JP3701599B2

JP3701599B2 - Antenna directivity control device

Info

Publication number: JP3701599B2
Application number: JP2001342470A
Authority: JP
Inventors: 芳行土居; 誠治福島; 達也清水; 弘伊藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003142924A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波などの無線信号を用いた通信に適用可能なアンテナの指向性制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波やミリ波などの高周波信号を用いた無線通信システムは、その広帯域性、および新たな周波数資源の開拓という観点で注目されている。特に近年、６０ＧＨｚ帯など、特定小電力無線用に解放されたミリ波周波数帯を利用した移動体通信システムの開発が進められている。
しかし、ミリ波帯の無線信号は自由空間損失が大きく、また大気中の分子による吸収も著しい。
【０００３】
また、６０ＧＨｚ帯を用いる特定小電力無線にあっては、空中線電力が１０ｍＷに規制されていており、必ずしも十分な電力ではない。そのためシステムの実現、特に屋外での適用にあたっては、高利得アンテナの使用による実効放射電力の向上、および移動体を追尾可能な指向性制御技術が必要である。
指向性制御装置の構成例としては既に、フェイズドアレイアンテナを利用する装置、レンズを利用する装置などが公知である。図９は４素子の放射器をフェイズドアレイアンテナに用いた、従来の指向性制御装置の構成例を示している。
【０００４】
図９において、２１は発振器、２２ａ〜２２ｄは移相器、２３ａ〜２３ｄは放射器、２４は電力分配器、２５は電気線路である。ここで放射器２３ａ〜２３ｄは、隣接する素子間隔が一定値Ｄになるよう一直線上に配置されている。
図９に示す構成を用いた指向性制御装置の動作について説明する。まず、発振器２１はミリ波帯の電気信号を発生する。発生した信号は電気線路２５を介し、電力分配器２４に入力される。電力分配器２４で４分配された電気信号は各移相器２２ａ−２２ｄに入力され、所望の位相変化が与えられる。
【０００５】
移相器２２ａ〜２２ｄを出力した電気信号は放射器２３ａ〜２３ｄにそれぞれ給電され、空間へ無線信号として放射される。ここで、隣接する移相器の位相差はすべてφであるとすると、各放射器より放射される無線信号で形成される等位相面が、
θ＝ｓｉｎ-¹ （λ¢／２πＤ）（１）
で与えられる角度θの方向（θは各放射器からの放射方向軸より測った角度）に現れる。すなわちθの方向に放射方向が限定される。ここでλは自由空間における無線信号の波長である。よって、各移相器２２ａ〜２２ｄの位相差φを制御することにより無線信号の指向性制御が可能となる。
【０００６】
また、図１０は、レンズを利用した従来のアンテナの指向性制御装置の構成例を示している。同図において、３１は発振器、３２はスイッチ、３３ａ〜３３ｄは放射器、３４はレンズ、３５は電気線路である。ここで放射器３３ａ〜３３ｄは隣接する素子間隔が一定になるよう一直線上に配置されており、またその鉛直上方にレンズ３４が配置されている。レンズ３４の焦点距離はＦとし、各放射器とレンズ３４の距離もＦとする。
【０００７】
図１０の構成を用いた指向性制御装置の動作について説明する。まず発振器３１はミリ波帯の電気信号を発生する。発生した電気信号は電気線路３５を介し、スイッチ３２に入力される。スイッチ３２において４つの出力端子のいずれかに出力された電気信号は、放射器３３ａ〜３３ｄのうちどれか一つに給電され、図９上、上方へ無線信号として放射される。さらに放射された無線信号はレンズ３４を通過し、放射パターンの変化を受ける。ここで、放射器がレンズの光軸からｘ離れた位置にあるとき、レンズ３４を通過した無線信号の放射方向ｘ’は近似的に、
ｘ’＝ｘ／Ｆ（２）
となる。すなわち、無線信号が放射される放射器の位置に応じて放射方向が限定される。よって、スイッチ３２の出力端子を切替制御することにより無線信号の指向性制御が可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図９、図１０に示される指向性制御装置を用いた無線通信システムでは、図９および図１０に示す装置が電柱などに設置される。これを本明細書では「アンテナ基地局」と呼ぶ。アンテナ基地局は無線通信システムにおいて膨大な数を必要とすることから、その装置のサイズやコストの削減は無線通信システムの実現にあたって重要な要素である。
【０００９】
しかしながら、図９、図１０に示す装置をアンテナ基地局として用いた場合、ミリ波帯で動作する発振器を設置する必要があるため、装置の構成が大型、かつ複雑になるという問題があった。
また、ミリ波帯の発振器としてはガンダイオードが多く使用されているが、温度に対する周波数安定度が２ＭＨｚ／Ｋ程度であり、例えば５０度以上の温度変化を伴うと発振周波数が１００ＭＨｚ以上変化してしまう。そのため特に屋外での適用には、著しい温度変化にも対応し得る周波数安定化装置を用いる必要があり、装置の構成が大型、かつ複雑になるという問題があった。
【００１０】
なお、上記発振器が著しい温度変化を受けないように発振器に接続される電気線路の線路長を長くし、発振器をアンテナ基地局から離れた、著しい温度変化の影響を受けない位置に設置することも可能だが、発振器とアンテナ基地局間に低損失な電気線路、例えば、導波管など大型な装置を使用しなければならなかった。
また、図９に示す構成例の場合、発振器２１に加えて、ミリ波帯で動作する移相器２２ａ〜２２ｄ、および電力分配器２４を設置する必要があるため、装置の構成が大型、かつ複雑になるという問題があった。
さらに、移相器２２ａ〜２２ｄを制御するためには装置に複雑な制御回路を追加する必要があった。
【００１１】
また、複数のユーザ（移動体）に対して同時に指向性制御を行う場合、図９、図１０に示す構成例ではアンテナ基地局の構成がさらに大型になり、かつ複雑になるという問題点があった。図９の構成例の場合、各移動体について図９の構成が必要となる。例えば、４つの移動体を収容する場合、図９に示す構成を４つ設置した大型なアンテナ基地局が必要となる。
また、図１０に示す構成例の場合も、ミリ波帯で動作するマトリクススイッチなど、高価で複雑な部品を設置する必要があり、同様に大型なアンテナ基地局が必要となる。よって、指向性制御を用いた複数の移動体への多元接続システムを実現することは困難であった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、小型、簡素化を図ったアンテナの指向性制御装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、高分解能の指向性制御が可能なアンテナの指向性制御装置を提供することを第２の目的とする。
また、本発明は、高速の指向性制御が可能なアンテナの指向性制御装置を提供することを第３の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、高周波の無線信号のアンテナ指向性制御装置において、無線信号をサブキャリアとし、かつ波長可変機能を有するサブキャリア光源と、前記サブキャリア光源から入力された光波長帯に応じて光出力端子を選択する波長分波器と、前記波長分波器の各光出力線路上に設置され、光を無線信号に変換する複数の光検出器と、前記複数の光検出器の各々に対応して設けられ各光検出器より出力される無線信号を空間に放射する複数の放射器と、前記複数の放射器から放射された無線信号の放射パターンを制御するレンズとを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置において、前記サブキャリア光源は、連続光を発生し、かつ波長可変機能を有するレーザと、高周波電気信号を発生する発振器と、前記レーザが出力した光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、前記レーザの素子温度を調節する温度コントローラとを具備することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置において、前記サブキャリア光源は、連続光を発生する複数のレーザと、前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、高周波電気信号を発生する発振器と、前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、前記複数のレーザに電流を注入するための定電流源と、前記定電流源より電流を注入するレーザを選択するためのスイッチとを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置において、前記サブキャリア光源は、レーザに電流を注入し駆動するためのデータ信号を発生するデータ信号源と、前記データ信号によって変調された光信号を発生する複数のレーザと、前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、高周波電気信号を発生する発振器と、前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、前記複数のレーザの素子温度を調節する温度コントローラとを具備することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記サブキャリア光源は、レーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源と、前記データ信号源から出力されるデータ信号を選択するためのマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチにより選択されたデータ信号によって変調された光信号を発生する複数のレーザと、前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、前記複数のレーザに電流を注入するための定電流源と、高周波電気信号を発生する発振器と、前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器とを具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置において、前記サブキャリア光源は、差周波数が無線信号周波数に一致する複数のレーザの組と、前記各レーザに電流を注入するための定電流源と、前記複数のレーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源と、前記データ信号源から出力されるデータ信号を選択するためのマトリクススイッチと、前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器とを具備することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１の実施形態に係る指向性制御装置の構成を図１に示す。同図において、本実施形態に係る指向性制御装置はサブキャリア光源１と、光検出器２ａ〜２ｄと、放射器３ａ〜３ｄと、レンズ４と、光ファイバ５と、波長分波器６と、シリコン基板７とを有している。
