JPH08265035A - Antenna feeding device and its method - Google Patents
Antenna feeding device and its methodInfo
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- JPH08265035A JPH08265035A JP7069869A JP6986995A JPH08265035A JP H08265035 A JPH08265035 A JP H08265035A JP 7069869 A JP7069869 A JP 7069869A JP 6986995 A JP6986995 A JP 6986995A JP H08265035 A JPH08265035 A JP H08265035A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、アンテナ等へ各々位
相の異なる高周波信号を給電する装置および方法であっ
て、特に該位相関係によってその特性が決定されるフェ
イズドアレイアンテナ等に高周波信号を給電するアンテ
ナ給電装置および方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for feeding high frequency signals having different phases to an antenna or the like, and particularly feeding a high frequency signal to a phased array antenna or the like whose characteristics are determined by the phase relationship. Antenna feeding apparatus and method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】いわゆるフェイズドアレイアンテナと
は、複数のアンテナ放射素子の配列（アレイアンテナ）
に対し、各々位相の異なる高周波信号を同時に供給する
ことを特徴とするアンテナである。このフェイズドアレ
イアンテナは、各アンテナ放射素子に供給する高周波信
号の位相に応じた指向特性の電磁波を放射する。即ち、
各アンテナ放射素子に供給する高周波信号の位相を変え
ることにより、指向性を変えることができるアンテナで
ある。2. Description of the Related Art A so-called phased array antenna is an array of a plurality of antenna radiating elements (array antenna).
On the other hand, the antenna is characterized by simultaneously supplying high-frequency signals having different phases. This phased array antenna radiates an electromagnetic wave having a directivity characteristic according to the phase of a high frequency signal supplied to each antenna radiating element. That is,
This is an antenna whose directivity can be changed by changing the phase of the high-frequency signal supplied to each antenna radiating element.
【０００３】上述のようなフェイズドアレイアンテナに
高周波信号を供給する場合には、各々位相関係を任意に
設定できる複数の発振器を用いるか、１つの発振器と各
々移相量を任意に設定できる複数の移相器を用いる必要
があることは、言うまでもない。When supplying a high-frequency signal to the phased array antenna as described above, a plurality of oscillators whose phase relationships can be arbitrarily set are used, or one oscillator and a plurality of phase shift amounts which can be arbitrarily set are used. It goes without saying that it is necessary to use a phase shifter.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】まず前者は、発振周波
数が概ね２０ＭＨｚである場合に多く適用される方法で
ある。具体的には、発振器を構成する発振素子の励振開
始時間を、種々の時定数を有する共振回路等を用いて可
変し、この結果、発振器の出力信号の位相を変化させる
ものである。しかしながら、この方法では周波数が高く
なると回路の時定数を細かく設定することが困難にな
る。このため、周波数が高くなるに従って、位相を任意
に且つ正確に変化させることが難しくなる。First, the former is a method often applied when the oscillation frequency is about 20 MHz. Specifically, the excitation start time of the oscillation element forming the oscillator is changed by using a resonance circuit having various time constants, and as a result, the phase of the output signal of the oscillator is changed. However, with this method, it becomes difficult to finely set the time constant of the circuit as the frequency increases. Therefore, it becomes difficult to change the phase arbitrarily and accurately as the frequency increases.
【０００５】一方、後者の移相器にも具体的には様々な
ものがあるが、その１つとして、発振器の出力端子に接
続されるケーブル（導波管やマイクロストリップライン
等を含む伝送路）の長さを変えて、信号を遅延させるこ
とによって、実効的に信号の位相を変える方法がある。
この方法は、一般に発振周波数が概ね数百ＭＨｚ以下の
場合に多く適用される方法である。しかしながら、この
方法は移相量を変える度にケーブルの交換が必要である
し、同一移相を与えるためのケーブル長が周波数によっ
て異なる。また、ケーブル長によって信号の減衰量が異
なる欠点もある。この他、連続的に移相量を変化させる
ことができない点や、ケーブルを接続するコネクタによ
り劣化を招きやすい点等、多くの問題点があり、あまり
有効な手法ではなかった。On the other hand, there are various types of the latter phase shifters, one of which is a cable (a transmission line including a waveguide or a microstrip line) connected to an output terminal of an oscillator. There is a method of effectively changing the phase of the signal by changing the length and delaying the signal.
This method is generally applied when the oscillation frequency is approximately several hundred MHz or less. However, this method requires replacement of the cable each time the phase shift amount is changed, and the cable length for giving the same phase shift differs depending on the frequency. There is also a drawback that the amount of signal attenuation varies depending on the cable length. In addition, there are many problems such as the fact that the amount of phase shift cannot be changed continuously, and that the connector for connecting the cable is likely to cause deterioration, which is not a very effective method.
【０００６】さらに、マイクロ波帯周波数においては、
フェライト等を使用した移相器を用いて位相を変化させ
る方法がある。しかしながら、この方法では周波数が低
くなるに従って波長が長くなるため形成が困難になり、
また移相量の精度も低いという欠点があった。この発明
は、このような背景の下になされたもので、あらゆる周
波数帯に亙って複数の高周波信号間の位相関係を正確に
保持し、該位相関係を任意且つ効果的にに変更可能であ
り、位相差を大きく取ることができるアンテナ給電装置
および方法を提供することを目的としている。Furthermore, at microwave frequencies,
There is a method of changing the phase using a phase shifter using ferrite or the like. However, this method makes it difficult to form because the wavelength becomes longer as the frequency becomes lower,
In addition, there is a drawback that the accuracy of the amount of phase shift is low. The present invention has been made under such a background, and it is possible to accurately maintain the phase relationship between a plurality of high-frequency signals over all frequency bands and change the phase relationship arbitrarily and effectively. Therefore, it is an object of the present invention to provide an antenna feeding device and method capable of obtaining a large phase difference.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、同期信号を
出力する基準発振器と、前記同期信号により同期され、
各々位相基準信号を出力する複数の位相可変発振器と、
前記複数の位相可変発振器が出力する位相基準信号の位
相を制御する位相制御部と、対応する前記各位相基準信
号により同期され、各々高周波信号を出力する複数の高
周波発振器とを具備することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, according to the invention as set forth in claim 1, a reference oscillator for outputting a synchronization signal is synchronized with the reference signal,
A plurality of variable phase oscillators each outputting a phase reference signal,
A phase control unit that controls the phase of the phase reference signals output by the plurality of phase variable oscillators; and a plurality of high-frequency oscillators that are synchronized by the corresponding phase reference signals and that output high-frequency signals, respectively. And
【０００８】また、請求項２に記載の発明にあっては、
請求項１に記載のアンテナ給電装置では、前記制御部
は、対応する前記各位相可変発振器の各々に独立して位
相を制御する位相制御信号を出力し、前記各位相制御信
号は、各々独立して位相値を設定および変更可能とする
ことを特徴とする。Further, in the invention described in claim 2,
In the antenna power feeding device according to claim 1, the control unit outputs a phase control signal for independently controlling a phase to each of the corresponding phase variable oscillators, and each of the phase control signals is independent of each other. It is characterized in that it is possible to set and change the phase value.
【０００９】また、請求項３に記載の発明にあっては、
基準発振器が出力する同期信号を、位相制御可能な複数
の位相可変発振器が有する各々同期入力端子に入力し、
前記複数の位相可変発振器が出力する各々位相基準信号
を、対応する前記位相可変発振器と同数の高周波発振器
が有する同期入力端子に入力し、位相制御部によって前
記複数の位相制御発振器が出力する各位相基準信号の各
々の位相を制御し、前記複数の高周波発振器が出力する
高周波信号の各々の位相を制御することを特徴とする。Further, in the invention according to claim 3,
The synchronization signal output from the reference oscillator is input to each synchronization input terminal of a plurality of phase variable oscillators capable of phase control,
Each phase reference signal output by the plurality of phase variable oscillators is input to a synchronization input terminal of the same number of high frequency oscillators as the corresponding phase variable oscillators, and each phase output by the plurality of phase controlled oscillators by the phase controller. The phase of each of the reference signals is controlled, and the phase of each of the high frequency signals output from the plurality of high frequency oscillators is controlled.
【００１０】また、請求項４に記載の発明にあっては、
請求項３に記載のアンテナ給電方法では、前記各高周波
信号の周波数を前記各位相基準信号の周波数のｎ倍（ｎ
は１以上の任意の数）とすることを特徴とする。Further, in the invention described in claim 4,
The antenna feeding method according to claim 3, wherein the frequency of each of the high frequency signals is n times (n) times the frequency of each of the phase reference signals.
Is an arbitrary number of 1 or more).
【００１１】[0011]
【作用】同期信号により同期された位相可変発振器の位
相を位相制御部によって制御し、高周波発振器を位相可
変発振器が出力する位相基準信号によって同期させるこ
とにより、高周波発振器が出力する高周波信号の位相を
任意に制御する。また、高周波信号の周波数を位相基準
信号の周波数より高くして、高周波信号の位相変化量を
効果的に大きくする。The phase of the high-frequency signal output from the high-frequency oscillator is controlled by controlling the phase of the variable-oscillator synchronized by the synchronization signal with the phase controller and synchronizing the high-frequency oscillator with the phase reference signal output from the high-frequency oscillator. Control arbitrarily. Further, the frequency of the high frequency signal is made higher than the frequency of the phase reference signal to effectively increase the amount of phase change of the high frequency signal.
