特許 7530188 フェーズドアレイアンテナ較正装置、フェーズドアレイアンテナシステム及びフェーズドアレイアンテナ較正プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】フェーズドアレイアンテナ較正装置、フェーズドアレイアンテナシステム及びフェーズドアレイアンテナ較正プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/40 20060101AFI20240731BHJP

   H01Q 3/26 20060101ALI20240731BHJP

   G01S 13/95 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

G01S7/40 104

H01Q3/26 Z

G01S13/95

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020042663

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2021143932

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】嶋村 重治

【審査官】安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－１６２８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２６４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４０１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２４２９１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第２０１１－００４９１１３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２，

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５，

Ｈ０１Ｑ ３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フェーズドアレイアンテナの較正時において、各素子の種信号が、前記各素子のＤ／Ａ変換器でＤ／Ａ変換され、前記各素子のＤ／Ａ変換器と励振位相調整器との間の上流回路を経て、前記各素子の励振位相調整器で励振位相を回転され、前記各素子の端手前の切替回路で折り返され、前記各素子の切替回路とＡ／Ｄ変換器との間の折返回路を経て、前記各素子のＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換され、前記各素子及び隣接素子の上流回路から前記各素子の折返回路への漏洩信号を重畳され、前記各素子の折返信号として生成され、
前記フェーズドアレイアンテナの較正時において、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させたうえで、前記各素子の前記折返信号を取得する励振位相回転部と、
前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号のＩＱ平面上の信号円の中心を、前記漏洩信号のＩＱ平面上の信号点として抽出したうえで、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去する漏洩信号除去部と、
を備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ較正装置。

【請求項2】

前記励振位相回転部は、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を、２πｍ／ｎ＋φ（ｎは２以上の自然数、ｍは０以上ｎ－１以下の自然数、φは任意の実数。）に回転させ、
前記漏洩信号除去部は、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号のＩＱ平面上の信号点の平均を、前記漏洩信号のＩＱ平面上の信号点として抽出する
ことを特徴とする、請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ較正装置。

【請求項3】

前記励振位相回転部は、前記各素子の励振位相調整器の励振位相の変化に伴う、前記各素子の励振位相調整器の励振振幅の変化を打ち消すように、前記各素子の励振位相調整器の励振振幅を調整したうえで、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させる
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のフェーズドアレイアンテナ較正装置。

【請求項4】

前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去した結果について、前記フェーズドアレイアンテナの非運用時での除去結果に対する前記フェーズドアレイアンテナの運用時での除去結果の残差に基づいて、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を較正する励振位相較正部をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のフェーズドアレイアンテナ較正装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載のフェーズドアレイアンテナ較正装置と、前記フェーズドアレイアンテナの前記各素子と、前記各素子の励振位相調整器と、前記各素子の端手前の切替回路と、前記各素子のＤ／Ａ変換器と、前記各素子のＡ／Ｄ変換器と、前記各素子のＤ／Ａ変換器と励振位相調整器との間の上流回路と、前記各素子の切替回路とＡ／Ｄ変換器との間の折返回路と、を備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナシステム。

【請求項6】

フェーズドアレイアンテナの較正時において、各素子の種信号が、前記各素子のＤ／Ａ変換器でＤ／Ａ変換され、前記各素子のＤ／Ａ変換器と励振位相調整器との間の上流回路を経て、前記各素子の励振位相調整器で励振位相を回転され、前記各素子の端手前の切替回路で折り返され、前記各素子の切替回路とＡ／Ｄ変換器との間の折返回路を経て、前記各素子のＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換され、前記各素子及び隣接素子の上流回路から前記各素子の折返回路への漏洩信号を重畳され、前記各素子の折返信号として生成され、
前記フェーズドアレイアンテナの較正時において、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させたうえで、前記各素子の前記折返信号を取得する励振位相回転ステップと、
前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号のＩＱ平面上の信号円の中心を、前記漏洩信号のＩＱ平面上の信号点として抽出したうえで、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去する漏洩信号除去ステップと、
を順にコンピュータに実行させるためのフェーズドアレイアンテナ較正プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、フェーズドアレイアンテナを較正する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