サブキャリア光源１は、ミリ波帯の無線信号（本実施形態での周波数は６０ＧＨｚ）がサブキャリアとして重畳された光信号を発生する光源である。サブキャリア光源１の構成の詳細については後述する。
【００２０】
また、波長分波器６は入力光波長帯によって出力光導波路を選択する導波路形回折格子であり、回折格子のように入力光を波長に応じて異なる方向へ選択的に回折する機能を有する（参考文献：特願平０２−２４４１０５号公報「導波路形回折格子」）。波長分波器６はシリコン基板７上に形成された導波路素子であり、４チャネルの光出力端子を有し、またチャネル周波数間隔は１００ＧＨｚである。光検出器２ａ〜２ｄはそれぞれミリ波周波数に応答する超高速のフォトダイオードであり、波長分波器６と同一のシリコン基板７上にハイブリッド実装されている。
【００２１】
また、放射器３ａ〜３ｄはマイクロストリップ線路、もしくはコプレーナ線路の終点に設けられた平面アンテナであり、隣接する素子間隔が一定になるよう一直線上に配置されている。
また、放射器３ａ〜３ｄの鉛直上方にセラミックを使用したレンズ４が配置されている。レンズ４の焦点距離はＦとし、各放射器とレンズ４の距離もＦとする。ここで、アンテナ基地局はサブキャリア光源１を除く部品で構成され、サブキャリア光源１はアンテナ基地局より離れた位置に光ファイバ５を介して設置されている。
【００２２】
次に、図１に示す構成からなる本発明の第１の実施形態に係る指向性制御装置の動作について説明する。まず、周波数６０ＧＨｚの電気信号が重畳されたサブキャリア光源１の出力が、光ファイバ５を介してシリコン基板７上に集積された波長分波器６に入力される。波長分波器６に入力された光信号は、波長分波器６によって、その光波長帯に応じて、４チャネルの光出力端子のうちのいずれか一端子より出力される。
【００２３】
波長分波器６の４つの出力端子はそれぞれ光検出器２ａ〜２ｄに接続されており、波長分波器６を出力した光信号は、光検出器２ａ〜２ｄのうちのいずれか一つの光検出器で光電変換され、当該光検出器からは周波数６０ＧＨｚの電気信号が出力される。
光検出器２ａ〜２ｄには放射器３ａ〜３ｄがそれぞれ電気的に接続されおり、光検出器で発生した電気信号は放射器３ａ〜３ｄのうちいずれか一つの放射器に給電され、上方へ無線信号として放射される。
【００２４】
さらに、放射された無線信号はレンズ４を通過し、放射パターンの変化を受ける。ここでレンズの光軸に対して距離ｘずれた位置にある放射器から無線信号が出力された時、レンズ４を通過した無線信号の放射方向ｘ’は図９に示す従来例と同様、式（２）で表される。すなわち、無線信号が放射される放射器の位置に応じて放射方向が限定される。ここで、無線信号が放射される放射器は、波長分波器６に入力されるサブキャリア光源１より発生する光の波長帯を選択することによって決定される。
【００２５】
以上の動作により、サブキャリア光源１の発振光波長帯を制御することにより無線信号の指向性制御が可能となる。ここで、アンテナ基地局はサブキャリア光源１を含まないため、構成が大型かつ複雑なミリ波帯の発振器をアンテナ基地局から分離することができる。
さらに、光ファイバ５は低損失なミリ波サブキャリア多重光の伝送が可能であるため、サブキャリア光源１をアンテナ基地局より離れた位置に設置することが可能となる。
また、アンテナ基地局には複雑な制御回路を必要とせず、基地局のさらなる小型化、簡素化が可能となる。さらに、サブキャリア光源１を遠隔地に設置して指向性の遠隔制御が可能となる。
【００２６】
次に、サブキャリア光源１の第１の実施形態での構成を図２に示す。同図において、サブキャリア光源１は連続光を発生するレーザ１０１と、ミリ波周波数に応答する光変調器１０２と、ミリ波帯の高周波信号を発生する発振器１０３と、レーザを駆動する定電流源１０４と、レーザの温度を調節する温度コントローラ１０５とを有している。ここでレーザ１０１は、１５５０ｎｍ付近に発振周波数を有するＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザである。
【００２７】
次に、図２に示したサブキャリア光源１の動作について説明する。図２において、定電流源１０４から注入された電流によってレーザ１０１から発生した連続光信号は、光変調器１０２に入力される。光変調器１０２には発振器１０３で発生した高周波電気信号が同時に入力されるため、光信号は変調される。よって光変調器１０２出力、すなわちサブキャリア光源１からはミリ波サブキャリア周波数で変調された光信号が出力される。
【００２８】
本実施形態では、連続光を発生するレーザの素子温度を温度コントローラ１０５により変化させ、波長を変化させる機能を実現した。３０Ｋ程度の温度変化が可能であるため、３．２ｎｍ程度の光波長（周波数では４００ＧＨｚ程度）の制御が可能であった。よって、１００ＧＨｚのチャネル間隔を持つ４チャネルの波長分波器６におけるすべての光出力端子を選択可能である。
また、温度コントローラ１０５にはサーミスタ、ベルチェ素子を用いておりミリケルビン程度の温度分解能を有する。すなわちサブキャリア光源１の発振波長帯を高分解能に変化させることが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態で使用したサブキャリア光源１はレーザ１０１と光変調器１０２を用いているが、両部品がモノリシック集積化された光源を使用することも可能である。また光変調器をレーザの光共振器内に組み込んだモード同期レーザも使用可能である。
また、定電流源１０４をデータ信号により変調し、データ信号が重畳したサブキャリア多重光を発生することもできる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る指向性制御装置について説明する。本実施形態に係る指向性制御装置が第１の実施形態に係る指向性制御装置と構成上、異なるのはサブキャリア光源１の構成のみであり、他の構成は第１の実施形態と同様であるので、サブキャリア光源１についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００３１】
サブキャリア光源１の第２の実施形態での構成を図３に示す。同図において、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１は、連続光を発生するレーザ２０１ａ〜２０１ｄと、ミリ波周波数に応答する光変調器２０２と、ミリ波帯の高周波信号（本実施例での周波数は６０ＧＨｚ）を発生する発振器２０３と、レーザを駆動する定電流源２０４と、電流を注入するレーザを選択するためのスイッチ２０５と、レーザ２０１ａ〜２０１ｄの各光出力線路を一つに束ねる合波器２０６とを有している。
【００３２】
ここで、レーザ２０１ａ〜２０１ｄの発振波長はそれぞれ、１５４９．２ｎｍ、１５５０．０ｎｍ、１５５０．８ｎｍ、１５５１．６ｎｍと０．８ｎｍ間隔（周波数間隔は約１００ＧＨｚ）である。
次に、図３に示した本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１の動作について以下に説明する。レーザに直流電流を供給する定電流源２０４は、スイッチ２０５によってレーザ２０１ａ〜２０１ｄのうち、いずれか一つのみに接続される。
【００３３】
レーザから発生した連続光信号は、合波器２０６を通過した後に光変調器２０２に入力される。光変調器２０２には発振器２０３で発生した高周波電気信号が同時に入力されるため、光信号は変調される。よって光変調器２０２出力、すなわちサブキャリア光源１からはミリ波サブキャリア周波数で変調された光信号が出力される。本実施形態では、電流が注入された時のサブキャリア光源１の発振波長帯は、波長分波器６の各チャネル波長帯にあらかじめ設定されている。例えばレーザ２０１ａ〜２０１ｄで発生した光信号はそれぞれ光検出器２ａ〜２ｄに到達するよう調整した。そのため、スイッチの選択によって、サブキャリア光源１から発振する光波長帯を変化させることができる。
【００３４】
ここで、スイッチ２０５は半導体スイッチが使用されており、マイクロ秒を下回る高速なスイッチ動作、すなわちサブキャリア光源１の高速な波長可変動作が可能である。
なお、定電流源２０４より発生する電流をデータ信号により変調し、データ信号が重畳したサブキャリア多重光を発生することもできる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る指向性制御装置について説明する。本実施形態に係る指向性制御装置が第１、第２の実施形態に係る指向性制御装置と構成上、異なるのはサブキャリア光源１の構成のみであり、他の構成は第１、第２の実施形態と同様であるので、サブキャリア光源１についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００３６】
本発明の第３の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１の構成を図４に示す。同図において、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１は、データ信号によって変調された光信号を発生するレーザ３０１ａ〜３０１ｄ（発振波長は１５５０ｎｍ帯）と、ミリ波周波数に応答する光変調器３０２と、ミリ波帯の高周波信号（本実施例での周波数は６０ＧＨｚ）を発生する発振器３０３と、レーザを駆動するデータ信号源３０４ａ〜３０４ｄと、レーザ３０１ａ−３０１ｄの温度を調節する温度コントローラ３０５と、レーザ３０１ａ〜３０１ｄの各光出力線路を一つに束ねる合波器３０６とを有している。
【００３７】
図４に示したキャリア光源１の動作について以下に説明する。図４において、データ信号源３０４ａ〜３０４ｄは、レーザを駆動する直流電流と情報信号が混合した電気信号を発生する。本実施形態では、データ信号源３０４ａ〜３０４ｄは、ビットレート１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号によってディジタル強度変調（ＡＳＫ）された信号を発生する。
レーザ３０１ａ〜３０１ｄからはそれぞれデータ信号源３０４ａ〜３０４ｄの電気信号によって光信号を発生する。
【００３８】
各レーザから発生した光信号は、合波器３０６を通過した後に光変調器３０２に入力される。光変調器３０２には発振器３０３で発生した高周波電気信号が同時に入力されるため、光信号は高周波電気信号によって変調される。よって光変調器３０２出力、すなわちサブキャリア光源１からはミリ波サブキャリア周波数で変調され、かつデータ信号によって強度変調された光信号が出力される。光信号はアンテナ基地局へ送信された後、光電変換後に空間へ放射される。その無線周波数は６０ＧＨｚであり、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号によるＡＳＫ波となる。
