(57)【要約】【課題】開口共用アンテナ装置や分散配置アンテナ装置側と励振受信機側との間の光伝送系の重量を軽減した光伝送アンテナ装置を得る。【解決手段】光波を送信信号で変調した送信光信号を第一の光合分波器に送出すると共に第一の光合分波器から供給される受信光信号を第二の光電変換器で受信信号に変換して送出する複数ｎ個の第一の光変復調手段、第一の光合分波器を接続した第二の光合分波器、第二の光合分波器から供給された送信光信号を第二の光電変換器で送信信号に変換して複数の素子アンテナとビーム形成手段とで構成される開口分割アンテナに送出すると共に開口分割アンテナから供給された受信信号で光波を変調して第二の光合分波器に送出する複数ｎ個の第二の光変復調手段、複数ｎ個の開口分割アンテナから成る開口共用アンテナ装置で構成され、第一の光合分波器と第二の光合分波器により複数ｎ個の送信光信号と受信光信号を多重伝送する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して送信光信号に変換すると共に分波された複数の受信光信号を高周波の受信信号にそれぞれ変換する複数の第一の光変復調手段と、前記複数の第一の光変復調手段を介して供給される複数の送信光信号を合波して多重化された複数の送信光信号を送出すると共に、多重化された複数の受信光信号を受信して分波し分波された複数の受信光信号を前記複数の第一の光変復調手段に送出する第一の光合分波器とを有する励振受信機と、
複数の開口分割アンテナからなる開口共用アンテナ装置と、
前記開口共用アンテナ装置の各開口分割アンテナからの受信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して受信光信号に変換すると共に供給される複数の送信光信号を検波して送信信号に変換し前記開口共用アンテナ装置の各開口分割アンテナにそれぞれ供給する複数の第二の光変復調手段と、
前記複数の第二の光変復調手段を介して供給される複数の受信光信号を合波して多重化された複数の受信光信号を前記励振受信機に光ファイバを介して送出すると共に、前記光ファイバを介して前記励振受信機から供給される多重化された複数の送信光信号を受信して分波し分波された複数の送信光信号を前記複数の第二の光変復調手段に送出する第二の光合分波器と
を備えた光伝送アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送アンテナ装置において、
前記開口共用アンテナ装置を、複数の分散アンテナ装置でなる分散配置アンテナ装置に代え、各分散アンテナ装置と対応する各第二の光変復調手段とを接続する構成とした
ことを特徴とする光伝送アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の開口分割アンテナから成る開口共用アンテナ装置あるいは複数の分散配置アンテナ装置への高周波信号の授受を光波により行う光伝送アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光伝送アンテナ装置は、素子アンテナあるいはサブアレーアンテナなどの最小機能放射単位毎に送り側と受け側の１対の光電変換器と１本の光ファイバから成る光伝送系を基本単位として、全体として最小機能放射単位の数ｎの２倍（送信系と受信系）である２×ｎ個の光伝送系で構成されている。送信系としては、各最小機能放射単位毎に高周波の送信信号を送信光信号に光電変換して光ファイバで伝送し、受け側の光電変換器により検波されて高周波信号として最小機能放射単位へ供給され空間に電磁波として放射される。一方、受信系は、送信系の逆の経路で受信信号が取り出される。つまり、高周波信号を一旦光波に変換して伝送するため、送信機や受信機と最小機能放射単位であるアンテナ側との間の伝送損失が距離に依らず一定で且つフレキシブルな配置が可能なアンテナ装置として動作する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２５６９７４号公報（第２８項、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の光伝送アンテナ装置にあっては、最小機能放射単位数分の光ファイバが必要であり、伝送距離が長くなるとたとえ光ファイバであっても重量が無視できなくなり、最小機能放射単位数に比例して伝送系の重量が増加するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、光伝送系の重量を軽減することができると共に、開口共用アンテナ装置や分散配置アンテナ装置側と励振受信機側との伝送距離の制約を受けずにフレキシブルに配置可能な光伝送アンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る光伝送アンテナ装置は、複数の送信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して送信光信号に変換すると共に分波された複数の受信光信号を高周波の受信信号にそれぞれ変換する複数の第一の光変復調手段と、前記複数の第一の光変復調手段を介して供給される複数の送信光信号を合波して多重化された複数の送信光信号を送出すると共に、多重化された複数の受信光信号を受信して分波し分波された複数の受信光信号を前記複数の第一の光変復調手段に送出する第一の光合分波器とを有する励振受信機と、複数の開口分割アンテナからなる開口共用アンテナ装置と、前記開口共用アンテナ装置の各開口分割アンテナからの受信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