JP2004279146A

JP2004279146A - Antenna device

Info

Publication number: JP2004279146A
Application number: JP2003069151A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watabe; 勉渡部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device having an improved search data rate by shortening a frame time (time necessary for scanning the whole search coverage). <P>SOLUTION: The aperture of an array antenna 1 is divided in two in the elevation angle, and a prescribed search region is also divided corresponding to the division. Two search transmission/reception beams are formed simultaneously independently relative to each divided search coverage, and a target is detected. Repeat timing of transmission/reception to each search coverage is set to be same, and transmission is performed at the shifted time so that transmission pulse signals to each search coverage are not duplicated mutually at the transmission timing. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標を捜索及び追尾するレーダシステム等に用いられるアレイ型のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目標の捜索及び追尾等、複数の動作モードに対応できるように構成されたレーダシステムにおいては、所望の送受信ビームを電子的に形成し走査することのできる電子走査型のアンテナが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に、目標の捜索及び追尾等、レーダシステムの持つ複数の動作モードに対応できる従来のアンテナ装置の構成の一例を示す。図４において、このアンテナ装置は、例えば方位方向にｍ個、仰角方向にｎ個の２次元に配列された複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子１１１〜１ｍｎからなるアレイアンテナ１と、これら複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子にそれぞれ対応して接続された複数（ｍ＊ｎ）個の送受信モジュール２１１〜２ｍｎと、送信パルスの源信号を発生する送信部４と、この送信パルスの源信号を分配して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに出力する分配器３と、各送受信モジュール２１１〜２ｍｎからの受信信号出力を合成する合成器５と、この合成された受信信号から目標を検出する目標検出部６と、送受信タイミングに基づいて送受信ビームの形成及び走査を制御するビーム制御部７と、このビーム制御部７から出力される制御信号を送受信モジュール２１１〜２ｍｎに中継する中継ユニット２から構成されている。
【０００４】
ここで、複数（ｍ＊ｎ）個の送受信モジュール２１１〜２ｍｎのそれぞれは、例えば図５の構成図に示すように、送受信の切り換えを行なうサーキュレータ２１１１、送信用電力増幅器２１１２、受信用低雑音増幅器２１１３、信号経路切り換えスイッチ２１１４及び２１１６、ならびに送受信信号の位相を制御する移相器２１１５から構成されている。また、目標検出部６は、合成器５からの合成受信信号を受信処理してデジタル化された受信ビデオ信号を出力する受信部６１と、このデジタル化された受信ビデオ信号から目標を検出する信号処理部６２から構成されている。さらに、受信部６１は、低雑音増幅器６１１、ミキサ６１２、ローパスフィルタ６１３、及びＡ／Ｄ変換器６１４から構成されている。
【０００５】
次に、上述の構成による従来のアンテナ装置の動作について説明する。送信時は、まずビーム制御部７から中継ユニット２を経由して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに対して、所定の送信ビームを形成するための移相量、及び信号経路を「送信」側に切り換える制御信号が送出される。これに続けて、ビーム制御部７から送信部４に送信タイミング信号が送られ、送信部４において送信パルスの源信号が生成される。この源信号は分配器３で分配されて各送信モジュール２１１〜２ｍｎに出力されると、これらの各送受信モジュール２１１〜２ｍｎにおいて位相制御され、さらに電力増幅された後、対応して接続されたアレイアンテナ１の各アンテナ素子１１１〜１ｍｎに送出される。そしてアレイアンテナ１から送信パルス信号が放射される。
【０００６】
また、受信時は、ビーム制御部７から各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに対して、所定の方向に受信ビームを形成するための移相量、及び信号経路を「受信」側に切り換える制御信号が送出される。アレイアンテナ１の各アンテナ素子１１１〜１ｍｎで受信された受信信号は、各アンテナ素子１１１〜１ｍｎから各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに送られると、これらの各受信モジュールにおいて低雑音増幅及び位相制御された後に合成器５で合成され、合成受信信号となって目標検出部６内の受信部６１に送出される。
【０００７】
受信部６１ではこの合成受信信号を低雑音増幅後に送信部４からの局発信号に基づいて周波数変換し、ローパスフィルタにより中間周波信号を抽出する。さらに、デジタル信号に変換し、デジタル受信ビデオ信号として信号処理部６２に送出する。そして信号処理部６２においては、このデジタル受信ビデオ信号に対してパルス圧縮処理、ＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）処理、ＭＤＦ（ＭｕｌｔｉＤｏｐｐｌｅｒＦｉｌｔｅｒｂａｎｋ）処理等を行なうことによりクラッタ等を抑圧しＳ／Ｎ比を向上させた後、信号強度に基づいて目標を検出する。検出された目標の方向や距離に関する情報は表示等のため他装置に出力されるとともに、目標情報としてビーム制御部７に送られる。そして、ビーム制御部７において、次の送受信タイミングに向けて移相量、制御信号などが演算される。
【０００８】
一方、捜索及び追尾のそれぞれの動作モードにおいては、上述の送信及び受信動作に連動して、送受信ビームの形成及び走査がビーム制御部７により例えば次のように制御される。図６は、捜索及び追尾モードにおける送受信タイミング、ならびにビームの形成及び走査の概念図である。
【０００９】
まず、捜索モードにおいては図６（ａ）に示すように、方位方向及び仰角方向にあらかじめ設定された領域を捜索覆域とし、所定の捜索用送受信ビームを形成して送受信動作を行ないながら、これらビームを仰角方向及び方位方向に順次移動させ、この捜索覆域全体を走査していく。そしてこの全体の走査を繰り返し行なう。
【００１０】
また、追尾モードにおいては、図６（ｂ）に示すように、対象目標の方位及び仰角に所定の追尾用送受信ビームを形成して送受信動作を繰り返し継続する。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２０８８４１号公報（第１０頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
