JP3701599B2 - Antenna directivity control device - Google Patents
Antenna directivity control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3701599B2 JP3701599B2 JP2001342470A JP2001342470A JP3701599B2 JP 3701599 B2 JP3701599 B2 JP 3701599B2 JP 2001342470 A JP2001342470 A JP 2001342470A JP 2001342470 A JP2001342470 A JP 2001342470A JP 3701599 B2 JP3701599 B2 JP 3701599B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lasers
- optical
- signal
- light source
- directivity control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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
The operation of the directivity control apparatus using the configuration shown in FIG. 9 will be described. First, the
[0005]
The electrical signals output from the
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
[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
[0007]
The operation of the directivity control apparatus using the configuration of FIG. 10 will be described. First, the
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
[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
Further, in order to control the
[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
[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
[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
The
[0020]
The
[0021]
The
A lens 4 using ceramic is disposed vertically above the
[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
[0023]
The four output terminals of the
[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
[0025]
With the above operation, the directivity of the radio signal can be controlled by controlling the oscillation light wavelength band of the
Further, since the
Further, the antenna base station does not require a complicated control circuit, and the base station can be further downsized and simplified. Further, the
[0026]
Next, the configuration of the
[0027]
Next, the operation of the
[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
Further, the
[0029]
The
In addition, the constant
[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
[0031]
The configuration of the
[0032]
Here, the oscillation wavelengths of the
Next, the operation of the
[0033]
The continuous optical signal generated from the laser is input to the
[0034]
Here, a semiconductor switch is used as the
The current generated from the constant
[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
[0036]
FIG. 4 shows the configuration of the
[0037]
The operation of the
From the lasers 301a to 301d, optical signals are generated by electrical signals from the
[0038]
The optical signal generated from each laser is input to the
[0039]
Here, a control method of the
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
[0040]
Furthermore, the
[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
[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
[0043]
Next, looking at the time change of only the
[0044]
Further, the
[0045]
In the
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
[0047]
FIG. 7 shows the configuration of the
[0048]
The operation of the
The
[0049]
Since the high frequency electrical signal generated by the
[0050]
Here, a control method of the
Further, 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
The
[0052]
In the
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
[0054]
FIG. 8 shows the configuration of the
[0055]
The operation of the
Here, the oscillation frequencies of adjacent lasers (for example,
[0056]
The optical signal generated from each laser is transmitted to the antenna base station after passing through the
Here, a control method of the
[0057]
For example, the optical signals generated by the
Further, the
[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
[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
In addition, since the
[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
[0062]
In FIG. 8, the data signal selected by the
[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
[0065]
Further, according to the invention described in claim 3, in addition to the effect obtained by the invention described in
[0066]
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect obtained by the invention described in
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
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
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
[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 (6)
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:
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:
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:
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:
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:
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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001342470A JP3701599B2 (en) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | Antenna directivity control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001342470A JP3701599B2 (en) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | Antenna directivity control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003142924A JP2003142924A (en) | 2003-05-16 |
JP3701599B2 true JP3701599B2 (en) | 2005-09-28 |
Family
ID=19156324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001342470A Expired - Fee Related JP3701599B2 (en) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | Antenna directivity control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3701599B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101056783B1 (en) * | 2010-12-30 | 2011-08-12 | 주식회사 스마트비전 | Phased array antenna system using multi-mode dispersion compensating fiber |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2641383B2 (en) * | 1993-08-09 | 1997-08-13 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | BPSK optical transmitter and optical fiber link system |
JPH09238024A (en) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Nec Eng Ltd | Plane antenna tracking device |
JP2950814B1 (en) * | 1998-06-18 | 1999-09-20 | 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信研究所 | Optical subcarrier transmission system |
JP3314745B2 (en) * | 1998-12-14 | 2002-08-12 | 日本電気株式会社 | Optical insertion / separation device and optical transmission device having the same |
JP2001211022A (en) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Array antenna and method of scanning its frequencies |
-
2001
- 2001-11-07 JP JP2001342470A patent/JP3701599B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003142924A (en) | 2003-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11799202B2 (en) | Antenna and antenna array configurations, antenna systems and related methods of operation | |
Cao et al. | Advanced integration techniques on broadband millimeter-wave beam steering for 5G wireless networks and beyond | |
US4929956A (en) | Optical beam former for high frequency antenna arrays | |
Song et al. | Terahertz wireless communication link at 300 GHz | |
US6724523B2 (en) | Remotely locatable RF power amplification system | |
Konstantinou et al. | 5G RAN architecture based on analog radio-over-fiber fronthaul over UDWDM-PON and phased array fed reflector antennas | |
JP3579057B2 (en) | Generation of radio frequency modulated light radiation | |
US9621269B2 (en) | Optically driven active radiator | |
JP3997294B2 (en) | Mobile radio communication system | |
US8326154B2 (en) | Multiwavelength transmitter | |
AU2011223493A1 (en) | Phase shifter and photonic controlled beam former for phased array antennas | |
CN114531205B (en) | Programmable two-dimensional simultaneous multi-beam light-operated phased array receiver chip and multi-beam control method | |
US11394116B2 (en) | Dual optical and RF phased array and photonic integrated circuit | |
CN110501779A (en) | Micro-loop delay matrix and microwave photon integrate multi-beam phased array chip, system | |
CN110289912A (en) | A kind of multi-frequency vector millimeter wave generating system based on cascade light external modulator | |
Liu et al. | 93-GHz signal beam steering with true time delayed integrated optical beamforming network | |
RU2298810C1 (en) | Receiving-transmitting optoelectronic module of an antenna with a phased antenna array | |
JP3701599B2 (en) | Antenna directivity control device | |
Grosskopf et al. | Photonic 60-GHz maximum directivity beam former for smart antennas in mobile broad-band communications | |
CN114690150A (en) | Continuous wave frequency modulation phased array laser radar chip, scanning method and laser radar | |
US20040184693A1 (en) | Electro-optical component | |
CN111245491B (en) | Vortex beam mode switching system and method based on circular antenna array | |
CN115412171A (en) | Large-scale remote beam forming method based on optical frequency comb and multi-core optical fiber | |
Chen et al. | Millimeter-wave orbital angular momentum radiations from photonic-based transmitter | |
Horikawa et al. | Optically controlled multiple beam forming and steering network for phased-array antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040130 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050713 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080722 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090722 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090722 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100722 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100722 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110722 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120722 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130722 Year of fee payment: 8 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |