(57)【要約】【課題】送信系統及び受信系統の切り換えにより生じる信号損失を低減することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】送信用アンテナ素子と、送信用アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を出力する送信系統と、受信用アンテナ素子と、少なくとも超伝導回路を含み、受信用アンテナ素子により受信された受信信号を入力して信号処理する受信系統と、受信系統を、前記超伝導回路が超伝導状態となるように極低温に冷却する冷却手段とを具備する。【選択図】図１
2014230082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信用アンテナ素子と、
前記送信用アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を出力する送信系統と、
受信用アンテナ素子と、
少なくとも超伝導回路を含み、前記受信用アンテナ素子により受信された受信信号を入力して信号処理する受信系統と、
前記受信系統を、前記超伝導回路が超伝導状態となるように極低温に冷却する冷却手段とを具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記送信系統は、
前記送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプと、
前記送信アンプから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出し、前記送信用アンテナ素子へ出力する送信フィルタとを備え、
前記受信系統は、
超伝導材で形成され、前記受信用アンテナ素子から出力される受信信号を入力し、入力した受信信号から所望の受信周波数帯域成分を抽出する受信フィルタと、
前記受信フィルタから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号を低雑音で増幅する低雑音増幅器とを備える請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
アレイ状に配置される複数の送信用アンテナ素子と、
前記複数の送信用アンテナ素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の送信用アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を出力する複数の送信系統と、
前記複数の送信用アンテナ素子それぞれに対して、前記送信信号を分配する分配器と、
アレイ状に配置される複数の受信用アンテナ素子と、
少なくとも超伝導回路を含み、前記複数の受信用アンテナ素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の受信用アンテナ素子により受信された受信信号を入力して信号処理する複数の受信系統と、
前記複数の受信系統から出力される複数の受信信号を合成する合成器と、
前記複数の受信系統を、前記超伝導回路が超伝導状態となるように極低温に冷却する冷却手段とを具備するアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の送信系統は、
前記分配された送信信号を入力し、入力した送信信号に対して所望の位相制御を施す複数の送信用位相制御器と、
前記複数の送信用位相制御器から出力される送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する複数の送信アンプと、
前記送信アンプから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出し、前記送信用アンテナ素子へ出力する複数の送信フィルタとを備え、
前記複数の受信系統は、
超伝導材で形成され、前記複数の受信用アンテナ素子から出力される受信信号を入力し、入力した受信信号から所望の受信周波数帯域成分を抽出する複数の受信フィルタと、
前記複数の受信フィルタから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号を低雑音で増幅する複数の低雑音増幅器と、
前記複数の低雑音増幅器から出力される受信信号に位相制御を施す複数の受信用位相制御器を備える請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記複数の受信系統を一体的に冷却する請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記複数の受信系統を個別に冷却する請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項７】
アレイ状に配置される複数の送信用アンテナ素子と、
前記複数の送信用アンテナ素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の送信用アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を出力する複数の送信系統と、
アレイ状に配置される複数の受信用アンテナ素子と、
前記複数の受信用アンテナ素子にそれぞれ対応して設けられ、少なくとも超伝導回路を含み、前記複数の受信用アンテナ素子により受信された受信信号を入力して信号処理する複数の受信系統と、