目標の捜索においては、確実に目標を検出するため、捜索覆域全体の走査に必要な時間（フレームタイム）を短くして単位時間あたりの走査回数を増やすことにより、捜索のデータレートを向上させることが求められる。しかしながら、従来のアンテナ装置においては、捜索覆域内を１つの送受信ビームにより走査しているため、フレームタイムを短縮することが難しかった。
【００１３】
また、良好なクラッタ抑圧性能を必要とする場合には、特に低仰角におけるＭＴＩ処理を行なうが、このＭＴＩ処理においては、処理対象の方向に対して複数回の送受信を繰り返すことによる信号処理が必要である。すなわち、図６（ａ）に示すように、高仰角のビーム方向Ｂ及びＣなどに対しては各ビーム方向での送受信は１回であるのに対し、低仰角のビーム方向Ａでは複数回の送受信を繰り返す。この結果、捜索覆域内の低仰角領域において集中的に送受信を行なうことになり、フレームタイムはますます長くなって、捜索のデータレートが劣化するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、アレイアンテナの開口を複数に分割してビーム制御することにより、フレームタイムを短縮して捜索のデータレートを向上させたアンテナ装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を２次元に配列した開口を有するアレイアンテナと、このアレイアンテナの前記複数のアンテナ素子に送信パルス信号を分配する分配器と、この分配器を経由して前記アレイアンテナの前記複数のアンテナ素子に前記送信パルス信号を供給する送信部と、前記アレイアンテナの前記複数のアンテナ素子からの受信信号を合成する第１の合成器と、この合成器からの合成された受信信号を用いて目標を検出する第１の目標検出部と、前記アレイアンテナの開口を複数（ｓ）個の領域に分割してこれら各領域に対応させて前記複数のアンテナ素子をグループ化することにより複数（ｓ）個のサブアレイを構成し、これらサブアレイを構成する前記複数のアンテナ素子からの受信信号を合成する第２乃至第（ｓ＋１）の合成器と、これら第２乃至第（ｓ＋１）の合成器からのそれぞれの合成された受信信号を用いて目標を検出する第２の複数（ｓ）個の目標検出部と、前記第１の目標検出部及び前記第２の複数（ｓ）個の目標検出部からの目標検出結果及びあらかじめ設定される送受信タイムスケジュールに基づいて、前記アレイアンテナの開口及び前記複数（ｓ）個のサブアレイのそれぞれの開口に所定の送信及び受信ビームを形成し、これらのビームを走査するビーム制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２の発明のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を２次元に配列した開口を有するアレイアンテナと、このアレイアンテナの前記複数のアンテナ素子に送信パルス信号を分配する分配器と、この分配器を経由して前記アレイアンテナの前記複数のアンテナ素子に前記送信パルス信号を供給する送信部と、前記アレイアンテナの前記複数のアンテナ素子からの受信信号を合成する第１の合成器と、前記アレイアンテナの開口を複数（ｓ）個の領域に分割して、これら領域に対応させて前記複数のアンテナ素子をグループ化することにより複数（ｓ）個のサブアレイを構成し、これらサブアレイを構成する前記複数のアンテナ素子からの受信信号を合成する第２乃至第（ｓ＋１）の合成器と、これら第２乃至第（ｓ＋１）の合成器からのそれぞれの合成された受信信号を用いて目標を検出する複数（ｓ）個の目標検出部と、これら複数（ｓ）個の目標検出部のいずれか１つに前記第１の合成器からの合成された受信信号を切換接続する切換器と、前記複数（ｓ）個の目標検出部からの目標検出結果及びあらかじめ設定される送受信タイムスケジュールに基づいて、前記アレイアンテナの開口及び前記複数（ｓ）個のサブアレイのそれぞれの開口に所定の送信及び受信ビームを形成し、これらのビームを走査するビーム制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、アレイアンテナの開口を複数に分割してビーム制御することにより、フレームタイムを短縮して捜索のデータレートを向上させたアンテナ装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態を、図１乃至図３を参照して説明する。なお、図４及び図５に示した従来のアンテナ装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るアンテナ装置の第１の実施の形態を示す構成図である。本実施の形態においては、複数のアンテナ素子を方位方向にｍ個、仰角方向にｎ個の２次元に配列したアンテナ列を構成し、その全開口を仰角方向（上下方向）に２つ（ｓ＝２）の領域、すなわちｎ個の配列を１〜ｋ（以下、上側開口という）と（ｋ＋１）〜ｎ（以下、下側開口という）とに分割している。また、後述するが、送信時は全開口、受信時は全開口、上側開口、及び下側開口で独立したビーム制御を可能としている。
【００２０】
このアンテナ装置は、方位方向にｍ個、仰角方向にｎ個の２次元に配列された複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子１１１〜１ｍｎからなるアレイアンテナ１と、これら複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子にそれぞれ対応して接続された複数（ｍ＊ｎ）個の送受信モジュール２１１〜２ｍｎと、送信パルスの源信号を発生する送信部４と、この送信パルスの源信号を分配して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに出力する分配器３と、第１の合成器として、各送受信モジュール２１１〜２ｍｎからの受信信号出力を合成してアレイアンテナ１の全開口での受信信号を得る合成器５を有している。合成器５には、第１の目標検出部として、この合成された受信信号から目標を検出する目標検出部６ａが設けられている。
【００２１】
また、第２の合成器として、アンテナ素子１１１〜１ｍｋをグループ化して上側開口を構成するサブアレイ（以下、上側サブアレイという）に接続された送受信モジュール２１１〜２ｍｋからの受信信号出力を合成する上側サブアレイ合成器８と、第３の合成器として、アンテナ素子１１（ｋ＋１）〜１ｍｎをグループ化して下側開口を構成するサブアレイ（以下、下側サブアレイという）に接続された送受信モジュール２１（ｋ＋１）〜２ｍｎからの受信信号出力を合成する下側サブアレイ合成器９とを有している。これら上側サブレアレイ合成器８及び下側サブアレイ合成器９には、第２の複数の目標検出部として、それぞれで合成された受信信号から目標を検出する目標検出部６ｂ及び６ｃが対応して設けてある。
【００２２】
さらに、送受信タイミングに基づいて送受信ビームの形成及び走査を制御するビーム制御部７と、このビーム制御部７から出力される制御信号を送受信モジュール２１１〜２ｍｎに中継する中継ユニット２を有している。
【００２３】
次に、上述の構成によるアンテナ装置の動作について説明する。送信時は、まずビーム制御部７から中継ユニットを経由して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに対して、アレイアンテナ１の全開口で所定の送信ビームを形成するための移相量、及び信号経路を「送信」側に切り換える制御信号が送出される。これに続けて、ビーム制御部７から送信部４に送信タイミング信号が送られ、送信部４において送信パルスの源信号が生成される。この源信号は分配器３で分配されて各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに出力されると、これらの各送受信モジュールにおいて位相制御され、さらに電力増幅された後、対応して接続されたアレイアンテナ１の各アンテナ素子１１１〜１ｍｎに送出される。そしてアレイアンテナ１から所定の送信ビームで送信パルス信号が放射される。