【００１２】[0012]
【実施例】以下に、図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。 （１）第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例にかかるアンテナ給電装置
１の概略構成を示すブロック図である。同実施例は、２
つのエレメント（放射素子）を有するアンテナに、周波
数が同一であり、位相が異なる高周波信号を給電する装
置に適用した例である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an antenna feeding apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The same embodiment has 2
This is an example in which an antenna having two elements (radiating elements) is applied to a device that supplies high-frequency signals having the same frequency but different phases.
【００１３】（ａ）構成 図１において、２はアンテナ給電装置１が後述のアンテ
ナ３に供給する各高周波信号の、位相関係の基準を決定
するための同期信号Ｓ0を出力する基準発振器である。
この同期信号Ｓ0は、数ＭＨｚ程度の一定周波数ｆ0の信
号である。また同期信号Ｓ0は、周波数が安定していれ
ばよく、位相可変である必要もない。そこで基準発振器
２は、一例として水晶発振あるいはＬＣ発振等の自励発
振回路から構成される。(A) Configuration In FIG. 1, reference numeral 2 is a reference oscillator for outputting a synchronizing signal S0 for determining a reference of a phase relationship of each high-frequency signal supplied from the antenna power feeding device 1 to an antenna 3 described later.
The synchronizing signal S0 is a signal having a constant frequency f0 of about several MHz. The synchronization signal S0 need only be stable in frequency and need not be variable in phase. Therefore, the reference oscillator 2 is composed of, for example, a self-oscillation circuit such as crystal oscillation or LC oscillation.
【００１４】４および５は、それぞれ位相可変発振器で
ある。これら位相可変発振器４および５が出力するそれ
ぞれ位相基準信号Ｓ11あるいは位相基準信号Ｓ12の周波
数は、ともにｆ1である。この周波数ｆ1には、同期信号
Ｓ0の周波数ｆ0と同一、またはこれ以上の周波数を選択
する。位相可変発振器４および５は、それぞれ同期入力
端子４ａあるいは同期入力端子５ａを有している。ま
た、位相可変発振器４および位相可変発振器５は、それ
ぞれ位相制御端子４ｂあるいは位相制御端子５ｂを有し
ている。Reference numerals 4 and 5 are variable phase oscillators, respectively. The frequency of the phase reference signal S11 or the phase reference signal S12 output from each of the phase variable oscillators 4 and 5 is f1. The frequency f1 is selected to be the same as or higher than the frequency f0 of the synchronizing signal S0. The variable phase oscillators 4 and 5 each have a synchronous input terminal 4a or a synchronous input terminal 5a. The variable phase oscillator 4 and the variable phase oscillator 5 each have a phase control terminal 4b or a phase control terminal 5b.
【００１５】この同期入力端子４ａと同期入力端子５ａ
とに、同一の同期信号Ｓ0を入力し、位相制御端子４ｂ
と位相制御端子５ｂとには、互いに異なる位相制御信号
を入力する。これによって、位相可変発振器４および位
相可変発振器５は、それぞれ入力された位相制御信号に
応じた位相角を有する位相基準信号Ｓ11あるいは位相基
準信号Ｓ12を出力する。８は制御部であり、この制御部
８が出力する互いに異なる２つの位相制御信号が、それ
ぞれ位相可変発振器４あるいは位相可変発振器５に入力
される。The synchronous input terminal 4a and the synchronous input terminal 5a
, And the same synchronization signal S0 is input to the phase control terminal 4b.
Different phase control signals are input to the phase control terminal 5b and the phase control terminal 5b. As a result, the variable phase oscillator 4 and the variable phase oscillator 5 output the phase reference signal S11 or the phase reference signal S12 having a phase angle corresponding to the input phase control signal. Reference numeral 8 denotes a control unit, and two different phase control signals output from the control unit 8 are input to the phase variable oscillator 4 or the phase variable oscillator 5, respectively.
【００１６】６および７は、高周波発振器である。これ
ら高周波発振器６および高周波発振器７は、それぞれ同
期入力端子６ａあるいは同期入力端子７ａを有してお
り、ともに周波数ｆ2であるそれぞれ高周波信号Ｓ21あ
るいは高周波信号Ｓ22を出力するが、その位相を任意に
可変とする構造は有していない。この周波数ｆ2には、
位相基準信号Ｓ11あるいは位相基準信号Ｓ12の周波数ｆ
1と同一、またはこれ以上の周波数を選択する。Reference numerals 6 and 7 are high frequency oscillators. The high-frequency oscillator 6 and the high-frequency oscillator 7 respectively have a synchronous input terminal 6a or a synchronous input terminal 7a, and both output a high-frequency signal S21 or a high-frequency signal S22 having a frequency f2, but the phase thereof can be arbitrarily changed. Does not have the structure. At this frequency f2,
Frequency f of the phase reference signal S11 or the phase reference signal S12
Select the same frequency as 1 or higher.