前記複数の送信用アンテナ素子それぞれに対して、前記送信信号を分配し、前記複数の受信系統から出力される複数の受信信号を合成する分配合成器と、
前記複数の送信系統及び複数の受信系統を前記分配合成器へそれぞれ切換接続する複数のスイッチと、
前記複数の受信系統を、前記超伝導回路が超伝導状態となるように極低温に冷却する冷却手段とを具備するアンテナ装置。
【請求項８】
前記複数の送信系統は、
前記分配された送信信号を入力し、入力した送信信号に対して所望の位相制御を施す複数の送信用位相制御器と、
前記複数の送信用位相制御器から出力される送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する複数の送信アンプと、
前記送信アンプから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出し、前記送信用アンテナ素子へ出力する複数の送信フィルタとを備え、
前記複数の受信系統は、
超伝導材で形成され、前記複数の受信用アンテナ素子から出力される受信信号を入力し、入力した受信信号から所望の受信周波数帯域成分を抽出する複数の受信フィルタと、
前記複数の受信フィルタから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号を低雑音で増幅する複数の低雑音増幅器と、
前記複数の低雑音増幅器から出力される受信信号に位相制御を施す複数の受信用位相制御器とを備える請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記分配合成器と前記複数のスイッチとの間に設けられ、前記送信信号を入力し、入力した送信信号に所望の位相制御を施し、前記受信系統から出力される受信信号を入力し、入力した受信信号に所望の位相制御を施す複数の移相器とをさらに具備し、
前記複数の送信系統は、
前記分配された送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する複数の送信アンプと、
前記送信アンプから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出し、前記送信用アンテナ素子へ出力する複数の送信フィルタとを備え、
前記複数の受信系統は、
超伝導材で形成され、前記複数の受信用アンテナ素子から出力される受信信号を入力し、入力した受信信号から所望の受信周波数帯域成分を抽出する複数の受信フィルタと、
前記複数の受信フィルタから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号を低雑音で増幅する複数の低雑音増幅器とを備える請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、前記複数の受信系統を一体的に冷却する請求項８乃至９の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記冷却手段は、前記複数の受信系統を個別に冷却する請求項８乃至９の何れかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダや通信システム等の送受信に用いられるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダや通信システム等の信号受信機能を有したシステムにおける性能向上策として、システム雑音温度の低減による受信系の高感度化がある。システム雑音温度は、一般にアンテナ素子から低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）までの伝送損失とＬＮＡにて生じる内部雑音が支配的となる。このため、アンテナ素子からＬＮＡまでの伝送線路や受信フィルタ等の受信回路、さらにはＬＮＡを含めて、真空容器等の断熱容器内に収容し、これらを超伝導状態となるまで冷却することにより、アンテナ素子からＬＮＡまでの給電損失をゼロに近づけ、ＬＮＡの内部雑音を低減することで受信系の高感度化を図るアンテナ装置が提案されている。
【０００３】
ところで、送受信に用いられるアンテナ装置では、送信用と受信用とのアンテナ素子を共用しているのが一般的で、共用を実現するために、サーキュレータやスイッチ等の送受信切換器を使用している。
【０００４】
しかしながら、送受信切換器を使用するということは、送信系統、受信系統のいずれにも送受信切換器が介在することになり、この送受信切換器の存在によって送信信号、受信信号に信号損失が生じる。この信号損失は、空間へ送信信号を放射するための送信電力の低下及び受信系統の感度劣化に繋がっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２―２２２７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように、従来の送受信共用アンテナ装置では、送受信切換器による送信系統及び受信系統の切り換えを行うため、送受信切換器による信号損失が生じてしまい、空間へ送信信号を放射するための送信電力の低下及び受信系統の感度劣化が生じている。
【０００７】
