、RF周波数変換部5bと、電源部5cを有している。
The structure of the
The feeding
データ送受信部1とアンテナ部2のアンテナ素子21a〜21Nの間のデータの伝送は、第1実施例及び第2実施例では、配線を介して行われていた。
第3実施例では、アンテナ部2は、給電ホーンアンテナ部5から放射されてきた電波を反射する反射鏡アンテナとして動作するので、分配・合成部4が不要となる。
Data transmission between the data transmitting / receiving
In the third embodiment, the
アンテナ部2と、ビームフォーミング制御部3と、給電ホーンアンテナ部5の具体的な構成について、図15を用いて説明する。
アンテナ装置10は、ビームフォーミング制御部3により、第1実施例及び第2実施例と同様の方法で、振幅調整器A1〜AN及び移相器δ1〜δNの制御を行い、アンテナ部2によりマルチビームを形成する。
Specific configurations of the
The
アンテナ部2には、データ送信部が物理的に接続されていない。そこで、アンテナ部2は、給電ホーンアンテナ部5によって信号が供給され、その信号を端末局が存在する空間へ再放射することにより端末局へ信号の伝送を行う。
A data transmission unit is not physically connected to the
つまり、給電ホーンアンテナ部5からアンテナ部2のアンテナ素子21a〜21Nに供給される信号は、振幅調整器A1〜ANで振幅調整が行われ、移相器δ1〜δNで移相制御が行われた後、反射回路6で信号を反射させてアンテナ素子21a〜21Nから再放射される。
That is, the amplitude of the signals supplied from the feeding
アンテナ装置10は、電源部5cより供給される電力を、RF周波数変換部5bでマイクロ波帯等のRF周波数に変換し、給電ホーン5aよりアンテナ部2に給電し、アンテナ部2から空間に再放射させることで、目的とする端末局の方向へ向けて電力の伝送ができる。
The
また、本実施例の主な効果について以下に列挙する。
1.フェーズドアレーアンテナにおいて、アンテナ素子と同数の(可変)移相器を用いた構成で同時に2本以上のビームを形成できる。
2.各アンテナ素子の移相量を自由に与えられるため、ビーム制御の自由度が高い。
3.実質的な開口面の実効面積が変わらないので、ビームを複数本、同時に形成した場合でも、全てのアンテナ素子を使って1本のビームを形成した場合とほぼ同じビーム幅にできる。
4.様々なアレー形状のアンテナに対しても適用できる。
5.移相器にはアナログ移相器とディジタル移相器のどちらでも使用できる。
6.アンテナの開口面を共有して同時に複数のビームを形成するため、アンテナの設置スペースを節約できる。
The main effects of this embodiment are listed below.
1. In the phased array antenna, two or more beams can be simultaneously formed with a configuration using the same number of (variable) phase shifters as the antenna elements.
2. Since the amount of phase shift of each antenna element can be freely given, the degree of freedom of beam control is high.
3. Since the effective area of the substantial aperture plane does not change, even when a plurality of beams are formed simultaneously, the beam width can be made substantially the same as when one beam is formed using all antenna elements.
4). It can also be applied to various array-shaped antennas.
5. As the phase shifter, either an analog phase shifter or a digital phase shifter can be used.
6). Since a plurality of beams are formed at the same time by sharing the aperture surface of the antenna, the installation space of the antenna can be saved.
なお、本実施例では、主にアンテナ装置の構成と動作について説明したが、これに限られず、各構成要素を備え、アンテナ素子を複数系統に分割する方法によるフェーズドアレーアンテナにおいて、2以上のビームを同時に形成し、かつ、1本のビームに対するアンテナ開口の実効面積が全てのアンテナ素子でビームを形成したときとほぼ同じにするための方法、及びプログラムとして構成されてもよい。 In this embodiment, the configuration and operation of the antenna device are mainly described. However, the present invention is not limited to this, and in the phased array antenna that includes each component and divides the antenna element into a plurality of systems, two or more beams are used. , And the effective area of the antenna aperture for one beam may be substantially the same as when the beam is formed by all antenna elements, and a program may be configured.
さらに、アンテナ装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。 Furthermore, the program for realizing the function of the antenna device may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by the computer system and executed.
ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。 The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a hard disk built in the computer system.
さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 Furthermore, “computer-readable recording medium” means that a program is dynamically held for a short time, like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It is also possible to include one that holds a program for a certain time, such as a volatile memory inside a computer system that becomes a server or client in that case. Further, the program may be for realizing a part of the above-described functions, and may be capable of realizing the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system. .
1 データ送受信部
2 アンテナ部
3 ビームフォーミング制御部
4 分配・合成部
5 給電ホーンアンテナ部
10 アンテナ装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記データ送受信部により送信されたデータを電波として放射する、又は電波として受信したデータを前記データ送受信部に供給するものであって、開口面に複数のアンテナ素子が縦横に配列されて構成されるアンテナ部と、
前記アンテナ部により送信又は受信される電波の方向を制御するビームフォーミング制御部とを備え、
前記アンテナ部は、前記アンテナ素子ごとに移相器が接続されており、
前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が放射されるように、又は特定の方向から到来する電波を受信するように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて前記移相器を制御するアンテナ装置。 A data transceiver for transmitting or receiving data; and
Data transmitted by the data transmitter / receiver is radiated as radio waves, or data received as radio waves is supplied to the data transmitter / receiver, and a plurality of antenna elements are arranged vertically and horizontally on the opening surface. An antenna section;
A beam forming control unit for controlling the direction of radio waves transmitted or received by the antenna unit;
The antenna unit is connected to a phase shifter for each antenna element,
The beam forming control unit divides the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups while maintaining an effective area of the aperture surface, and radio waves are radiated in a specific direction for each of the antenna element groups. Or an antenna device that determines a phase shift amount so as to receive radio waves coming from a specific direction and controls the phase shifter based on the determined phase shift amount.
前記分配・合成部は、前記データ送受信部から送信されてきた複数の異なるデータを前記アンテナ素子グループごとに分配し、又は前記アンテナ素子グループごとに受信した複数の異なるデータを合成して前記データ送受信部に供給する請求項4記載のアンテナ装置。 The data transmitting / receiving unit transmits or receives a plurality of different data,
The distribution / combination unit distributes the plurality of different data transmitted from the data transmission / reception unit for each antenna element group, or combines the plurality of different data received for each antenna element group to perform the data transmission / reception. The antenna device according to claim 4, wherein the antenna device is supplied to the unit.
前記給電ホーンアンテナ部により供給されたデータを受信して、受信したデータを再放射するものであって、開口面に複数のアンテナ素子が縦横に配列されて構成されるアンテナ部と、
前記アンテナ部により送信又は受信される電波の方向を制御するビームフォーミング制御部とを備え、
前記アンテナ部は、前記アンテナ素子ごとに移相器が接続されており、
前記ビームフォーミング制御部は、開口面の実効面積を維持しつつ、前記複数のアンテナ素子を2以上のアンテナ素子グループに分け、当該アンテナ素子グループごとに、それぞれ特定の方向に電波が再放射されるように移相量を決定し、決定した移相量に基づいて前記移相器を制御するアンテナ装置。 A feeding horn antenna for supplying data;
Receiving data supplied by the feeding horn antenna unit, and re-radiating the received data, an antenna unit configured by arranging a plurality of antenna elements vertically and horizontally on the opening surface;
A beam forming control unit for controlling the direction of radio waves transmitted or received by the antenna unit;
The antenna unit is connected to a phase shifter for each antenna element,
The beam forming control unit divides the plurality of antenna elements into two or more antenna element groups while maintaining an effective area of the opening surface, and radio waves are re-radiated in a specific direction for each of the antenna element groups. An antenna device that determines a phase shift amount as described above and controls the phase shifter based on the determined phase shift amount.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012176247A JP2014036325A (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012176247A JP2014036325A (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Antenna device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014036325A true JP2014036325A (en) | 2014-02-24 |
Family
ID=50285057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012176247A Pending JP2014036325A (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014036325A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019528652A (en) * | 2016-08-31 | 2019-10-10 | アノキウェイヴ インコーポレイテッドAnokiwave, Inc. | Phased array control circuit |
WO2020084850A1 (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light detection system |
JP2020521945A (en) * | 2017-05-31 | 2020-07-27 | グーグル エルエルシー | Digital Beamforming for Radar Sensing Using Wireless Communication Chipset |
JP2021044789A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | Electronic device and method |
US10985819B1 (en) | 2018-10-16 | 2021-04-20 | Anokiwave, Inc. | Element-level self-calculation of phased array vectors using interpolation |
US11081792B2 (en) | 2018-03-07 | 2021-08-03 | Anokiwave, Inc. | Phased array with low-latency control interface |
US11205858B1 (en) | 2018-10-16 | 2021-12-21 | Anokiwave, Inc. | Element-level self-calculation of phased array vectors using direct calculation |
US11598844B2 (en) | 2017-05-31 | 2023-03-07 | Google Llc | Full-duplex operation for radar sensing using a wireless communication chipset |
US12019149B2 (en) | 2017-05-10 | 2024-06-25 | Google Llc | Low-power radar |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001320220A (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-16 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Phase array antenna system |