フェーズドアレイアンテナを較正する技術が、非特許文献１等に開示されている。非特許文献１では、ＲＥＶ法（Ｒｏｔａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ Ｖｅｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ）が開示されている。送信較正時では、各素子の送信波を外部アンテナで受信し、受信較正時では、外部アンテナの送信波を各素子で受信する。ＲＥＶ法では、ある素子の送信／受信位相の変化に伴う、全素子の送信／受信合成振幅の変化に基づいて、その素子の送信／受信位相及び送信／受信振幅を測定する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】真野清司、片木孝至、“フェイズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法－素子電界ベクトル回転法－”、電子情報通信学会論文誌、電子情報通信学会、１９８２年５月、第Ｂ６５巻、第５号、ｐｐ．５５５－５６０．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、フェーズドアレイアンテナの非運用時（工場出荷時及び定期点検時等）では、外部アンテナを使用することができるため、ＲＥＶ法を適用することができる。しかし、フェーズドアレイアンテナの運用時（気象レーダの観測運用時等）では、外部アンテナを使用することができないため、ＲＥＶ法を適用することができない。そこで、フェーズドアレイアンテナの非運用時での各素子の励振位相／振幅の較正状態を、フェーズドアレイアンテナの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することが望ましい。

【0005】

従来技術のフェーズドアレイアンテナシステムの構成を図１に示す。折返信号取得部８は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、各素子５－１、５－２、・・・の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２、・・・での出力と、各素子５－１、５－２、・・・の端手前の切替回路４－１、４－２、・・・での折り返しと、を経た折返信号Ｓ_Ｂを取得する。つまり、ＲＥＶ法と異なり、外部アンテナを使用していない。

【0006】

励振位相／振幅較正部１１は、折返信号Ｓ_Ｂを取得した結果について、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時での取得結果に対するフェーズドアレイアンテナＡの運用時での取得結果の残差に基づいて、各素子５－１、５－２、・・・の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２、・・・の励振位相／振幅を較正する。よって、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時での各素子５－１、５－２、・・・の励振位相／振幅の較正状態を、フェーズドアレイアンテナＡの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができる。

【0007】

しかし、各素子５－１、５－２、・・・の間隔は、半波長程度である。そして、各素子５－１、５－２、・・・が形成されるアンテナボードの裏側において、ＩＦ回路２－１、２－２、・・・及びＲＦ回路３－１、３－２、・・・が形成されるアナログ基板が配置される。よって、ＩＦ回路２－１、２－２、・・・及びＲＦ回路３－１、３－２、・・・において、空間結合又は基板上結合が発生し、アイソレーション特性が劣化する。

【0008】

すると、折返信号取得部８は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での出力と、素子５－１の端手前の切替回路４－１での折り返しと、を経るのみならず、素子５－１の下流側の折返回路３３－１、２２－１での、素子５－１及び隣接素子５－２の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２の上流回路２１－１、３２－１、２１－２、３２－２の漏洩信号Ｓ_Ｌの重畳と、をさらに経た折返信号Ｓ_Ｓ＝Ｓ_Ｂ＋Ｓ_Ｌを取得する。よって、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時での各素子５－１、５－２、・・・の励振位相／振幅の較正状態を、フェーズドアレイアンテナＡの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができない。

【0009】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、各素子の励振位相調整器での出力と、各素子の端手前の切替回路での折り返しと、を経た折返信号に基づいて、フェーズドアレイアンテナの非運用時での各素子の励振位相の較正状態を、フェーズドアレイアンテナの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することを目的とする。

【0010】

そして、本開示は、フェーズドアレイアンテナの運用時での各素子の励振位相の較正精度を向上させるために、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の寄与を、折返信号から除去することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決するために、各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させることとした。すると、各素子の励振位相調整器での出力と、各素子の端手前の切替回路での折り返しとは、各素子の励振位相調整器の励振位相の回転の影響を受ける。しかし、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の重畳は、各素子の励振位相調整器の励振位相の回転の影響を受けない。