そこで、目的は、送信系統及び受信系統の信号損失を低減し、送信電力の低下を防ぎ、かつ受信系統の感度向上を実現するアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、アンテナ装置は、送信用アンテナ素子と、前記送信用アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を出力する送信系統と、受信用アンテナ素子と、少なくとも超伝導回路を含み、前記受信用アンテナ素子により受信された受信信号を入力して信号処理する受信系統と、前記受信系統を、前記超伝導回路が超伝導状態となるように極低温に冷却する冷却手段とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すアンテナ装置の構造の一例を示す構造図。
【図３】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成の変形例を示すブロック図。
【図４】図３に示すアンテナ装置の構造の一例を示す構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るアンテナ装置は、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ（ｎは、自然数）、及び受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎを別体で設ける。送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎとを別体で設ける場合、アンテナ装置は、送受信切換器を使用せずに、送信系統の送信信号出力を送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎへ直接接続し、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎからの受信信号出力を受信系統に直接接続して構成する。
【００１２】
図１に示すアンテナ装置は、送信系統、受信系統、真空容器１２、及び冷却部１３を備える。
【００１３】
送信系統は、分配器１、送信用移相器２−１〜２−ｎ、送信アンプ３−１〜３−ｎ、送信フィルタ４−１〜４−ｎ、及び送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎを有する。
【００１４】
分配器１は、上位装置により生成される送信信号を入力し、入力した送信信号をｎ系統に分配する。
【００１５】
送信用移相器２−１〜２−ｎは、分配器１で分配される送信信号を入力し、入力した送信信号に対して所望の位相制御を施す。
【００１６】
送信アンプ３−１〜３−ｎは、送信用移相器２−１〜２−ｎから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する。
【００１７】
送信フィルタ４−１〜４−ｎは、送信アンプ３−１〜３−ｎから出力される送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出する。
【００１８】
送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎは、送信フィルタ４−１〜４−ｎから出力される送信信号を空間へ放射する。
【００１９】
受信系統は、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎ、リミッタ７−１〜７−ｎ、受信フィルタ８−１〜８−ｎ、ＬＮＡ９−１〜９−ｎ、受信用移相器１０−１〜１０−ｎ、及び合成器１１を有する。
【００２０】
リミッタ７−１〜７−ｎは、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎにより受信された受信信号を入力し、入力した受信信号の信号レベルを制限し、後段の回路への過入力保護を行う。
【００２１】
受信フィルタ８−１〜８−ｎは、リミッタ７−１〜７−ｎから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号から所望の受信周波数帯域成分を抽出する。この受信フィルタ８−１〜８−ｎは、超伝導材で形成される。
【００２２】
ＬＮＡ９−１〜９−ｎは、受信フィルタ８−１〜８−ｎから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号を低雑音で増幅する。
【００２３】
受信用移相器１０−１〜１０−ｎは、ＬＮＡ９−１〜９−ｎから出力される受信信号を入力し、入力した受信信号に対して所望の位相制御を施す。
【００２４】
合成器１１は、受信用移相器１０−１〜１０−ｎにより位相制御を施された各受信信号を入力し、入力した受信信号の信号合成を行う。
【００２５】
真空容器１２は、内部を真空状態にすることで、収容物の断熱と保温を行う。この真空容器１２は、極低温の効率的な維持を目的として超伝導材を配置した周囲を真空状態として断熱するための容器である。このため、少なくとも超伝導材を配置した周囲は気密構造とする。
【００２６】
冷却部１３は、真空容器１２に収容されるものを極低温に冷却する。
【００２７】
ここで、受信フィルタ８−１〜８−ｎ及びリミッタ７−１〜７−ｎ、ＬＮＡ９−１〜９−ｎの伝送線路には、冷却部１３の冷却によって超伝導状態となる超伝導材が用いられる。
【００２８】
上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
【００２９】
まず、送信時は、送信系統に入力される送信信号を分配器１にてアレイ状に配置する各送信移相器２−１〜２−ｎに分配供給し、分配供給した送信信号を各送信用移相器２−１〜２−ｎにて送信ビームの励振分布に応じた位相制御を施した後、位相制御を施した送信信号を送信アンプ３−１〜３−ｎで電力増幅し、電力増幅した送信信号から送信フィルタ４−１〜４−ｎにて不要波成分を抑圧し、不要波成分を抑圧した送信信号を送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎから空間へ放射する。
