JP2558112B2 - アンテナ装置 - Google Patents
アンテナ装置Info
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- JP2558112B2 JP2558112B2 JP62025865A JP2586587A JP2558112B2 JP 2558112 B2 JP2558112 B2 JP 2558112B2 JP 62025865 A JP62025865 A JP 62025865A JP 2586587 A JP2586587 A JP 2586587A JP 2558112 B2 JP2558112 B2 JP 2558112B2
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- digital
- signal
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- antenna
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーダシステムに用いられるコンフォーマ
ルアレーアンテナに関するものである。
ルアレーアンテナに関するものである。
第３図は従来のアンテナ装置を示す構成図であり，図
において（１）は半球上に複数個の素子を設けたコンフ
ォーマルアレーアンテナ，（２）は上記コンフォーマル
アレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体，
（31）〜（3n）は上記構造用基体に沿って配列されたｎ
個の素子，（41）〜（4n）は上記素子（31）〜（3n）に
接続するｎ本の信号線，（５）は上記信号線（41）〜
（4n）に接続するマイクロ波ビーム形成回路である。第
４図は上記コンフォーマルアレーアンテナ（１）を構成
する素子（31）〜（3n）の構成図であり例として（31）
について示すものであり（61）は素子アンテナである。
において（１）は半球上に複数個の素子を設けたコンフ
ォーマルアレーアンテナ，（２）は上記コンフォーマル
アレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体，
（31）〜（3n）は上記構造用基体に沿って配列されたｎ
個の素子，（41）〜（4n）は上記素子（31）〜（3n）に
接続するｎ本の信号線，（５）は上記信号線（41）〜
（4n）に接続するマイクロ波ビーム形成回路である。第
４図は上記コンフォーマルアレーアンテナ（１）を構成
する素子（31）〜（3n）の構成図であり例として（31）
について示すものであり（61）は素子アンテナである。
次に動作について説明する。マイクロ波電力はコンフ
ォーマルアレーアンテナ（１）の半球の構造用基体
（２）に沿って配列された素子（31）〜（3n）の素子ア
ンテナ（61）〜（6n）により受信され，信号線（41）〜
（4n）を経由しマイクロ波ビーム形成回路（５）に伝送
されマイクロ波移相器，マイクロ波可変減衰器，マイク
ロ波スイッチ，マイクロ波結合器等を用いてマイクロ波
信号のまま合成されビームを形成する。
ォーマルアレーアンテナ（１）の半球の構造用基体
（２）に沿って配列された素子（31）〜（3n）の素子ア
ンテナ（61）〜（6n）により受信され，信号線（41）〜
（4n）を経由しマイクロ波ビーム形成回路（５）に伝送
されマイクロ波移相器，マイクロ波可変減衰器，マイク
ロ波スイッチ，マイクロ波結合器等を用いてマイクロ波
信号のまま合成されビームを形成する。
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているの
でアンテナのビームは半空間にわたり任意に形成できる
が，移相器，減衰器，スイッチ結合器，分配器等のマイ
クロ波部品を用いて多くのビームを構成する場合，形状
損失が大きくなり限られた数のビームしか同時に合成で
きなかった。また，レーダ装置の一部として使用し所望
の方向にビームを向けた場合を想定すると，所望の方向
からコンフォーマルアレーアンテナ（１）を見た場合，
素子（31）〜（3n）のうち影になる部分の素子は有効に
利用できなくなり，特に天頂方向からの走査角が90゜に
近づくと半数近くの放射素子は有効に使用されなくな
る。
でアンテナのビームは半空間にわたり任意に形成できる
が，移相器，減衰器，スイッチ結合器，分配器等のマイ
クロ波部品を用いて多くのビームを構成する場合，形状
損失が大きくなり限られた数のビームしか同時に合成で
きなかった。また，レーダ装置の一部として使用し所望
の方向にビームを向けた場合を想定すると，所望の方向
からコンフォーマルアレーアンテナ（１）を見た場合，
素子（31）〜（3n）のうち影になる部分の素子は有効に
利用できなくなり，特に天頂方向からの走査角が90゜に
