Antenna Magus Array Synthesis
アンテナ・アレイ設計を簡素化
The Antenna Magus Array Synthesis Tool
このアレイ合成ツールは、アレイ設計の初期段階に役立ちます。励振分布や放射素子が異なる、直線状、平面状、円形状などさまざまな形状のアレイを合成するエンジニアをサポートします。このアレイ合成ツールは、各種の設計アルゴリズムを用いて、目的に合わせたアレイ・パラメータを決定します。配列レイアウトを Antenna Magus にインポートし、演算子を使用してレイアウトを変更することもできます。
アレイ合成ツールの便利なアプリケーションに、分布行列(DM)インポート機能があります。タブ区切り形式(tsv)のファイルを使用して、カスタマイズした配列レイアウトを指定できます。Antenna Magus は、各アンテナ素子の間隔(X、Y、Z)、振幅、位相を読み取り、指定し素子パターンを使って合成アレイを計算します。
アンテナ・アレイのタイプ
Antenna Magus の情報ブラウザで、アレイ合成の使用方法の詳細を確認できます。1 つは Antenna Magus の[アンテナ・アレイ合成(Antenna Array Synthesis)]、もう 1 つは[ヘルプ(Help)]の[アレイ合成ツールの使い方は? (How do I use the Array Synthesis tool?)]です。後者の記事には、各種励振テーパーの詳細説明や参考資料も記載されています。
- 直線状
- 平面状
- 円形状
- 同心円状
- 円筒状
- 三角形状
Broadside with Default Taper
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅の指定に対して直線状のアレイを設計します。アレイの素子は X 軸に沿って配置され、YZ 平面に指向性ピークがある X 軸対称のパターンが生成されます(ブロードサイド)。
この設計アルゴリズムは、素子間の間隔を常に 0.49 λ に設定します。20 dB を下回る指向性、または 20°を上回るビーム幅を指定すると、すべてのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ドルフ・チェビシェフの励振テーパー]。高利得設計の場合、最初の 5 つのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ヴィルヌーヴの励振テーパー]。
Broadside Directivity and Scan Angle
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、および走査角の指定に対して直線状のアレイを設計します。アレイの素子は X 軸に沿って配置され、YZ 平面から外れた指定走査角に指向性のピークがある、X 軸に回転対称のパターンが生成されます。
この設計アルゴリズムは、素子間の間隔を常に 0.49 λ に設定します。20 dB を下回る指向性、または 20°を上回るビーム幅を指定すると、すべてのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ドルフ・チェビシェフの励振テーパー]。高利得設計の場合、最初の 5 つのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ヴィルヌーヴの励振テーパー]。走査角度を指定すると、素子間の励振位相がオフセットされます。
Broadside Directivity and Excitation Taper
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、および走査角の指定に対して直線状のアレイを設計します。アレイの素子は X 軸に沿って配置され、YZ 平面から外れた指定走査角に指向性のピークがある、X 軸に回転対称のパターンが生成されます。
この設計アルゴリズムは、素子間の間隔を常に 0.5 λ に設定します。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。
Broadside Directivity, Scan Angle and Taper
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、走査角、励振テーパーの指定に対して直線状のアレイを設計します。励振テーパーはサイド・ローブを制御します。走査角(ブロードサイドから指定)を指定することで、その角度分ずれたアレイが生成されます。設計されるアレイの素子は、3 軸のいずれかに沿って配置されます。この軸に直行する平面から外れた指定走査角に指向性のピークがあり、指定した軸に回転対称のパターンが生成されます。
この設計アルゴリズムでは、素子間の間隔を入力に使用できます。0 λ~5 λ の値を入力します。間隔が 0.5 λ を超えると、求めるメイン・ローブとともに不要なグレーティング・ローブが出現することがあります。その場合、指向性のピークが想定よりも低くなる可能性があります。グレーティング・ローブ内のエネルギーは、メイン・ローブの設計要件で補正できます。メイン・ローブの向きは、-90°~90°の間で指定できます。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。
End-Fire Directivity or Beamwidth