【0012】

そこで、各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う折返信号の信号円の中心を、漏洩信号の信号点として抽出することとした。そして、各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での折返信号から、漏洩信号を除去することとした。

【0013】

具体的には、本開示は、フェーズドアレイアンテナにおいて、各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させたうえで、前記各素子の励振位相調整器での出力と、前記各素子の端手前の切替回路での折り返しと、前記各素子の下流側の折返回路での前記各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の重畳と、を経た折返信号を取得する励振位相回転部と、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号の信号円の中心を、前記漏洩信号の信号点として抽出したうえで、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去する漏洩信号除去部と、を備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ較正装置である。

【0014】

また、本開示は、フェーズドアレイアンテナにおいて、各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させたうえで、前記各素子の励振位相調整器での出力と、前記各素子の端手前の切替回路での折り返しと、前記各素子の下流側の折返回路での前記各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の重畳と、を経た折返信号を取得する励振位相回転ステップと、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号の信号円の中心を、前記漏洩信号の信号点として抽出したうえで、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去する漏洩信号除去ステップと、を順にコンピュータに実行させるためのフェーズドアレイアンテナ較正プログラムである。

【0015】

これらの構成によれば、フェーズドアレイアンテナの運用時での各素子の励振位相の較正精度を向上させるために、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の寄与を、折返信号から除去することができる。

【0016】

また、本開示は、前記励振位相回転部は、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を、２πｍ／ｎ＋φ（ｎは２以上の自然数、ｍは０以上ｎ－１以下の自然数、φは任意の実数。）に回転させ、前記漏洩信号除去部は、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う前記折返信号の信号点の平均を、前記漏洩信号の信号点として抽出することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ較正装置である。

【0017】

この構成によれば、各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う折返信号の信号点を真円に近似せず、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の寄与を、容易に折返信号から除去することができる。

【0018】

また、本開示は、前記励振位相回転部は、前記各素子の励振位相調整器の励振位相の変化に伴う、前記各素子の励振位相調整器の励振振幅の変化を打ち消すように、前記各素子の励振位相調整器の励振振幅を調整したうえで、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を回転させることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ較正装置である。

【0019】

この構成によれば、各素子の励振位相調整器での励振位相の回転に伴う折返信号の信号点を真円に近づけて、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の寄与を、高精度に折返信号から除去することができる。

【0020】

また、本開示は、前記各素子の励振位相調整器での励振位相の回転前での前記折返信号から、前記漏洩信号を除去した結果について、前記フェーズドアレイアンテナの非運用時での除去結果に対する前記フェーズドアレイアンテナの運用時での除去結果の残差に基づいて、前記各素子の励振位相調整器の励振位相を較正する励振位相較正部をさらに備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ較正装置である。

【0021】

この構成によれば、各素子の励振位相調整器での出力と、各素子の端手前の切替回路での折り返しと、を経た折返信号に基づいて、フェーズドアレイアンテナの非運用時での各素子の励振位相の較正状態を、フェーズドアレイアンテナの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができる。

【0022】

また、本開示は、以上に記載のフェーズドアレイアンテナ較正装置と、前記フェーズドアレイアンテナの前記各素子と、前記各素子の励振位相調整器と、前記各素子の端手前の切替回路と、前記各素子の下流側の折返回路と、前記各素子の励振位相調整器の上流回路と、を備えることを特徴とするフェーズドアレイアンテナシステムである。

【0023】

この構成によれば、以上に記載の効果を有するフェーズドアレイアンテナ較正装置を備えるフェーズドアレイアンテナシステムを提供することができる。

【発明の効果】

【0024】

このように、本開示は、各素子の励振位相調整器での出力と、各素子の端手前の切替回路での折り返しと、を経た折返信号に基づいて、フェーズドアレイアンテナの非運用時での各素子の励振位相の較正状態を、フェーズドアレイアンテナの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができる。

【0025】

そして、本開示は、フェーズドアレイアンテナの運用時での各素子の励振位相の較正精度を向上させるために、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相調整器の上流回路の漏洩信号の寄与を、折返信号から除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】従来技術のフェーズドアレイアンテナシステムの構成を示す図である。