【００３９】
ここで、温度コントローラ３０５の制御方法について説明する。本実施形態では連続光を発生する各レーザの素子温度を温度コントローラ３０５により変化させることにより、各レーザの発振波長を一括して変化させることができる。
本実施形態では３０Ｋ程度の温度変化が可能であるため、３．２ｎｍ程度の光波長（周波数では４００ＧＨｚ程度）の制御が可能であった。よって、各レーザは、その発振波長帯が温度コントローラ３０５の温度制御により波長分波器６のすべてのチャネル波長帯を選択可能であった。
【００４０】
さらに、温度コントローラ３０５は、同時刻に同一のチャネル波長帯を選択するレーザの組が無いように、その温度を制御する。以上の温度制御方法を用いて、セルごとに移動体を割り当てる多元接続方式、すなわちＳＤＭＡが実現可能となる。以下にＳＤＭＡの動作を詳細に説明する。
【００４１】
図５は、図１における放射器の位置に対するセルの割り当てを一次元上に模式的に表している。図中、３ａ〜３ｄは放射器、４はレンズであり、１０ａ〜１０ｄはセル、１１ａ〜１１ｄは移動体である。ここで矢印は、それぞれ放射器から出力した無線信号の指向性を表している。すなわち、放射器３ａ〜３ｄより放射された無線信号は、セル１０ａ〜１０ｄにそれぞれ到達する。
【００４２】
次に、移動体の時間的な位置変化に応じた放射器の設定方法について説明する。図６は、各移動体の各時刻において存在するセルと、選択されるべき放射器との対応例を示している。例えば、時刻Ｉの時、移動体１１ａ〜１１ｄは、それぞれセル１０ａ〜１０ｄに存在しているものとする。その時、アンテナ基地局において選択されるべき放射器はそれぞれ３ａ〜３ｄである。なお前述のように、ＳＤＭＡはセルごとに移動体を割り当てるので、同時刻において一つのセルに複数の移動体が存在することはできない。
【００４３】
次に、移動体１１ａのみの時間変化を見ると、時刻Ｉ〜時刻ＩＶにわたってセルを１０ａ→１０ｂ→１０ｃ→１０ｄと移動しており、そのとき放射器は３ａ→３ｂ→３ｃ→３ｄと選択されるべきである。以上のように、サブキャリア光源１よりアンテナ基地局に送信される複数の光信号の波長帯は、各移動体の位置に対応した放射器に入力されるように制御される。
【００４４】
また、温度コントローラ３０５にはサーミスタ、ベルチェ素子を用いており、ミリケルビン程度の温度分解能を有する。すなわち各移動体に送信されるサブキャリア光源１の発振波長帯を一括して変化させることができ、かつ各移動体に対して高分解能の指向性制御が可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１において、光変調器３０２などの挿入損失を補償するため、光変調器３０２の後段などに光増幅器を設置することも可能である。
以上の動作により、ＳＤＭＡを用いた複数の移動体への無線信号の指向性制御が、小型化、簡素化されたアンテナ基地局を用いて可能となる。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施形態に係る指向性制御装置について説明する。本実施形態に係る指向性制御装置が第１乃至第３の実施形態に係る指向性制御装置と構成上、異なるのはサブキャリア光源１の構成のみであり、他の構成は第１乃至第３の実施形態と同様であるので、サブキャリア光源１についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００４７】
本発明の第４の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１の構成を図７に示す。同図において、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１は、データ信号によって変調された光信号を発生するレーザ（発振波長は１５５０ｎｍ帯）４０１ａ〜４０１ｄと、ミリ波周波数に応答する光変調器４０２と、ミリ波帯の高周波信号（本実施例での周波数は６０ＧＨｚ）を発生する発振器４０３と、レーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源４０４ａ〜４０４ｄと、レーザに入力するデータ信号を選択するためのマトリクススイッチ４０５と、レーザ４０１ａ〜４０１ｄの各光出力線路を一つに束ねる合波器４０６と、レーザ４０１ａ〜４０１ｄにそれぞれ電流を注入するための定電流源４０７ａ〜４０７ｄとを有している。
【００４８】
図７に示したキャリア光源１の動作について以下に説明する。図７において、データ信号源４０４ａ〜４０４ｄからは、ビットレート１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号を発生する。
レーザ４０１ａ〜４０１ｄはそれぞれ定電流源４０７ａ〜４０７ｄからの電流で駆動されており、さらにデータ信号源からのデータ信号によってＡＳＫ変調された光信号を発生する。各レーザから発生した光信号は、合波器４０６を通過した後に光変調器４０２に入力される。
【００４９】
光変調器４０２には発振器４０３で発生した高周波電気信号が同時に入力されるため、光信号は高周波電気信号によって変調される。よって光変調器４０２出力、すなわちサブキャリア光源１からはミリ波サブキャリア周波数で変調され、かつデータ信号によって強度変調された光信号が出力される。光信号はアンテナ基地局へ送信されたのち、光電変換後に空間へ放射される。その無線周波数はそれぞれ６０ＧＨｚであり、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号によるＡＳＫ波となる。
【００５０】
ここで、マトリクススイッチ４０５の制御方法を説明する。本実施形態では電流が注入された時の発振波長帯を波長分波器６の各チャネル波長帯にあらかじめ設定した。例えば、レーザ４０１ａ〜４０１ｄで発生した光信号はそれぞれ光検出器２ａ〜２ｄに到達するよう調整されている。
さらに、マトリクススイッチ４０５は、データ信号源４０４ａ〜４０４ｄの各データ信号について、すべてのレーザ入力端子を選択可能であり、かつ同時刻に同一の出力端子から複数のデータ信号が出力しないように制御される。
【００５１】
以上のスイッチ制御を行うことにより、ＳＤＭＡが実現可能となる。その際、サブキャリア光源１よりアンテナ基地局に送信される複数の光信号の波長帯は、各移動体の位置に対応した放射器に入力されるように制御される。ＳＤＭＡの詳細な動作説明については、第３の実施形態と同様であるため省略する。
またマトリクススイッチ４０５は半導体スイッチが使用されており、マイクロ秒を下回る高速なスイッチ動作が可能である。すなわち各移動体に送信されるサブキャリア光源１の発振波長帯を一括して変化させることができ、かつ各移動体に対して高速の指向性制御が可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１において、光変調器４０２などの挿入損失を補償するため、光変調器４０２の後段などに光増幅器を設置することも可能である。
以上の動作により、ＳＤＭＡを用いた複数の移動体への無線信号の指向性制御が、小型化、簡素化されたアンテナ基地局を用いて可能となる。
【００５３】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る指向性制御装置について説明する。本実施形態に係る指向性制御装置が第１乃至第４の実施形態に係る指向性制御装置と構成上、異なるのはサブキャリア光源１の構成のみであり、他の構成は第１乃至第４の実施形態と同様であるので、サブキャリア光源１についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００５４】
本発明の第５の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１の構成を図８に示す。同図において、本実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源１は、光信号を発生するレーザ（発振波長は１５５０ｎｍ帯）５０１ａ−５０１ｈと、レーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源５０２ａ−５０２ｄと、レーザに入力するデータ信号を選択するためのマトリクススイッチ５０３と、レーザ５０１ａ−５０１ｈの各光出力線路を一つに束ねる合波器５０４と、レーザ５０１ａ−５０１ｈにそれぞれ電流を注入するための定電流源５０５ａ−５０５ｈとを有している。
【００５５】
図８に示したキャリア光源１の動作について以下に説明する。図８において、データ信号源５０２ａ〜５０２ｄは、ビットレート１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号を発生する。レーザ５０１ａ〜５０１ｈはそれぞれ、定電流源５０５ａ〜５０５ｈからの電流で駆動されており、さらにデータ信号源５０２ａ〜５０２ｄからのデータ信号によってＡＳＫ変調された光信号を発生する。
ここで、隣接するレーザ（例えば、レーザ５０１ａとレーザ５０１ｂ）の発振周波数は、その差周波数が所望の無線信号周波数に一致するよう（例えば６０ＧＨｚ）設定されている。
【００５６】
各レーザから発生した光信号は、合波器５０４を通過した後にアンテナ基地局へ送信される。アンテナ基地局において、隣接するレーザの差周波数に一致する電気信号が光検出により発生した後、無線信号として空間へ放射される。その無線周波数はそれぞれ６０ＧＨｚであり、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号によるＡＳＫ波となる。
ここで、マトリクススイッチ５０３の制御方法を説明する。本実施例では電流が注入された時の発振波長帯が、隣接するレーザの組ごとに波長分波器５０４の各チャネル波長帯にあらかじめ設定されている。
【００５７】
例えば、レーザ５０１ａ、５０１ｂで発生した光信号はそれぞれ図１に示す光検出器２ａに、５０１ｃ、５０１ｄで発生した光信号はそれぞれ光検出器２ｂに、５０１ｅ、５０１ｆで発生した光信号はそれぞれ光検出器２ｃに、５０１ｇ、５０１ｈで発生した光信号はそれぞれ光検出器２ｄに到達するよう調整されている。
さらにマトリクススイッチ５０３は、データ信号源５０２ａ−５０２ｄの各データ信号について、すべてのレーザの組への入力端子を選択可能であり、かつ同時刻に同一の出力端子から複数のデータ信号が出力しないように制御される。
【００５８】
以上のスイッチ制御を行うことにより、ＳＤＭＡが実現可能となる。その際、サブキャリア光源１よりアンテナ基地局に送信される複数の光信号の波長帯は、各移動体の位置に対応した放射器に入力されるように制御される。ＳＤＭＡの詳細な動作説明については、第３の実施形態、第４の実施形態と同様であるため省略する。
【００５９】
