JP5377750B2 - アレイアンテナ装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に示された従来のアレイアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子に接続された複数の送受信モジュールと、複数の送受信モジュールに送信中間周波信号を分配する(または、複数の送受信モジュールからの受信中間周波信号を合成する)分配合成器と、を備えている。
このように、アレイアンテナ装置の送受信モジュールが入出力する送受信信号を、高周波信号ではなく、中間周波信号にすることにより、分配合成やモジュールへの給電時における伝送損失を抑制している。
図1および図2はこの発明の実施の形態1に係るアレイアンテナ装置を示すブロック図であり、それぞれ異なる構成例を示している。
ここでは、複数(n)個のアンテナ素子10a〜10nの送信モジュール20a〜20nのみを示しているが、各アンテナ素子10a〜10nは、受信モジュール(図5、図6ともに後述する)も備えており、各アンテナ素子10a〜10nは、送受信アンテナにより構成されているものとする。
各送信モジュール20a〜20nは、同一の回路構成により構成されているので、送信モジュール20a〜20n内の各回路要素には、同一符号の後に「a、b、・・・、n」を付している。
各アンテナ素子10a〜10nは、送信電力増幅器13a〜13nで増幅された送信高周波信号S3を電波として送信する。
または、送信信号発生器11a〜11nの出力部に移相器(図示せず)を設け、移相器を制御してもよい。
または、局部発振信号発生器21a〜21nに入力される基準信号Srの入力部に移相器(図示せず)を設け、移相器を制御することにより、基準信号Srの位相を制御してもよい。
送信モジュール20a〜20nにおいて、送信ミキサ12a〜12nは、送信信号発生器11a〜11nからの送信中間周波信号S1と、局部発振信号発生器21a〜21nからの局部発振信号S2と、を混合して送信高周波信号S3に周波数変換する。
このとき、前述のように、送信中間周波信号S1と局部発振信号S2とは、信号分配器2を介して分配入力された基準信号Srに同期しているので、送信高周波信号S3も基準信号Srと同期する。
したがって、送信高周波信号S3の位相を制御して信号をベクトル合成して送信ビームを形成すると、信号は振幅合成される一方で、送信高周波信号S3に含まれる位相雑音は電力合成される。
複数の送信モジュール20a〜20nは、それぞれ個別の要素として、送信中間周波信号S1を出力する送信信号発生器11a〜11nと、局部発振信号S2を出力する局部発振信号発生器21a〜21nと、送信中間周波信号S1と局部発振信号S2とを混合して送信高周波信号S3に周波数変換する送信ミキサ12a〜12nと、を有する。
一方、図2の構成例においては、局部発振信号発生器21a〜21nに対する位相制御信号P2を出力する位相制御部3Bを備えており、局部発振信号S2の位相は、位相制御信号P2により制御される。
なお、上記実施の形態1(図1、図2)では、送信信号発生器11a〜11nまたは局部発振信号発生器21a〜21nの位相のみを制御したが、図3または図4のように、送信信号発生器11a〜11nのタイミングを制御してもよい。
図3、図4において、前述(図1、図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図3において、位相・タイミング制御部4は、送信信号発生器11a〜11nに対して、位相制御信号P1のみならず、タイミング制御信号Tを入力し、送信信号発生器11a〜11nが出力する送信中間周波信号S1の位相および信号発生タイミングを制御する。
図4において、タイミング制御部5は、送信信号発生器11a〜11nに対してタイミング制御信号Tを入力し、送信信号発生器11a〜11nからの送信中間周波信号S1の信号発生タイミングを制御する。また、前述と同様に、位相制御部3Bは、局部発振信号発生器21a〜21nに位相制御信号P2を入力して局部発振信号発生器21a〜21nが出力する局部発振信号S2の位相を制御する。
たとえば、位相制御信号P1およびタイミング制御信号Tを、シリアル形式で出力した場合には、各送信モジュール20a〜20n(各送受信モジュール)に分配する配線の数を減らすことができる。
なお、上記実施の形態1、2(図1〜図4)では、送信モジュール20a〜20nのみに適用した場合を示したが、図5または図6のように、送受信モジュール30a〜30n(送信モジュールおよび受信モジュール)に適用してもよい。
図5、図6において、前述(図1〜図4参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
また、各送受信モジュール30a〜30nには、前述(図2)の基準信号源1、信号分配器2および位相制御部3Bに加え、信号合成器6を介した受信部7が接続されている。
すなわち、送受信切換器22a〜22nは、同一のアンテナ素子10a〜10nを送受信モードで共有するためのものであり、たとえばサーキュレータを用いてもよい。
受信ミキサ32a〜32nは、高周波増幅器31a〜31nからの受信高周波信号S4と局部発振信号発生器21a〜21nからの局部発振信号S2とを混合して、受信中間周波信号S5に周波数変換し、受信中間周波信号S5を信号合成器6に入力する。
信号合成器6は、受信ミキサ32a〜32nからの受信中間周波信号S5を合成して受信部7に入力する。
送信中間周波信号S1と局部発振信号S2とは、基準信号Srにより同期されている。
また、位相制御部3Bからの位相制御信号P2は、局部発振信号発生器21a〜21nおよび受信局部発振信号発生器23a〜23nに入力されており、これにより、局部発振信号S2および受信局部発振信号S6の位相は、位相制御信号P2により制御される。
なお、上記実施の形態1、2(図1〜図4)では、送信モジュール20a〜20nのみに適用した場合を示し、上記実施の形態3(図5、図6)では、送受信モジュール30a〜30nに適用した場合を示したが、図7のように、受信モジュール40a〜40n(受信モジュール)のみに適用してもよい。
また、各受信モジュール40a〜40nには、前述(図2)の基準信号源1、信号分配器2および位相制御部3Bに加え、信号合成器6を介した受信部7が接続されている。
受信ミキサ32a〜32nは、高周波増幅器31a〜31nからの受信高周波信号S4と受信局部発振信号発生器23a〜23nからの受信局部発振信号S6とを混合して、受信中間周波信号S5(または、受信ベースバンド信号)に周波数変換し、受信中間周波信号S5(または、受信ベースバンド信号)を信号合成器6に入力する。
受信局部発振信号S2とは、基準信号Srにより同期されている。
Claims (7)
- 送信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。 - 送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
前記局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。 - 送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
受信局部発振信号を出力する受信局部発振信号発生器と、
前記受信局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号または受信ベースバンド信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器、前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号または受信ベースバンド信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号と前記受信局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。 - 前記送信信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記送信中間周波信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のアレイアンテナ装置。 - 前記局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のアレイアンテナ装置。 - 前記送信信号発生器に対するタイミング制御信号を出力するタイミング制御部を備え、
前記送信中間周波信号の信号発生タイミングは、前記タイミング制御信号により制御されることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のアレイアンテナ装置。 - 前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号および前記受信局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項3に記載のアレイアンテナ装置。
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