近づくと半数近くの放射素子は有効に使用されなくな
る。
また，マイクロ波信号伝送用にマイクロ波ケーブルを
使用しているため小形化がむずかしく，線路間の電磁干
渉などの問題点があった。
使用しているため小形化がむずかしく，線路間の電磁干
渉などの問題点があった。
この発明は上記のような問題を解消するためになされ
たもので，同時に複数の多ビームを合成できるととも
に，全素子を常時有効に使用することが可能であり，小
形で線路間の電磁干渉の問題をなくしたアンテナ装置を
得ることを目的とする。
たもので，同時に複数の多ビームを合成できるととも
に，全素子を常時有効に使用することが可能であり，小
形で線路間の電磁干渉の問題をなくしたアンテナ装置を
得ることを目的とする。
この発明に係るアンテナ装置は，各素子（31）〜
（3n）に低雑音増幅器，アナログディジタル変換器，光
変調器を付加し素子の出力をディジタルの光信号として
取り出し光復調器との間を光ファイバーにて結び光復調
器の出力をディジタルビーム形成回路にて合成するもの
である。
（3n）に低雑音増幅器，アナログディジタル変換器，光
変調器を付加し素子の出力をディジタルの光信号として
取り出し光復調器との間を光ファイバーにて結び光復調
器の出力をディジタルビーム形成回路にて合成するもの
である。
この発明においては，ディジタルビーム形成回路で各
素子（31）〜（3n）からの位相振幅情報を含むディジタ
ル信号を並列に任意に合成して処理できるため，同時に
複数多ビームを合成することが可能となり全素子（31）
〜（3n）を有効に使用することを可能にし，信号の伝送
に光ファイバーを使用しているため信号伝送系を小形化
でき電磁干渉の問題も解消される。
素子（31）〜（3n）からの位相振幅情報を含むディジタ
ル信号を並列に任意に合成して処理できるため，同時に
複数多ビームを合成することが可能となり全素子（31）
〜（3n）を有効に使用することを可能にし，信号の伝送
に光ファイバーを使用しているため信号伝送系を小形化
でき電磁干渉の問題も解消される。
以下，この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において（１）は半球上にｎ個の素子を設けたコン
フォーマルアレーアンテナ，（２）は上記コンフォーマ
ルアレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体，
（31）〜（3n）は上記構造用基体（２）に沿って配列さ
れたｎ個の素子，（71）〜（7n）は上記素子（31）〜
（3n）に接続する光ファイバー，（81）〜（8n）は上記
光ファイバーに接続する光復調器，（９）は上記光復調
器（81）〜（8n）の出力を合成するディジタルビーム形
成回路である。第２図はコンフォーマルアレーアンテナ
（１）を構成する素子（31）〜（3n）の構成図であり例
として素子（31）について示すものであり（61）は素子
アンテナ，（101）は上記素子アンテナ（61）に接続す
る低雑音増幅器，（111）は上記低雑音増幅器（101）に
接続するアナログディジタル変換器，（121）は上記ア
ナログディジタル変換器（111）に接続する光変調器で
ある。
１図において（１）は半球上にｎ個の素子を設けたコン
フォーマルアレーアンテナ，（２）は上記コンフォーマ
ルアレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体，
（31）〜（3n）は上記構造用基体（２）に沿って配列さ
れたｎ個の素子，（71）〜（7n）は上記素子（31）〜
（3n）に接続する光ファイバー，（81）〜（8n）は上記
光ファイバーに接続する光復調器，（９）は上記光復調
器（81）〜（8n）の出力を合成するディジタルビーム形
成回路である。第２図はコンフォーマルアレーアンテナ
（１）を構成する素子（31）〜（3n）の構成図であり例
として素子（31）について示すものであり（61）は素子
アンテナ，（101）は上記素子アンテナ（61）に接続す
る低雑音増幅器，（111）は上記低雑音増幅器（101）に
接続するアナログディジタル変換器，（121）は上記ア
ナログディジタル変換器（111）に接続する光変調器で
ある。
次に動作について説明する。コンフォーマルアレーア
ンテナ（１）の構造用基体（２）に取り付けられた素子
（31）〜（3n）の素子アンテナ（61）〜（6n）で受信さ
れたマイクロ波信号は低雑音増幅器（101）〜（10n）で
増幅される。低雑音増幅器（101）〜（10n）で増幅され
たマイクロ波信号は直接またはIFに変換されその出力は
アナログディジタル変換器（111）〜（11n）により位相
と振幅の情報を含むディジタル信号に変換される。ディ
ジタル信号は光変調器（121）〜（12n）により光信号に