なお、隣接するセルに送信される無線周波数が同一の場合は、セルの重複領域で複数の移動体が混信する恐れがあるが、本実施形態の場合、無線周波数はレーザに入力される定電流源の電流値を調整することにより容易に変化させることができる。そのため、セルごとに異なる無線周波数を使用することにより複数の移動体による混信を避けることが容易に可能となる。
【００６０】
またマトリクススイッチ５０３は半導体スイッチが使用されており、マイクロ秒を下回る高速なスイッチ動作が可能である。すなわち各移動体に送信されるサブキャリア光源１の発振波長帯を一括して変化させることができ、かつ各移動体に対して高速の指向性制御が可能となる。
なお、本実施形態のサブキャリア光源１は、隣接する２個のレーザによるビートを用いたミリ波発生技術であるため、他の実施形態において用いられている光変調器（光部品の中では比較的高価である。）、及び発振器が不要でありながらも高出力、高変調度を有する光サブキャリア信号が容易に生成可能となる。
【００６１】
市販品として既に入手可能な数十ｍＷ以上の光出力を持つレーザを使用することにより、光の損失を補償するための光増幅器を設置することなく、特定小電力無線における空中線電力の上限値（１０ｍＷ）の無線信号を出力することも可能である。本実施形態ではアンテナ基地局における光検出器２ａ〜２ｄとして、高出力特性を有する「単一走行キャリアフォトダイオード」（参考文献：特開平０９−２７５２２４公報「フォトダイオード」）を用いたため、光増幅器なしで十分な空中線電力を得ることができた。
【００６２】
また、図８において、マトリクススイッチ５０３によって選択されたデータ信号は、隣接するレーザ（例えば、レーザ５０１ａとレーザ５０１ｂ）の両方に入力されているが、いずれか一方のみに入力しても良い。なお、これら光サブキャリア光源１の駆動方法に関しては、特願２０００−２５２８７９公報「光サブキャリア通信用多波長光源の駆動方法およびその装置」に開示されている技術が適用可能である。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、発振器をアンテナ基地局から離すことが出来るのでアンテナ基地局を小型、簡素にすることが可能となる。また低損失の光ファイバを介してミリ波信号を遠距離伝送できるため、発振器に要求される温度変化耐性などの性能を緩和することが可能となる。また、サブキャリア光源の発振波長帯を変化させることにより放射方向が制御できるため、アンテナ基地局に複雑な制御回路を必要とせず、基地局のさらなる小型化、簡素化が可能となる。さらに、光源を遠隔地に設置して指向性の遠隔制御が可能となる。
【００６４】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加えて、温度コントローラにより高分解能の光波長可変が可能であるため、高分解能の指向性制御が可能となるという効果が得られる。
【００６５】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加えて、スイッチの切り替えにより高速の光波長可変が可能であるため、高速の指向性制御が可能となるという効果が得られる。
【００６６】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加えて、無線通信区域（セル）ごとに移動体を割り当てる多元接続方式、すなわち空間多重無線アクセス（Space Division Multiple Access，ＳＤＭＡ）が、小型化、簡素化されたアンテナ基地局を用いて可能となるという効果が得られる。
さらに、温度コントローラにより、各移動体に送信されるサブキャリア光源の発振波長帯を一括して変化させることができ、各移動体に対して高分解能の指向性制御が可能となる。
【００６７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加えて、ＳＤＭＡによる多元接続システムが、小型化、簡素化されたアンテナ基地局を用いて可能となるという効果が得られる。
さらに、マトリクススイッチにより、各移動体に送信されるサブキャリア光源の発振波長帯を一括して変化させることができ、各移動体に対して高速の指向性制御が可能となる。
【００６８】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加えて、ＳＤＭＡによる多元接続システムが、小型化、簡素化されたアンテナ基地局を用いて可能となるという効果が得られる。
さらに、サブキャリア周波数をセルごとに変更できるため、混信が生じにくいＳＤＭＡが可能となる。
さらに、マトリクススイッチにより、各移動体に送信されるサブキャリア光源１の発振波長帯を一括して変化させることができ、各移動体に対して高速の指向性制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る指向性制御装置の全体構成を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源の構成を示すブロック図。
【図５】図１に示した指向性制御装置における放射器の位置に対するセルの割り当てを一次元上に模式的に示した説明図。
【図６】各移動体の各時刻において存在するセルと、選択されるべき放射器との対応例を示す説明図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る指向性制御装置におけるサブキャリア光源の構成を示すブロック図。
【図９】４素子の放射器をフェイズドアレイアンテナに用いた、従来の指向性制御装置の構成例を示す図。
【図１０】レンズを利用した従来の指向性制御装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
１…サブキャリア光源
２ａ〜２ｄ…光検出器
３ａ〜３ｄ…放射器
４…レンズ
５…光ファイバ
６…波長分波器
７…シリコン基板
１０１、２０１ａ〜２０１ｄ、３０１ａ〜３０１ｄ、４０１ａ〜４０１ｄ、５０１ａ〜５０１ｈ…レーザ
１０２、２０２、３０２、４０２…光変調器
１０３、２０３、３０３、４０３…発振器
１０４、２０４、４０７ａ〜４０７ｄ、５０５ａ〜５０５ｈ…定電流源
１０５、３０５…温度コントローラ
２０５…スイッチ
２０６、３０６、４０６、５０４…合波器
３０４ａ〜３０４ｄ、４０４ａ〜４０４ｄ、５０２ａ〜５０２ｄ…データ信号源
４０５、５０３…マトリクススイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna directivity control device applicable to communication using a radio signal such as a microwave or a millimeter wave.
[0002]
[Prior art]
Wireless communication systems that use high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves are attracting attention in terms of their wide bandwidth and the development of new frequency resources. In particular, in recent years, development of a mobile communication system using a millimeter-wave frequency band released for specific low-power radio such as the 60 GHz band has been promoted.
However, millimeter wave radio signals have a large free space loss and are also significantly absorbed by molecules in the atmosphere.
[0003]
Moreover, in the specific low power radio using the 60 GHz band, the antenna power is regulated to 10 mW, which is not always sufficient power. Therefore, in order to realize the system, particularly in outdoor applications, it is necessary to improve the effective radiated power by using a high gain antenna and to have a directivity control technology capable of tracking a moving object.
As examples of the configuration of the directivity control device, a device using a phased array antenna, a device using a lens, and the like are already known. FIG. 9 shows a configuration example of a conventional directivity control device using a four-element radiator as a phased array antenna.
[0004]
In FIG. 9, 21 is an oscillator, 22a to 22d are phase shifters, 23a to 23d are radiators, 24 is a power distributor, and 25 is an electric line. Here, the radiators 23a to 23d are arranged on a straight line so that the interval between adjacent elements becomes a constant value D.
The operation of the directivity control apparatus using the configuration shown in FIG. 9 will be described. First, the oscillator 21 generates an electrical signal in the millimeter wave band. The generated signal is input to the power distributor 24 via the electric line 25. The electric signals distributed by the power distributor 24 are input to the phase shifters 22a to 22d, and a desired phase change is given.