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅の指定に対して直線状のアレイを設計します。アレイの素子は X 軸に沿って配置され、生成されるパターンのメイン・ローブは、+x の方向に指向性のピークがあり、X 軸を中心とする回転体になります。
この設計アルゴリズムを使用すると、素子間の間隔は常に 0.49 λ になります。20 dB を下回る指向性、または 20°を上回るビーム幅を指定すると、すべてのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ドルフ・チェビシェフの励振テーパー]。高利得設計の場合、最初の 5 つのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低くなります[ヴィルヌーヴの励振テーパー]。走査角度を指定すると、素子間の励振位相がオフセットされます。
End-fire Directivity and Excitation Taper
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、および励振テーパーの指定に対して直線状のアレイを設計します。指向性のピークは、直交座標の任意の方向に設定できます。励振テーパーはサイド・ローブを制御します。このアレイの生成パターンは必ず、指定した軸に回転対称になります。
この設計アルゴリズムでは、素子間の間隔を入力に使用できます。0 λ~5 λ の値を入力します。間隔が 0.5 λ を超えると、求めるメイン・ローブとともに不要なグレーティング・ローブが出現することがあります。その場合、指向性のピークが想定よりも低くなる可能性があります。グレーティング・ローブ内のエネルギーは、メイン・ローブの設計要件で補正できます。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。
Broadside Null with Directivity and Taper
この合成アルゴリズムは、片方のヌルの指向性と励振テーパーの指定に対して、ブロードサイド・ヌルを持つ直線状のアレイを設計します。励振テーパーを指定するとサイド・ローブを制御できます。設計されるアレイの素子は、3 軸のいずれかに沿って配置されます。この軸に直行する平面上にヌルがあり、指定した軸に回転対称のパターンが生成されます。
このアルゴリズムが設計する素子間の間隔は常に 0.5 λ です。励振テーパーには、励振が同じ[一様(Uniform)]と、近傍のサイド・ローブに準一様の分布レベルを指定できる[ベイリス(Bayliss)]を選択できます。[ベイリス(Bayliss)]タイプのテーパーを選択すると、サイド・ローブのレベルと数を設定できます。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、アレイとその励振を直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、ユーザーが Antenna Magus のアレイ・ルーチンを使用して、カスタムのアレイ・レイアウトを評価できします。
アレイの方向、素子間の間隔、間隔決定方法、励振テーパーを、すべて指定できます。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。
Broadside Directivity or Beamwidth
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅の指定に対して平面状のアレイを設計します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置され、Z 軸の正負に沿って双方向のビームが生成されます。
この設計アルゴリズムでは素子間の間隔は常に 0.45 λ です。利得を指定すると X 方向と Y 方向で同数の放射素子が選択され、X 平面と Y 平面に 3 dB の異なるビーム幅を指定すると、X 方向と Y 方向で異なる数の放射素子が選択されます。素子あたりの励振は直線状アレイ 2 つの励振の積になり、一方の励振が X 軸に沿って、もう一方の励振が Y 軸に沿って配置されます。20 dB を下回る指向性、または 20°を上回るビーム幅を指定すると、サイド・ローブは直線状の励振ごとにメイン・ビームの指向性より 20 dB 低く設計されます[ドルフ・チェビシェフの励振テーパー]。高利得設計の場合、直線状の励振ごとに最初の 5 つのサイド・ローブがメイン・ビームの指向性より 20 dB 低く設計されます[ヴィルヌーヴの励振テーパー]
Broadside Directivity and Excitation
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、および励振テーパーの指定に対して平面状のアレイを設計します。励振テーパーはサイド・ローブのレベルと分布を制御します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置され、Z 軸の正負に沿って双方向のビームが生成されます。
この設計アルゴリズムでは素子間の間隔は常に 0.5 λ です。利得を指定すると X 方向と Y 方向で同数の放射素子が選択され、X 平面と Y 平面に 3 dB の異なるビーム幅を指定すると、X 方向と Y 方向で異なる数の放射素子が選択されます。素子あたりの励振は直線状アレイ 2 つの励振の積になり、一方が X 軸に沿って、もう一方が Y 軸に沿って配置されます。