【００２４】
また、受信時は、動作モードに連動して、追尾モードにおいてはアレイアンテナ１の全開口で所定の受信ビームを形成しての受信、捜索モードにおいては上側開口及び下側開口のそれぞれに所定の受信ビームを形成しての受信を行なう。
【００２５】
全開口での受信時は、ビーム制御部７から中継ユニット２を経由して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに対して、全開口での所定の受信ビームを形成するための移相量、及び信号経路を「受信」側に切り換える制御信号が送出される。次に、アレイアンテナ１の各アンテナ素子１１１〜１ｍｎで受信された受信信号は、各アンテナ素子に対応して接続された各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに送られると、これらの各受信モジュールにおいて低雑音増幅及び位相制御された後に合成器５で合成され、合成受信信号として目標検出部６ａ内の受信部６１ａに送出される。
【００２６】
一方、上側開口及び下側開口のそれぞれに所定の受信ビームを形成しての受信時は、上側サブアレイに接続された送受信モジュール２１１〜２ｍｋと、下側サブアレイに接続された送受信モジュール２１（ｋ＋１）〜２ｍｎのそれぞれに対して、各開口に所定の受信ビームを形成するための移相量が設定される。そして、上側及び下側サブアレイからの受信信号は、対応した各送受信モジュールにおいて低雑音増幅及び位相制御された後に、上側サブアレイからの受信信号は上側サブアレイ合成器８で合成されて目標検出部６ｂ内の受信部６１ｂに、また下側サブアレイからの受信信号は下側サブアレイ合成器９で合成されて目標検出部６ｃ内の受信部６１ｃに、それぞれのサブアレイの合成受信信号として送出される。
【００２７】
受信部６１ａ、６１ｂ及び６１ｃでは、それぞれに受けとった合成受信信号を低雑音増幅後に送信部４からの局発信号に基づいて周波数変換し、ローパスフィルタにより中間周波信号を抽出する。さらに、デジタル信号に変換し、デジタル受信ビデオ信号として信号処理部６２ａ、６２ｂ及び６２ｃに送出する。そして信号処理部６２ａ、６２ｂ及び６２ｃにおいては、これらデジタル受信ビデオ信号に対してパルス圧縮処理、ＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）処理、ＭＤＦ（ＭｕｌｔｉＤｏｐｐｌｅｒＦｉｌｔｅｒｂａｎｋ）処理等を行なうことによりクラッタ等を抑圧しＳ／Ｎ比を向上させた後、受信信号強度に基づいて目標を検出する。検出された目標の方向や距離に関する情報は、表示等のために他装置に出力されるとともに、目標情報としてビーム制御部７に送られる。そして、ビーム制御部７において次の送受信タイミングに向けての制御量（移相量、制御信号）が演算される。
【００２８】
さらに、上述の送信及び受信動作とともに、捜索及び追尾のそれぞれの動作モードにあわせて送受信ビームの形成及び走査がビーム制御部７により制御される。これらの各動作モードにおける送受信ビームの形成及び走査について、図２を参照して説明する。図２は、捜索及び追尾モードにおける送受信タイミング、ならびにビームの形成及び走査の概念図である。
【００２９】
まず、捜索モードにおいては図２（ａ）に示すように、方位方向及び仰角方向にあらかじめ設定された捜索覆域をアレイアンテナ１の開口の分割に対応させて上側捜索覆域及び下側捜索覆域に分割している。そして、それぞれの捜索覆域に対する送受信の繰り返しタイミングは同じとし、送信時は全開口で、また受信時は上側開口及び下側開口でそれぞれ所定の捜索用ビームを独立な方向（方位及び仰角）に同時に形成し走査している。すなわち、送信タイミングにおいては、上側捜索領域内の特定方向に送信ビーム１が、下側捜索領域内の特定方向に送信ビーム２が、それぞれアレイアンテナ１の全開口で形成され、それぞれの捜索覆域への送信パルス信号は互いに重複しないように時刻をずらせて送信される。
【００３０】
また、受信タイミングにおいては、上記の送信ビーム１に対応する受信ビーム１がアレイアンテナ１の上側サブアレイを用いて上側開口で形成され、この受信ビーム１により受信された信号は、上側サブアレイ合成器８で合成されて目標検出部６ｂにて目標検出処理後、その目標情報がビーム制御部７に送出される。同様に、上記の送信ビーム２に対応する受信ビーム２がアレイアンテナ１の下側サブアレイを用いて下側開口で形成され、この受信ビーム２により受信された信号は、下側サブアレイ合成器９で合成されて目標検出部６ｃにて目標検出処理後、その目標情報がビーム制御部７に送出される。
【００３１】
そして、これらの捜索用送受信ビームの形成方向を仰角及び方位方向に所定の順序で移動させ、それぞれの捜索覆域内全体を走査する。
【００３２】
一方、追尾モードにおいては、図２（ｂ）に示すように、送信タイミングでは、対象目標の方位及び仰角方向にアレイアンテナ１の全開口で所定の追尾用送信ビームが形成され、送信動作が行なわれる。また、受信タイミングでは、対象目標の方向に同じくアレイアンテナ１の全開口で所定の追尾用受信ビーム形成され、このビームで受信された信号が合成器５で合成されて目標検出部６ａで目標検出処理された後、検出した目標情報がビーム制御部７に送出される。そして、追尾モード中は、これらの送受信動作が繰り返される。
【００３３】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態においては、アレイアンテナ１の開口を仰角方向に２つに分割し、この分割に対応させて所定の全捜索領域も分割している。そして、分割したそれぞれの捜索覆域に対して、同時独立に２つの捜索用送受信ビームを形成し、目標を検出している。また、追尾時はアレイアンテナ１の全開口を用いて精度を確保した目標追尾を行なっている。これにより、目標追尾時の精度に影響を与えることなく、分割したそれぞれの捜索覆域を同時独立に走査することができ、フレームタイムを短縮して捜索のデータレートを向上させることができる。
【００３４】
さらに、それぞれの捜索覆域に対する送受信の繰り返しタイミングを同じとし、送信タイミングにおいては、それぞれの捜索覆域への送信パルス信号は互いに重複しないように時刻をずらせて所定の方向に送信ビームを形成している。これにより、目標検出時における各捜索覆域相互間での干渉を減らし、安定した目標検出を行なうことができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施の形態を示す構成図である。このアンテナ装置は、上述した第１の実施の形態とは、目標検出部６ａへの入力信号を、切換器１０により合成器５または上側サブアレイ合成器８からの合成された受信信号のいずれかに切換可能とした点が異なり、その相違点のみを説明する。
【００３６】
第２の実施の形態のアンテナ装置は、方位方向にｍ個、仰角方向にｎ個の２次元に配列された複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子１１１〜１ｍｎからなるアレイアンテナ１と、これら複数（ｍ＊ｎ）個のアンテナ素子にそれぞれ対応して接続された複数（ｍ＊ｎ）個の送受信モジュール２１１〜２ｍｎと、送信パルスの源信号を発生する送信部４と、この送信パルスの源信号を分配して各送受信モジュール２１１〜２ｍｎに出力する分配器３と、第１の合成器として、各送受信モジュール２１１〜２ｍｎからの受信信号出力を合成する合成器５と、第２の合成器として、上側サブアレイに接続された各送受信モジュール２１１〜２ｍｋからの受信信号出力を合成する上側サブアレイ合成器８と、第３の合成器として、下側サブアレイに接続された各送受信モジュール２１（ｋ＋１）〜２ｍｎからの受信信号出力を合成する下側サブアレイ合成器９を有している。
【００３７】
また、上側サブアレイ合成器８及び下側サブアレイ合成器９のそれぞれで合成された受信信号から目標を検出する６ａ及び６ｂと、動作モードにより目標検出部６ａへの入力信号を合成器５からの合成された受信信号に切換可能な切換器１０と、送受信タイミングに基づいて送受信ビームの形成及び走査を制御するビーム制御部７と、このビーム制御部７から出力される制御信号を送受信モジュール２１１〜２ｍｎに中継する中継ユニット２を有している。
【００３８】
上述の構成においても、受信時は、動作モードに連動して、追尾モードにおいてはアレイアンテナ１の全開口で所定の受信ビームを形成しての受信、捜索モードにおいては上側開口及び下側開口のそれぞれに所定の受信ビームを形成しての受信を行なう。
【００３９】
全開口での受信時は、合成器５からの合成された受信信号が目標検出部６ａに入力されるよう、ビーム制御部７からの切換信号により切換器１０を切り換える。そして、アレイアンテナ１の全開口で受信された信号は、送受信モジュール２１１〜２ｍｎを経由して合成器５で合成され、さらに切換器１０を経由して目標検出部６ａで目標検出処理された後、検出した目標情報がビーム制御部７に送出される。
【００４０】
一方、上側開口及び下側開口のそれぞれに所定の受信ビームを形成しての受信時は、上側サブアレイ合成器８からの受信信号が目標検出部６ａに入力されるよう、ビーム制御部７からの切換信号により切換器１０を切り換える。そして、アレイアンテナ１の上側サブアレイで受信された信号は、送受信モジュール２１１〜２ｍｋを経由して上側サブアレイ合成器８で合成され、さらに切換器１０を経由して目標検出部６ａで目標検出処理された後、検出した目標情報がビーム制御部７に送出される。また、アレイアンテナ１の下側サブアレイで受信された信号は送受信モジュール２１（ｋ＋１）〜２ｍｎを経由して下側サブアレイ合成器９で合成され、さらに目標検出部６ｂで目標検出処理された後、検出した目標情報がビーム制御部７に送出される。
【００４１】
さらに、捜索及び追尾のそれぞれの動作モードにあわせて、ビーム制御部７により図２に示す送受信ビームの形成及び走査の制御が行なわれるが、このときに切換器１０に対しても動作モードに対応した切換信号がビーム制御部７から出力され、目標検出部６ａへの入力信号を動作モードに対応させて切り換えている。
【００４２】
上述した本発明の第２の実施形態においても、第１の実施の形態と同様に、目標追尾時の精度に影響を与えることなく、分割したそれぞれの捜索覆域を同時独立に走査することができ、フレームタイムを短縮して捜索のデータレートを向上させることができる。また、目標検出時における各捜索覆域相互間での干渉を減らし、安定した目標検出を行なうことができる。
【００４３】
さらに、本実施の形態においては、目標検出部６ａへの入力信号を、動作モードに対応させて切り換えている。これにより、目標検出部６ａを捜索及び追尾の両動作モードで共用でき、装置の大型化を防止することができる。
【００４４】
なお、以上説明した第１及び第２の実施の形態においては、アレイアンテナ１の開口を仰角方向に２分割したが３分割以上としてもよい。また、方位方向あるいは仰角及び方位の両方向に対して複数に分割した構成とすることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、アレイアンテナの開口を複数に分割し、全開口及び分割したそれぞれの開口でビーム制御することにより、フレームタイムを短縮して捜索のデータレートを向上させるとともに、送信タイミングにおいては、分割後の開口に対応したそれぞれの捜索覆域への送信パルス信号を互いに重複しないように時刻をずらせて送信することにより、目標検出時における各捜索覆域相互間での干渉を減らし、安定した目標検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】図１の構成のアンテナ装置による捜索及び追尾モードにおける送受信タイミング、ならびにビームの形成及び走査の概念図。
【図３】本発明に係るアンテナ装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】従来のアンテナ装置の構成の一例を示す構成図。
【図５】送受信モジュールの構成の一例を示す構成図。
【図６】従来のアンテナ装置による捜索及び追尾モードにおける送受信タイミング、ならびにビームの形成及び走査の概念図。
【符号の説明】
１アレイアンテナ
２中継ユニット
３分配器
４送信部
５合成器
６目標検出部
７ビーム制御部
８上側サブアレイ合成器
９下側サブアレイ合成器
１０切換器
６１受信部
６２信号処理部
１１１〜１ｍｎアンテナ素子
２１１〜２ｍｎ送受信モジュール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an array-type antenna device used for a radar system for searching and tracking a target.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a radar system configured to support a plurality of operation modes such as searching and tracking of a target, an electronic scanning antenna capable of electronically forming and scanning a desired transmission / reception beam is used. For example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 4 shows an example of a configuration of a conventional antenna device that can cope with a plurality of operation modes of a radar system, such as searching and tracking of a target. In FIG. 4, this antenna device includes, for example, an array antenna 1 including a plurality of (m * n) antenna elements 111 to 1mn two-dimensionally arranged in m directions in an azimuth direction and n directions in an elevation angle direction. A plurality of (m * n) transmission / reception modules 211 to 2mn respectively connected to (m * n) antenna elements, a transmission unit 4 for generating a transmission pulse source signal, and a source of the transmission pulse A distributor 3 for distributing a signal and outputting the signal to each of the transmitting / receiving modules 211 to 2mn, a combining device 5 for combining received signal outputs from the transmitting / receiving modules 211 to 2mn, and a target for detecting a target from the combined received signal A detection unit 6, a beam control unit 7 for controlling formation and scanning of transmission / reception beams based on transmission / reception timing, and a control signal output from the beam control unit 7 And a relay unit 2 for relaying Le 211～2Mn.