[0005]
The electrical signals output from the phase shifters 22a to 22d are respectively fed to the radiators 23a to 23d and radiated as radio signals to the space. Here, assuming that the phase differences of the adjacent phase shifters are all φ, the equiphase surface formed by the radio signal radiated from each radiator is
θ = sin- ¹ (Λ ¢ / 2πD) (1)
It appears in the direction of the angle θ given by (θ is an angle measured from the radial direction axis from each radiator). That is, the radiation direction is limited to the direction of θ. Here, λ is the wavelength of the radio signal in free space. Therefore, it is possible to control the directivity of the radio signal by controlling the phase difference φ between the phase shifters 22a to 22d.
[0006]
FIG. 10 shows a configuration example of a conventional antenna directivity control apparatus using a lens. In the figure, 31 is an oscillator, 32 is a switch, 33a to 33d are radiators, 34 is a lens, and 35 is an electric line. Here, the radiators 33a to 33d are arranged on a straight line so that the interval between adjacent elements is constant, and the lens 34 is arranged vertically above the radiators 33a to 33d. The focal length of the lens 34 is F, and the distance between each radiator and the lens 34 is also F.
[0007]
The operation of the directivity control apparatus using the configuration of FIG. 10 will be described. First, the oscillator 31 generates a millimeter wave band electrical signal. The generated electric signal is input to the switch 32 via the electric line 35. The electrical signal output to any one of the four output terminals in the switch 32 is fed to any one of the radiators 33a to 33d and radiated as a radio signal upward in FIG. Further, the emitted radio signal passes through the lens 34 and undergoes a change in the radiation pattern. Here, when the radiator is at a position x away from the optical axis of the lens, the radiation direction x ′ of the radio signal that has passed through the lens 34 is approximately:
x ′ = x / F (2)
It becomes. That is, the radiation direction is limited according to the position of the radiator from which the radio signal is emitted. Therefore, directivity control of the radio signal can be performed by switching control of the output terminal of the switch 32.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the wireless communication system using the directivity control device shown in FIGS. 9 and 10, the devices shown in FIGS. 9 and 10 are installed on a utility pole or the like. This is called an “antenna base station” in this specification. Since a large number of antenna base stations are required in a wireless communication system, the reduction in the size and cost of the apparatus is an important factor in realizing the wireless communication system.
[0009]
However, when the apparatus shown in FIGS. 9 and 10 is used as an antenna base station, it is necessary to install an oscillator that operates in the millimeter wave band, which causes a problem that the configuration of the apparatus becomes large and complicated.
Also, Gunn diodes are often used as millimeter-wave band oscillators, but the frequency stability with respect to temperature is about 2 MHz / K. For example, when a temperature change of 50 degrees or more occurs, the oscillation frequency changes by 100 MHz or more. End up. Therefore, particularly for outdoor application, it is necessary to use a frequency stabilization device that can cope with a significant temperature change, and there is a problem that the configuration of the device becomes large and complicated.
[0010]
It is also possible to lengthen the length of the electrical line connected to the oscillator so that the oscillator is not subject to significant temperature changes, and to install the oscillator at a position away from the antenna base station and not subject to significant temperature changes. Although possible, large devices such as low loss electrical lines, such as waveguides, had to be used between the oscillator and the antenna base station.
In the case of the configuration example shown in FIG. 9, in addition to the oscillator 21, the phase shifters 22 a to 22 d that operate in the millimeter wave band and the power distributor 24 need to be installed. There was a problem of becoming complicated.
Further, in order to control the phase shifters 22a to 22d, it is necessary to add a complicated control circuit to the apparatus.
[0011]
Further, when directivity control is simultaneously performed on a plurality of users (mobile bodies), the configuration examples shown in FIGS. 9 and 10 have a problem that the configuration of the antenna base station becomes larger and more complicated. It was. In the case of the configuration example of FIG. 9, the configuration of FIG. 9 is required for each moving body. For example, when four mobile units are accommodated, a large antenna base station having four configurations shown in FIG. 9 is required.
Also in the configuration example shown in FIG. 10, it is necessary to install expensive and complex parts such as a matrix switch operating in the millimeter wave band, and a large antenna base station is also required. Therefore, it has been difficult to realize a multiple access system to a plurality of moving bodies using directivity control.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object of the present invention is to provide an antenna directivity control device that is small and simplified.
A second object of the present invention is to provide an antenna directivity control apparatus capable of high-resolution directivity control.
It is a third object of the present invention to provide an antenna directivity control device capable of high-speed directivity control.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a high-frequency radio signal antenna directivity control apparatus comprising: a subcarrier light source having a radio signal as a subcarrier and having a wavelength variable function; A wavelength demultiplexer that selects an optical output terminal in accordance with an optical wavelength band input from a plurality of photodetectors that are installed on each optical output line of the wavelength demultiplexer and convert light into a radio signal; A plurality of radiators provided corresponding to each of the plurality of photodetectors and radiating radio signals output from the photodetectors into space; and a radiation pattern of radio signals radiated from the plurality of radiators And a lens for controlling the above.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the antenna directivity control apparatus according to the first aspect, the subcarrier light source generates a continuous light and has a wavelength variable function, and a high-frequency electric signal. And an optical modulator that modulates an optical signal output from the laser with the high-frequency electric signal, and a temperature controller that adjusts an element temperature of the laser.
[0015]
The invention according to claim 3 is the antenna directivity control apparatus according to claim 1, wherein the subcarrier light source includes a plurality of lasers that generate continuous light and an output line of the plurality of lasers. A combiner for bundling; an oscillator for generating a high-frequency electrical signal; an optical modulator for modulating an optical signal emitted from the multiplexer by the high-frequency electrical signal; and for injecting a current into the plurality of lasers And a switch for selecting a laser for injecting current from the constant current source.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the antenna directivity control apparatus according to the first aspect, the subcarrier light source includes a data signal source for generating a data signal for injecting a current into the laser and driving the laser. A plurality of lasers that generate optical signals modulated by the data signals, a multiplexer that bundles output lines of the plurality of lasers into one, an oscillator that generates high-frequency electrical signals, and an output from the multiplexer And an optical modulator that modulates the optical signal by the high-frequency electrical signal, and a temperature controller that adjusts element temperatures of the plurality of lasers.
[0017]
The subcarrier light source may be a data signal source for generating a data signal to be input to a laser, a matrix switch for selecting a data signal output from the data signal source, A plurality of lasers that generate optical signals modulated by the data signals selected by the matrix switch; a multiplexer that bundles the output lines of the plurality of lasers into one; and for injecting current into the plurality of lasers 2. The constant current source according to claim 1; an oscillator that generates a high-frequency electrical signal; and an optical modulator that modulates the optical signal emitted from the multiplexer by the high-frequency electrical signal. Antenna directivity control device.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the antenna directivity control apparatus according to the first aspect, the subcarrier light source includes a set of a plurality of lasers having a difference frequency that matches a radio signal frequency, and the lasers. A constant current source for injecting current into the laser, a data signal source for generating a data signal to be input to the plurality of lasers, a matrix switch for selecting a data signal output from the data signal source, and the plurality And a multiplexer that bundles the output lines of the lasers into one.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The configuration of the directivity control apparatus according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure, the directivity control device according to the present embodiment includes a subcarrier light source 1, photodetectors 2 a to 2 d, radiators 3 a to 3 d, a lens 4, an optical fiber 5, and a wavelength demultiplexer 6. And a silicon substrate 7.
The subcarrier light source 1 is a light source that generates an optical signal in which a millimeter-wave band radio signal (frequency in this embodiment is 60 GHz) is superimposed as a subcarrier. Details of the configuration of the subcarrier light source 1 will be described later.
[0020]
The wavelength demultiplexer 6 is a waveguide type diffraction grating that selects an output optical waveguide according to an input light wavelength band, and has a function of selectively diffracting input light in different directions depending on the wavelength, like a diffraction grating. (Reference: Japanese Patent Application No. 02-244105, “Waveguide type diffraction grating”). The wavelength demultiplexer 6 is a waveguide element formed on the silicon substrate 7 and has four channels of optical output terminals, and the channel frequency interval is 100 GHz. The photodetectors 2 a to 2 d are ultrahigh-speed photodiodes that respond to millimeter wave frequencies, and are hybrid-mounted on the same silicon substrate 7 as the wavelength demultiplexer 6.
[0021]
The radiators 3a to 3d are planar antennas provided at the end points of the microstrip line or the coplanar line, and are arranged in a straight line so that the interval between adjacent elements is constant.
A lens 4 using ceramic is disposed vertically above the radiators 3a to 3d. The focal length of the lens 4 is F, and the distance between each radiator and the lens 4 is also F. Here, the antenna base station is composed of parts excluding the subcarrier light source 1, and the subcarrier light source 1 is installed via an optical fiber 5 at a position away from the antenna base station.
[0022]
Next, the operation of the directivity control apparatus according to the first embodiment of the present invention having the configuration shown in FIG. 1 will be described. First, the output of the subcarrier light source 1 on which the electrical signal having a frequency of 60 GHz is superimposed is input to the wavelength demultiplexer 6 integrated on the silicon substrate 7 through the optical fiber 5. The optical signal input to the wavelength demultiplexer 6 is output from any one of the four channel optical output terminals by the wavelength demultiplexer 6 according to the optical wavelength band.
[0023]
The four output terminals of the wavelength demultiplexer 6 are connected to the photodetectors 2a to 2d, respectively, and the optical signal output from the wavelength demultiplexer 6 is the light of any one of the photodetectors 2a to 2d. The photoelectric conversion is performed by the detector, and an electric signal having a frequency of 60 GHz is output from the photodetector.
Radiators 3a to 3d are electrically connected to the photodetectors 2a to 2d, respectively, and an electric signal generated by the photodetector is fed to any one of the radiators 3a to 3d, and upwards. Radiated as a radio signal.
[0024]
Further, the radiated radio signal passes through the lens 4 and undergoes a change in the radiation pattern. Here, when a radio signal is output from a radiator located at a position shifted by a distance x with respect to the optical axis of the lens, the radiation direction x ′ of the radio signal that has passed through the lens 4 is expressed in the same manner as in the conventional example shown in FIG. It is represented by (2). That is, the radiation direction is limited according to the position of the radiator from which the radio signal is emitted. Here, the radiator from which the radio signal is radiated is determined by selecting the wavelength band of the light generated from the subcarrier light source 1 input to the wavelength demultiplexer 6.
[0025]
With the above operation, the directivity of the radio signal can be controlled by controlling the oscillation light wavelength band of the subcarrier light source 1. Here, since the antenna base station does not include the subcarrier light source 1, it is possible to separate a large-sized and complicated millimeter-wave band oscillator from the antenna base station.
Further, since the optical fiber 5 can transmit low-loss millimeter-wave subcarrier multiplexed light, the subcarrier light source 1 can be installed at a position away from the antenna base station.
Further, the antenna base station does not require a complicated control circuit, and the base station can be further downsized and simplified. Further, the subcarrier light source 1 can be installed in a remote place to enable directivity remote control.
[0026]
Next, the configuration of the subcarrier light source 1 in the first embodiment is shown in FIG. In FIG. 1, a subcarrier light source 1 includes a laser 101 that generates continuous light, an optical modulator 102 that responds to millimeter wave frequencies, an oscillator 103 that generates high frequency signals in the millimeter wave band, and a constant current source that drives the laser. 104 and a temperature controller 105 for adjusting the temperature of the laser. Here, the laser 101 is an InGaAsP semiconductor laser having an oscillation frequency near 1550 nm.
[0027]
Next, the operation of the subcarrier light source 1 shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the continuous optical signal generated from the laser 101 by the current injected from the constant current source 104 is input to the optical modulator 102. Since the high-frequency electrical signal generated by the oscillator 103 is simultaneously input to the optical modulator 102, the optical signal is modulated. Therefore, the optical modulator 102 output, that is, the optical signal modulated at the millimeter wave subcarrier frequency is output from the subcarrier light source 1.
[0028]
In the present embodiment, the function of changing the wavelength by changing the element temperature of the laser that generates continuous light by the temperature controller 105 is realized. Since a temperature change of about 30 K is possible, it was possible to control an optical wavelength of about 3.2 nm (frequency is about 400 GHz). Therefore, all the optical output terminals in the 4-channel wavelength demultiplexer 6 having a channel spacing of 100 GHz can be selected.
Further, the temperature controller 105 uses a thermistor and a Bertier element, and has a temperature resolution of about millikelvin. That is, the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 can be changed with high resolution.
[0029]
The subcarrier light source 1 used in the present embodiment uses the laser 101 and the light modulator 102, but it is also possible to use a light source in which both parts are monolithically integrated. A mode-locked laser in which an optical modulator is incorporated in the optical resonator of the laser can also be used.
In addition, the constant current source 104 can be modulated with a data signal to generate subcarrier multiplexed light on which the data signal is superimposed.
[0030]
Next, a directivity control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The directivity control device according to the present embodiment differs from the directivity control device according to the first embodiment in terms of the configuration only in the configuration of the subcarrier light source 1, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the subcarrier light source 1 will be described, and redundant description will be omitted.
[0031]
The configuration of the subcarrier light source 1 in the second embodiment is shown in FIG. In the figure, the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the present embodiment includes lasers 201a to 201d that generate continuous light, an optical modulator 202 that responds to millimeter wave frequencies, and a millimeter wave band high-frequency signal ( In this embodiment, an oscillator 203 generating a frequency of 60 GHz), a constant current source 204 for driving the laser, a switch 205 for selecting a laser for injecting a current, and the optical output lines of the lasers 201a to 201d are provided. And a combiner 206 bundled together.
[0032]
Here, the oscillation wavelengths of the lasers 201a to 201d are 1549.2 nm, 1550.0 nm, 1550.8 nm, 1551.6 nm, and 0.8 nm intervals (frequency interval is about 100 GHz), respectively.
Next, the operation of the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to this embodiment shown in FIG. 3 will be described below. A constant current source 204 that supplies a direct current to the laser is connected to only one of the lasers 201 a to 201 d by a switch 205.
[0033]
The continuous optical signal generated from the laser is input to the optical modulator 202 after passing through the multiplexer 206. Since the high-frequency electrical signal generated by the oscillator 203 is simultaneously input to the optical modulator 202, the optical signal is modulated. Therefore, the optical modulator 202 output, that is, the optical signal modulated at the millimeter wave subcarrier frequency is output from the subcarrier light source 1. In the present embodiment, the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 when current is injected is set in advance to each channel wavelength band of the wavelength demultiplexer 6. For example, the optical signals generated by the lasers 201a to 201d were adjusted to reach the photodetectors 2a to 2d, respectively. Therefore, the optical wavelength band oscillated from the subcarrier light source 1 can be changed by selecting the switch.
[0034]
Here, a semiconductor switch is used as the switch 205, and a high-speed switch operation of less than microseconds, that is, a high-speed wavelength variable operation of the subcarrier light source 1 is possible.
The current generated from the constant current source 204 can be modulated by a data signal to generate subcarrier multiplexed light on which the data signal is superimposed.
[0035]
Next, a directivity control apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. The directivity control device according to the present embodiment differs from the directivity control devices according to the first and second embodiments in terms of the configuration, only the configuration of the subcarrier light source 1, and the other configurations are the first and second configurations. Therefore, only the subcarrier light source 1 will be described, and redundant description will be omitted.
[0036]
FIG. 4 shows the configuration of the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, a subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the present embodiment responds to lasers 301a to 301d (oscillation wavelength is 1550 nm band) that generates an optical signal modulated by a data signal and a millimeter wave frequency. The optical modulator 302, an oscillator 303 that generates a millimeter-wave band high-frequency signal (frequency in this embodiment is 60 GHz), data signal sources 304a to 304d that drive the laser, and the temperatures of the lasers 301a to 301d are adjusted. It has a temperature controller 305 and a multiplexer 306 that bundles the optical output lines of the lasers 301a to 301d into one.
[0037]
The operation of the carrier light source 1 shown in FIG. 4 will be described below. In FIG. 4, data signal sources 304a to 304d generate an electric signal in which a direct current for driving a laser and an information signal are mixed. In this embodiment, the data signal sources 304a to 304d generate a signal that is digital intensity modulated (ASK) by a data signal having a bit rate of 1.25 Gbit / s.
From the lasers 301a to 301d, optical signals are generated by electrical signals from the data signal sources 304a to 304d, respectively.
[0038]
The optical signal generated from each laser is input to the optical modulator 302 after passing through the multiplexer 306. Since the high frequency electrical signal generated by the oscillator 303 is simultaneously input to the optical modulator 302, the optical signal is modulated by the high frequency electrical signal. Therefore, the optical modulator 302 output, that is, the optical signal modulated by the millimeter wave subcarrier frequency and intensity-modulated by the data signal is output from the subcarrier light source 1. The optical signal is transmitted to the antenna base station and then radiated to space after photoelectric conversion. The radio frequency is 60 GHz and becomes an ASK wave by a data signal of 1.25 Gbit / s.
[0039]
Here, a control method of the temperature controller 305 will be described. In this embodiment, by changing the element temperature of each laser generating continuous light by the temperature controller 305, the oscillation wavelength of each laser can be changed in a lump.
In the present embodiment, a temperature change of about 30 K is possible, so that it is possible to control an optical wavelength of about 3.2 nm (frequency is about 400 GHz). Therefore, the oscillation wavelength band of each laser can select all the channel wavelength bands of the wavelength demultiplexer 6 by the temperature control of the temperature controller 305.
[0040]
Furthermore, the temperature controller 305 controls the temperature so that there is no set of lasers that select the same channel wavelength band at the same time. By using the above temperature control method, a multiple access method in which a mobile unit is assigned to each cell, that is, SDMA can be realized. The operation of SDMA will be described in detail below.
