(57)【要約】  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。フェイズドアレイアンテナ（１）の給電回路（Ｆｉ）は、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）との和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与える時間遅延素子（ＴＤｉ）と、得られた遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波する分波器（ＤＰｉ）と、得られた遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算する送信用混合器（ＴＭＸｉ）とを有しており、得られた遅延無線周波数信号ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子（Ａｉ）に供給する。
2017077787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【請求項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ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍することによって遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）を生成する逓倍器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する二逓倍局所信号ＶＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第１受信用混合器と、
差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた和信号ＶＩＦＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数波信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（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。
【請求項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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００７−１６５９５６号公報（２００７年６月２８日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２００４−２３４００号公報（２００４年１月２２日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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ＶＬＯ（ｔ−Δｔ）及び中間周波数信号ＶＩＦ（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ＶＲＦ（ｔ−Δｔ）は、（Ｃ）式のように表される。（Ｃ）式は、無線周波数信号ＶＲＦ（ｔ−Δｔ）における遅延時間ｆＬＯ×Δｔ／（ｆＬＯ＋ｆＩＦ）が周波数ｆＬＯ，ｆＩＦ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。【００１４】
〔数Ａ〕
2017077787.tif 000003
【００１５】
〔数Ｂ〕
2017077787.tif 000004
【００１６】
〔数Ｃ〕
2017077787.tif 000005
【００１７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔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。
【００２２】
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。
【００２３】
合波器ＭＰは、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）＝ＶＩＦ（ｔ）＋ＶＬＯ（ｔ）を生成する。中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）、局所信号ＶＬＯ（ｔ）、及び和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）は、例えば、以下のように与えられる。
【００２４】
【数１】
2017077787.tif 000006
【００２５】
【数２】
2017077787.tif 000007
【００２６】
【数３】
2017077787.tif 000008
【００２７】
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。
【００２８】
時間遅延素子ＴＤｉは、和信号ＶＩＦ＋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）ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）が（３）式のように与えられている場合、遅延和信号ＶＩＦ＋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。
【００２９】
【数４】
2017077787.tif 000009
【００３０】
分波器ＤＰｉは、遅延和信号ＶＩＦ＋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）ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延された局所信号（以下、「遅延局所信号」と記載）ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）及び遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）は、以下のように与えられる。
【００３１】
【数５】
2017077787.tif 000010
【００３２】
【数６】
2017077787.tif 000011
【００３３】
送信用混合器ＴＭＸｉは、遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（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）ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する。遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）及び遅延局所信号ＶＬＯ（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ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）は、以下の（７）式のように与えられる。
【００３４】
【数７】
2017077787.tif 000012
【００３５】
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ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を対応する放射素子Ａｉに供給する。
【００３６】
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。
【００３７】
【数８】
2017077787.tif 000013
【００３８】
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。
【００３９】
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ＶＩＦ（ｔ）及び局所信号ＶＬＯ（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ＶＩＦ（ｔ）及び局所信号ＶＬＯ（ｔ）を用いればよい。
【００４０】
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。
【００４１】
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ＶＩＦ（ｔ）及び局所信号ＶＬＯ（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ＶＩＦ（ｔ）及び局所信号ＶＬＯ（ｔ）を用いればよい。
【００４２】
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ＶＲＦ（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。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号ＶＬＯ（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。
【００４５】
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ＶＬＯ（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ＶＬＯＭ（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ＶＲＦ（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ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）の時間遅延量は、周波数に依存しない。
【００４６】
【数９】
2017077787.tif 000014
【００４７】
【数１０】
2017077787.tif 000015
【００４８】
〔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。
【００４９】
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。
【００５０】
第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と二逓倍局所信号ＶＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって、差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＬＯ×２（ｔ）は、局所信号ＶＬＯ（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ＶＲＦ’（ｔ）は、（１１）式のように表されるので、差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）は、（１２）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（ｆＬＯ＋ｆＩＦ）／（ｆＬＯ−ｆＩＦ）である。
【００５１】
【数１１】
2017077787.tif 000016
【００５２】
【数１２】
2017077787.tif 000017
【００５３】
第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する。差周波信号Ｖｋ（ｔ）が（１２）式のように表されるので、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、（１３）式のように表される。
【００５４】
【数１３】
2017077787.tif 000018
【００５５】
時間遅延素子ＴＤｉは、中間周波数信号ＶＩＦ’（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）ＶＩＦ’（ｔ）を生成する。中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）が（１３）式のように表されるので、遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ）は、（１４）式のように表される。遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ）は、受信回路Ｒに供給される。
【００５６】
【数１４】
2017077787.tif 000019
【００５７】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。
【００５８】
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ＶＩＦ＋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ＭＲ２ｉから出力された中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。
【００５９】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ’（ｔ）を受信回路Ｒに入力する（受信時動作）。
【００６０】
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ＶＩＦ’（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。
【００６１】
なお、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、局所信号ＶＬＯ（ｔ）の信号源ＬＯ、及び二逓倍局所信号ＶＬＯ×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。
【００６２】
〔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。
【００６３】
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。
【００６４】
第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）は、（１５）式のように表されるので、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）は、（１６）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（２×ｆＬＯ＋ｆＩＦ）／ｆＩＦである。
【００６５】
【数１５】
2017077787.tif 000020
【００６６】
【数１６】
2017077787.tif 000021
【００６７】
受信用合波器ＲＭＰｉは、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）を生成する。中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）が（１６）式のように表されるので、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）は、（１７）式のように表される。
【００６８】
【数１７】
2017077787.tif 000022
【００６９】
時間遅延素子ＴＤｉは、和信号ＶＩＦ＋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）ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）が（１７）式のように表されるので、遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）は、（１８）式のように表される。
【００７０】
【数１８】
2017077787.tif 000023
【００７１】
受信用分波器ＲＤＰｉは、遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって、遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）及び二重遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）は、（１９）式及び（２０）式のように表される。
【００７２】
【数１９】
2017077787.tif 000024
【００７３】
【数２０】
2017077787.tif 000025
【００７４】
第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（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）ＶＲＦ’（ｔ）を生成する。遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）及び二重遅延局所信号ＶＬＯ’（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ＶＲＦ’（ｔ）は、（２１）式のように表される。
【００７５】
【数２１】
2017077787.tif 000026
【００７６】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。
【００７７】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。
【００７８】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を受信用分波器ＲＤＰｉに入力する（受信時動作）。
【００７９】
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ＶＲＦ’（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。
【００８０】
なお、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号ＶＬＯ（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。
【００８１】
〔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。
【００８２】
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。
【００８３】
第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉは、無線周波数信号ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを乗算することによって、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する。ここで、無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（ｔ）は、（２２）式のように表されるので、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ）は、（２３）式のように表される。ここで、Δｔｉ’＝Δｔｉ×（ｆＬＯ＋ｆＩＦ）／ｆＩＦである。
【００８４】
【数２２】
2017077787.tif 000027
【００８５】
【数２３】
2017077787.tif 000028
【００８６】
受信用合波器ＲＭＰｉは、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを加算することによって、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）を生成する。中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）が（２３）式のように表されるので、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）は、（２４）式のように表される。
【００８７】
【数２４】
2017077787.tif 000029
【００８８】
時間遅延素子ＴＤｉは、和信号Ｖｋ＋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）ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を生成する。和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）が（２４）式のように表されるので、遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）は、（２５）式のように表される。
【００８９】
【数２５】
2017077787.tif 000030
【００９０】
受信用分波器ＲＤＰｉは、遅延和信号ＶＩＦ＋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）ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）と遅延された局所信号（以下、「遅延局所信号」と記載）ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する。遅延和信号Ｖｋ＋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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）及び遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）は、（２６）式及び（２７）式のように表される。
【００９１】
【数２６】
2017077787.tif 000031
【００９２】
【数２７】
2017077787.tif 000032
【００９３】
第２受信用混合器ＲＭＸ２ｉは、遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ’（ｔ）を生成する。遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔ’−Δｔｉ）及び遅延局所信号ＶＬＯ’（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ＶＲＦ’（ｔ）は、（２８）式のように表される。
【００９４】
【数２８】
2017077787.tif 000033
【００９５】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する（受信時動作）。
【００９６】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。
【００９７】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を受信用分波器ＲＤＰｉに入力する（受信時動作）。
【００９８】
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ＶＲＦ’（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。
【００９９】
なお、中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ）の信号源ＩＦ、及び、局所信号ＶＬＯ（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。
【０１００】
〔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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。
【０１０３】
〔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３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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。
【０１０６】
〔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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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ＶＲＦ（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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を第１受信用混合器ＲＭＸ１ｉに入力する。
【０１０９】
〔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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【０１１０】
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ＶＲＦ（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。
【０１１１】
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ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍することによって遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）を生成する逓倍器と、遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（ｔ−Δｔｉ）を生成する送信用混合器と、を有していてもよい。
【０１１２】
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ＶＲＦ（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。
【０１１３】
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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する二逓倍局所信号ＶＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第１受信用混合器と、差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。
【０１１４】
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ＶＲＦ（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。
【０１１５】
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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。
【０１１６】
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ＶＲＦ（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。
【０１１７】
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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数波信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（ｔ）を受信回路に供給する、ことが好ましい。
【０１１８】
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ＶＲＦ（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。
【０１１９】
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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【０１２０】
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ＶＲＦ（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。
【０１２１】
〔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。
【符号の説明】
【０１２２】
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
【図１】
2017077787.tif 000034
【図２】
2017077787.tif 000035
【図３】
2017077787.tif 000036
【図４】
2017077787.tif 000037
【図５】
2017077787.tif 000038
【図６】
2017077787.tif 000039
【図７】
2017077787.tif 000040
【図８】
2017077787.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月24日(2018.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【請求項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ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を逓倍することによって遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）を生成する逓倍器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯＭ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）の２倍の周波数を有する二逓倍局所信号ＶＬＯ×２（ｔ）とを乗算することによって差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）を生成する第１受信用混合器と、
差周波信号Ｖｋ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（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ＶＩＦ’（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることにより得られた和信号ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と二重遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−２×Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（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。
【請求項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ＶＲＦ’（ｔ＋Δｔｉ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを乗算することによって中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）を生成する第１受信用混合器と、
中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）とを加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを生成する受信用分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ’−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ’（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数波信号ＶＲＦ’（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ＶＲＦ’（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。
【請求項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ＶＩＦ（ｔ）と局所信号ＶＬＯ（ｔ）と加算することによって和信号ＶＩＦ＋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ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ）に時間遅延Δｔｉを与えることによって遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を生成する時間遅延素子と、
遅延和信号ＶＩＦ＋ＬＯ（ｔ−Δｔｉ）を分波することによって遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを生成する分波器と、
遅延中間周波数信号ＶＩＦ（ｔ−Δｔｉ）と遅延局所信号ＶＬＯ（ｔ−Δｔｉ）とを乗算することによって遅延無線周波数信号ＶＲＦ（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ＶＲＦ（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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
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ＶＩＦ＋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ＶＩＦ’（ｔ＋Δｔｉ）を時間遅延素子ＴＤｉに入力する（受信時動作）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
〔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。
【国際調査報告】
2017077787.tif 000042
2017077787.tif 000043