【図2】本開示のフェーズドアレイアンテナシステムの構成を示す図である。

【図3】本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の手順を示す図である。

【図4】本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の処理を示す図である。

【図5】本開示の第１の漏洩信号抽出の処理を示す図である。

【図6】本開示の第２の漏洩信号抽出の処理を示す図である。

【図7】本開示の励振位相回転の処理を示す図である。

【図8】本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0028】

本開示のフェーズドアレイアンテナシステムの構成を図２に示す。フェーズドアレイアンテナシステムＳは、フェーズドアレイアンテナＡ及びフェーズドアレイアンテナ較正装置Ｃを備える。フェーズドアレイアンテナＡは、素子５－１、５－２、・・・について、Ｄ／Ａ変換器又はＡ／Ｄ変換器１－１、１－２、・・・、ＩＦ回路２－１、２－２、・・・、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・、切替回路４－１、４－２、・・・及びＡ／Ｄ変換器６－１、６－２、・・・を備える。フェーズドアレイアンテナ較正装置Ｃは、励振位相回転部７、折返信号取得部８、漏洩信号抽出部９、漏洩信号除去部１０及び励振位相／振幅較正部１１を備え、図３を用いて後述するフェーズドアレイアンテナ較正プログラムをコンピュータにインストールすることにより実現することができる。

【0029】

送信時には、送信信号は、Ｄ／Ａ変換器１－１、１－２、・・・でＤ／Ａ変換され、ＩＦ回路２－１、２－２、・・・の上流回路２１－１、２１－２、・・・及びＲＦ回路３－１、３－２、・・・の上流回路３２－１、３２－２、・・・を経て、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２、・・・で位相／振幅を調整され、切替回路４－１、４－２、・・・（スイッチ又はカプラ等）で素子５－１、５－２、・・・に出力され、素子５－１、５－２、・・・で送信される。

【0030】

受信時には、受信信号は、素子５－１、５－２、・・・で受信され、切替回路４－１、４－２、・・・（スイッチ又はカプラ等）でＲＦ回路３－１、３－２、・・・に出力され、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２、・・・で位相／振幅を調整され、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・の上流回路３２－１、３２－２、・・・及びＩＦ回路２－１、２－２、・・・の上流回路２１－１、２１－２、・・・を経て、Ａ／Ｄ変換器１－１、１－２、・・・でＡ／Ｄ変換される。

【0031】

較正時には、種信号は、Ｄ／Ａ変換器１－１、１－２、・・・でＤ／Ａ変換され、ＩＦ回路２－１、２－２、・・・の上流回路２１－１、２１－２、・・・及びＲＦ回路３－１、３－２、・・・の上流回路３２－１、３２－２、・・・を経て、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２、・・・で位相／振幅を調整され、切替回路４－１、４－２、・・・（スイッチ又はカプラ等）でＲＦ回路３－１、３－２、・・・に折り返され、ＲＦ回路３－１、３－２、・・・の折返回路３３－１、３３－２、・・・及びＩＦ回路２－１、２－２、・・・の折返回路２２－１、２２－２、・・・を経て、Ａ／Ｄ変換器６－１、６－２、・・・でＡ／Ｄ変換され、折返信号取得部８により取得される。

【0032】

本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の手順を図３に示す。本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の処理を図４に示す。フェーズドアレイアンテナＡは、非運用時（工場出荷時及び定期点検時等）において、ＲＥＶ法等を用いて、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相／振幅を較正する（ステップＳ１）。

【0033】

励振位相回転部７は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時（工場出荷時及び定期点検時等）及び運用時（気象レーダの観測運用時等）において、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相を回転させる（ステップＳ２及びステップＳ６）。