[0004]
Here, each of the plurality of (m * n) transmission / reception modules 211 to 2mn includes, for example, a circulator 2111 for switching transmission / reception, a transmission power amplifier 2112, and a reception low noise amplifier, as shown in the configuration diagram of FIG. 2113, signal path changeover switches 2114 and 2116, and a phase shifter 2115 for controlling the phase of the transmission / reception signal. Further, the target detecting section 6 receives the synthesized received signal from the synthesizer 5 and outputs a digitized received video signal, and a signal for detecting a target from the digitized received video signal. It comprises a processing unit 62. Further, the receiving unit 61 includes a low-noise amplifier 611, a mixer 612, a low-pass filter 613, and an A / D converter 614.
[0005]
Next, the operation of the conventional antenna device having the above configuration will be described. At the time of transmission, first, a phase shift amount for forming a predetermined transmission beam and a signal path are switched to the “transmission” side from the beam control unit 7 to each of the transmission / reception modules 211 to 2 mn via the relay unit 2. A control signal is sent. Subsequently, a transmission timing signal is transmitted from the beam control unit 7 to the transmission unit 4, and the transmission unit 4 generates a source signal of the transmission pulse. When this source signal is distributed by the distributor 3 and output to each of the transmitting modules 211 to 2mn, the phase is controlled in each of the transmitting and receiving modules 211 to 2mn, the power is further amplified, and the correspondingly connected array is connected. It is transmitted to each of the antenna elements 111 to 1mn of the antenna 1. Then, a transmission pulse signal is radiated from the array antenna 1.
[0006]
At the time of reception, the beam controller 7 sends a transmission signal to each of the transmission / reception modules 211 to 2mn to control the phase shift amount for forming a reception beam in a predetermined direction and a signal path for switching to a “reception” side. Is done. When the received signal received by each of the antenna elements 111 to 1mn of the array antenna 1 is sent from each of the antenna elements 111 to 1mn to each of the transmission / reception modules 211 to 2mn, the low-noise amplification and phase control are performed in each of these reception modules. Later, the signal is synthesized by the synthesizer 5 and sent to the receiving unit 61 in the target detecting unit 6 as a synthesized received signal.
[0007]
The receiving section 61 converts the frequency of the combined received signal based on the local signal from the transmitting section 4 after low-noise amplification, and extracts an intermediate frequency signal by a low-pass filter. Further, the signal is converted into a digital signal and transmitted to the signal processing unit 62 as a digital reception video signal. The signal processing unit 62 performs pulse compression processing, MTI (Moving Target Indication) processing, MDF (Multi Doppler Filterbank) processing, and the like on the digital received video signal, thereby suppressing clutter and the like, thereby reducing the S / N ratio. After enhancement, a target is detected based on the signal strength. Information on the direction and distance of the detected target is output to another device for display or the like, and is also sent to the beam control unit 7 as target information. Then, the beam controller 7 calculates a phase shift amount, a control signal, and the like for the next transmission / reception timing.
[0008]
On the other hand, in each of the search and tracking operation modes, the formation and scanning of the transmission and reception beams are controlled by the beam control unit 7 as follows, for example, in conjunction with the above-described transmission and reception operations. FIG. 6 is a conceptual diagram of transmission / reception timing in search and tracking modes, and beam formation and scanning.
[0009]
First, in the search mode, as shown in FIG. 6 (a), an area set in advance in the azimuth direction and the elevation direction is set as a search coverage area, and a predetermined search transmission / reception beam is formed to perform a transmission / reception operation. The beam is sequentially moved in the elevation and azimuth directions, and the entire search coverage is scanned. Then, the entire scanning is repeatedly performed.
[0010]
In the tracking mode, as shown in FIG. 6B, a predetermined tracking transmission / reception beam is formed at the azimuth and the elevation angle of the target target, and the transmission / reception operation is continuously repeated.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-208841 (page 10, FIG. 1)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In searching for a target, in order to reliably detect the target, the time required for scanning the entire search coverage area (frame time) is shortened to increase the number of scans per unit time, thereby improving the data rate of the search. Is required. However, in the conventional antenna device, it is difficult to shorten the frame time since the search coverage is scanned by one transmission / reception beam.
[0013]
When good clutter suppression performance is required, MTI processing is performed especially at a low elevation angle. In this MTI processing, signal processing is required by repeating transmission and reception a plurality of times in the direction of the processing target. It is. That is, as shown in FIG. 6A, one transmission / reception in each beam direction is performed in the beam directions B and C at a high elevation angle, whereas a plurality of transmissions and receptions are performed in the beam direction A at a low elevation angle. Repeat transmission and reception. As a result, transmission and reception are performed intensively in a low elevation angle area within the search coverage area, and the frame time becomes longer and the search data rate deteriorates.
