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曲面アレイのアンテナパターン合成法

国内特許コード P05A008048
整理番号 1803
掲載日 2005年12月2日
出願番号 特願平09-091652
公開番号 特開平10-270930
登録番号 特許第3072364号
出願日 平成9年3月26日(1997.3.26)
公開日 平成10年10月9日(1998.10.9)
登録日 平成12年6月2日(2000.6.2)
発明者
  • 荒木 完
  • 坂本 元
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 曲面アレイのアンテナパターン合成法
発明の概要 【課題】 ビーム幅を狭くすること、さらにはナル深度をとること、指向性利得を上げること等、多目的同時ビームパターンの合成を可能とし、任意の所望波に対する近似度を、満足度という評価規範を使うことによって定量的に表現する。
【解決手段】 曲面上に配列された複数個の素子アンテナから成るアレイアンテナの励振振幅位相を決める曲面アレイのアンテナパターン合成法において、初期アンテナパターン21を所望のテーラーパターン22に近付けて、主ビームのビーム幅をなるべく狭くし、同時にサイドローブレベルを低下させ、クラッタや妨害波などの不要波を除去する多目的なアンテナパターンを実現するために、フェーズドアレイにおける拘束条件付最小電力法を、ファジィ線形計画法を導入することによって改良して励振振幅位相を数値的に求める構成である。
従来技術、競合技術の概要


図5は、例えば、昭和63年電子情報通信学会、アンテナ伝搬研究会、A.PS8-84.「素子密度を考慮したコンフォーマルアレイアンテナの低サイドローブパターンの形成法」、針生他に示された平面投影法とよばれる、アレイアンテナ励振方式である。図5において1は任意の凸型曲面、2は曲面上に配列された素子アンテナ、3は移相器、4は振幅制御器、5は素子アンテナのアンテナパターン、6は素子アンテナの局在する曲面上位置における法線方向、7は開口投影面、8は主ビーム方向である。平面投影法は、任意形状のアレイアンテナに対し低サイドローブパターンを与える励振分布を簡易に求める指向性合成アルゴリズムである。このアルゴリズムは曲面状アレイアンテナの各素子アンテナを主ビーム軸に直交する平面7に投影し、このときの素子密度と6の素子パターンの主ビーム方向への振幅を考慮して低サイドローブパターンを形成する開口面分布を求めるものである。励振分布の求め方は、図6のステップ1からステップ6のとおりである。
図7は、IEEE TRANSACTION ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL.AP-34,NO.6,JUN1986 "An Algorithm Pattern Synthesis Improvement", Y.Suzuki に示された拘束条件付出力電力最小化法によるアレイアンテナ励振方式で、これはアダプティブアレイアンテナ理論から導入された手法である。図7において、11は拘束方向、12は所望信号の到来方向、13は目標とするサイドローブレベル、14は観測方向の角度、15は所望のテーラーパターン、16は実際のアンテナパターンである。所望の信号方向からの到来信号に対しては一定のアレイ出力を保証するようにウェイトを拘束し、その条件下でアレイの全出力を最小化することにより、それ以外から到来する不要波を除去しようとするものである。この手法を曲面状アンテナのパターン合成に応用した場合、所望波をテーラーパターンとするとき図7に示すようにリニアアレイのテーラーパターンの零点を拘束点と見なし、それ以外の方向を不要波到来方向と見なして、受信電力を最小化することによってなるべくサイドローブレベルを下げようとするものである。そのアルゴリズムとして図8に示すように拘束条件付出力電力最小化法を使用するものである。

産業上の利用分野


本発明は、ファジィ線形計画法を応用することによって、曲面上に存在するアレイアンテナの素子を用いて任意のアンテナパターンを合成可能な振幅位相制御を実行する曲面アレイのアンテナパターン合成法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
曲面上に配列された複数個の素子アンテナから成るアレイアンテナの励振振幅位相を決める曲面アレイのアンテナパターン合成法において、
曲面上に置かれた素子アンテナの位置を、曲面を投影した開口面に与え、次に投影された素子アンテナ位置にテーラーパターンを実現するためのテーラー分布による振幅を与え、さらに、アレイファクターを合成するための位相中心を曲面体内に定義した基準に設定し、次に各素子アンテナ間の位相差を行路差として考慮し、各素子アンテナの振幅は素子アンテナ位置のテーラー分布を与えてアレイパターンの合成を行い、複素疑似テーラーパターンを作るステップ(I)と、
前記複素疑似テーラーパターンの絶対値をとった疑似テーラーパターンの零点n及びサイドローブピーク点P(i:0又は正の整数)を拘束方向の角度として設定するステップ(II)と、
初期ウェイトを用いて初期パターンを形成し、n及びにおけるの観測方向の角度上で当該初期パターンのレベルを求めるステップ(III)と、
及びPの角度におけるテーラーパターンのレベルと初期パターンとのレベル差をi番目の拘束点におけるファジィ制約条件の不等号を意味するメンバーシップ関数のパラメータ(b,d)(但し、bはあいまい区間の上限値を、dはファジィ制約におけるあいまい区間)とするステップ(IV)と、
前記疑似テーラーパターンのn及びPの角度における疑似テーラーパターン上の偏角φ(但し、φは前記疑似テーラーパターンにおけるi番目の拘束応答ベクトルFの偏角)を求めるステップ(V)と、
拘束行列C、ウェイトW及び拘束応答値|F|の関係を下記(1)式を用いて展開し下記(3)式のように極座標表示に変換するステップ(VI)と、
【数5】
前記(3)式をファジィ線形計画問題に拡張して下記(5)式の拘束条件を求めるステップ(VII)と、
【数6】
前記ファジィ線形計画問題を等価変換式を用いて非ファジィ線形計画問題に直し、通常のシンプレックス法を用いて解くステップ(VIII)と、
前記非ファジィ線形計画問題の実行可能解の中から、各拘束条件の満足度の最小値を最大にするように素子アンテナに加わる前記ウェイトWを制御することによって最大化決定λ(拘束条件全体の満足度)及びその時のウェイトWを求めアンテナパターンを合成するステップ(IX)と、
を順次実行することを特徴とする曲面アレイのアンテナパターン合成法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1997091652thum.jpg
出願権利状態 登録
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