【００１７】高周波信号Ｓ21あるいは高周波信号Ｓ22の
位相差は、同期入力端子６ａあるいは同期入力端子７ａ
の各々に入力される位相基準信号Ｓ11と位相基準信号Ｓ
12との位相差によって決定される。この場合、周波数ｆ
2が周波数ｆ1を上回ると、高周波信号Ｓ21と高周波信号
Ｓ22との位相差は位相基準信号Ｓ11と位相基準信号Ｓ12
との位相差より大きくなるが、これについては後述す
る。The phase difference between the high frequency signal S21 and the high frequency signal S22 is determined by the synchronization input terminal 6a or the synchronization input terminal 7a.
Phase reference signal S11 and phase reference signal S input to each of
It is determined by the phase difference with 12. In this case, the frequency f
When 2 exceeds the frequency f1, the phase difference between the high-frequency signal S21 and the high-frequency signal S22 is due to the phase reference signal S11 and the phase reference signal S12.
It will be greater than the phase difference between and, but this will be described later.
【００１８】高周波発振器６が出力する高周波信号Ｓ21
はアンテナ３を構成するエレメント３ａに入力され、高
周波発振器７が出力する高周波信号Ｓ22はエレメント３
ｂに入力されて、電波が発射される。このアンテナ３に
は、エレメント３ａとエレメント３ｂとの相互干渉等の
少ない形式のものが適しており、小型のマイクロストリ
ップアンテナ等が多く用いられている。High frequency signal S21 output from the high frequency oscillator 6
Is input to the element 3a constituting the antenna 3, and the high frequency signal S22 output from the high frequency oscillator 7 is transmitted to the element 3a.
It is input to b and a radio wave is emitted. As the antenna 3, a type in which mutual interference between the element 3a and the element 3b is small is suitable, and a small microstrip antenna or the like is often used.
【００１９】（ｂ）動作 前述のように、高周波信号Ｓ21と高周波信号Ｓ22との位
相差は、位相基準信号Ｓ11と位相基準信号Ｓ12との位相
差と一定の関係がある。ここで、位相可変発振器４の位
相制御端子４ｂに入力される位相制御信号を変化させ
て、位相可変発振器４が出力する位相基準信号Ｓ11の位
相を△Ｐ1（°）だけ進めたとする。このときの高周波
発振器６が出力する高周波信号Ｓ21の位相変化量を△Ｐ
2（°）とすると、周波数ｆ1と周波数ｆ2と、位相変化
量△Ｐ1と位相変化量△Ｐ2との間には、次の関係式が成
り立つ。 △Ｐ2＝（ｆ2／ｆ1）・△Ｐ1 ・・・（１） 即ち、周波数ｆ2と周波数ｆ1との比をｎとした場合、高
周波信号Ｓ21の位相変化量△Ｐ2は位相基準信号Ｓ11の
位相変化量△Ｐ1のｎ倍となる。また、このｎは任意の
数を設定することができるが、１を越える場合、特に有
効的である。(B) Operation As described above, the phase difference between the high frequency signal S21 and the high frequency signal S22 has a constant relationship with the phase difference between the phase reference signal S11 and the phase reference signal S12. Here, it is assumed that the phase control signal input to the phase control terminal 4b of the phase variable oscillator 4 is changed and the phase of the phase reference signal S11 output from the phase variable oscillator 4 is advanced by ΔP1 (°). The phase change amount of the high frequency signal S21 output from the high frequency oscillator 6 at this time is ΔP
If it is 2 (°), the following relational expression is established between the frequency f1 and the frequency f2, and the phase change amount ΔP1 and the phase change amount ΔP2. ΔP2 = (f2 / f1) · ΔP1 (1) That is, when the ratio between the frequency f2 and the frequency f1 is n, the phase change amount ΔP2 of the high frequency signal S21 is the phase change of the phase reference signal S11. It is n times the amount ΔP1. Further, this n can be set to an arbitrary number, but when n exceeds 1, it is particularly effective.
【００２０】上記の（１）式は、当然ながら位相可変発
振器５と高周波発振器７との間についても成り立つ。こ
の関係式に基づいて、高周波発振器６および高周波発振
器７の出力信号は、その位相を任意に変化させることが
できる。即ち、制御部８によって位相可変発振器４およ
び位相可変発振器５に入力される位相制御信号の各々を
変化させることで、高周波信号Ｓ21と高周波信号Ｓ22と
の相対的位相量を制御することができる。The above equation (1) naturally holds between the phase variable oscillator 5 and the high frequency oscillator 7. Based on this relational expression, the phases of the output signals of the high frequency oscillator 6 and the high frequency oscillator 7 can be arbitrarily changed. That is, by changing each of the phase control signals input to the phase variable oscillator 4 and the phase variable oscillator 5 by the control unit 8, the relative phase amount of the high frequency signal S21 and the high frequency signal S22 can be controlled.