【００３０】
また、受信時は、各受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎにて受信された受信信号を受信系統に入力し、入力した受信信号は真空容器１２内に配置されるリミッタ７−１〜７−ｎを介して受信フィルタ８−１〜８−ｎに入力され、受信フィルタ８−１〜８−ｎにて不要波成分を抑圧し、不要波成分を抑圧した受信信号をＬＮＡ９−１〜９−ｎにて低雑音で電力増幅し、電力増幅した受信信号に対して受信用移相器１０−１〜１０−ｎにて受信ビームの指向特性に応じた位相制御を施した後、位相制御を施した受信信号を合成器１１によって信号合成して、受信ビームとして出力する。
【００３１】
図２は、図１に示すアンテナ装置の構造の一例を示す構造図である。
【００３２】
図２に示すアンテナ装置は、送信用アンテナ素子５−１〜５―ｎと、分配器１、送信用移相器２−１〜２−ｎ、送信アンプ３−１〜３−ｎ、及び送信フィルタ４−１〜４−ｎを有する送信回路基板１４と、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎと、リミッタ７−１〜７−ｎ、受信フィルタ８−１〜８−ｎ、ＬＮＡ９−１〜９−ｎを有する受信回路を真空容器１２に収容した超伝導受信モジュール１５と、冷却部１３とを備える。
【００３３】
上記真空容器１２内に収容する受信回路は、冷却部１３により超伝導材の臨界温度となる極低温状態に冷却される。これにより、超伝導材にて形成された受信回路の伝送線路及び受信フィルタ８−１〜８−ｎは、超伝導状態となり、損失をゼロに近づけることが可能となる。また、ＬＮＡ９−１〜９−ｎは、極低温に冷却することにより、内部で生じる雑音を低減することが可能となる。したがって、高感度な受信システムを構成することが可能となる。
【００３４】
上記構成によれば、第１の実施形態におけるアンテナ装置は、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎとを別体で構成し、送受信切換器を不要として受信信号を最短経路で受信系統に出力する。これにより、大幅な損失低減を可能としてシステム雑音温度を低減することができる。すなわち、アンテナ装置は、第１の実施形態におけるアンテナ装置と従来の送受信切換器を経由する場合におけるアンテナ装置とを比較すると、送受信切換器により生じていた受信信号損失を排除することができ、システム雑音温度の低減を実現することが可能となる。また、送信系統においても送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと送信系統とが最短経路で接続されることから、送受信切換器による送信信号損失を排除して空間へ放射する送信電力の低下を防ぐことができ、システム性能の向上を図ることが可能となる。
【００３５】
なお、別体で構成する送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ及び受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎは任意の間隔で配置してよく、これらをアレイ状に配列する際に送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎそれぞれが所望の間隔となるように配置することでアレイアンテナを構成できる。例えば、図２に示した複数のアンテナ素子を一体的に構成するユニットでは、ユニット間隔を前述の所望の間隔となるように配置すればよいことは言うまでもない。ここで、所望の間隔とは、例えばグレーティングローブの発生しない間隔など設計時に設定するアンテナ素子間隔を指す。
【００３６】
また、ＬＮＡ９−１〜９−ｎにて増幅した後の受信信号をＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換してデジタル信号とすることで、受信用移相器１０−１〜１０−ｎ及び合成器１１にて行っていた信号合成（受信ビーム合成）をＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理によって行ってもよい。
【００３７】
また、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎは、プリントダイポールを採用して送信系統を構成する回路基板と一体的に形成してもよいし、同軸コネクタ等を用いて接続してもよい。また、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎも同様に、真空容器１２に一体的に形成してもよく、同軸コネクタで接続する形態でもよい。
【００３８】
また、上記真空容器１２及び冷却部１３は、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎに対応する系統ごとに分割して構成してもよい。
【００３９】
また、第１の実施形態におけるアンテナ装置は、上記分配器１及び合成器１１の代わりにスイッチ及び分配合成器を送信系統の入力段及び受信系統の出力段に設け、スイッチにより系統を切り換え、送信時及び受信時における送信信号の分配及び受信信号の合成を一括して行ってもよい。
【００４０】
また、送信回路基板１４は、配置する送信アンプ３−１〜３−ｎの発熱量に応じてヒートパスやコールドプレート等の冷却手段と組み合わせて構成してもよい。
【００４１】
また、真空容器１２内のリミッタ７−１〜７−ｎは、受信フィルタ８−１〜８−ｎの出力側に配置してもよいし、不要であれば削除してもよい。
【００４２】
また、第１の実施形態におけるアンテナ装置は、移相器を使用しない機械回転式のアレイアンテナ及び、移相器をアンテナ素子ごとやサブアレイごとに有するフェーズドアレイアンテナ等、送受信機能を有するアレイアンテナの何れにも適用可能である。
【００４３】
また、アンテナ装置は、ｎ＝１（アンテナが１構成となっている場合）として、分配器１及び合成器１１を含まない構成としてもよい。さらに、送信用移相器２−１〜２−ｎ、及び受信用位相器１０−１〜１０−ｎも含まない構成としてもよい。
【００４４】
（第２の実施形態）  
図３は、第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図３に示すアンテナ装置は、上記第１の実施形態と同様に、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ（ｎは、自然数）、及び受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎを別体で設ける。送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎとを別体で設ける場合、アンテナ装置は、送受信切換器を使用せずに、送信系統の送信信号出力を送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎへ接続し、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎからの受信信号出力を受信系統に接続して構成する。
【００４５】
また、第２の実施形態は、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎに対応する系統ごとに真空容器３４−１〜３４−ｎ及び冷却部３５−１〜３５−ｎを分割して構成する。また、第２の実施形態では、図１に示す送信用移相器２−１〜２−ｎ及び受信用移相器１０−１〜１０−ｎの代わりに、スイッチ３１−１〜３１−ｎ及び移相器３２−１〜３２−ｎを送信系統の入力段及び受信系統の出力段に設け、送信時及び受信時で移相器３２−１〜３２−ｎを共用する。また、第２の実施形態では、分配器１及び合成器１１の代わりに分配合成器３３を送信系統の入力段及び受信系統の出力段に設け、スイッチ３１−１〜３１−ｎにより系統を切り換え、送信時及び受信時における送信信号の分配及び受信信号の合成を一括して行う。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００４６】
まず、上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
【００４７】
送信時は、送信系統に入力される送信信号を分配合成器３３にてアレイ状に配置する移相器３２−１〜３２−ｎに分配供給し、分配供給した送信信号を各移相器３２−１〜３２−ｎにて送信ビームの励振分布に応じた位相制御を施した後、位相制御を施した送信信号を送信アンプ３−１〜３−ｎで電力増幅し、電力増幅した送信信号から送信フィルタ４−１〜４−ｎにて不要波成分を抑圧し、不要波成分を抑圧した送信信号を送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎから空間へ放射する。
【００４８】
また、受信時は、各受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎにて受信された受信信号を受信系統に入力し、入力した受信信号を真空容器３４−１〜３４−ｎ内に配置されるリミッタ７−１〜７−ｎを介して受信フィルタ８−１〜８−ｎに入力され、受信フィルタ８−１〜８−ｎにて不要波成分を抑圧し、不要波成分を抑圧した受信信号をＬＮＡ９−１〜９−ｎにて低雑音で電力増幅し、電力増幅した受信信号に対して移相器３２−１〜３２−ｎにて受信ビームの指向特性に応じた位相制御を施した後、位相制御を施した受信信号を分配合成器３３によって信号合成して、受信ビームとして出力する。
【００４９】
図４は、図３に示すアンテナ装置の構造の一例を示す構造図である。
【００５０】
図４に示すアンテナ装置は、送信用アンテナ素子５−１〜５―ｎと、分配合成器３３と、送信用移相器２−１〜２−ｎ、送信アンプ３−１〜３−ｎ、及び送信フィルタ４−１〜４−ｎを有する送信回路基板４１と、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎと、リミッタ７−１〜７−ｎ、受信フィルタ８−１〜８−ｎ、ＬＮＡ９−１〜９−ｎを有する受信回路を真空容器３４−１〜３４−ｎに収容した超伝導受信モジュール４２−１〜４２−ｎと、冷却部３５−１〜３５−ｎとを備える。
【００５１】
上記真空容器３４−１〜３４−ｎ内に収容する受信回路は、冷却部３５−１〜３５−ｎにより超伝導材の臨界温度となる極低温状態に冷却される。これにより、超伝導材にて形成された受信回路の伝送線路及び受信フィルタ８−１〜８−ｎは、超伝導状態となり、損失をゼロに近づけることが可能となる。また、ＬＮＡ９−１〜９−ｎは、極低温に冷却することにより、内部で生じる雑音を低減することが可能となる。したがって、高感度な受信システムを構成することが可能となる。
【００５２】
上記構成によれば、アンテナ装置は、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎとを別体で構成し、送受信切換回路を不要として受信信号を最短経路で受信系統に出力する。これにより、大幅な損失低減を可能としてシステム雑音温度を低減することができる。すなわち、アンテナ装置は、第２の実施形態におけるアンテナ装置と従来の送受信切換器を経由する場合におけるアンテナ装置とを比較すると、送受信切換器により生じていた受信信号損失を排除することができ、システム雑音温度の低減を実現することが可能となる。また、送信系統においても送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎと送信系統とが最短経路で接続されることから、送受信切換器による送信信号損失を排除して空間へ放射する送信電力の低下を防ぐことができ、システム性能の向上を図ることが可能となる。
【００５３】
また、第２の実施形態におけるアンテナ装置は、複数のアンテナ素子をアレイ状に配置するアレイアンテナ装置において、超伝導回路や冷却機構の故障等により一定数の受信系統が動作不能となった場合において、グレースフル・デグラデーションの考えに基づき、許容できる程度の性能劣化は生じるもののシステムの運用継続を可能とし、信頼性向上を実現することが可能となる。すなわち、真空容器３４−１〜３４−ｎ及び冷却部３５−１〜３５−ｎを受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎに対応する１系統ごとに分離した構造とすることにより、システムの信頼性向上を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、別体で構成する送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ及び受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎは任意の間隔で配置してよく、これらをアレイ状に配列する際に送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎ、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎそれぞれが所望の間隔となるように配置することでアレイアンテナを構成できる。例えば、図２に示した複数のアンテナ素子を一体的に構成するユニットでは、ユニット間隔を前述の所望の間隔となるように配置すればよいことは言うまでもない。ここで、所望の間隔とは、例えばグレーティングローブの発生しない間隔など設計時に設定するアンテナ素子間隔を指す。
【００５５】
また、ＬＮＡ９−１〜９−ｎにて増幅した後の受信信号をＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換してデジタル信号とすることで、移相器３２−１〜３２−ｎ及び分配合成器３３にて行っていた信号合成（受信ビーム合成）をＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理によって行ってもよい。
【００５６】
また、送信用アンテナ素子５−１〜５−ｎは、プリントダイポールを採用して送信系統を構成する回路基板と一体的に形成してもよいし、同軸コネクタ等を用いて接続してもよい。また、受信用アンテナ素子６−１〜６−ｎも同様に、真空容器３４−１〜３４−ｎに一体的に形成してもよく、同軸コネクタで接続する形態でもよい。
【００５７】
また、送信回路基板４１は、配置する送信アンプ３−１〜３−ｎの発熱量に応じてヒートパスやコールドプレート等の冷却手段と組み合わせて構成してもよい。
【００５８】
また、真空容器３４−１〜３４−ｎ内のリミッタ７−１〜７−ｎは、受信フィルタ８−１〜８−ｎの出力側に配置してもよいし、不要であれば削除してもよい。
【００５９】
また、第２の実施形態におけるアンテナ装置は、移相器を使用しない機械回転式のアレイアンテナ、及び移相器をアンテナ素子ごとやサブアレイごとに有するフェーズドアレイアンテナ等、送受信機能を有するアレイアンテナの何れにも適用可能である。
【００６０】
また、アンテナ装置は、ｎ＝１（アンテナが１構成となっている場合）として、分配合成器３３を含まない構成としてもよい。さらに、移相器３２−１〜３２−ｎも含まない構成としてもよい。
【００６１】
以上、実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１…分配器、２−１〜２−ｎ…送信用移相器、３−１〜３−ｎ…送信アンプ、４−１〜４−ｎ…送信フィルタ、５−１〜５−ｎ…送信用アンテナ素子、６−１〜６−ｎ…受信用アンテナ素子、７−１〜７−ｎ…リミッタ、８−１〜８−ｎ…受信フィルタ、９−１〜９−ｎ…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１０−１〜１０−ｎ…受信用移相器、１１…合成器、１２…真空容器、１３…冷却部、１４…送信回路基板、１５…超伝導受信モジュール、３１−１〜３１−ｎ…スイッチ、３２−１〜３２−ｎ…移相器、３３…分配合成器、３４−１〜３４−ｎ…真空容器、３５−１〜３５−ｎ…冷却部、４１…送信回路基板、４２−１〜４２−ｎ…超伝導受信モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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