【0034】

折返信号取得部８は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での出力と、素子５－１の端手前の切替回路４－１での折り返しと、を経るのみならず、素子５－１の下流側の折返回路３３－１、２２－１での、素子５－１及び隣接素子５－２の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２の上流回路２１－１、３２－１、２１－２、３２－２の漏洩信号Ｓ_Ｌの重畳と、をさらに経た折返信号Ｓ_Ｓ＝Ｓ_Ｂ＋Ｓ_Ｌを取得する（ステップＳ３及びステップＳ７）。

【0035】

すると、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での出力と、素子５－１の端手前の切替回路４－１での折り返しとは、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相の回転の影響を受ける。しかし、素子５－１の下流側の折返回路３３－１、２２－１での、素子５－１及び隣接素子５－２の励振位相／振幅調整器３１－１、３１－２の上流回路２１－１、３２－１、２１－２、３２－２の漏洩信号Ｓ_Ｌの重畳は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相の回転の影響を受けない。なお、漏洩信号Ｓ_Ｌを重畳されない折返信号Ｓ_Ｂと、漏洩信号Ｓ_Ｌを重畳された折返信号Ｓ_Ｓと、漏洩信号Ｓ_Ｌとは、同一の周波数を有するため、同一のＩＱ平面上に描くことができる。

【0036】

漏洩信号抽出部９は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号円の中心を、漏洩信号Ｓ_Ｌの信号点として抽出する（ステップＳ４及びステップＳ８）。図４の左欄及び中欄では、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号円及び漏洩信号Ｓ_Ｌの信号点が記載されている。

【0037】

漏洩信号除去部１０は、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓから、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去する（ステップＳ５及びステップＳ９）。図４の左欄及び中欄では、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時及び運用時において、励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓの信号ベクトルと、漏洩信号Ｓ_Ｌの信号ベクトルと、の差分ベクトルとして、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルが記載されている。

【0038】

励振位相／振幅較正部１１は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓから、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去した結果について、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時での除去結果に対するフェーズドアレイアンテナＡの運用時での除去結果の残差に基づいて、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相／振幅を較正する（ステップＳ１０）。図４の右欄では、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時に対して、フェーズドアレイアンテナＡの運用時において、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルの残差が記載されている。そして、フェーズドアレイアンテナＡの運用時において、素子５－１の励振位相／振幅の較正が記載されている。

【0039】

よって、フェーズドアレイアンテナＡの運用時での各素子の励振位相／振幅の較正精度を向上させるために、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相／振幅調整器の上流回路の漏洩信号Ｓ_Ｌの寄与を、折返信号Ｓ_Ｓから除去することができる。

【0040】

そして、各素子の励振位相／振幅調整器での出力と、各素子の端手前の切替回路での折り返しと、を経た折返信号Ｓ_Ｂに基づいて、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時での各素子の励振位相／振幅の較正状態を、フェーズドアレイアンテナＡの運用時でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができる。

【0041】

本開示の第１の漏洩信号抽出の処理を図５に示す。励振位相回転部７は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相を、任意位相に回転させる（ステップＳ２及びステップＳ６）。漏洩信号抽出部９は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点を、真円に最小自乗法で近似して、その真円の中心を漏洩信号Ｓ_Ｌの信号点として抽出する（ステップＳ４及びステップＳ８）。

【0042】

図５の左欄では、励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓの信号ベクトルと、励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点と、が記載されている。図５の右欄では、励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号円（最小自乗法で中心を計算）と、漏洩信号Ｓ_Ｌの信号ベクトルと、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルと、が記載されている。

【0043】

各素子の励振位相／振幅調整器での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点を真円に近似して、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相／振幅調整器の上流回路の漏洩信号Ｓ_Ｌの寄与を、高精度に折返信号Ｓ_Ｓから除去することができる。

【0044】

本開示の第２の漏洩信号抽出の処理を図６に示す。励振位相回転部７は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相を、２πｍ／ｎ＋φ（ｎは２以上の自然数、ｍは０以上ｎ－１以下の自然数、φは任意の実数。）に回転させる（ステップＳ２及びステップＳ６）。漏洩信号抽出部９は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点を、真円に最小自乗法で近似せず、これらの信号点の平均を漏洩信号Ｓ_Ｌの信号点として抽出する（ステップＳ４及びステップＳ８）。