【００２１】これにともなってアンテナ３は、高周波発
振器６および高周波発振器７が出力可能な周波数ならび
に振幅の範囲内において、周波数、位相あるいは振幅を
任意に変化させることのできる電波発射源となる。例え
ば周波数ｆ1＝１０ＭＨｚ、また周波数ｆ2＝１００ＭＨ
ｚである場合、エレメント３ａとエレメント３ｂとに振
幅が等しく位相差が１８０°である高周波信号を給電す
るためには、次のようにすればよい。この場合、位相可
変発振器４の位相を＋１８°、また位相可変発振器５の
位相を０°に設定する。そして、高周波発振器６および
高周波発振器７が出力する高周波信号Ｓ21あるいは高周
波信号Ｓ22の振幅を等しくする。ここで（１）式より、
高周波信号Ｓ21と高周波信号Ｓ22との位相差は１８０°
となる。Along with this, the antenna 3 becomes a radio wave emission source capable of arbitrarily changing the frequency, the phase or the amplitude within the range of the frequency and the amplitude which can be outputted by the high frequency oscillator 6 and the high frequency oscillator 7. For example, frequency f1 = 10 MHz, frequency f2 = 100 MH
In the case of z, in order to feed a high-frequency signal having the same amplitude and a phase difference of 180 ° to the elements 3a and 3b, the following may be done. In this case, the phase of the variable phase oscillator 4 is set to + 18 ° and the phase of the variable phase oscillator 5 is set to 0 °. Then, the amplitudes of the high-frequency signal S21 or the high-frequency signal S22 output from the high-frequency oscillator 6 and the high-frequency oscillator 7 are made equal. From equation (1),
The phase difference between the high frequency signal S21 and the high frequency signal S22 is 180 °
Becomes
【００２２】図２は、図１に示す構成のアンテナ給電装
置が出力する高周波信号の位相関係を評価するための概
略構成を示すブロック図である。図２において、基準発
振器１、位相可変発振器４および位相可変発振器５、高
周波発振器６および高周波発振器７、アンテナ３につい
ては、図１と同様である。ベクトルボルトメータ１０
は、入力された２つの信号の振幅と位相差を測定するた
めのものである。このベクトルボルトメータ１０の基準
信号入力端子１０ａには高周波発振器７が出力する高周
波信号Ｓ22を入力し、ベクトルボルトメータ１０の被測
定信号入力端子１０ｂには測定用アンテナ９を接続す
る。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic structure for evaluating the phase relationship of the high frequency signals output from the antenna power feeding device having the structure shown in FIG. In FIG. 2, the reference oscillator 1, the variable phase oscillator 4, the variable phase oscillator 5, the high frequency oscillator 6, the high frequency oscillator 7, and the antenna 3 are the same as those in FIG. Vector voltmeter 10
Is for measuring the amplitude and phase difference between the two input signals. The high frequency signal S22 output from the high frequency oscillator 7 is input to the reference signal input terminal 10a of the vector voltmeter 10, and the measurement antenna 9 is connected to the measured signal input terminal 10b of the vector voltmeter 10.
【００２３】図２に示す構成において、２つのエレメン
ト３ａおよびエレメント３ｂにより発生した電界は、ア
ンテナ９で検知される。これによって、ベクトルボルト
メータ１０には電界の強さと、該電界と高周波信号Ｓ22
との位相差が表示される。図３（ａ）および（ｂ）は、
本実施例において位相可変発振器４が出力する位相基準
信号Ｓ11の位相変化量と、高周波発振器６が出力する高
周波信号Ｓ21の位相変化量との関係を測定した結果を示
す図である。In the configuration shown in FIG. 2, the electric field generated by the two elements 3a and 3b is detected by the antenna 9. As a result, the vector voltmeter 10 detects the strength of the electric field, the electric field and the high frequency signal S22.
The phase difference between and is displayed. 3 (a) and 3 (b),
FIG. 7 is a diagram showing a result of measurement of a relationship between a phase change amount of the phase reference signal S11 output from the phase variable oscillator 4 and a phase change amount of the high frequency signal S21 output from the high frequency oscillator 6 in the present embodiment.
【００２４】ここで、図３（ａ）に示す実線Ａは周波数
ｆ2＝１０ＭＨｚである場合、破線Ｂは周波数ｆ2＝３０
ＭＨｚである場合を示している。また、図３（ｂ）に示
す実線Ｃは周波数ｆ2＝３００ＭＨｚである場合、破線
Ｄは周波数ｆ2＝１,０００ＭＨｚである場合を示してい
る。なお、何れの場合にあっても周波数ｆ1＝１０ＭＨ
ｚとして測定したものである。また図３（ａ）および図
３（ｂ）は、位相変化量を正確に測定するために、高周
波信号Ｓ21をベクトルボルトメータ１０の被測定信号入
力端子１０ｂに直接入力して（図２の破線参照）測定し
たものである。Here, when the solid line A shown in FIG. 3A has a frequency f2 = 10 MHz, the broken line B has a frequency f2 = 30.
The case of MHz is shown. Further, the solid line C shown in FIG. 3B shows the case where the frequency f2 is 300 MHz and the broken line D shows the case where the frequency f2 is 1,000 MHz. In any case, the frequency f1 = 10 MH
It is measured as z. 3 (a) and 3 (b), in order to accurately measure the amount of phase change, the high frequency signal S21 is directly input to the measured signal input terminal 10b of the vector voltmeter 10 (broken line in FIG. 2). See) Measured.
【００２５】図３（ａ）あるいは図３（ｂ）から理解で
きるように、高周波発振器６が出力する高周波信号Ｓ21
の位相変化量は、位相可変発振器４が出力する位相基準
信号Ｓ11の位相変化量に比例し、また周波数ｆ2と周波
数ｆ1との比にも比例する。また、図３（ａ）あるいは
図３（ｂ）に示す測定結果において、（１）式から求ま
る値に対する誤差は、周波数ｆ1＝１０ＭＨｚおよび３
０ＭＨｚにおいては±０．１°以内である。また同様
に、周波数ｆ2＝３００ＭＨｚでは±２°以内、さらに
周波数ｆ2＝１,０００ＭＨｚでは±３°以内である。As can be understood from FIG. 3A or FIG. 3B, the high frequency signal S21 output from the high frequency oscillator 6 is output.
The phase change amount of is proportional to the phase change amount of the phase reference signal S11 output from the variable phase oscillator 4, and is also proportional to the ratio between the frequency f2 and the frequency f1. Further, in the measurement results shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b), the error with respect to the value obtained from the equation (1) is frequency f1 = 10 MHz and 3
It is within ± 0.1 ° at 0 MHz. Similarly, it is within ± 2 ° at the frequency f2 = 300 MHz, and within ± 3 ° at the frequency f2 = 1,000 MHz.
【００２６】（２）第２の実施例 本発明では、同期信号の分岐数と、この同期信号が入力
される位相可変発振器の数、ならびに高周波発振器の数
を増やすことも可能である。これによって、エレメント
を３つ、もしくはそれ以上有するフェイズドアレイアン
テナへ高周波信号を給電するアンテナ給電装置を構成す
ることが可能になる。図４は、本発明の第２の実施例に
かかるアンテナ給電装置１１の概略構成を示すブロック
図である。同実施例は、３つのエレメントを有するアン
テナに、周波数が同一であり、位相が異なる高周波信号
を給電するアンテナ給電装置に適用した例である。(2) Second Embodiment In the present invention, it is also possible to increase the number of branches of the synchronization signal, the number of phase variable oscillators to which this synchronization signal is input, and the number of high frequency oscillators. This makes it possible to construct an antenna feeding device that feeds a high-frequency signal to a phased array antenna having three or more elements. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the antenna feeding apparatus 11 according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which an antenna having three elements is applied to an antenna power feeding device that feeds high frequency signals having the same frequency but different phases.
【００２７】図４に示す構成は、図１に示す構成に加
え、さらに位相の異なる高周波信号を供給するための構
成を有するものであるので、以下にその構成を簡単に説
明し、動作の詳細な説明は省略する。基準発振器１２が
出力する周波数ｆ0である同期信号Ｓ0は、各位相可変発
振器１４〜１６が有する、それぞれ同期入力端子１４ａ
〜１６ａの各々に入力される。制御部２０は各位相基準
信号Ｓ11、Ｓ12、Ｓ13の各々の位相を制御する位相制御
信号を出力し、各位相可変発振器１４〜１６が有するそ
れぞれ位相制御端子１４ｂ〜１６ｂには、これら位相制
御信号が入力される。The structure shown in FIG. 4 has, in addition to the structure shown in FIG. 1, a structure for supplying high-frequency signals having different phases. Therefore, the structure will be briefly described below, and details of the operation will be described. Detailed description is omitted. The synchronization signal S0, which is the frequency f0 output from the reference oscillator 12, has the synchronization input terminal 14a of each of the phase variable oscillators 14-16.
