JP6537624B2 - フェイズドアレイアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、フェイズドアレイアンテナに関する。また、フェイズドアレイアンテナにおいて放射素子に無線周波数信号を供給する給電回路に関する。

無線通信の大容量化を図るために、使用する周波数帯域の広帯域化及び高周波化が進んでいる。近年では、マイクロ波帯（０．３ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下）のみならず、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下）が無線通信に使用されるようになっている。なかでも、大気中での減衰が大きい６０ＧＨｚ帯は、データの漏洩が生じ難い帯域として注目されている。

６０ＧＨｚ帯の無線通信に使用されるアンテナには、広帯域性の他に高利得性が求められる。６０ＧＨｚ帯は、上述したように、大気中での減衰が大きいからである。６０ＧＨｚ帯での使用に耐える高利特性を有するアンテナとしては、例えば、アレイアンテナが挙げられる。ここで、アレイアンテナとは、複数の放射素子をアレイ状又はマトリクス状に並べたアンテナのことを指す。

アレイアンテナでは、各放射素子に供給する無線周波数信号の位相を制御することによって、放射する電磁波（各放射素子から放射される電磁波を重ね合わせたもの）の主ビーム方向を変化させることが可能である。このような走査機能を有するアレイアンテナは、フェイズドアレイアンテナと呼ばれ、盛んに研究開発が進められている。

従来のフェイズドアレイアンテナの典型的な構成を、図８の（ａ）に示す。このフェイズドアレイアンテナは、図８の（ａ）に示すように、（１）無線周波数信号（ＲＦ信号）に時間遅延素子を用いて時間遅延を与え、（２）遅延された無線周波数信号を各放射素子に供給するものであり、ＲＦ制御のフェイズドアレイアンテナと呼ばれる。

しかしながら、図８の（ａ）に示すフェイズドアレイアンテナは、ミリ波帯での使用に適さない。なぜなら、時間遅延素子などの電気的な手段で、ミリ波帯の無線周波数信号に対して高精度の時間遅延を与えることは困難だからである。

ミリ波帯での使用に適したフェイズドアレイアンテナを実現するうえで参考にすべき技術としては、例えば、波長分散を有する光学ファイバを遅延手段として用いた特許文献１〜２に記載のアレイアンテナが挙げられる。特許文献１〜２に記載のアレイアンテナのように、波長分散を有する光学ファイバを遅延手段として用いれば、ミリ波帯の無線周波数信号に対しても高精度の時間遅延を与えることができる。

日本国公開特許公報「特開２００７−１６５９５６号公報（２００７年６月２８日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００４−２３４００号公報（２００４年１月２２日公開）」

しかしながら、特許文献１〜２に記載のアレイアンテナのように、光学的な手段を用いて無線周波数信号を遅延する場合、電子部品と比べて高価な光学部品を使用する必要があるため、コストの上昇が避けられない。特に、ミリ波帯での使用を想定すると、極めて高価な変調器や光電変換素子などを使用する必要があり、コストの大幅な上昇が見込まれる。

そこで、光学的な手段を用いることなくミリ波帯において使用可能なフェイズドアレイアンテナを実現しようとした場合、無線周波数信号を時間遅延する構成に代えて、無線周波数信号よりも周波数の低い中間周波数信号又は局所信号を遅延する構成を採用することが考えられる。図８の（ｂ）は、中間周波数信号を遅延する構成を採用したＩＦ制御のフェイズドアレイアンテナのブロック図であり、図８の（ｃ）は、局所信号を遅延する構成を採用したＬＯ制御のフェイズドアレイアンテナのブロック図である。

ＩＦ制御のフェイズドアレイアンテナでは、図８の（ｂ）に示すように、中間周波数信号（ＩＦ信号）に時間遅延素子を用いて時間遅延を与えると共に、遅延された中間周波数信号と局所信号とを混合器を用いて乗算する。これにより、遅延された無線周波数信号が得られる。また、ＬＯ制御のフェイズドアレイアンテナでは、図８の（ｃ）に示すように、（１）局所信号に時間遅延素子を用いて時間遅延を与えると共に、遅延された局所信号と中間周波数信号とを混合器を用いて乗算する。これにより、遅延された無線周波数信号が得られる。

しかしながら、ＩＦ制御又はＬＯ制御のフェイズドアレイアンテナでは、各放射素子に入力される無線周波数信号における遅延時間が周波数に依存してしまう。このため、放射される電磁波の主ビーム方向が周波数に応じて変動してしまうという新たな問題を生じる。