変換され光ファイバー（71）〜（7n）を経由して光復調
器（81）〜（8n）に伝送される。光復調器（81）〜
（8n）において光信号からディジタル電気信号に復調さ
れたディジタル信号はディジタルビーム形成回路（９）
において個別フーリエ変換，高速フーリエ変換,Winogra
dフーリエ変換等の技術を使用してマイクロ波信号とし
てではなくディジタル信号としてビーム合成される。従
って，各素子（31）〜（3n）からの信号を任意のビーム
形状に応じてディジタル的に複数個多数並列処理するこ
とが可能となる。また，全ての素子（31）〜（3n）から
の情報を常時有効に処理できるため半空間全ての方向か
らの情報が常時得られる。また伝送線路として光ファイ
バーを使用しているため伝送線路間の電磁干渉の問題が
解決され，信号線の形状も小形化できる。
ンテナ（１）の構造用基体（２）に取り付けられた素子
（31）〜（3n）の素子アンテナ（61）〜（6n）で受信さ
れたマイクロ波信号は低雑音増幅器（101）〜（10n）で
増幅される。低雑音増幅器（101）〜（10n）で増幅され
たマイクロ波信号は直接またはIFに変換されその出力は
アナログディジタル変換器（111）〜（11n）により位相
と振幅の情報を含むディジタル信号に変換される。ディ
ジタル信号は光変調器（121）〜（12n）により光信号に
変換され光ファイバー（71）〜（7n）を経由して光復調
器（81）〜（8n）に伝送される。光復調器（81）〜
（8n）において光信号からディジタル電気信号に復調さ
れたディジタル信号はディジタルビーム形成回路（９）
において個別フーリエ変換，高速フーリエ変換,Winogra
dフーリエ変換等の技術を使用してマイクロ波信号とし
てではなくディジタル信号としてビーム合成される。従
って，各素子（31）〜（3n）からの信号を任意のビーム
形状に応じてディジタル的に複数個多数並列処理するこ
とが可能となる。また，全ての素子（31）〜（3n）から
の情報を常時有効に処理できるため半空間全ての方向か
らの情報が常時得られる。また伝送線路として光ファイ
バーを使用しているため伝送線路間の電磁干渉の問題が
解決され，信号線の形状も小形化できる。
なお，上記実施例ではコンフォーマルアレーアンテナ
（１）として半球を使用したがこれに限定したものでは
なく，艦船，航空機，ミサイル，陸上用車両，衛星，地
上レーダサイト等の構造物の外側及び円柱，球，円錐等
の一部またはこれらを複合した形状の曲面の一部または
複数箇所を有する形状であってもよい。
（１）として半球を使用したがこれに限定したものでは
なく，艦船，航空機，ミサイル，陸上用車両，衛星，地
上レーダサイト等の構造物の外側及び円柱，球，円錐等
の一部またはこれらを複合した形状の曲面の一部または
複数箇所を有する形状であってもよい。
偏波については，直線偏波に限定することなく円偏波
も使用可能である。
も使用可能である。
ここでマイクロ波信号（受信信号）をA/D変換後光伝
送する理由について以下に説明する。
送する理由について以下に説明する。
レーダでは何百Kmもの遠方の小目標から、近距離の大
きな山まで幅広い信号レベルを扱う必要があり、そのダ
イナミックレンジは通常100dB程度となる。これらの信
号は雑音レベルの上下にわたり存在する。雑音レベル以
下の信号に対してもコヒーレント積分等により信号を抽
出可能でありこの場合は白色雑音であることを想定して
いる。本発明においても個々のチャンネルはこの条件を
満たす必要があり広ダイナミックレンジを有する信号伝
送系が必要になる。しかしながら、一般に光系のダイナ
ミックレンジは通常のレーザーの出力の制限（10dBm程
度）による上限とレーザ固有の雑音（ショット雑音また
は量子雑音）による下限が存在し125dBc/Hz程度であり
レーダの帯域を数MHz（例えば5MHz）とすると50〜60dB
（58dB）となってしまう。従って、これらの欠点を補い
光伝送の利点を生かすには、信号を一度A/D変換し、デ
ィジタル信号に変換した後伝送を行う事が必要となる。
これにより、ダイナミックレンジを広げたままで入力信
号の雑音成分およびそれ以下の信号も含んだまま信号の
伝送が可能となる。
きな山まで幅広い信号レベルを扱う必要があり、そのダ
イナミックレンジは通常100dB程度となる。これらの信
号は雑音レベルの上下にわたり存在する。雑音レベル以
下の信号に対してもコヒーレント積分等により信号を抽
出可能でありこの場合は白色雑音であることを想定して
いる。本発明においても個々のチャンネルはこの条件を
満たす必要があり広ダイナミックレンジを有する信号伝
送系が必要になる。しかしながら、一般に光系のダイナ
ミックレンジは通常のレーザーの出力の制限（10dBm程
度）による上限とレーザ固有の雑音（ショット雑音また
は量子雑音）による下限が存在し125dBc/Hz程度であり
レーダの帯域を数MHz（例えば5MHz）とすると50〜60dB
（58dB）となってしまう。従って、これらの欠点を補い
光伝送の利点を生かすには、信号を一度A/D変換し、デ
ィジタル信号に変換した後伝送を行う事が必要となる。
これにより、ダイナミックレンジを広げたままで入力信
号の雑音成分およびそれ以下の信号も含んだまま信号の
伝送が可能となる。
以上のように，この発明によれば，コンフォーマルア
レーアンテナ（１）のマイクロ波信号をディジタル信号
に変換し，ディジタルビーム形成回路（６）で合成する
ので，従来のコンフォーマルアレーアンテナでは実現で
きなかった複数種の多ビーム同時形成，全素子の有効利
用が可能となり，伝送線路として光ファイバー（71）〜
（7n）を使用しているので電磁干渉の大幅低減，伝送線
路の小形化が実現できる。
レーアンテナ（１）のマイクロ波信号をディジタル信号
に変換し，ディジタルビーム形成回路（６）で合成する
ので，従来のコンフォーマルアレーアンテナでは実現で
きなかった複数種の多ビーム同時形成，全素子の有効利
用が可能となり，伝送線路として光ファイバー（71）〜
（7n）を使用しているので電磁干渉の大幅低減，伝送線
路の小形化が実現できる。
第１図はこの発明の一実施例によるアンテナ装を示す構
成図，第２図はこの発明によるアンテナ装置の素子の構
成図，第３図は従来のアンテナ装置を示す構成図，第４
図は従来のアンテナ装置の素子の構成図である。 （１）はコンフォーマルアレーアンテナ，（２）は構造
用基体，（31）〜（3n）は素子，（41）〜（4n）は信号
線，（５）はマイクロ波ビーム形成回路，（61）〜
（6n）は素子アンテナ，（71）〜（7n）は光ファイバ
ー，（81）〜（8n）は光復調器，（９）はディジタルビ
ーム形成回路，（101）〜（10n）は低雑音増幅器，（11
1）〜（11n）はアナログディジタル変換器，（121）〜
（12n）は光変調器である。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。
成図，第２図はこの発明によるアンテナ装置の素子の構
成図，第３図は従来のアンテナ装置を示す構成図，第４
図は従来のアンテナ装置の素子の構成図である。 （１）はコンフォーマルアレーアンテナ，（２）は構造
用基体，（31）〜（3n）は素子，（41）〜（4n）は信号
線，（５）はマイクロ波ビーム形成回路，（61）〜
（6n）は素子アンテナ，（71）〜（7n）は光ファイバ
ー，（81）〜（8n）は光復調器，（９）はディジタルビ
ーム形成回路，（101）〜（10n）は低雑音増幅器，（11
1）〜（11n）はアナログディジタル変換器，（121）〜
（12n）は光変調器である。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折目 晋啓 鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会 社鎌倉製作所内 (72)発明者 片木 孝至 鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会 社鎌倉製作所内 (56)参考文献 特開 昭55−151279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−8197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−123704（ＪＰ，Ａ) 米国特許4216475（ＵＳ，Ａ) 電子通信学会編「アンテナ工学ハンド ブック」（昭59−７−10）オーム社Ｐ. 199〜200
Claims (1)
- 【請求項１】航空機の表面あるいは艦船の表面等与えら
れた形状の構造用基体、マイクロ波信号を受信する素子
アンテナとこの素子アンテナで受信されたマイクロ波信
号を増幅する低雑音増幅器とこの低雑音増幅器で増幅さ
れたマイクロ波信号を、位相と振幅の情報を含むディジ
タル信号に変換するアナログディジタル変換器とこのア
ナログディジタル変換器で変換されたディジタル信号を
光信号を変換する光変換器とからなる素子とを具備し、
上記素子を上記構造用基体に沿って複数個配列して構成
したコンフォーマルアレーアンテナと、上記複数個の素
子にそれぞれ接続され、上記光変調器からの光信号を伝
送する複数個の光ファイバーと、上記複数個の光ファイ
バーにそれぞれ接続され、上記光信号をディジタル信号
に復調する複数個の光復調器と、上記複数個の光復調器
のディジタル出力信号を合成し、ビームを形成するディ
ジタルビーム形成回路とを具備したことを特徴とするア
ンテナ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62025865A JP2558112B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | アンテナ装置 |
| US07/147,721 US4922257A (en) | 1987-01-27 | 1988-01-25 | Conformal array antenna |
| DE88101116T DE3884974T2 (de) | 1987-01-27 | 1988-01-26 | Geformte Antennengruppe. |
| EP88101116A EP0276817B1 (en) | 1987-01-27 | 1988-01-26 | Conformal array antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62025865A JP2558112B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193702A JPS63193702A (ja) | 1988-08-11 |
| JP2558112B2 true JP2558112B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=12177693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62025865A Expired - Lifetime JP2558112B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-02-06 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558112B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02171680A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波画像再生装置 |
| JPH02184102A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ制御用信号転送装置 |
| CA2022854C (en) * | 1989-10-02 | 1995-06-06 | Bary Robert Bertiger | Multiple beam deployable space antenna system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4216475A (en) | 1978-06-22 | 1980-08-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Digital beam former |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7807170A (nl) * | 1978-06-30 | 1980-01-03 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Radarsysteem. |
| JPS55151279A (en) * | 1979-05-14 | 1980-11-25 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Digital beam former |
| JPS57123704A (en) * | 1981-01-22 | 1982-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | Curved-surface array antenna |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62025865A patent/JP2558112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4216475A (en) | 1978-06-22 | 1980-08-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Digital beam former |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子通信学会編「アンテナ工学ハンドブック」（昭５９−７−１０）オーム社Ｐ．１９９〜２００ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63193702A (ja) | 1988-08-11 |
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