励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、すべてのサイド・ローブが同じ[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが同じ[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、(必要に応じて)サイド・ローブのレベルと数を設定できます。
Broadside Null with Specific Directivity
この合成アルゴリズムは、指向性と励振テーパーの指定に対して平面状のヌル・アレイを設計します。励振テーパーはサイド・ローブのレベルと分布を制御します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置され、Z 軸の正負に沿って双方向のビームが生成されます。
この設計アルゴリズムでは素子間の間隔は常に 0.5 λ となり、X 方向と Y 方向に同じ数の放射素子が生成されます。励振は、アレイの中心(原点)から最大外径の間のベイリス曲線上に相対配置される素子によって決定されます。
励振テーパーには、励振が同じ[一様(Uniform)]か、近傍のサイド・ローブに準一様の分布レベルを指定できる[ベイリス(Bayliss)]を選択できます。その後、(必要に応じて)サイド・ローブのレベルと数を設定できます。ただし、この設定は設計の性質上制御が難しく、指定したとおりの結果にならないことがあります。
Broadside Directivity, Scan Angle and Taper
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅、走査角、励振テーパーの指定に対して平面状のアレイを設計します。励振テーパーはサイド・ローブのレベルと分布を制御します。走査角(ブロードサイドから指定)を指定することで、その角度分ずれたアレイが生成されます。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置され、Z 軸の正負に沿って双方向のビームが生成されます。
この設計アルゴリズムでは、素子間の間隔を入力に使用できます。0 λ~5 λ の値が入力可能です。利得を指定すると X 方向と Y 方向で同数の放射素子が選択され、X 平面と Y 平面に 3 dB の異なるビーム幅を指定すると、X 方向と Y 方向で異なる数の放射素子が選択されます。素子あたりの励振は直線状アレイ 2 つの励振の積になり、一方が X 軸に沿って、もう一方が Y 軸に沿って配置されます。
励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、すべてのサイド・ローブが同じ[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが同じ[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、(必要に応じて)サイド・ローブのレベルと数を設定できます。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、アレイとその励振を直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、ユーザーが Antenna Magus のアレイ・ルーチンを使用して、カスタムのアレイ・レイアウトを評価できします。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。
X 方向と Y 方向で、素子の数、素子間の間隔、間隔決定方法をそれぞれ指定できます。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。素子あたりの励振は直線状アレイ 2 つの励振の積になり、一方が X 軸に沿って、もう一方が Y 軸に沿って配置されます。サイド・ローブの指定が正確に反映されることは保証されていません。そうした目標が達成されるようにレイアウトが調整されていないためです。
Azimuthal Direction of Peak Directivity
この合成アルゴリズムは、指向性の指定に対して特定の方位方向に円形状のアレイを設計します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。
指向性、特定範囲の半径、または素子数のいずれかとともに、方位方向を指定できます。方位方向と指向性を指定すると、およそ 1/4 波長間隔で並ぶ最少数の素子からなるアレイが設計されます。
素子数を指定すると最小限の半径が設計され、半径を指定すると最少数の素子が選択されます。どちらも、隣接する素子の間隔は波長のおよそ 1/4 です。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、アレイとその励振を直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、ユーザーが Antenna Magus のアレイ・ルーチンを使用して、カスタムのアレイ・レイアウトを評価できします。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。
アレイの素子数と半径を指定できます。
Gain or Beamwidth
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅の指定に対して円形のアレイ(素子の同心円複数で構成)を設計します。アレイの素子は(Z 軸を中心として) XY 平面に配置され、Z 軸の正負方向に沿ってメイン・ビームが放射されます。アレイの素子を等方性とする場合、このアレイの放射パターンは Z 軸を中心とした回転体になります。