ＬＯ制御のフェイズドアレイアンテナにおいて、各放射素子に入力される無線周波数信号における遅延時間が周波数に依存してしまう理由は、以下のとおりである。すなわち、遅延された局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔ）及び中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）は、（Ａ）式及び（Ｂ）式のように表されるので、これらを乗算することにより得られる無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔ）は、（Ｃ）式のように表される。（Ｃ）式は、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔ）における遅延時間ｆ_ＬＯ×Δｔ／（ｆ_ＬＯ＋ｆ_ＩＦ）が周波数ｆ_ＬＯ，ｆ_ＩＦに依存することを示している。ＩＦ制御のフェイズドアレイアンテナにおいて、各放射素子に入力される無線周波数信号における遅延時間が周波数に依存してしまう理由も同様である。

〔数Ａ〕

〔数Ｂ〕

〔数Ｃ〕

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各放射素子に入力される無線周波数信号における遅延時間が使用帯域内で周波数に依存することのないフェイズドアレイアンテナを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るフェイズドアレイアンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を生成する合波器と、を備えており、各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有しており、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する、ことを特徴とする。

本発明によれば、各放射素子に入力される無線周波数信号における遅延時間が周波数に依存することのないフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。 従来のフェイズドアレイアンテナの構成を示すブロック図である。（ａ）は、ＲＦ制御のフェイズドアレイアンテナの構成を示し、（ｂ）は、ＩＦ制御のフェイズドアレイアンテナの構成を示す。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ１について、図１を参照して説明する。図１は、フェイズドアレイアンテナ１の構成を示すブロック図である。

フェイズドアレイアンテナ１は、図１に示すように、ｎ個の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、１個の合波器ＭＰと、を備えた送信用アンテナである。ここで、ｎは、２以上の任意の整数であるが、図１においては、ｎ＝４の場合の構成を例示している。

合波器ＭＰは、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）＝Ｖ_ＩＦ（ｔ）＋Ｖ_ＬＯ（ｔ）を生成する。中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）、及び和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）は、例えば、以下のように与えられる。

各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、図１に示すように、時間遅延素子ＴＤｉと、分波器ＤＰｉと、送信用混合器ＴＭＸｉと、を有している。なお、各給電回路Ｆｉの構成は共通なので、図１においては、給電回路Ｆ１を構成する時間遅延素子ＴＤ１、分波器ＤＰ１、及び送信用混合器ＴＭＸ１にのみ参照符号を付している。

時間遅延素子ＴＤｉは、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって、遅延された和信号（以下、「遅延和信号」と記載）Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）が（３）式のように与えられている場合、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）は、以下のように与えられる。なお、時間遅延素子ＴＤｉとしては、例えば、異なる長さを持つ給電線路を所望の時間遅延に応じて切り替えるスイッチドラインを用いることができる。また、時間遅延素子ＴＤｉにおける時間遅延Δｔｉの大きさは、後述するように、放射する電磁波の主ビーム方向に応じて設定される。

分波器ＤＰｉは、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって、遅延された中間周波数信号（以下、「遅延中間周波数信号」と記載）Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延された局所信号（以下、「遅延局所信号」と記載）Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）が（４）式のように与えられている場合、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）及び遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）は、以下のように与えられる。

送信用混合器ＴＭＸｉは、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって、遅延された無線周波数信号（以下、「遅延無線周波数信号」と記載）Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する。遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）及び遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）が（５）式及び（６）式のように与えられている場合、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）は、以下の（７）式のように与えられる。

給電回路Ｆｉは、送信用混合器ＴＭＸｉにて生成された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する。

各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉは、従来のフェイズドアレイアンテナと同様に設定すればよい。例えば、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが同一直線上にこの順で並んでいる場合、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉは、放射する電磁波の主ビーム方向に応じて、（８）式に従って設定すればよい。（８）式において、ｃは、光速を表し、ｄｉは、放射素子Ａ１と放射素子Ａｉとの間隔を表す。また、θは、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが並んでいる直線と放射する電磁波の等位相面との成す角である。

例えば、６０ＧＨｚ帯（５７ＧＨｚ以上６６ＧＨｚ以下）の電磁波を放射する場合、隣接する放射素子間の距離は、例えば、中心周波数６１．５ＧＨｚに対応する自由空間波長の１／２、すなわち、２．４４ｍｍに設定すればよい。すなわち、放射素子Ａ１と放射素子Ａｉとの間隔ｄｉは、２．４４×（ｉ−１）ｍｍに設定すればよい。このとき、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが並んでいる直線と放射される電磁波の等位相面との成す角θが４５°になるように放射方向を傾けるためには、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉを５．７×（ｉ−１）ｐｓに設定すればよい。

なお、６０ＧＨｚ帯において±６０°のビーム走査が可能なフェイズドアレイアンテナ１を実現するためには、例えば、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを２．４ｍｍ間隔で同一直線上に並べ、９ＧＨｚの帯域幅を有する中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）及び局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）を用いればよい。また、６０ＧＨｚ帯において±４５°のビーム走査が可能なフェイズドアレイアンテナ１を実現するためには、例えば、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを２．６ｍｍ間隔で同一直線上に並べ、９ＧＨｚの帯域幅を有する中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）及び局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）を用いればよい。

一方、７０ＧＨｚ帯（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下）の電磁波を放射する場合、隣接する放射素子間の距離は、例えば、中心周波数７３．５ＧＨｚに対応する自由空間波長の１／２、すなわち、２．０４ｍｍに設定すればよい。すなわち、放射素子Ａ１と放射素子Ａｉとの間隔ｄｉは、２．０４×（ｉ−１）ｍｍに設定すればよい。このとき、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが並んでいる直線と放射される電磁波の等位相面との成す角θが４５°になるように放射方向を傾けるためには、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉを４．８×（ｉ−１）ｐｓに設定すればよい。

なお、７０ＧＨｚ帯において±６０°のビーム走査が可能なフェイズドアレイアンテナを実現するためには、例えば、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを２．１ｍｍ間隔で同一直線上に並べ、５ＧＨｚの帯域幅を有する中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）及び局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）を用いればよい。また、７０ＧＨｚ帯において±４５°のビーム走査が可能なフェイズドアレイアンテナを実現するためには、例えば、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを２．３ｍｍ間隔で同一直線上に並べ、５ＧＨｚの帯域幅を有する中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）及び局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）を用いればよい。

フェイズドアレイアンテナ１において注目すべきは、各放射素子Ａｉに入力される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）における時間遅延量が周波数に依存しない点である。したがって、フェイズドアレイアンテナ１においては、放射する電磁波の周波数が変更されても、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延量Δｔｉを変更することなく、一定の方向に電磁波を放射することができる。

例えば、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉを５．７×（ｉ−１）ｐｓに設定すれば、放射する電磁波の周波数に依らず、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが並んでいる直線と放射される電磁波の等位相面との成す角θを４５°とすることができる。また、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉを４．８×（ｉ−１）ｐｓに設定すれば、放射する電磁波の周波数に依らず、放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎが並んでいる直線と放射される電磁波の等位相面との成す角θを４５°とすることができる。

なお、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の信号源ＬＯは、フェイズドアレイアンテナ１の構成要素でなくてもよいし、フェイズドアレイアンテナ１の構成要素であってもよい。また、各給電回路Ｆｉにおける時間遅延Δｔｉを制御する制御部（不図示）は、フェイズドアレイアンテナ１の構成要素でなくてもよいし、フェイズドアレイアンテナ１の構成要素であってもよい。また、フェイズドアレイアンテナ１から放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを取り除いた装置、すなわち、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと１個の合波器ＭＰとを備えた装置を、フェイズドアレイアンテナ用の給電装置として実施しても構わない。

また、各給電回路Ｆｉにおいて分波器ＤＰｉと送信用混合器ＴＭＸｉとの間に、遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍する逓倍器を挿入してもよい。この場合、送信用混合器ＴＭＸｉに入力される遅延局所信号Ｖ_ＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）は、（９）式のようになり、送信用混合器ＴＭＸｉにより生成される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）は、（１０）式のようになる。ここで、ｋは、２以上の任意の整数であり、例えば、２又は３である。この場合であっても、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延量は、周波数に依存しない。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ２について、図２を参照して説明する。図２は、フェイズドアレイアンテナ２の構成を示すブロック図である。