[0014]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an antenna device in which an aperture of an array antenna is divided into a plurality of parts to perform beam control, thereby shortening a frame time and improving a search data rate. The purpose is to get.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an antenna device according to a first aspect of the present invention provides an array antenna having an aperture in which a plurality of antenna elements are two-dimensionally arranged, and distributes a transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna. A distributor, a transmitting unit that supplies the transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna via the distributor, and a first unit that combines reception signals from the plurality of antenna elements of the array antenna , A first target detection unit for detecting a target by using a received signal synthesized from the synthesizer, and dividing the aperture of the array antenna into a plurality (s) of areas to divide each of these areas A plurality of (s) sub-arrays are formed by grouping the plurality of antenna elements corresponding to the plurality of antenna elements, and the plurality of antenna elements forming these sub-arrays A second to a (s + 1) th combiner that combines the received signals, and a second plurality that detects a target by using the combined received signals from the second to the (s + 1) th combiner. (S) target detection units, the array based on target detection results from the first target detection unit and the second plurality of (s) target detection units, and a preset transmission / reception time schedule. Beam transmission means for forming predetermined transmission and reception beams at the aperture of the antenna and each aperture of the plurality of (s) subarrays and scanning these beams is provided.
[0016]
An antenna device according to a second aspect of the present invention provides an array antenna having an aperture in which a plurality of antenna elements are two-dimensionally arranged, a distributor for distributing a transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna, A transmitting unit that supplies the transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna via a device, a first combiner that combines reception signals from the plurality of antenna elements of the array antenna, The aperture of the array antenna is divided into a plurality of (s) regions, and a plurality of (s) sub-arrays are configured by grouping the plurality of antenna elements corresponding to these regions, and the sub-arrays are configured. A second to a (s + 1) th combiner for combining received signals from the plurality of antenna elements, and a second to the (s + 1) th combiner. A plurality of (s) target detection units for detecting a target using the respective combined reception signals, and any one of the plurality of (s) target detection units is transmitted from the first synthesizer to the one of the plurality of (s) target detection units. A switching unit for switching and connecting the received signals combined with the array antenna based on the target detection results from the plurality of (s) target detection units and a preset transmission / reception time schedule. and s) forming predetermined transmission and reception beams at respective apertures of the sub-arrays, and beam control means for scanning these beams.
[0017]
According to the present invention, by dividing the aperture of the array antenna into a plurality of parts and performing beam control, it is possible to obtain an antenna device in which the frame time is shortened and the search data rate is improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of an antenna device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The same components as those of the conventional antenna device shown in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0019]
(First Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the antenna device according to the present invention. In the present embodiment, an antenna array in which a plurality of antenna elements are arranged two-dimensionally in m directions in the azimuth direction and n in the elevation direction is formed, and the full aperture thereof is two (s) in the elevation angle direction (vertical direction). = 2), that is, n arrays are divided into 1 to k (hereinafter, referred to as an upper opening) and (k + 1) to n (hereinafter, referred to as a lower opening). As will be described later, independent beam control is possible for the full aperture during transmission and for the full aperture, upper aperture, and lower aperture during reception.
[0020]
This antenna device includes an array antenna 1 including a plurality of (m * n) antenna elements 111 to 1mn two-dimensionally arranged m in an azimuth direction and n in an elevation direction, and the plurality (m * n). A plurality of (m * n) transmitting / receiving modules 211 to 2mn respectively connected to the antenna elements, a transmitting unit 4 for generating a source signal of the transmission pulse, and distributing the source signal of the transmission pulse. A distributor 3 that outputs to each of the transmitting / receiving modules 211 to 2mn, and a combiner that, as a first combiner, combines received signal outputs from each of the transmitting and receiving modules 211 to 2mn to obtain a received signal in the full aperture of the array antenna 1 Five. The combiner 5 is provided with a target detection unit 6a that detects a target from the combined reception signal as a first target detection unit.
[0021]
Also, as a second combiner, an upper sub-array for combining received signal outputs from transmitting / receiving modules 211 to 2 mk connected to a sub-array (hereinafter referred to as an upper sub-array) forming an upper opening by grouping antenna elements 111 to 1 mk. A transmitting / receiving module 21 (k + 1) to a sub-array (hereinafter referred to as a lower sub-array) forming a lower opening by grouping the antenna elements 11 (k + 1) to 1mn as a third synthesizer and a third synthesizer. And a lower sub-array synthesizer 9 for synthesizing a received signal output from 2mn. The upper sub-array synthesizer 8 and the lower sub-array synthesizer 9 are provided with corresponding target detectors 6b and 6c for detecting targets from the combined received signals as second plural target detectors. is there.
[0022]
Further, it has a beam control unit 7 for controlling formation and scanning of transmission / reception beams based on transmission / reception timing, and a relay unit 2 for relaying a control signal output from the beam control unit 7 to the transmission / reception modules 211 to 2mn. .
[0023]
Next, the operation of the antenna device having the above configuration will be described. At the time of transmission, first, the phase shift amount and the signal path for forming a predetermined transmission beam with the full aperture of the array antenna 1 are transmitted from the beam control unit 7 to each of the transmission / reception modules 211 to 2mn via the relay unit. A control signal for switching to the “transmission” side is transmitted. Subsequently, a transmission timing signal is transmitted from the beam control unit 7 to the transmission unit 4, and the transmission unit 4 generates a source signal of the transmission pulse. When this source signal is distributed by the distributor 3 and output to each of the transmission / reception modules 211 to 2mn, the phase is controlled in each of these transmission / reception modules and further power-amplified. It is transmitted to each of the antenna elements 111 to 1mn. Then, a transmission pulse signal is emitted from the array antenna 1 with a predetermined transmission beam.
[0024]
Further, at the time of reception, in conjunction with the operation mode, in the tracking mode, reception is performed by forming a predetermined reception beam at the full aperture of the array antenna 1, and in the search mode, predetermined reception beams are respectively provided at the upper opening and the lower opening. A reception beam is formed and reception is performed.
[0025]
At the time of reception at the full aperture, a phase shift amount for forming a predetermined reception beam at the full aperture from the beam control unit 7 to each of the transmission / reception modules 211 to 2mn via the relay unit 2, and a signal path Is switched to the "reception" side. Next, when the received signals received by each of the antenna elements 111 to 1mn of the array antenna 1 are sent to each of the transmitting and receiving modules 211 to 2mn connected to each of the antenna elements, low noise is generated in each of these receiving modules. After being amplified and controlled in phase, they are combined by the combiner 5 and sent to the receiving section 61a in the target detecting section 6a as a combined received signal.