[0041]
FIG. 5 schematically shows one-dimensional allocation of cells to the positions of the radiators in FIG. In the figure, 3a to 3d are radiators, 4 is a lens, 10a to 10d are cells, and 11a to 11d are moving bodies. Here, each arrow represents the directivity of the radio signal output from the radiator. That is, the radio signals radiated from the radiators 3a to 3d reach the cells 10a to 10d, respectively.
[0042]
Next, a method for setting the radiator according to the temporal position change of the moving body will be described. FIG. 6 shows an example of correspondence between cells existing at each time of each mobile unit and radiators to be selected. For example, at time I, it is assumed that the mobile bodies 11a to 11d are present in the cells 10a to 10d, respectively. At that time, the radiators to be selected in the antenna base station are 3a to 3d, respectively. As described above, since the SDMA allocates a mobile unit for each cell, a plurality of mobile units cannot exist in one cell at the same time.
[0043]
Next, looking at the time change of only the mobile body 11a, the cell is moved from time I to time IV as 10a → 10b → 10c → 10d, and at that time, the radiator is selected as 3a → 3b → 3c → 3d. Should be. As described above, the wavelength bands of the plurality of optical signals transmitted from the subcarrier light source 1 to the antenna base station are controlled so as to be input to the radiator corresponding to the position of each moving body.
[0044]
Further, the temperature controller 305 uses a thermistor and a Bertier element, and has a temperature resolution of about millikelvin. That is, the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 transmitted to each moving body can be changed at once, and high-resolution directivity control can be performed for each moving body.
[0045]
In the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the present embodiment, an optical amplifier can be installed at the subsequent stage of the optical modulator 302 in order to compensate for the insertion loss of the optical modulator 302 and the like.
With the above operation, directivity control of radio signals to a plurality of mobile objects using SDMA becomes possible using a miniaturized and simplified antenna base station.
[0046]
Next, a directivity control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The directivity control device according to the present embodiment differs from the directivity control devices according to the first to third embodiments in terms of configuration only in the configuration of the subcarrier light source 1, and the other configurations are the first to third configurations. Therefore, only the subcarrier light source 1 will be described, and redundant description will be omitted.
[0047]
FIG. 7 shows the configuration of the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, the subcarrier light source 1 in the directivity control device according to the present embodiment responds to lasers (oscillation wavelength is 1550 nm band) 401a to 401d that generate optical signals modulated by data signals, and to millimeter wave frequencies. An optical modulator 402, an oscillator 403 that generates millimeter-wave band high-frequency signals (frequency in this embodiment is 60 GHz), data signal sources 404a to 404d that generate data signals to be input to the laser, and an input to the laser A matrix switch 405 for selecting a data signal, a multiplexer 406 for bundling the optical output lines of the lasers 401a to 401d, and constant current sources 407a to 407d for injecting currents to the lasers 401a to 401d, respectively. And have.
[0048]
The operation of the carrier light source 1 shown in FIG. 7 will be described below. In FIG. 7, data signals having a bit rate of 1.25 Gbit / s are generated from the data signal sources 404a to 404d.
The lasers 401a to 401d are driven by currents from the constant current sources 407a to 407d, respectively, and generate ASK-modulated optical signals by data signals from the data signal sources. The optical signal generated from each laser is input to the optical modulator 402 after passing through the multiplexer 406.
[0049]
Since the high frequency electrical signal generated by the oscillator 403 is simultaneously input to the optical modulator 402, the optical signal is modulated by the high frequency electrical signal. Therefore, the optical modulator 402 output, that is, the optical signal modulated by the millimeter wave subcarrier frequency and intensity-modulated by the data signal is output from the subcarrier light source 1. The optical signal is transmitted to the antenna base station and then radiated to the space after photoelectric conversion. Each of the radio frequencies is 60 GHz and becomes an ASK wave by a data signal of 1.25 Gbit / s.
[0050]
Here, a control method of the matrix switch 405 will be described. In this embodiment, the oscillation wavelength band when the current is injected is set in advance to each channel wavelength band of the wavelength demultiplexer 6. For example, the optical signals generated by the lasers 401a to 401d are adjusted to reach the photodetectors 2a to 2d, respectively.
Further, the matrix switch 405 is controlled so that all the laser input terminals can be selected for each data signal of the data signal sources 404a to 404d, and a plurality of data signals are not output from the same output terminal at the same time. The
[0051]
By performing the switch control described above, SDMA can be realized. At that time, the wavelength bands of the plurality of optical signals transmitted from the subcarrier light source 1 to the antenna base station are controlled so as to be input to the radiators corresponding to the positions of the mobile objects. The detailed description of the operation of SDMA is the same as that in the third embodiment, and will be omitted.
The matrix switch 405 uses a semiconductor switch and can operate at a high speed of less than microseconds. That is, the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 transmitted to each moving body can be changed at once, and high-speed directivity control can be performed for each moving body.
[0052]
In the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the present embodiment, an optical amplifier can be installed in the subsequent stage of the optical modulator 402 or the like in order to compensate for the insertion loss of the optical modulator 402 or the like.
With the above operation, directivity control of radio signals to a plurality of mobile objects using SDMA becomes possible using a miniaturized and simplified antenna base station.
[0053]
Next, a directivity control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The directivity control device according to the present embodiment differs from the directivity control devices according to the first to fourth embodiments in terms of the configuration, only the configuration of the subcarrier light source 1, and the other configurations are the first to fourth. Therefore, only the subcarrier light source 1 will be described, and redundant description will be omitted.
[0054]
FIG. 8 shows the configuration of the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, the subcarrier light source 1 in the directivity control apparatus according to this embodiment includes lasers (oscillation wavelength is 1550 nm band) 501a to 501h that generate optical signals, and data signal sources that generate data signals to be input to the lasers. 502a to 502d, a matrix switch 503 for selecting a data signal to be input to the laser, a multiplexer 504 that bundles the optical output lines of the lasers 501a to 501h, and currents to the lasers 501a to 501h, respectively. Constant current sources 505a to 505h.
[0055]
The operation of the carrier light source 1 shown in FIG. 8 will be described below. In FIG. 8, data signal sources 502a to 502d generate data signals having a bit rate of 1.25 Gbit / s. The lasers 501a to 501h are driven by currents from the constant current sources 505a to 505h, respectively, and generate ASK-modulated optical signals by data signals from the data signal sources 502a to 502d.
Here, the oscillation frequencies of adjacent lasers (for example, laser 501a and laser 501b) are set so that the difference frequency matches the desired radio signal frequency (for example, 60 GHz).
[0056]
The optical signal generated from each laser is transmitted to the antenna base station after passing through the multiplexer 504. In the antenna base station, an electric signal matching the difference frequency between adjacent lasers is generated by light detection, and then radiated to the space as a radio signal. Each of the radio frequencies is 60 GHz and becomes an ASK wave by a data signal of 1.25 Gbit / s.
Here, a control method of the matrix switch 503 will be described. In this embodiment, the oscillation wavelength band when current is injected is set in advance for each channel wavelength band of the wavelength demultiplexer 504 for each set of adjacent lasers.
[0057]
For example, the optical signals generated by the lasers 501a and 501b are respectively transmitted to the photodetector 2a shown in FIG. The optical signals generated in the detector 2c at 501g and 501h are adjusted so as to reach the photodetector 2d, respectively.
Further, the matrix switch 503 can select input terminals to all the laser sets for each data signal of the data signal sources 502a to 502d, and does not output a plurality of data signals from the same output terminal at the same time. Controlled.
[0058]
By performing the switch control described above, SDMA can be realized. At that time, the wavelength bands of the plurality of optical signals transmitted from the subcarrier light source 1 to the antenna base station are controlled so as to be input to the radiators corresponding to the positions of the mobile objects. A detailed description of the operation of SDMA is omitted because it is the same as in the third and fourth embodiments.
[0059]
If the radio frequencies transmitted to adjacent cells are the same, a plurality of mobile objects may interfere with each other in the overlapping area of the cells. In this embodiment, the radio frequency is a constant current input to the laser. It can be easily changed by adjusting the current value of the source. Therefore, it is possible to easily avoid interference by a plurality of mobile units by using different radio frequencies for each cell.
[0060]
The matrix switch 503 uses a semiconductor switch, and can operate at a high speed of less than microseconds. That is, the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 transmitted to each moving body can be changed at once, and high-speed directivity control can be performed for each moving body.
In addition, since the subcarrier light source 1 of this embodiment is a millimeter wave generation technique using beats by two adjacent lasers, it is an optical modulator used in other embodiments (comparison among optical components). And an optical subcarrier signal having a high output and a high degree of modulation can be easily generated without using an oscillator.
[0061]
By using a laser with an optical output of several tens of mW or more already available as a commercial product, the upper limit of the antenna power in a specific low-power radio (without installing an optical amplifier to compensate for the optical loss) It is also possible to output a radio signal of 10 mW). In the present embodiment, as the photodetectors 2a to 2d in the antenna base station, "single-running carrier photodiodes" having high output characteristics (reference: Japanese Patent Laid-Open No. 09-275224 "photodiode") are used. It was possible to get enough antenna power without.