フェイズドアレイアンテナ２は、送信用アンテナであるフェイズドアレイアンテナ１に受信用の構成を付加した送受信兼用アンテナである。図２に示すように、フェイズドアレイアンテナ２の各給電回路Ｆｉは、受信用の構成として、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉと、第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉと、を有しており、送受信兼用化のための構成として、サーキュレータＣ１ｉ〜Ｃ３ｉを有している。なお、各給電回路Ｆｉの構成は共通なので、図２においては、給電回路Ｆ１の構成要素にのみ参照符号を付している。

第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と二逓倍局所信号Ｖ_ＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって、差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号であり、二逓倍局所信号Ｖ_ＬＯ×２（ｔ）は、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する局所信号である。無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）は、（１１）式のように表されるので、差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）は、（１２）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（ｆ_ＬＯ＋ｆ_ＩＦ）／（ｆ_ＬＯ−ｆ_ＩＦ）である。

第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する。差周波信号Ｖ_ｋ（ｔ）が（１２）式のように表されるので、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、（１３）式のように表される。

時間遅延素子ＴＤｉは、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって、遅延された中間周波数信号（以下、「遅延中間周波数信号」と記載）Ｖ_ＩＦ’（ｔ）を生成する。中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）が（１３）式のように表されるので、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）は、（１４）式のように表される。遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）は、受信回路Ｒに供給される。

サーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとの間に挿入され、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに接続されている。このサーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する（送信時動作）と共に、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉと分波器ＤＰｉとの間に挿入され、第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉに接続されている。このサーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波器ＤＰｉに入力する（送信時動作）と共に、第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉから出力された中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰと時間遅延素子ＴＤｉとの間に挿入され、受信回路Ｒに接続されている。このサーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰから出力された和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（送信時動作）と共に、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）を受信回路Ｒに入力する（受信時動作）。

フェイズドアレイアンテナ２において注目すべきは、各給電回路Ｆｉにて得られる遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）が、Δｔｉを含まず、何れも（１４）式に示す共通の信号になる点である。これにより、フェイズドアレイアンテナ２を高感度の受信用アンテナとしても利用することが可能になる。

なお、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の信号源ＬＯ、及び二逓倍局所信号Ｖ_ＬＯ×２（ｔ）の信号源ＬＯ×２は、フェイズドアレイアンテナ２の構成要素でなくてもよいし、フェイズドアレイアンテナ２の構成要素であってもよい。また、フェイズドアレイアンテナ２から放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを取り除いた装置、すなわち、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと１個の合波器ＭＰとを備えた装置を、フェイズドアレイアンテナ用の給電装置として実施しても構わない。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ３について、図３を参照して説明する。図３は、フェイズドアレイアンテナ３の構成を示すブロック図である。

フェイズドアレイアンテナ３は、送信用アンテナであるフェイズドアレイアンテナ１に受信用の構成を付加した送受信兼用アンテナである。図３に示すように、フェイズドアレイアンテナ３の各給電回路Ｆｉは、受信用の構成として、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉと、受信用合波器ＲＭＰｉと、受信用分波器ＲＤＰｉと、第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉと、を有しており、送受信兼用化のための構成として、サーキュレータＣ１ｉ〜Ｃ３ｉを有している。なお、各給電回路Ｆｉの構成は共通なので、図３においては、給電回路Ｆ１の構成要素にのみ参照符号を付している。

第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号である。無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、（１５）式のように表されるので、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）は、（１６）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（２×ｆ_ＬＯ＋ｆ_ＩＦ）／ｆ_ＩＦである。

受信用合波器ＲＭＰｉは、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する。中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）が（１６）式のように表されるので、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）は、（１７）式のように表される。

時間遅延素子ＴＤｉは、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって、遅延された和信号（以下、「遅延和信号」と記載）Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）が（１７）式のように表されるので、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）は、（１８）式のように表される。

受信用分波器ＲＤＰｉは、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）が（１８）式のように表されるので、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）及び二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）は、（１９）式及び（２０）式のように表される。

第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって、遅延された無線周波数信号（以下、「遅延無線周波数信号」と記載）Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する。遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）及び二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）が（１９）式及び（２０）式のように表されるので、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）は、（２１）式のように表される。

サーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとの間に挿入され、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに接続されている。このサーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する（送信時動作）と共に、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉと分波器ＤＰｉとの間に挿入され、受信用合波器ＲＭＰｉに接続されている。このサーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波器ＤＰｉに入力する（送信時動作）と共に、受信用合波器ＲＭＰｉから出力された和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰと時間遅延素子ＴＤｉとの間に挿入され、受信用分波器ＲＤＰｉに接続されている。このサーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰから出力された和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（送信時動作）と共に、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を受信用分波器ＲＤＰｉに入力する（受信時動作）。