JP2002158528A (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Element-thinning method for active phased array antenna |
JP2006270955A (en) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Agilent Technol Inc | Array for producing microwave image, and method of acquiring microwave image |
JP2010019611A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Nec Corp | Antenna device and radar device |
-
2012
- 2012-08-08 JP JP2012176247A patent/JP2014036325A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001320220A (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-16 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Phase array antenna system |
JP2002158528A (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Element-thinning method for active phased array antenna |
JP2006270955A (en) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Agilent Technol Inc | Array for producing microwave image, and method of acquiring microwave image |
JP2010019611A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Nec Corp | Antenna device and radar device |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10862222B2 (en) | 2016-08-31 | 2020-12-08 | Anokiwave, Inc. | Phased array control circuit |
JP2019528652A (en) * | 2016-08-31 | 2019-10-10 | アノキウェイヴ インコーポレイテッドAnokiwave, Inc. | Phased array control circuit |
US12019149B2 (en) | 2017-05-10 | 2024-06-25 | Google Llc | Low-power radar |
JP2020521945A (en) * | 2017-05-31 | 2020-07-27 | グーグル エルエルシー | Digital Beamforming for Radar Sensing Using Wireless Communication Chipset |
US11598844B2 (en) | 2017-05-31 | 2023-03-07 | Google Llc | Full-duplex operation for radar sensing using a wireless communication chipset |
JP7082986B2 (en) | 2017-05-31 | 2022-06-09 | グーグル エルエルシー | Digital beam formation for radar sensing using wireless communication chipsets |
US11081792B2 (en) | 2018-03-07 | 2021-08-03 | Anokiwave, Inc. | Phased array with low-latency control interface |
US11205858B1 (en) | 2018-10-16 | 2021-12-21 | Anokiwave, Inc. | Element-level self-calculation of phased array vectors using direct calculation |
US10985819B1 (en) | 2018-10-16 | 2021-04-20 | Anokiwave, Inc. | Element-level self-calculation of phased array vectors using interpolation |
JPWO2020084850A1 (en) * | 2018-10-23 | 2021-09-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light detection system |
US11480818B2 (en) | 2018-10-23 | 2022-10-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photodetection system |
CN112470036A (en) * | 2018-10-23 | 2021-03-09 | 松下知识产权经营株式会社 | Optical detection system |
US11867991B2 (en) | 2018-10-23 | 2024-01-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photodetection system |
JP7445872B2 (en) | 2018-10-23 | 2024-03-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | light detection system |
JP7499445B2 (en) | 2018-10-23 | 2024-06-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Optical Detection System |
WO2020084850A1 (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light detection system |
JP2021044789A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | Electronic device and method |
JP7210408B2 (en) | 2019-09-13 | 2023-01-23 | 株式会社東芝 | Electronic device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014036325A (en) | Antenna device | |
CN106716720B (en) | Antenna system and beam control method | |
EP2176923B1 (en) | System for simplification of reconfigurable beam-forming network processing within a phased array antenna for a telecommunications satellite | |
US6268828B1 (en) | Cylindrical antenna coherent feed system and method | |
CN108432088B (en) | Phased array antenna with sub-arrays | |
US10033111B2 (en) | Wideband twin beam antenna array | |
Toso et al. | Multibeam antennas based on phased arrays: An overview on recent ESA developments | |
EP2624475B1 (en) | Combined Power Transmission | |
JP6102812B2 (en) | Array antenna | |
JP5452179B2 (en) | Antenna device | |
JPH06291535A (en) | Array antenna | |
JP2019140644A (en) | Antenna device | |
CN116318278B (en) | Multi-beam forming network and six-beam base station antenna | |
AU2020406407B2 (en) | Multibeam antenna | |
CN114928384B (en) | Staggered subarray mixed wave beam forming system and two independent wave beam simultaneous forming method | |
JP4548191B2 (en) | Radar system using array antenna | |
EP2290744B1 (en) | Closed shape beam forming network | |
CN111913153B (en) | MIMO radar rapid multi-beam forming method based on subarray structure | |
US20130154899A1 (en) | Aperiodic distribution of aperture elements in a dual beam array | |
JPH0685534A (en) | Reflection mirror multibeam antenna system | |
KR102433667B1 (en) | Active phased array antenna with mixed polyomino structure | |
JP6245561B2 (en) | Antenna device | |
WO2024142397A1 (en) | Transmission device and transmission method | |
Bianchi et al. | Design of linear arrays by employing randomly-overlapped subarrays | |
RU119530U1 (en) | ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160809 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170221 |