Scan Angle and Gain
この合成アルゴリズムは、指向性またはビーム幅の指定に対して円形のアレイ(素子の同心円複数で構成)を設計します。アレイの素子は(Z 軸を中心として) XY 平面に配置され、Z 軸の正負方向に沿ってメイン・ビームが放射されます。等方性の場合、この合成アルゴリズムは指向性の指定に対して特定の方位および仰角方向に同心円状のアレイ(アレイ素子の同心円複数で構成)を設計します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。アレイの素子を等方性とする場合、このアレイが合成する放射パターンは XY 平面を中心とした鏡像になります。
メイン・ビームに対しては、必須項目の指向性に加えて方位方向と仰角方向を指定できます。図は角度の定義を示しています。
励振分布テーパーには、すべての素子が一様に励振される[一様(Uniform)]、または[テイラー(Taylor)]分布を基準とするものを選択できます。[テイラー(Taylor)]分布を使用すると、サイド・ローブのレベルと数を維持するかどうかを選択できます。[一様(Uniform)]にはサイド・ローブのレベルの制御項目はありません。
Scan Angle and Beamwidth
この合成アルゴリズムは、同心円状のアレイ(アレイ素子の同心円複数で構成)を設計します。ビーム幅の指定に対して、特定の方位および仰角方向にメイン・ビームを生成します。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。アレイの素子を等方性とする場合、このアレイが合成する放射パターンは XY 平面を中心とした鏡像になります。
メイン・ビームに対しては、必須項目のビーム幅に加えて方位方向と仰角方向を指定できます。図は角度の定義を示しています。アレイの放射パターンを等方性の素子パターンと合成する場合、放射パターンは必ず XY 平面を中心とした鏡像になります。
励振分布テーパーには、すべての素子が一様に励振される[一様(Uniform)]、または[テイラー(Taylor)]分布を基準とするものを選択できます。[テイラー(Taylor)]分布を使用すると、サイド・ローブのレベルと数を維持するかどうかを選択できます。[一様(Uniform)]にはサイド・ローブのレベルの制御項目はありません。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、同心円状のアレイを直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、カスタムまたは設計済みのアレイ・レイアウトを評価する場合はこのオプションが便利です。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。中心素子の有無の設定は任意です。
同心円の数と間隔、素子間の最小方位間隔を指定できます。同心円の間隔は方位間隔に指定した値を最小値として調整され、各同心円の素子はこの値を下回らないよう等間隔に配置されます。
物理的なアレイ・レイアウト特性に加え、アレイの励振テーパーを指定することで、ビーム・ステアリングとサイド・ローブのレベルを制御できます。ただし、分布テーパーにおける素子の位相や使用の有効性はアレイ素子の物理的な配置や間隔に依存するため、指定したパフォーマンスに達しない可能性もあります。図は角度の定義を示しています。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、アレイとその位相励振を直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、ユーザーが Antenna Magus のアレイ・ルーチンを使用して、カスタムのアレイ・レイアウトを評価できします。アレイは XY 平面上に半径、Z 方向に高さをとります。
物理的には、円の外周(円弧)に配置される素子の数、高さ方向に配置される素子の数、半径、角度範囲、高さ方向の素子間隔を設定できます。電気的には、半径方向と高さ方向の漸進的位相シフトを設定できます。
Specify the Layout Directly
このアルゴリズムでは、アレイとその励振を直接指定できます。Antenna Magus では、特定の電気的目標を達成するためのアレイ・レイアウト調整は行われないため、ユーザーが Antenna Magus のアレイ・ルーチンを使用して、カスタムのアレイ・レイアウトを評価できします。アレイの素子は Z 軸を中心として XY 平面に配置されます。
X 方向と Y 方向で、素子の数、素子間の間隔、間隔決定方法をそれぞれ指定できます。励振テーパーは、励振が同じ[一様(Uniform)]、サイド・ローブのレベルが一定の[ドルフ・チェビシェフ(Dolph-Chebychev)]、最初の数個のサイド・ローブが一定の[ヴィルヌーヴ(Villeneuve)]から選択できます。その後、必要に応じてサイド・ローブのレベルと数を指定できます。素子あたりの励振は直線状アレイ 2 つの励振の積になり、一方が X 軸に沿って、もう一方が Y 軸に沿って配置されて矩形のアレイになります。この励振分布から三角アレイのサブセットを抽出します。サイド・ローブの指定が正確に反映されることは保証されていません。そうした目標が達成されるようにレイアウトが調整されていないためです。
その他の情報
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