【0045】

図６の左欄では、励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓの信号ベクトルと、励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点と、が記載されている。図６の右欄では、励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号円（信号点平均で中心を計算）と、漏洩信号Ｓ_Ｌの信号ベクトルと、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルと、が記載されている。

【0046】

各素子の励振位相／振幅調整器での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点を真円に近似せず、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相／振幅調整器の上流回路の漏洩信号Ｓ_Ｌの寄与を、容易に折返信号Ｓ_Ｓから除去することができる。

【0047】

本開示の励振位相回転の処理を図７に示す。励振位相回転部７は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相の変化に伴う、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振振幅の変化を打ち消すように、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振振幅を調整したうえで、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相を回転させる（ステップＳ２及びステップＳ６）。ここで、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振位相の変化に伴う、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の励振振幅の変化は、素子５－１の励振位相／振幅調整器３１－１の仕様として既知である。

【0048】

図７の左欄では、励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓの信号ベクトルと、励振振幅の調整がない状態での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点と、励振振幅の調整がない状態での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号楕円と、が記載されている。図７の右欄では、励振位相の回転前での折返信号Ｓ_Ｓの信号ベクトルと、励振振幅の調整がある状態での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点と、励振振幅の調整がある状態での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号真円と、が記載されている。

【0049】

各素子の励振位相／振幅調整器での励振位相の回転に伴う折返信号Ｓ_Ｓの信号点を真円に近づけて、各素子の下流側の折返回路での各素子及び隣接素子の励振位相／振幅調整器の上流回路の漏洩信号Ｓ_Ｌの寄与を、高精度に折返信号Ｓ_Ｓから除去することができる。

【0050】

本開示のフェーズドアレイアンテナ較正の結果を図１０に示す。図１０の左欄では、擬似的に温度変動又は経年変化を与える前における、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時について、較正結果を示す。図１０の中欄では、擬似的に温度変動又は経年変化を与えた後における、フェーズドアレイアンテナＡの運用時について、較正結果を示す。

【0051】

図１０の左欄及び中欄では、漏洩信号Ｓ_Ｌが除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルは、離散的な励振位相／振幅調整器（４ビット）の励振位相の回転（２^４＝１６個）に伴って、ＩＱ平面の原点を中心として回転している。図１０の右欄では、フェーズドアレイアンテナＡの非運用時に対して、フェーズドアレイアンテナＡの運用時において、漏洩信号Ｓ_Ｌを除去された折返信号Ｓ_Ｂの信号ベクトルの残差が記載されており、フェーズドアレイアンテナＡの運用時において、フェーズドアレイアンテナ較正が記載されている。

【0052】

本実施形態では、各素子の励振位相／振幅調整器の励振位相／振幅を較正している。変形例として、各素子の励振位相／振幅調整器の励振位相のみを較正してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0053】

このように、本開示のフェーズドアレイアンテナ較正装置、フェーズドアレイアンテナシステム及びフェーズドアレイアンテナ較正プログラムは、フェーズドアレイアンテナの非運用時（工場出荷時及び定期点検時等）での各素子の励振位相／振幅の較正状態を、フェーズドアレイアンテナの運用時（気象レーダの観測運用時等）でもＲＥＶ法以外の方法を適用して維持することができる。

【符号の説明】

【0054】

Ｓ：フェーズドアレイアンテナシステム
Ａ：フェーズドアレイアンテナ
Ｃ：フェーズドアレイアンテナ較正装置
１－１、１－２：Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器
２－１、２－２：ＩＦ回路
３－１、３－２：ＲＦ回路
４－１、４－２：切替回路
５－１、５－２：素子
６－１、６－２：Ａ／Ｄ変換器
７：励振位相回転部
８：折返信号取得部
９：漏洩信号抽出部
１０：漏洩信号除去部
１１：励振位相／振幅較正部
２１－１、２１－２：上流回路
２２－１、２２－２：折返回路
３１－１、３１－２：励振位相／振幅調整器
３２－１、３２－２：上流回路
３３－１、３３－２：折返回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】