[0062]
In FIG. 8, the data signal selected by the matrix switch 503 is input to both adjacent lasers (for example, the laser 501a and the laser 501b), but may be input to only one of them. As for the driving method of the optical subcarrier light source 1, the technique disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-252879 “Driving method and apparatus for multi-wavelength light source for optical subcarrier communication” can be applied.
[0063]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the oscillator can be separated from the antenna base station, the antenna base station can be made small and simple. In addition, since a millimeter wave signal can be transmitted over a long distance via a low-loss optical fiber, it is possible to relax performance such as temperature change resistance required for an oscillator. Further, since the radiation direction can be controlled by changing the oscillation wavelength band of the subcarrier light source, the antenna base station does not require a complicated control circuit, and the base station can be further downsized and simplified. Furthermore, it is possible to remotely control the directivity by installing a light source in a remote place.
[0064]
Further, according to the invention described in claim 2, in addition to the effect obtained by the invention described in claim 1, since the optical wavelength can be varied with high resolution by the temperature controller, directivity control with high resolution can be performed. The effect that it becomes possible is acquired.
[0065]
Further, according to the invention described in claim 3, in addition to the effect obtained by the invention described in claim 1, since the optical wavelength can be changed at high speed by switching the switch, high-speed directivity control is possible. The effect of becoming is obtained.
[0066]
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect obtained by the invention described in claim 1, a multiple access scheme in which a mobile unit is assigned to each radio communication area (cell), that is, spatial multiplexing radio access ( Space Division Multiple Access (SDMA) can be achieved using a miniaturized and simplified antenna base station.
Furthermore, the temperature controller can collectively change the oscillation wavelength band of the subcarrier light source transmitted to each moving body, and directivity control with high resolution can be performed for each moving body.
[0067]
Further, according to the invention described in claim 5, in addition to the effect obtained by the invention described in claim 1, a multiple access system using SDMA can be realized by using a miniaturized and simplified antenna base station. The effect of becoming is obtained.
Furthermore, the matrix switch can collectively change the oscillation wavelength band of the subcarrier light source transmitted to each moving body, and high-speed directivity control can be performed for each moving body.
[0068]
Further, according to the invention described in claim 6, in addition to the effect obtained by the invention described in claim 1, a multiple access system by SDMA can be realized by using a miniaturized and simplified antenna base station. The effect of becoming is obtained.
Furthermore, since the subcarrier frequency can be changed for each cell, SDMA that is less likely to cause interference is possible.
Further, the matrix switch can collectively change the oscillation wavelength band of the subcarrier light source 1 transmitted to each moving body, thereby enabling high-speed directivity control for each moving body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of a directivity control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a subcarrier light source in the directivity control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a subcarrier light source in a directivity control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a subcarrier light source in a directivity control apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing one-dimensional allocation of cells to positions of radiators in the directivity control apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a correspondence example between cells existing at each time of each mobile unit and radiators to be selected.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a subcarrier light source in a directivity control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a subcarrier light source in a directivity control apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a conventional directivity control apparatus using a four-element radiator for a phased array antenna.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional directivity control apparatus using a lens.
[Explanation of symbols]
1 ... Subcarrier light source
2a to 2d ... photodetector
3a-3d ... Radiator
4 ... Lens
5. Optical fiber
6 ... Wavelength demultiplexer
7 ... Silicon substrate
101, 201a to 201d, 301a to 301d, 401a to 401d, 501a to 501h ... laser
102, 202, 302, 402 ... optical modulator
103, 203, 303, 403 ... Oscillator
104, 204, 407a to 407d, 505a to 505h ... constant current source
105, 305 ... temperature controller
205 ... Switch
206, 306, 406, 504 ... multiplexer
304a to 304d, 404a to 404d, 502a to 502d, data signal sources
405, 503 ... Matrix switch

Claims

高周波の無線信号のアンテナ指向性制御装置において、
無線信号をサブキャリアとし、かつ波長可変機能を有するサブキャリア光源と、
前記サブキャリア光源から入力された光波長帯に応じて光出力端子を選択する波長分波器と、
前記波長分波器の各光出力線路上に設置され、光を無線信号に変換する複数の光検出器と、
前記複数の光検出器の各々に対応して設けられ各光検出器より出力される無線信号を空間に放射する複数の放射器と、
前記複数の放射器から放射された無線信号の放射パターンを制御するレンズと、
を具備することを特徴とするアンテナの指向性制御装置。In the antenna directivity control device for high-frequency radio signals,
A subcarrier light source having a radio signal as a subcarrier and having a wavelength variable function;
A wavelength demultiplexer that selects an optical output terminal according to an optical wavelength band input from the subcarrier light source;
A plurality of photodetectors installed on each optical output line of the wavelength demultiplexer, for converting light into a radio signal;
A plurality of radiators that are provided corresponding to each of the plurality of photodetectors and radiate a radio signal output from each photodetector into space;
A lens for controlling a radiation pattern of a radio signal emitted from the plurality of radiators;
An antenna directivity control apparatus comprising:

前記サブキャリア光源は、
連続光を発生し、かつ波長可変機能を有するレーザと、
高周波電気信号を発生する発振器と、
前記レーザが出力した光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、
前記レーザの素子温度を調節する温度コントローラと、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。The subcarrier light source is
A laser that generates continuous light and has a wavelength variable function;
An oscillator that generates a high-frequency electrical signal;
An optical modulator that modulates an optical signal output by the laser with the high-frequency electrical signal;
A temperature controller for adjusting the element temperature of the laser;
The antenna directivity control apparatus according to claim 1, comprising:

前記サブキャリア光源は、
連続光を発生する複数のレーザと、
前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、
高周波電気信号を発生する発振器と、
前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、
前記複数のレーザに電流を注入するための定電流源と、
前記定電流源より電流を注入するレーザを選択するためのスイッチと、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。The subcarrier light source is
A plurality of lasers that generate continuous light; and
A multiplexer that bundles the output lines of the plurality of lasers into one;
An oscillator that generates a high-frequency electrical signal;
An optical modulator that modulates an optical signal emitted from the multiplexer with the high-frequency electrical signal;
A constant current source for injecting current into the plurality of lasers;
A switch for selecting a laser for injecting current from the constant current source;
The antenna directivity control apparatus according to claim 1, comprising:

前記サブキャリア光源は、
レーザに電流を注入し駆動するためのデータ信号を発生するデータ信号源と、
前記データ信号によって変調された光信号を発生する複数のレーザと、
前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、
高周波電気信号を発生する発振器と、
前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、
前記複数のレーザの素子温度を調節する温度コントローラと、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。The subcarrier light source is
A data signal source for generating a data signal for injecting and driving a current into the laser;
A plurality of lasers for generating optical signals modulated by the data signals;
A multiplexer that bundles the output lines of the plurality of lasers into one;
An oscillator that generates a high-frequency electrical signal;
An optical modulator that modulates an optical signal emitted from the multiplexer with the high-frequency electrical signal;
A temperature controller for adjusting element temperatures of the plurality of lasers;
The antenna directivity control apparatus according to claim 1, comprising:

前記サブキャリア光源は、
レーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源と、
前記データ信号源から出力されるデータ信号を選択するためのマトリクススイッチと、
前記マトリクススイッチにより選択されたデータ信号によって変調された光信号を発生する複数のレーザと、
前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、
前記複数のレーザに電流を注入するための定電流源と、
高周波電気信号を発生する発振器と、
前記合波器から出射された光信号を前記高周波電気信号によって変調する光変調器と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。The subcarrier light source is
A data signal source for generating a data signal to be input to the laser;
A matrix switch for selecting a data signal output from the data signal source;
A plurality of lasers for generating optical signals modulated by the data signals selected by the matrix switch;
A multiplexer that bundles the output lines of the plurality of lasers into one;
A constant current source for injecting current into the plurality of lasers;
An oscillator that generates a high-frequency electrical signal;
An optical modulator that modulates an optical signal emitted from the multiplexer with the high-frequency electrical signal;
The antenna directivity control apparatus according to claim 1, comprising:

前記サブキャリア光源は、
差周波数が無線信号周波数に一致する複数のレーザの組と、
前記各レーザに電流を注入するための定電流源と、
前記複数のレーザに入力するデータ信号を発生するデータ信号源と、
前記データ信号源から出力されるデータ信号を選択するためのマトリクススイッチと、
前記複数のレーザの出力線路を一つに束ねる合波器と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナの指向性制御装置。The subcarrier light source is
A set of multiple lasers whose difference frequency matches the radio signal frequency;
A constant current source for injecting a current into each of the lasers;
A data signal source for generating data signals to be input to the plurality of lasers;
A matrix switch for selecting a data signal output from the data signal source;
A multiplexer that bundles the output lines of the plurality of lasers into one;
The antenna directivity control apparatus according to claim 1, comprising: