(57)【要約】 【課題】低損失かつ単純な構成で位相を可変することができる位相可変装置、この位相可変装置を用いて好適なアンテナ装置、ダイプレクサ及びマルチプレクサを提供する。  【解決手段】位相可変装置は、入力した信号の中心周波数を調整し、入力した信号の位相を可変するチューナブルフィルタを備える。  【選択図】図１
2014230243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した信号の中心周波数を調整し、前記入力した信号の位相を可変するチューナブルフィルタを具備する位相可変装置。
【請求項２】
前記チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項１記載の位相可変装置。
【請求項３】
前記チューナブルフィルタと接続され、前記入力した信号のうち、所望の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フィルタをさらに具備する請求項１記載の位相可変装置。
【請求項４】
前記帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項３記載の位相可変装置。
【請求項５】
アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部を備えるアンテナ装置において、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記受信フィルタ及び低雑音増幅器の受信処理経路にて前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置とを具備し、
前記受信用位相可変装置は、入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項６】
前記受信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部を備えるアンテナ装置において、
前記受信部は、
前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置と、
前記受信用位相可変装置を通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器とを具備し、
前記受信用位相可変装置は、
入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、
前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号のうち、所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタとを具備するアンテナ装置。
【請求項８】
前記受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナは複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナであり、
前記受信部は前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備える請求項５乃至８のいずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部を備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタと、
前記送信アンプ及び送信フィルタの送信処理経路にて前記送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項１１】
前記送信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部を備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
前記送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプと、
前記送信アンプにより増幅した送信信号を入力し、入力した送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、
入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタと、
前記送信用チューナブルフィルタと接続され、前記送信用チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号のうち、所望の周波数帯域成分を通過させる送信用帯域通過フィルタとを備えるアンテナ装置。
【請求項１３】
前記送信用チューナブルフィルタ及び送信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記アンテナは複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナであり、
前記送信部は前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備える請求項１０乃至１３のいずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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す送信用移相器と、
前記送信用移相器により位相制御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送信アンプと、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタとを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記受信フィルタ及び低雑音増幅器の受信処理経路にて受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置とを具備し、
前記受信用位相可変装置は、入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項１６】
前記受信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項１５記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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す送信用移相器と、
前記送信用移相器により位相制御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送信アンプと、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタとを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置と、
前記受信用位相可変装置により位相制御された受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器とを具備し、
前記受信用位相可変装置は、
入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、
前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項１８】