フェイズドアレイアンテナ３において注目すべきは、各給電回路Ｆｉにて得られる遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）が、Δｔｉを含まず、何れも（２１）式に示す共通の信号になる点である。これにより、フェイズドアレイアンテナ３を高感度の受信用アンテナとしても利用することが可能になる。

なお、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の信号源ＬＯは、フェイズドアレイアンテナ３の構成要素でなくてもよいし、フェイズドアレイアンテナ３の構成要素であってもよい。また、フェイズドアレイアンテナ３から放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを取り除いた装置、すなわち、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと１個の合波器ＭＰとを備えた装置を、フェイズドアレイアンテナ用の給電装置として実施しても構わない。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ４について、図４を参照して説明する。図４は、フェイズドアレイアンテナ４の構成を示すブロック図である。

フェイズドアレイアンテナ４は、送信用アンテナであるフェイズドアレイアンテナ１に受信用の構成を付加した送受信兼用アンテナである。図４に示すように、フェイズドアレイアンテナ４の各給電回路Ｆｉは、受信用の構成として、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉと、受信用合波器ＲＭＰｉと、受信用分波器ＲＤＰｉと、第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉと、を有しており、送受信兼用化のための構成として、サーキュレータＣ１ｉ〜Ｃ３ｉを有している。なお、各給電回路Ｆｉの構成は共通なので、図４においては、給電回路Ｆ１の構成要素にのみ参照符号を付している。

第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを乗算することによって、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号である。無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）は、（２２）式のように表されるので、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）は、（２３）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（ｆ_ＬＯ＋ｆ_ＩＦ）／ｆ_ＩＦである。

受信用合波器ＲＭＰｉは、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを加算することによって、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する。中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）が（２３）式のように表されるので、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）は、（２４）式のように表される。

時間遅延素子ＴＤｉは、和信号Ｖ_ｋ＋ＬＯ’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって、遅延された和信号（以下、「遅延和信号」と記載）Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）が（２４）式のように表されるので、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）は、（２５）式のように表される。

受信用分波器ＲＤＰｉは、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって、遅延された中間周波数信号（以下、「遅延中間周波数信号」と記載）Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）と遅延された局所信号（以下、「遅延局所信号」と記載）Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号Ｖ_ｋ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）が（２５）式のように表されるので、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）及び遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）は、（２６）式及び（２７）式のように表される。

第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する。遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）及び遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）が（２６）式及び（２７）式のように表されるので、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）は、（２８）式のように表される。

サーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとの間に挿入され、第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに接続されている。このサーキュレータＣ１ｉは、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する（送信時動作）と共に、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉと分波器ＤＰｉとの間に挿入され、受信用合波器ＲＭＰｉに接続されている。このサーキュレータＣ２ｉは、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波器ＤＰｉに入力する（送信時動作）と共に、受信用合波器ＲＭＰｉから出力された和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。

サーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰと時間遅延素子ＴＤｉとの間に挿入され、受信用分波器ＲＤＰｉに接続されている。このサーキュレータＣ３ｉは、合波器ＭＰから出力された和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（送信時動作）と共に、時間遅延素子ＴＤｉから出力された、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を受信用分波器ＲＤＰｉに入力する（受信時動作）。

フェイズドアレイアンテナ４において注目すべきは、各給電回路Ｆｉにて得られる遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）が、Δｔｉを含まず、何れも（２８）式に示す共通の信号になる点である。これにより、フェイズドアレイアンテナ４を高感度の受信用アンテナとしても利用することが可能になる。

なお、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の２つの信号源ＬＯは、フェイズドアレイアンテナ４の構成要素でなくてもよいし、フェイズドアレイアンテナ４の構成要素であってもよい。また、フェイズドアレイアンテナ３から放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを取り除いた装置、すなわち、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと１個の合波器ＭＰとを備えた装置を、フェイズドアレイアンテナ用の給電装置として実施しても構わない。

〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ５について、図５を参照して説明する。図５は、フェイズドアレイアンテナ５の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、フェイズドアレイアンテナ５は、第２の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ２において、サーキュレータＣ１ｉをスイッチＳｉに置き換えたものである。

送信時には、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する。また、受信時には、放射素子Ａｉと第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。

〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ６について、図６を参照して説明する。図６は、フェイズドアレイアンテナ６の構成を示すブロック図である。

図６に示すように、フェイズドアレイアンテナ６は、第３の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ３において、サーキュレータＣ１ｉをスイッチＳｉに置き換えたものである。

送信時には、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する。また、受信時には、放射素子Ａｉと第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。

〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ７について、図７を参照して説明する。図７は、フェイズドアレイアンテナ７の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、フェイズドアレイアンテナ７は、第４の実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ４において、サーキュレータＣ１ｉをスイッチＳｉに置き換えたものである。

送信時には、送信用混合器ＴＭＸｉと放射素子Ａｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、送信用混合器ＴＭＸｉから出力された遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を放射素子Ａｉに入力する。また、受信時には、放射素子Ａｉと第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉとが接続されるようにスイッチＳｉを制御して、放射素子Ａｉから出力された無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。

〔まとめ〕
上記実施形態に係るフェイズドアレイアンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を生成する合波器と、を備えており、各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有しており、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しないフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

上記実施形態に係るフェイズドアレイアンテナにおいて、各給電回路Ｆｉは、前記送信用混合器に代えて、遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍することによって遅延局所信号Ｖ_ＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）を生成する逓倍器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有していてもよい。

上記の構成によっても、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しないフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

上記実施形態に係るフェイズドアレイアンテナにおいて、各給電回路Ｆｉは、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する二逓倍局所信号Ｖ_ＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第１受信用混合器と、差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、前記時間遅延素子を用いて中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しない送受信兼用のフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

上記実施形態に係るフェイズドアレイアンテナにおいて、各給電回路Ｆｉは、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する受信用合波器と、前記時間遅延素子を用いて和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しない送受信兼用のフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

上記実施形態に係るフェイズドアレイアンテナにおいて、各給電回路Ｆｉは、対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する受信用合波器と、前記時間遅延素子を用いて和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数波信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しない送受信兼用のフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

また、上記実施形態に係る給電装置は、フェイズドアレイアンテナを構成するｎ個（ｎは２以上の整数）の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎに無線周波数信号を供給する給電装置であって、ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を生成する合波器と、を備えており、各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有しており、遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、各放射素子Ａｉに供給される遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延が使用帯域内で周波数に依存しないフェイズドアレイアンテナを実現することができる。

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態や各変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態または各変形例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，２，３，４ フェイズドアレイアンテナ
Ａｉ 放射素子
Ｆｉ 給電回路
ＭＰ 合波器
ＴＤｉ 時間遅延素子
ＤＰｉ 分波器
ＴＭＸｉ 送信用混合器

Claims (6)

1. ｎ個（ｎは２以上の整数）の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと、
   ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、
   中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を生成する合波器と、を備えており、
   各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、
   和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
   遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
   遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有しており、
   遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する、
   ことを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
2. 各給電回路Ｆｉは、前記送信用混合器に代えて、
   遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍することによって遅延局所信号Ｖ_ＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）を生成する逓倍器と、
   遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフェイズドアレイアンテナ。
3. 各給電回路Ｆｉは、
   対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する二逓倍局所信号Ｖ_ＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第１受信用混合器と、
   差周波信号Ｖ_ｋ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、
   前記時間遅延素子を用いて中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェイズドアレイアンテナ。
4. 各給電回路Ｆｉは、
   対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
   中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する受信用合波器と、
   前記時間遅延素子を用いて和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、
   遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、
   遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェイズドアレイアンテナ。
5. 各給電回路Ｆｉは、
   対応する放射素子Ａｉを用いて受信した無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを乗算することによって中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
   中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）とを加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）を生成する受信用合波器と、
   前記時間遅延素子を用いて和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、
   遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数波信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を生成する第２受信用混合器と、を更に有しており、
   遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェイズドアレイアンテナ。
6. フェイズドアレイアンテナを構成するｎ個（ｎは２以上の整数）の放射素子Ａ１，Ａ２，…，Ａｎに無線周波数信号を供給する給電装置であって、
   ｎ個の給電回路Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆｎと、
   中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ）と局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）を生成する合波器と、を備えており、
   各給電回路Ｆｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、
   和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
   遅延和信号Ｖ_{ＩＦ＋ＬＯ}（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
   遅延中間周波数信号Ｖ_ＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号Ｖ_ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有しており、
   遅延無線周波数信号Ｖ_ＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する、
   ことを特徴とする給電装置。

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