[0026]
On the other hand, at the time of reception after forming a predetermined reception beam in each of the upper opening and the lower opening, the transmission / reception modules 211 to 2mk connected to the upper sub-array and the transmission / reception module 21 (k + 1) connected to the lower sub-array A phase shift amount for forming a predetermined reception beam in each aperture is set for each of the distances 2 to 2mn. Then, the received signals from the upper and lower sub-arrays are subjected to low noise amplification and phase control in the corresponding transmission / reception modules, and then the received signals from the upper sub-array are combined by the upper sub-array combiner 8 and output from the target detector 6b. And the received signal from the lower sub-array is synthesized by the lower sub-array synthesizer 9 and sent to the receiver 61c in the target detector 6c as a synthesized received signal of each sub-array.
[0027]
The receiving units 61a, 61b, and 61c perform low-noise amplification on the respective combined received signals, perform frequency conversion based on the local signal from the transmitting unit 4, and extract an intermediate frequency signal using a low-pass filter. Further, the signal is converted into a digital signal and transmitted to the signal processing units 62a, 62b and 62c as a digital reception video signal. In the signal processing units 62a, 62b and 62c, the digital received video signal is subjected to pulse compression processing, MTI (Moving Target Indication) processing, MDF (Multi Doppler Filterbank) processing, and the like, thereby suppressing clutter and the like. After improving the / N ratio, a target is detected based on the received signal strength. Information on the detected direction and distance of the target is output to another device for display or the like, and is also sent to the beam control unit 7 as target information. Then, the control amount (phase shift amount, control signal) for the next transmission / reception timing is calculated in the beam control unit 7.
[0028]
Further, along with the above-described transmission and reception operations, the formation and scanning of the transmission and reception beams are controlled by the beam control unit 7 in accordance with the respective search and tracking operation modes. The formation and scanning of transmission / reception beams in each of these operation modes will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram of transmission / reception timing in search and tracking modes, and beam formation and scanning.
[0029]
First, in the search mode, as shown in FIG. 2A, a search coverage set in advance in the azimuth and elevation directions is made to correspond to the division of the opening of the array antenna 1 and an upper search coverage and a lower search coverage. Divided into regions. The repetition timing of transmission and reception for each search coverage area is the same, and a predetermined search beam is transmitted in an independent direction (azimuth and elevation) at the full aperture during transmission and at the upper aperture and lower aperture during reception. They are formed and scanned at the same time. That is, at the transmission timing, a transmission beam 1 is formed in a specific direction in the upper search area, and a transmission beam 2 is formed in a specific direction in the lower search area at the full aperture of the array antenna 1. Are transmitted at different times so that they do not overlap with each other.
[0030]
At the reception timing, the reception beam 1 corresponding to the transmission beam 1 is formed at the upper aperture using the upper sub-array of the array antenna 1, and the signal received by the reception beam 1 is transmitted to the upper sub-array combiner 8. After the target detection processing is performed by the target detection unit 6b, the target information is sent to the beam control unit 7. Similarly, a reception beam 2 corresponding to the transmission beam 2 is formed at a lower aperture using the lower sub-array of the array antenna 1, and a signal received by the reception beam 2 is transmitted to the lower sub-array combiner 9. After being combined and subjected to target detection processing by the target detection unit 6c, the target information is sent to the beam control unit 7.
[0031]
Then, the directions of formation of these search transmitting / receiving beams are moved in the elevation and azimuth directions in a predetermined order, and the entire search coverage area is scanned.
[0032]
On the other hand, in the tracking mode, as shown in FIG. 2B, at the transmission timing, a predetermined tracking transmission beam is formed in the full aperture of the array antenna 1 in the azimuth and elevation direction of the target target, and the transmission operation is performed. It is. At the reception timing, a predetermined tracking reception beam is formed in the same direction as the target target at the full aperture of the array antenna 1, and the signal received by this beam is synthesized by the synthesizer 5, and the target detection unit 6a detects the target. After the processing, the detected target information is sent to the beam control unit 7. Then, during the tracking mode, these transmission / reception operations are repeated.
[0033]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the opening of the array antenna 1 is divided into two in the elevation direction, and a predetermined entire search area is also divided in accordance with the division. Then, two search transmission / reception beams are simultaneously and independently formed in each of the divided search coverage areas, and the target is detected. At the time of tracking, target tracking is performed using the full aperture of the array antenna 1 with high accuracy. Thus, the divided search coverages can be simultaneously and independently scanned without affecting the accuracy of the target tracking, and the frame time can be reduced to improve the search data rate.
[0034]
Further, the repetition timing of transmission and reception for each search coverage area is the same, and at the transmission timing, the transmission pulse signals to each search coverage area are shifted in time so as not to overlap each other to form a transmission beam in a predetermined direction. ing. Thereby, interference between the search coverage areas during target detection can be reduced, and stable target detection can be performed.
[0035]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the antenna device according to the present invention. This antenna device is different from the above-described first embodiment in that an input signal to a target detection unit 6a is converted into either a combiner 5 by a switch 10 or a received signal combined from an upper sub-array combiner 8. The difference is that switching is possible, and only the difference will be described.
[0036]
The antenna device according to the second embodiment includes an array antenna 1 including a plurality of (m * n) antenna elements 111 to 1mn two-dimensionally arranged in m directions in an azimuth direction and n directions in an elevation direction. A plurality of (m * n) transmission / reception modules 211 to 2mn respectively connected to a plurality of (m * n) antenna elements, a transmission unit 4 for generating a transmission pulse source signal, A distributor 3 for distributing the source signal and outputting the signal to each of the transmitting / receiving modules 211 to 2mn; a combiner 5 for combining the received signal outputs from the transmitting / receiving modules 211 to 2mn as a first combiner; The upper sub-array synthesizer 8 that synthesizes the reception signal outputs from the transmission / reception modules 211 to 2mk connected to the upper sub-array, and the third synthesizer that is connected to the lower sub-array. And a lower sub-array combiner 9 for combining a received signal output from the transceiver module 21 (k + 1) ~2mn.
[0037]
Also, 6a and 6b for detecting a target from the received signals synthesized by the upper sub-array synthesizer 8 and the lower sub-array synthesizer 9, respectively, and the input signal from the synthesizer 5 to the target detector 6a depending on the operation mode. A switch 10 capable of switching to the received signal, a beam controller 7 for controlling formation and scanning of a transmission / reception beam based on transmission / reception timing, and a control signal output from the beam controller 7 for transmitting / receiving modules 211 to 2mn And a relay unit 2 for relaying the data.
[0038]
Also in the above-described configuration, at the time of reception, in conjunction with the operation mode, in the tracking mode, reception is performed by forming a predetermined reception beam at the full aperture of the array antenna 1, and in the search mode, the upper aperture and the lower aperture are formed. Reception is performed by forming a predetermined reception beam for each.
[0039]
At the time of reception at the full aperture, the switch 10 is switched by the switch signal from the beam control unit 7 so that the combined reception signal from the combiner 5 is input to the target detection unit 6a. Then, the signals received by the full aperture of the array antenna 1 are combined by the combiner 5 via the transmission / reception modules 211 to 2mn, and further subjected to the target detection processing by the target detection unit 6a via the switch 10. The detected target information is sent to the beam control unit 7.
[0040]
On the other hand, at the time of reception after forming a predetermined reception beam in each of the upper opening and the lower opening, the beam control unit 7 transmits the reception signal from the upper sub-array combiner 8 to the target detection unit 6a. The switch 10 is switched by the switching signal. The signals received by the upper sub-array of the array antenna 1 are synthesized by the upper sub-array synthesizer 8 via the transmission / reception modules 211 to 2mk, and further subjected to target detection processing by the target detector 6a via the switch 10. After that, the detected target information is sent to the beam control unit 7. The signals received by the lower sub-array of the array antenna 1 are combined by the lower sub-array combiner 9 via the transmission / reception modules 21 (k + 1) to 2mn, and further subjected to target detection processing by the target detection unit 6b. The detected target information is sent to the beam control unit 7.
[0041]
Further, the formation and scanning of the transmission / reception beam shown in FIG. 2 are controlled by the beam controller 7 in accordance with the respective operation modes of search and tracking. The switching signal is output from the beam control unit 7, and the input signal to the target detection unit 6a is switched according to the operation mode.
[0042]
In the above-described second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment, it is possible to simultaneously and independently scan the divided search coverages without affecting the accuracy at the time of target tracking. It is possible to shorten the frame time and improve the search data rate. In addition, interference between the search coverage areas during target detection can be reduced, and stable target detection can be performed.
[0043]
Further, in the present embodiment, the input signal to the target detection unit 6a is switched according to the operation mode. As a result, the target detection unit 6a can be used in both the search and tracking operation modes, and it is possible to prevent an increase in the size of the apparatus.
[0044]
In the first and second embodiments described above, the aperture of the array antenna 1 is divided into two in the elevation direction, but may be divided into three or more. It is also possible to adopt a configuration in which a plurality of parts are divided in the azimuth direction or in both the elevation angle and the azimuth direction.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, the aperture of the array antenna is divided into a plurality of beams, and beam control is performed with the full aperture and each of the divided apertures, thereby shortening the frame time and improving the search data rate, and improving the transmission timing. By transmitting the transmission pulse signals to the respective search coverage areas corresponding to the divided apertures at different times so as not to overlap each other, the interference between the search coverage areas at the time of target detection is reduced and stable. Target detection can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an antenna device according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of transmission / reception timing in a search and tracking mode, and beam formation and scanning by the antenna device having the configuration of FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the antenna device according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a conventional antenna device.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of the configuration of a transmission / reception module.
FIG. 6 is a conceptual diagram of transmission / reception timing in a search and tracking mode by a conventional antenna device, and beam formation and scanning.
[Explanation of symbols]
1 Array antenna
2 Relay unit
3 distributor
4 Transmission section
5 Synthesizer
6 Target detector
7 Beam control unit
8 Upper sub-array synthesizer
9 Lower sub-array synthesizer
10 Switch
61 Receiver
62 signal processing unit
111-1mn antenna element
211-2mn transmitting / receiving module

Claims

An array antenna having an aperture in which a plurality of antenna elements are two-dimensionally arranged;
A distributor that distributes a transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna;
A transmission unit that supplies the transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna via the distributor,
A first combiner that combines received signals from the plurality of antenna elements of the array antenna;
A first target detection unit that detects a target using the received signal synthesized from the synthesizer;
The aperture of the array antenna is divided into a plurality of (s) regions, and the plurality of antenna elements are grouped corresponding to each of the regions to form a plurality of (s) subarrays. A second to (s + 1) th combiner for combining received signals from the plurality of antenna elements,
A second plurality of (s) target detection units for detecting a target using the respective combined reception signals from the second to (s + 1) th combiners;
The aperture of the array antenna and the number of (s) antennas are determined based on target detection results from the first and second plurality of (s) target detectors and a preset transmission / reception time schedule. And a beam control means for forming predetermined transmission and reception beams at respective apertures of the sub-array and scanning these beams.

2. The antenna device according to claim 1, wherein the beam control unit forms a transmission beam at a transmission timing by shifting a time in a plurality of (s) directions different from each other at an aperture of the array antenna.

An array antenna having an aperture in which a plurality of antenna elements are two-dimensionally arranged;
A distributor that distributes a transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna;
A transmission unit that supplies the transmission pulse signal to the plurality of antenna elements of the array antenna via the distributor,
A first combiner that combines received signals from the plurality of antenna elements of the array antenna;
The aperture of the array antenna is divided into a plurality of (s) regions, and a plurality of (s) sub-arrays are formed by grouping the plurality of antenna elements corresponding to these regions. A second to (s + 1) th combiner for combining received signals from the plurality of antenna elements,
A plurality of (s) target detection units for detecting a target by using respective combined reception signals from the second to (s + 1) th combiners;
A switch for switching and connecting the received signal synthesized from the first synthesizer to any one of the plurality of (s) target detection units;
Based on target detection results from the plurality of (s) target detection units and a preset transmission / reception time schedule, predetermined transmission and reception are performed on the aperture of the array antenna and the respective apertures of the plurality of (s) subarrays. An antenna device comprising: a beam control unit that forms a reception beam and scans these beams.

4. The antenna device according to claim 3, wherein the beam control unit forms a transmission beam at a transmission timing by shifting a time in a plurality of (s) directions different from each other in the aperture of the array antenna.