前記受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項１７記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記アンテナは複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナであり、
前記受信部は前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備える請求項１５乃至１８のいずれか記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを具備するアンテナ装置において、
前記送信部は、
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、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタと、
前記送信アンプ及び送信フィルタの送信処理経路にて前記送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器により増幅された受信信号に所望の位相制御を施す受信用移相器とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項２１】
前記受信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項２０記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
前記送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプと、
前記送信アンプにより増幅された送信信号を入力し、入力した送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器により増幅された受信信号に所望の位相制御を施す受信用移相器とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、
入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタと、
前記送信用チューナブルフィルタと接続され、前記送信用チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信用帯域通過フィルタとを備えるアンテナ装置。
【請求項２３】
前記送信用チューナブルフィルタ及び送信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項２２記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを具備するアンテナ装置において、
前記送信部は、
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、
前記送信アンプにより増幅された送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記受信フィルタ及び低雑音増幅器の受信処理経路にて前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置を具備し、
前記送信用位相可変装置は、
入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタと、
前記送信用チューナブルフィルタと接続され、前記送信用チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信用帯域通過フィルタとを備え、
前記受信用位相可変装置は、入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項２５】
前記送信用チューナブルフィルタ、送信用帯域通過フィルタ、及び受信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項２４記載のアンテナ装置。
【請求項２６】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタと、
前記送信アンプ及び送信フィルタの送信処理経路にて前記送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置と、
前記受信用位相可変装置により位相制御された受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタを備え、
前記受信用位相可変装置は、
入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、
前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項２７】
前記送信用チューナブルフィルタ、受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項２６記載のアンテナ装置。
【請求項２８】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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、
前記送信アンプにより増幅された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信フィルタと、
前記送信アンプ及び送信フィルタの送信処理経路にて前記送信信号に所望の位相制御を施す送信用位相可変装置とを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信フィルタと、
前記受信フィルタを通過した受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器と、
前記受信フィルタ及び低雑音増幅器の受信処理経路にて前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置を具備し、
前記送信用位相可変装置は、入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタを備え、
前記受信用位相可変装置は、入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項２９】
前記送信用チューナブルフィルタ及び受信用チューナブルフィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項２８記載のアンテナ装置。
【請求項３０】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、
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す送信用位相可変装置と、
前記送信用位相可変装置により位相制御された送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプとを具備し、
前記受信部は、
前記受信信号に所望の位相制御を施す受信用位相可変装置と、
前記受信用位相可変装置により位相制御された受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器とを具備し、
前記送信用位相可変装置は、
入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタと、
前記送信用チューナブルフィルタと接続され、前記送信用チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信用帯域通過フィルタとを備え、
前記受信用位相可変装置は、
入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、
前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタを備えるアンテナ装置。
【請求項３１】
前記送信用チューナブルフィルタ、送信用帯域通過フィルタ、受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項３０記載のアンテナ装置。
【請求項３２】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部と、送信及び受信の切換指示に応じて前記送信部及び受信部を前記アンテナに切換接続する送受切換装置とを備えるアンテナ装置において、
前記送信部は、前記送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプを具備し、
前記受信部は、前記受信信号受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器を具備し、
前記送信部から出力される送信信号を入力し、入力した送信信号に所望の位相制御を施し、前記アンテナにより受信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位相可変装置をさらに具備し、
前記位相可変装置は、
入力した送信信号及び受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号及び受信信号の位相を可変するチューナブルフィルタと、
前記チューナブルフィルタと接続され、前記チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号及び受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フィルタとを備えるアンテナ装置。
【請求項３３】
前記チューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項３２記載のアンテナ装置。
【請求項３４】
前記アンテナは複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナであり、
前記送信部及び受信部は前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備える請求項２０乃至３３のいずれか記載のアンテナ装置。
【請求項３５】
アンテナから空間へ放射する送信信号を出力する送信部と、前記アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部とを備えるアンテナ装置に用いられ、送信時及び受信時で周波数帯域の異なる信号でアンテナを共用するダイプレクサにおいて、
入力した送信信号の中心周波数を調整し、前記入力した送信信号の位相を可変する送信用チューナブルフィルタと、前記送信用チューナブルフィルタと接続され、前記送信用チューナブルフィルタにより位相が可変された送信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる送信用帯域通過フィルタとを有する送信用位相可変装置と、
入力した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号から、所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタを有する受信用位相可変装置とを具備するダイプレクサ。
【請求項３６】
前記送信用チューナブルフィルタ、送信用帯域通過フィルタ、受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項３５記載のダイプレクサ。
【請求項３７】
アンテナにより受信される受信信号を信号処理する受信部とを備えるアンテナ装置に用いられ、前記受信信号を分波し、分波したそれぞれの受信信号から異なる周波数帯域成分を抽出する複数の受信部にてアンテナを共用するマルチプレクサにおいて、
前記分波した受信信号の中心周波数を調整し、前記入力した受信信号の位相を可変する受信用チューナブルフィルタと、前記受信用チューナブルフィルタと接続され、前記受信用チューナブルフィルタにより位相が可変された受信信号から所望の周波数帯域成分を通過させる受信用帯域通過フィルタを備える複数の受信用位相可変装置を具備するマルチプレクサ。
【請求項３８】
前記受信用チューナブルフィルタ及び受信用帯域通過フィルタは、超伝導材で構築され、超伝導状態となる極低温に冷却される環境下に配置される請求項３７記載のマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えばレーダや通信システムにおける送受信信号の位相制御に用いられる位相可変装置、この位相可変装置を用いて好適なアンテナ装置、ダイプレクサ及びマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダや通信システム等の送受信に用いられ、入力された信号の位相を可変する位相可変装置（いわゆる移相器）には、様々な構成の移相器がある。
【０００３】
例えば、信号を入力する線路の長さを物理的に変えることにより位相を可変する機械式移相器として、信号を入力する線路と同軸に、長さを調整可能な同軸線路を備えるトロンボーン形状の移相器がある。この移相器は、同軸線路により物理的に線路の長さを変え、信号に位相遅延を生じさせることにより、信号の位相を可変する。
【０００４】
また、長さの異なる複数の線路を備え、スイッチを用いて信号を入力する線路を切り換える移相器がある。この移相器は、電気的に各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを高速で切り換えて、長さの異なる複数の線路を切り換え、切り換えた線路の長さに応じた位相遅延を信号に生じさせることにより、信号の位相を可変する。
【０００５】
また、トランジスタ等の能動素子を用いる振幅変動の少ない移相器や、入力信号から所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の位相特性を任意に設定するための伝達関数を変更可能なフィルタにフィードバック回路を設けて、フィルタの伝達関数を変えることにより位相を可変する移相器等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の物理的に線路の長さを変える移相器やスイッチにより長さの異なる複数の線路を切り換える移相器は、位相変化させるために、一定の長さの伝送線路や複数のスイッチを設ける必要がある。このため、移相器は、設けられた伝送線路やスイッチによる損失により挿入損失が大きくなってしまい、設定する位相により振幅が変動してしまう問題がある。また、大きく位相を変える場合、従来の移相器は、大きく位相を可変するための伝送線路が必要となり、回路が大型化する問題がある。一方、フィルタの伝達関数を変えることにより信号の位相を変える移相器は、複数の加算器が必要となり、高周波回路で実現する場合、移相器の回路構成が複雑となる問題がある。
【０００８】
そこで、目的は、低損失かつ単純な構成で位相を可変することができる位相可変装置、この位相可変装置を用いて好適なアンテナ装置、ダイプレクサ及びマルチプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態によれば、位相可変装置は、入力した信号の中心周波数を調整し、前記入力した信号の位相を可変するチューナブルフィルタを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る位相可変装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る位相可変装置の一例を示す模式図。
【図３】第１の実施形態に係る位相可変装置における振幅特性及び位相特性を示す図。
【図４】第２の実施形態に係る位相可変装置の構成を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態に係る位相可変装置においてフィルタの中心周波数を変更しない場合の振幅特性及び位相特性を示す図。
【図６】第２の実施形態に係る位相可変装置においてフィルタの中心周波数を変更する場合の振幅特性及び位相特性を示す図。
【図７】第３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８】第４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９】第５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１０】第６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１１】第７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１２】第８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１３】第９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１４】第１０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１５】第１１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１６】第１２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１７】第１３の実施形態に係るダイプレクサの構成を示すブロック図。
【図１８】第１４の実施形態に係るマルチプレクサの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る位相可変装置１の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す位相可変装置１は、チューナブルフィルタ１−１を備える。チューナブルフィルタ１−１は、周波数を調整することで、入力した信号から所望の周波数成分を取り出すフィルタである。
【００１４】
図１に示す位相可変装置１は、上記チューナブルフィルタ１−１を用いて、入力信号の中心周波数ｆ０をΔｆ可変し、出力した信号の位相をΔθ可変する。第１の実施形態に係る位相可変装置１は、チューナブルフィルタ１−１として周波数帯域内に等リップルを持つチェビシェフ型フィルタを用いる。一般に、チェビシェフ型フィルタは、フィルタの周波数帯域内で位相が変化する。チェビシェフ型フィルタにおいて、フィルタの段数と等リップル帯域内での位相変化量との関係は、フィルタの段数をｍとすると次式で表される。  
【数１】
2014230243.tif 000003
【００１５】
例えば、２段のチェビシェフ型フィルタを用いる場合、等リップル帯域幅の中で変化する位相量は、９０度である。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に示す位相可変装置１の一例を示す模式図である。
【００１７】
第１の実施形態に示す位相可変装置１は、所望の信号が常にチューナブルフィルタ１−１の周波数帯域内に収まるようにフィルタの周波数帯域を広くとり、かつフィルタの周波数帯域内で所望の信号を通過させるようにフィルタの中心周波数をΔｆ変更する。これにより、位相可変装置１は、周波数の変化量に応じて、チューナブルフィルタ１−１を通過した信号にΔθ位相差をつけることが可能である。
【００１８】
図３は、第１の実施形態に係る位相可変装置１における振幅特性及び位相特性を示す図である。図３（ａ）及び（ｃ）は、フィルタの中心周波数ｆ０が３ＧＨｚで、フィルタの周波数帯域幅が８０ＭＨｚである２段フィルタを用いる場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。図３（ｂ）及び（ｄ）は、チューナブルフィルタ１−１として２段のチェビシェフ型フィルタを用いて、上記図３（ａ）及び（ｃ）におけるフィルタの中心周波数ｆ０を２３ＭＨｚ変化させる場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。
【００１９】
図３（ｂ）及び（ｄ）に示すように、入力信号の位相は、チューナブルフィルタ１−１によりフィルタの中心周波数ｆ０を２３ＭＨｚだけ動かすと、２２度変化する。所望の信号が常にフィルタの周波数帯域内に収まるようにし、かつその範囲でフィルタを調整する場合、入力信号の振幅は、フィルタの周波数帯域内で変化しない。すなわち、位相可変装置１は、入力信号の振幅を変えず、位相のみを変化させることが可能となる。
【００２０】
第１の実施形態において、位相可変の分解能は、周波数調整の分解能で設定できるため、従来の移相器より高精度に位相調整が可能となる。また、大きく位相を変えても振幅変化は、フィルタの周波数帯域内であれば変化しないため、振幅変動も小さく抑えられる。
【００２１】
さらに、第１の実施形態に係る位相可変装置１は、フィルタの形になっているため、帯域制限を同時にかけることが可能となる。これにより、フィルタ及び移相器が必要となる回路では、部品点数を削減することが可能となる。
【００２２】
ここで、信号の位相変化量を増やしたい場合、位相可変装置１は、式（１）に基づいて、フィルタの段数を多段化すればよい。すなわち、同じ周波数帯域幅のフィルタでも段数を増やせば、少ない周波数変化でより多くの位相変化を生むことが可能となる。
【００２３】
但し、フィルタを多段化することで、損失が増大してしまう問題がある。そこで、位相可変装置１は、チューナブルフィルタ１−１として超伝導材で構築される超伝導フィルタを用い、冷却装置等により、超伝導状態となるまで極低温に低却する。これにより、位相可変装置１は、超伝導材の低損失性を利用して、フィルタの多段化による損失増大を抑えることが可能となる。このため、位相可変装置１は、大きな位相変化を実現しつつ、低損失な位相可変装置を実現することが可能となる。
【００２４】
また、損失が大きい場合、フィルタの周波数帯域の端では、フィルタの肩の丸まりにより振幅が減衰する。このため、位相可変に使える周波数帯域が減少してしまう問題がある。この問題についても、位相可変装置１は、上記超伝導フィルタを適用することでフィルタの特性を改善することが可能となり、フィルタの周波数帯域内を最大限に使うことが可能となる。
【００２５】
（第２の実施形態）  
図４は、第２の実施形態に係る位相可変装置２の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図４に示す位相可変装置２は、チューナブルフィルタ２−１及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）２−２を備える。
【００２７】
チューナブルフィルタ２−１は、上記第１の実施形態に示すチューナブルフィルタ１−１と同様に、所望の信号周波数に対して、中心周波数を調整することで、入力した信号から所望の周波数成分を取り出すフィルタである。
【００２８】
帯域通過フィルタ２−２は、チューナブルフィルタ２−１の周波数帯域より狭い周波数帯域を持ち、チューナブルフィルタ２−１から出力された信号を入力し、入力した信号から所望の周波数成分を通過させる。
【００２９】
図４に示す位相可変装置２は、上記チューナブルフィルタ２−１を用いて、入力信号の中心周波数ｆ０をΔｆ可変し、出力した信号の位相をΔθ可変する。さらにに、位相可変装置２は、上記帯域通過フィルタ２−２を用いて、必要な信号の周波数帯域成分を通過させる。これにより、チューナブルフィルタ１−１を通過した信号の位相をΔθ可変させ、帯域通過フィルタ２−２により帯域制限をすることが可能となる。
【００３０】
上記位相可変装置１では、チューナブルフィルタ１−１の中心周波数を可変させているため、チューナブルフィルタ１−１の端の周波数成分は、カットされない場合がある。しかしながら、第２の実施形態に係る位相可変装置２は、チューナブルフィルタ２−１と別途に必要な周波数のみを切り出す帯域通過フィルタ２−２を設ける。これにより、位相可変装置２は、チューナブルフィルタ２−１による位相可変及び帯域通過フィルタ２−２による帯域制限を行うことが可能となる。
【００３１】
図５は、第２の実施形態に係る位相可変装置２においてフィルタの中心周波数を変更しない場合の振幅特性及び位相特性を示す図である。図５（ａ）及び（ｄ）は、フィルタの中心周波数ｆ０が３ＧＨｚで、フィルタの周波数帯域幅が８０ＭＨｚである２段フィルタを用いる場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。図５（ｂ）及び（ｅ）は、中心周波数ｆ０が３ＧＨｚ、及びフィルタの周波数帯域幅が２３ＭＨｚである４段の帯域通過フィルタ２−２の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。図５（ｃ）及び（ｆ）は、上記図５（ａ）及び（ｄ）に示す振幅特性及び位相特性と、図５（ｂ）及び（ｅ）に示す振幅特性及び位相特性とを合成する場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。
【００３２】
図５において、チューナブルフィルタ２−１の中心周波数及び帯域通過フィルタ２−２の中心周波数は、どちらも一致しているため、合成後の周波数特性は、帯域通過フィルタ２−２の周波数特性と一致する。
【００３３】
図６は、第２の実施形態に係る位相可変装置においてフィルタの中心周波数を変更する場合の振幅特性及び位相特性を示す図である。
【００３４】
図６（ａ）及び（ｄ）は、チューナブルフィルタ２−１として２段のチェビシェフ型フィルタを用いて、上記図５（ａ）及び（ｄ）におけるフィルタの中心周波数ｆ０を２３ＭＨｚ変化させる場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。図６（ｂ）及び（ｅ）は、図５と同様に、中心周波数ｆ０が３ＧＨｚで、フィルタの周波数帯域幅が２３ＭＨｚである４段の帯域通過フィルタ２−２の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。図６（ｃ）及び（ｆ）は、上記図６（ａ）及び（ｄ）に示す振幅特性及び位相特性と、図６（ｂ）及び（ｅ）に示す振幅特性及び位相特性とを合成する場合の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示す。
【００３５】
図６（ａ）及び（ｄ）に示すように、入力信号の位相は、チューナブルフィルタ２−１によりフィルタの中心周波数ｆ０を２３ＭＨｚだけ動かすと、２２度変化する。また、図６（ｃ）及び（ｆ）に示すように、合成後の振幅特性は、帯域通過フィルタ２−２の特性に一致するが、合成後の位相特性のみが２２度変化していることがわかる。
【００３６】
以上のように、第２の実施形態に係る位相可変装置２は、狭帯域フィルタの特性と位相可変との効果を、同一装置の上で実現することが可能となる。
【００３７】
ここで、第２の実施形態に係る位相可変装置２で用いられる位相可変用のチューナブルフィルタ２−１及び帯域制限用の帯域通過フィルタ２−２を超伝導材で構築される超伝導フィルタとし、冷却装置等により、超伝導状態となるまで極低温に冷却する。これにより、位相可変装置２は、超伝導フィルタにて実現可能な急峻なフィルタ特性と、低損失な移相器の特性を合わせた位相可変装置を実現することが可能となる。
【００３８】
（第３の実施形態）  
図７は、第３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７に示すアンテナ装置は、第１の実施形態に係る位相可変装置１を受信部に用いるアンテナ装置である。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。
【００３９】
図７に示すアンテナ装置は、送受信共用のアンテナ１０−１〜１０−ｎ（ｎは、自然数）、送受切換装置１１−１〜１１−ｎ、送信部、受信部及び冷却装置を備える。
【００４０】
送受切換装置１１−１〜１１−ｎは、送信部及び受信部をアンテナ１０−１〜１０−ｎへそれぞれ切換接続するためのものである。送受切換装置１１−１〜１１−ｎは、例えば、送受切換装置１１−１〜１１−ｎは、サーキュレータやスイッチ等を用いる。
【００４１】
送信部は、アンテナ１０−１〜１０−ｎから空間へ放射する送信信号を出力する経路であり、分配器１２、送信用移相器１３−１〜１３−ｎ、送信アンプ１４−１〜１４−ｎ及び送信用帯域通過フィルタ１５−１〜１５−ｎ（以降、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎと総称）を備える。
【００４２】
分配器１２は、送信信号生成器（図示せず）で生成された送信信号を入力し、入力した送信信号を複数の経路に分配する。
【００４３】
送信用移相器１３−１〜１３−ｎは、分配器１２で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。
【００４４】
送信アンプ１４−１〜１４−ｎは、送信用移相器１３−１〜１３−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。
【００４５】
送信フィルタ１５−１〜１５−ｎは、送信アンプ１４−１〜１４−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通過させる。
【００４６】
受信部は、アンテナ１０−１〜１０−ｎで受信されるアンテナ受信信号を入力する経路であり、リミッタ１６−１〜１６−ｎ、受信用帯域通過フィルタ１７−１〜１７−ｎ（以降、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎと総称）、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）１８−１〜１８−ｎ、受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎ及び合成器２０を備える。
【００４７】
リミッタ１６−１〜１６−ｎは、アンテナ受信信号を入力し、入力したアンテナ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。
【００４８】
受信フィルタ１７−１〜１７−ｎは、リミッタ１６−１〜１６−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通過させる。この受信フィルタ１７−１〜１７−ｎは、マイクロストリップ線路の他に、ストリップ線路、コプレーナ線路といった多様な構造とすることができる。更に、上記に限らず、誘電体共振器や空洞共振器などさまざまな共振器を用いることができる。また、平面フィルタとする場合、誘電体基板としての絶縁基板の上に形成された導電性材料でつくることができる。絶縁基板は、片面に地導体を有し、反対面に線路導体を有する。導電性材料は、銅や金といた金属、ニオブまたはニオブすずといった超電導体、およびＹ系銅酸化物高温超伝電導を含む。基板は、酸化マグネシウム、サファイアまたはアルミン酸ランタンといった、多様の適した材料である。
【００４９】
低雑音増幅器１８−１〜１８−ｎは、受信フィルタ１７−１〜１７−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。
【００５０】
受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎは、低雑音増幅器１８−１〜１８−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。この受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎに備えられるチューナブルフィルタは、周波数可変機構を持った、マイクロストリップ線路の他に、ストリップ線路、コプレーナ線路といった多様な構造とすることができる。更に、上記に限らず、誘電体共振器や空洞共振器などさまざまな共振器を用いることができる。また、平面フィルタとする場合、誘電体基板としての絶縁基板の上に形成された導電性材料でつくることができる。絶縁基板は、片面に地導体を有し、反対面に線路導体を有する。導電性材料は、銅や金といた金属、ニオブまたはニオブすずといった超電導体、およびＹ系銅酸化物高温超伝電導を含む。基板は、酸化マグネシウム、サファイアまたはアルミン酸ランタンといった、多様の適した材料である。
【００５１】
合成器２０は、受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎからそれぞれ出力される受信信号を合成し、受信ビームとして出力する。
【００５２】
上記アンテナ装置の構成において、以下にその処理動作を説明する。
【００５３】
まず、送信時は、送受切換装置１１−１〜１１−ｎを送信側に切り換える。これにより、送信信号生成器で生成された送信信号は、送信用移相器１３−１〜１３−ｎで送信ビームの励振分布に応じた位相制御が施され、送信アンプ１４−１〜１４−ｎで信号増幅された後、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎによって不要波成分が抑圧され、送受切換装置１１−１〜１１−ｎを介してアンテナ１０−１〜１０−ｎへ出力される。
【００５４】
また、受信時は、送受切換装置１１−１〜１１−ｎを受信側に切り換える。これにより、アンテナ１０−１〜１０−ｎにより受信されたアンテナ受信信号は、送受切換装置１１−１〜１１−ｎを介して受信部に入力され、リミッタ１６−１〜１６−ｎによって振幅制限され、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎによって不要波成分が抑圧され、低雑音増幅器１８−１〜１８−ｎによって低雑音増幅され、受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎで受信ビームの指向特性に応じた位相制御が施されて出力され、合成器２０で合成され、受信ビームとして出力される。
【００５５】
第３の実施形態において、アンテナ装置は、受信部に第１の実施形態に係る位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時の信号調整が容易となる。
【００５６】
（第４の実施形態）  
図８は、第４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８に示すアンテナ装置は、例えば、図７に示すアンテナ装置の受信部に超伝導材を用いたフィルタや低温にて動作させる回路素子を用いる構成を示す。
【００５７】
第４の実施形態において、アンテナ装置は、例えば、上記超伝導材を用いた受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎや、リミッタ１６−１〜１６−ｎ及び低雑音増幅器１８−１〜１８−ｎ等の低温にて動作させる回路素子を用いる受信部を備える。アンテナ装置は、この受信部を極低温に冷却する冷却装置をさらに備える。この冷却装置は、真空容器２１−１及び冷却部２１−２を有する。
【００５８】
真空容器２１−１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２１−１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。
【００５９】
冷却部２１−２は、真空容器２１−１に収容されるものを極低温に冷却する。
【００６０】
第４の実施形態において、アンテナ装置は、受信部を極低温に冷却する冷却装置を備える。冷却装置は、真空容器２１−１内に受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、受信時の損失を低減することが可能となる。
【００６１】
（第５の実施形態）  
図９は、第５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９に示すアンテナ装置は、第２の実施形態に係る位相可変装置２を受信部に用いるアンテナ装置である。
【００６２】
第５の実施形態において、アンテナ装置は、受信部に第２の実施形態に係る位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時の信号調整が容易となる。
【００６３】
また、アンテナ装置は、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎを受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎで共用化する。これにより、アンテナ装置は、受信部の回路構成を簡略化することが可能となる。
【００６４】
また、受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタとしてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、受信時の損失を低減することが可能となる。
【００６５】
（第６の実施形態）  
図１０は、第６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１０に示すアンテナ装置は、第１の実施形態に係る位相可変装置１を送信部に用いるアンテナ装置である。
【００６６】
第６の実施形態において、アンテナ装置は、送信部に第１の実施形態に係る位相変化による振幅変動の小さい送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、分配時の信号調整が容易となる。
【００６７】
また、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎに備えられるチューナブルフィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００６８】
（第７の実施形態）  
図１１は、第７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１１に示すアンテナ装置は、第２の実施形態に係る位相可変装置２を送信部に用いるアンテナ装置である。
【００６９】
第７の実施形態において、アンテナ装置は、送信部に第２の実施形態に係る位相変化による振幅変動の小さい送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、分配時の信号調整が容易となる。
【００７０】
また、アンテナ装置は、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを位相可変装置２５−１〜２５−ｎで共用化する。一般に、電力増幅器の後段に送信用移相器１３−１〜１３−ｎを設けると移相器１３−１〜１３−ｎ自身に耐電力性が要求される。このため、電力増幅器の前段に移相器を設ける構成となっているが、第６の実施形態に係る送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いる場合、耐電力の必要な送信フィルタ部分に位相調整機能を持たせることが可能なため、送信部の回路構成を簡略化することが可能となる。
【００７１】
また、送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００７２】
（第８の実施形態）  
図１２は、第８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１２に示すアンテナ装置は、第１の実施形態に係る位相可変装置１を受信部に用い、第２の実施形態に係る位相可変装置２を送信部に用いるアンテナ装置である。
【００７３】
第８の実施形態において、アンテナ装置は、受信部及び送信部にそれぞれ位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎ及び送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時及び分配時の信号調整が容易となる。
【００７４】
また、アンテナ装置は、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎで共用化する。一般に、電力増幅器の後段に送信用移相器１３−１〜１３−ｎを設けると移相器１３−１〜１３−ｎ自身に耐電力性が要求される。このため、電力増幅器の前段に移相器を設ける構成となっているが、第６の実施形態に係る送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いる場合、耐電力の必要な送信フィルタ部分に位相調整機能を持たせることが可能なため、送信部の回路構成を簡略化することが可能となる。
【００７５】
また、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ、受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎに備えられるチューナブルフィルタ、送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００７６】
（第９の実施形態）  
図１３は、第９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１３に示すアンテナ装置は、第２の実施形態に係る位相可変装置２を受信部に用い、第１の実施形態に係る位相可変装置１を送信部に用いるアンテナ装置である。
【００７７】
第９の実施形態において、アンテナ装置は、受信部及び送信部にそれぞれ位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時及び分配時の信号調整が容易となる。
【００７８】
また、アンテナ装置は、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎを受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎで共用化する。これにより、アンテナ装置は、受信部の回路構成を簡略化することが可能となる。
【００７９】
また、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎに備えられるチューナブルフィルタ、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎに備えられるチューナブルフィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００８０】
（第１０の実施形態）  
図１４は、第１０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１４に示すアンテナ装置は、第１の実施形態に係る位相可変装置１を受信部及び送信部に用いるアンテナ装置である。
【００８１】
第１０の実施形態において、アンテナ装置は、受信部及び送信部にそれぞれ位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを用いることで、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時及び分配時の信号調整が容易となる。
【００８２】
また、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎに備えられるチューナブルフィルタ、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎに備えられるチューナブルフィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００８３】
（第１１の実施形態）  
図１５は、第１１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１５に示すアンテナ装置は、第２の実施形態に係る位相可変装置２を受信部及び送信部に用いるアンテナ装置である。
【００８４】
第１１の実施形態において、アンテナ装置は、受信部及び送信部にそれぞれ位相変化による振幅変動の小さい受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎ及び送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いる。これにより、アンテナ装置は、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時及び分配時の信号調整が容易となる。
【００８５】
また、アンテナ装置は、受信フィルタ１７−１〜１７−ｎ及び受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎを受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎで共用化する。これにより、アンテナ装置は、受信部の回路構成を簡略化することが可能となる。また、アンテナ装置は、送信フィルタ１５−１〜１５−ｎ及び送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎを送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎで共用化する。一般に、電力増幅器の後段に送信用移相器１３−１〜１３−ｎを設けると移相器１３−１〜１３−ｎ自身に耐電力性が要求される。このため、電力増幅器の前段に移相器を設ける構成となっているが、送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎを用いる場合、耐電力の必要な送信フィルタ部分に位相調整機能を持たせることが可能なため、送信部の回路構成を簡略化することが可能となる。
【００８６】