16a to 16a. The control unit 20 outputs a phase control signal for controlling the phase of each of the phase reference signals S11, S12, S13, and these phase control signals are supplied to the phase control terminals 14b-16b of the phase variable oscillators 14-16, respectively. Is entered.
【００２８】これら各位相可変発振器１４〜１６が出力
する、周波数ｆ1である各々位相基準信号Ｓ11、Ｓ12、
Ｓ13は、それぞれ高周波発振器１７〜１９が有するそれ
ぞれ同期入力端子１７ａ〜１９ａに入力される。各高周
波発振器１７〜１９が出力する周波数ｆ2である各々高
周波信号Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23は、アンテナ１３を構成する
それぞれエレメント１３ａ〜１３ｃに入力される。これ
ら各々エレメント１３ａ〜１３ｃから放射される電界は
空間で合成される。そしてこの放射電界は、各エレメン
ト１３ａ〜１３ｃに供給される高周波信号Ｓ21、Ｓ22、
Ｓ23相互の位相差に対応した、特定の指向性を持つ。The phase reference signals S11, S12, which are the frequencies f1 and are output from the respective phase variable oscillators 14-16,
S13 is input to the synchronous input terminals 17a to 19a of the high frequency oscillators 17 to 19, respectively. The high frequency signals S21, S22 and S23, which are the frequencies f2 output from the high frequency oscillators 17 to 19, are input to the elements 13a to 13c, respectively, which form the antenna 13. The electric fields emitted from the respective elements 13a to 13c are combined in space. The radiated electric field is generated by the high frequency signals S21, S22,
It has a specific directivity corresponding to the phase difference between S23.
【００２９】図４に示す構成において、制御部２０によ
って各位相基準信号Ｓ11、Ｓ12、Ｓ13の各々の位相を変
化させることで、各高周波信号Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23の各々
の位相が変化する。そこで、各位相基準信号Ｓ11、Ｓ1
2、Ｓ13の相対位相と各高周波信号Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23の
振幅を調整することにより、アンテナ１３には任意の電
界強度（指向性）パターンを作ることができる。In the configuration shown in FIG. 4, the phase of each of the high frequency signals S21, S22, S23 is changed by changing the phase of each of the phase reference signals S11, S12, S13 by the control unit 20. Therefore, each phase reference signal S11, S1
By adjusting the relative phase of S2 and S13 and the amplitude of each high-frequency signal S21, S22, and S23, an arbitrary electric field intensity (directivity) pattern can be created in the antenna 13.
【００３０】なお前述の通り、位相可変発振器および高
周波発振器の組を追加することにより、４つ以上のエレ
メントを有するアンテナ（フェイズドアレイアンテナ）
にも給電可能となる。また、以上の各実施例に示した周
波数ｆ1あるいは周波数ｆ2等は一例であり、本発明はこ
れらの値に限定されたものではない。本発明によって高
周波信号が給電されるアンテナはマイクロストリップア
ンテナに限ったものではない。さらに、フェイズドアレ
イアンテナ等のアンテナに高周波信号を給電する用途の
ほか、広い周波数範囲において大きな移相量、あるいは
移相量の変化を必要とする高周波回路の位相制御装置に
も適用可能である。As described above, an antenna having four or more elements (phased array antenna) is obtained by adding the set of the variable phase oscillator and the high frequency oscillator.
It will be possible to supply power to. Further, the frequency f1 or the frequency f2 shown in each of the above embodiments is an example, and the present invention is not limited to these values. The antenna to which the high frequency signal is fed according to the present invention is not limited to the microstrip antenna. Further, the present invention can be applied not only to supplying a high frequency signal to an antenna such as a phased array antenna, but also to a phase control device of a high frequency circuit which requires a large amount of phase shift or a change in the amount of phase shift in a wide frequency range.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高周波発振器の出力の位相を変化させるために様々
な長さのケーブルを用意したり、周波数や位相を変える
都度ケーブルを交換する必要がなくなる。また簡単な操
作で、位相可変機能のない高周波発振器の出力信号の位
相を連続的に制御することができる。従って、本発明を
用いることで、単独または複数発振器の位相を同時に且
つ独立に制御できるアンテナ給電装置を構成できる。ま
た本発明では、ケーブルを交換する方法において問題だ
った、信号の伝搬に伴うケーブル長による減衰量の変化
がないので、位相を変化させても振幅が変化することが
ない。さらに、ケーブルの頻繁な着脱によるコネクタの
劣化を防止できるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, it is necessary to prepare cables of various lengths in order to change the phase of the output of the high frequency oscillator or to replace the cables every time the frequency or phase is changed. Disappears. Further, the phase of the output signal of the high frequency oscillator having no phase changing function can be continuously controlled by a simple operation. Therefore, by using the present invention, it is possible to configure an antenna feeding device capable of controlling the phases of single or plural oscillators simultaneously and independently. Further, in the present invention, since there is no change in the attenuation amount due to the cable length accompanying the signal propagation, which is a problem in the method of exchanging the cable, the amplitude does not change even if the phase is changed. Further, it is possible to prevent the deterioration of the connector due to the frequent attachment and detachment of the cable.
【図１】本発明の第１の実施例にかかるアンテナ給電装
置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an antenna power feeding device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施例のアンテナ給電装置を評価する概略構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration for evaluating the antenna power feeding device of the embodiment.
【図３】同実施例のアンテナ給電装置において、位相可
変発振器４の位相変化量と高周波発振器６の位相変化量
の関係の測定結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of a relationship between a phase change amount of the phase variable oscillator 4 and a phase change amount of the high frequency oscillator 6 in the antenna power feeding device of the embodiment.
【図４】本発明の第２の実施例にかかるアンテナ給電装
置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an antenna feeder according to a second embodiment of the present invention.
１、１１ アンテナ給電装置 ２、１２ 基準発振器 ３、９ アンテナ ３ａ、３ｂ エレメント ４、５、１４、１５、１６ 位相可変発振器 ６、７、１７、１８、１９ 高周波発振器 1, 11 Antenna feeding device 2, 12 Reference oscillator 3, 9 Antenna 3a, 3b Element 4, 5, 14, 15, 16 Phase variable oscillator 6, 7, 17, 18, 19 High frequency oscillator
Claims (4)
する複数の位相可変発振器と、 前記複数の位相可変発振器が出力する位相基準信号の位
相を制御する位相制御部と、 対応する前記各位相基準信号により同期され、各々高周
波信号を出力する複数の高周波発振器とを具備すること
を特徴とするアンテナ給電装置。1. A reference oscillator that outputs a synchronization signal, a plurality of phase variable oscillators that are synchronized by the synchronization signal and that output a phase reference signal, respectively, and a phase of a phase reference signal output by the plurality of phase variable oscillators. An antenna power feeding device comprising: a phase control unit for controlling; and a plurality of high frequency oscillators that are synchronized with the corresponding phase reference signals and output high frequency signals.
制御する位相制御信号を出力し、 前記各位相制御信号は、 各々独立して位相値を設定および変更可能とすることを
特徴とする請求項１に記載のアンテナ給電装置。2. The control unit outputs a phase control signal for independently controlling a phase to each of the corresponding phase variable oscillators, and each of the phase control signals independently sets a phase value. The antenna feeding device according to claim 1, wherein the antenna feeding device is changeable.
制御可能な複数の位相可変発振器が有する各々同期入力
端子に入力し、 前記複数の位相可変発振器が出力する各々位相基準信号
を、対応する前記位相可変発振器と同数の高周波発振器
が有する同期入力端子に入力し、 位相制御部によって前記複数の位相制御発振器が出力す
る各位相基準信号の各々の位相を制御し、前記複数の高
周波発振器が出力する高周波信号の各々の位相を制御す
ることを特徴とするアンテナ給電方法。3. A synchronization signal output from a reference oscillator is input to each synchronization input terminal of a plurality of phase variable oscillators capable of phase control, and each phase reference signal output from the plurality of phase variable oscillators corresponds to The same number of high frequency oscillators as the variable phase oscillators are input to the synchronization input terminals, and the phase control unit controls each phase of each phase reference signal output from the multiple phase controlled oscillators, and the multiple high frequency oscillators output. An antenna feeding method, characterized in that the phase of each high-frequency signal to be controlled is controlled.
基準信号の周波数のｎ倍（ｎは１以上の任意の数）とす
ることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ給電方
法。4. The antenna feeding method according to claim 3, wherein the frequency of each high-frequency signal is n times the frequency of each phase reference signal (n is an arbitrary number of 1 or more).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069869A JPH08265035A (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Antenna feeding device and its method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069869A JPH08265035A (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Antenna feeding device and its method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265035A true JPH08265035A (en) | 1996-10-11 |
Family
ID=13415239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7069869A Pending JPH08265035A (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Antenna feeding device and its method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08265035A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010506484A (en) * | 2006-10-03 | 2010-02-25 | ビーム ネットワークス リミテッド | Phase-shifting oscillator and antenna |
| JP2010530652A (en) * | 2007-05-02 | 2010-09-09 | ビーム ネットワークス リミテッド | Wireless area network compatible system and method using phased array antenna |
| CN103001627A (en) * | 2012-11-22 | 2013-03-27 | 北京信息科技大学 | Trimming control system for resonance frequency of quartz crystals |
| CN103983854A (en) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 北京信息科技大学 | Quartz crystal electrical parameter testing system |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP7069869A patent/JPH08265035A/en active Pending
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