また、アンテナ装置は、受信用位相可変装置１９−１〜１９−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタと、送信用位相可変装置２３−１〜２３−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタとは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に送信用位相可変装置２５−１〜２５−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００８７】
（第１２の実施形態）  
図１６は、第１２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１６に示すアンテナ装置は、第２の実施形態に係る位相可変装置２を受信部及び送信部に用いるアンテナ装置である。
【００８８】
第１２の実施形態において、送受信用移相器と送受信用フィルタを位相可変装置２６−１〜２６−ｎで共用化し、さらに、位相可変装置２６−１〜２６−ｎをアンテナ１０−１〜１０−ｎと送受切換装置１１−１〜１１−ｎとの間に設置する。これにより、アンテナ装置は、送信部及び受信部の回路構成をさらに簡略化することが可能となる。
【００８９】
また、アンテナ装置は、位相変化による振幅変動の小さい位相可変装置２６−１〜２６−ｎを用いる。これにより、アンテナ装置は、各系統の中で位相を設定するときに発生する信号レベル差が小さくできるため、合成時及び分配時の信号調整が容易となる。
【００９０】
また、アンテナ装置は、位相可変装置２６−１〜２６−ｎに備えられるチューナブルフィルタ及び帯域通過フィルタは、超伝導材で構築される超伝導フィルタを用いてもよく、冷却装置は、真空容器２１−１内に位相可変装置２６−１〜２６−ｎ及び受信部を収容し、冷却部２１−２により極低温に冷却する。これにより、アンテナ装置は、送信時及び受信時の損失を低減することが可能となる。
【００９１】
なお、上記第３の実施形態〜第１１の実施形態では、アンテナ装置について記載しているが、ｎ＝１（アンテナが１構成となっている場合）として、分配器１２及び合成器２０を含まない構成のアンテナ装置にも適用可能である。また、送信部及び受信部毎にアンテナを設けて、送信アンテナ及び受信アンテナを構成してもよい。
【００９２】
（第１３の実施形態）  
図１７は、第１３の実施形態に係るダイプレクサ２７の構成を示すブロック図である。図１７に示すダイプレクサ２７は、送信時及び受信時に異なる周波数帯域成分を用いる際、アンテナ１０−１を共用する場合に用いられる。このダイプレクサ２７は、送信部及び受信部に第２の実施形態に係る位相可変装置を用いるダイプレクサである。
【００９３】
図１７に示すダイプレクサ２７は、送信部２８−１で送信信号を生成し、生成した送信信号を送信アンプ１４−１へ入力し、入力した送信信号を電力増幅する。ダイプレクサ２７は、中心周波数ｆ１の送信用位相可変装置２５−１に増幅した送信信号を入力し、入力した送信信号の位相を可変し、位相を可変した送信信号から所望の周波数帯域成分を通過させる。ダイプレクサ２７は、送信用位相可変装置２５−１から出力した送信信号をアンテナ１０−１から空間へ放射する。
【００９４】
また、ダイプレクサ２７は、アンテナ１０−１で受信された受信信号を中心周波数ｆ２の受信用位相可変装置２２−１へ入力し、入力した受信信号の位相を可変し、位相を可変した受信信号から所望の周波数帯域成分を通過させる。ダイプレクサ２７は、受信用位相可変装置２２−１から出力した受信信号を低雑音増幅器１８−１で低雑音増幅した後、受信部２９−１にて受信信号を処理する。ダイプレクサ２９では、送信時に送信側のフィルタはマッチングするが、受信側のフィルタは反射して影響しないように調整する必要がある。そこで、送信側または受信側の一方、または両方に位相を調整する伝送線路や位相可変装置を設けることで位相を調整し、マッチングを取る。
【００９５】
以上のように、ダイプレクサ２７は、送信用位相可変装置２５−１及び受信用位相可変装置２２−１を用いることで、所望の信号の通過帯域制限及び信号の位相を可変するためのフィルタと伝送線路とを共用化し、回路構成を簡略化することが可能となる。
【００９６】
（第１４の実施形態）  
図１８は、第１４の実施形態に係るマルチプレクサ３０の構成を示すブロック図である。図１８に示すマルチプレクサ３０は、通過させる周波数帯域成分の異なる複数の受信部２９−１〜２９−ｎにてアンテナを共用する場合に用いられる。図１８に示すマルチプレクサ３０は、各受信部２９−１〜２９−ｎに、第２の実施形態に係る位相可変装置を用いるマルチプレクサである。
【００９７】
図１８に示すマルチプレクサ３０は、アンテナ１０−１で受信された受信信号を分波し、分波した受信信号を中心周波数ｆ１〜ｆｎの異なる複数の受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎへ入力し、入力した受信信号の位相を可変し、位相を可変した受信信号から所望の周波数帯域成分を通過させる。マルチプレクサ３０は、通過させた受信信号をそれぞれ低雑音増幅器１８−１〜１８−ｎで低雑音増幅した後、受信部２９−１〜２９−ｎにて受信信号を処理する。
【００９８】
マルチプレクサ３０では、複数のフィルタのマッチングを各周波数帯域の受信部にて調整する必要があるため、伝送線路等によるマッチング回路が複雑となる。そこで、マルチプレクサ３０は、複数の受信用位相可変装置２２−１〜２２−ｎを用いる。これにより、マルチプレクサ３０は、所望の信号の通過帯域制限及び信号の位相を可変するためのフィルタと伝送線路とを共用化し、さらに設置後の各周波数調整も簡単となる。このため、マルチプレクサ３０は、回路構成を簡略化することが可能となる。
【００９９】
上記構成によれば、位相可変装置は、チューナブルフィルタ１−１を備え、所望の信号周波数に対して、中心周波数を調整することで、入力した信号に所望の信号周波数を与える。これにより、位相可変装置は、入力信号の中心周波数ｆ０をΔｆ可変し、出力した信号の位相をΔθ可変することが可能となる。
【０１００】
したがって、位相可変装置は、低損失かつ単純な構成で位相を可変することができる。また、この位相可変機能を持つアンテナ装置、ダイプレクサ及びマルチプレクサを提供することができる。
【０１０１】
なお、上記アンテナ装置は、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の何れにも適用可能である。また、パッシブアレイ、アクティブアレイの何れにも適用可能である。
【０１０２】
以上、いくつかの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】
【０１０３】
１，２…位相可変装置、１−１，２−１…チューナブルフィルタ、２−２…帯域通過フィルタ、１０−１〜１０−ｎ…アンテナ、１１−１〜１１−ｎ…送受切換装置、１２…分配器、１３−１〜１３−ｎ…送信用移相器、１４−１〜１４−ｎ…送信アンプ、１５−１〜１５−ｎ…送信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１６−１〜１６−ｎ…リミッタ、１７−１〜１７−ｎ…受信用帯域通過フィルタ、１８−１〜１８−ｎ…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１９−１〜１９−ｎ、２２−１〜２２−ｎ…受信用位相可変装置、２０…合成器、２１−１…真空容器、２１−２…冷却部、２３−１〜２３−ｎ、２５−１〜２５−ｎ…送信用位相可変装置、２４−１〜２４−ｎ…受信用移相器、２６−１〜２６−ｎ…位相可変装置、２７…ダイプレクサ、２８−１…送信部、２９−１〜２９−ｎ…受信部、３０…マルチプレクサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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