して受信光信号に変換すると共に供給される複数の送信光信号を検波して送信信号に変換し前記開口共用アンテナ装置の各開口分割アンテナにそれぞれ供給する複数の第二の光変復調手段と、前記複数の第二の光変復調手段を介して供給される複数の受信光信号を合波して多重化された複数の受信光信号を前記励振受信機に光ファイバを介して送出すると共に、前記光ファイバを介して前記励振受信機から供給される多重化された複数の送信光信号を受信して分波し分波された複数の送信光信号を前記複数の第二の光変復調手段に送出する第二の光合分波器とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数の開口分割アンテナに対応した数の送信信号と受信信号を異なる光波の波長で強度変調した後に合波して光ファイバで多重伝送するため、最小機能放射単位である開口分割アンテナの数に依らずに開口分割アンテナ側と励振受信機側を１本の光ファイバで接続でき、伝送系の重量を軽量化できる。また、各光ファイバの温度依存性や分散性の差、更には光ファイバ長の差による伝送特性のバラツキを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の実施の形態１について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る光伝送アンテナ装置の構成図を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１に係る光伝送アンテナ装置は、複数の送信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して送信光信号に変換すると共に分波された複数の受信光信号を高周波の受信信号にそれぞれ変換する複数の第一の光変復調手段１ａ〜１ｃと、前記複数の第一の光変復調手段１ａ〜１ｃから供給される複数の送信光信号を複数の第一の光ファイバ２ａ〜２ｃを介してそれぞれ入力して合波し多重化された複数の送信光信号を送出すると共に、多重化された複数の受信光信号を受信して分波し分波された複数の受信光信号を複数の第一の光ファイバ２ａ〜２ｃを介して前記複数の第一の光変復調手段１ａ〜１ｃにそれぞれ送出する第一の光合分波器３とを有する励振受信機４を備える。
【０００９】
また、光伝送アンテナ装置は、複数の開口分割アンテナ９ａ〜９ｃからなる開口共用アンテナ装置１０と、前記開口共用アンテナ装置１０の各開口分割アンテナ９ａ〜９ｃからの受信信号をそれぞれ異なる光波の波長で強度変調して受信光信号に変換すると共に供給される複数の送信光信号を検波して送信信号に変換し前記開口共用アンテナ装置１０の各開口分割アンテナ９ａ〜９ｃにそれぞれ供給する複数の第二の光変復調手段８ａ〜８ｃと、前記複数の第二の光変復調手段８ａ〜８ｃから供給される複数の受信光信号を第三の光ファイバ７ａ〜７ｃをそれぞれ介して合波し多重化された複数の受信光信号を前記励振受信機４に第二の光ファイバ５を介して送出すると共に、前記第二の光ファイバ５を介して前記励振受信機４から供給される多重化された複数の送信光信号を受信して分波し分波された複数の送信光信号を第三の光ファイバ７ａ〜７ｃをそれぞれ介して前記複数の第二の光変復調手段８ａ〜８ｃに送出する第二の光合分波器６とを備えている。
【００１０】
ここで、第一の光変復調手段１ａ〜１ｃを総称する第一の光変復調手段１は、図２に示す構成を備えている。すなわち、図２に示すように、第一の光変復調手段１は、光波（波長λｐ；ｐ＝１〜ｎ）を生成する光波発生器１１ａと、光波発生器１１ａで生成した光波λｐを第四の光ファイバ１２ａを介して入力し送信信号ＲＦｋにより強度変調して送信光信号λｐ（ＲＦｋ）に変換する第一の光電変換器１３ａと、第一の光電変換器１３ａからの送信光信号λｐ（ＲＦｋ）を第五の光ファイバ１２ｂを介して複数の第一の光ファイバ２ａ〜２ｃを総称する第一の光ファイバ２に出力すると共に、第一の光ファイバ２を介して入力される受信光信号λｑ（ＲＦｋ）を第六の光ファイバ１２ｃを介して出力する光サーキュレータ１５ａと、光サーキュレータ１５ａを介して入力される受信光信号λｑ（ＲＦｋ）を検波して高周波の受信信号ＲＦｋとして出力する第二の光電変換器１４ａとを備えている。
【００１１】
また、第二の光変復調手段８ａ〜８ｃを総称する第二の光変復調手段８は、図３に示す構成を備えている。すなわち、図３に示すように、第二の光変復調手段８は、光波（波長λｑ；ｑ＝１〜ｎ）を生成する光波発生器１１ｂと、光波発生器１１ｂで生成した光波λｑを第七の光ファイバ１６ｂを介して入力し受信信号ＲＦｋにより強度変調して受信光信号λｑ（ＲＦｋ）に変換して第八の光ファイバ１６ｃに出力する第一の光電変換器１３ｂと、第一の光電変換器１３ｂからの受信光信号λｑ（ＲＦｋ）を複数の第三の光ファイバ７ａ〜７ｃを総称する第三の光ファイバ７を介して出力すると共に、第三の光ファイバ７を介して入力される送信光信号λｐ（ＲＦｋ）を第九の光ファイバ１６ａに出力する光サーキュレータ１５ｂと、光サーキュレータ１５ｂからの送信光信号λｐ（ＲＦｋ）を第九の光ファイバ１６ａを介して入力される送信光信号λｐ（ＲＦｋ）を検波して高周波の送信信号ＲＦｋとして出力する第二の光電変換器１４ｂと、第二の光電変換器１４ｂからの送信信号ＲＦｋを開口共用アンテナ装置１０側に出力すると共に、開口共用アンテナ装置１０側からの受信信号ＲＦｋを第一の光電変換器１３ｂに出力する光サーキュレータ１５ｃとを備えている。
【００１２】
また、開口共用アンテナ装置１０は、図４の概略図に示すように、複数の開口分割アンテナ９で構成されている。さらに、各開口分割アンテナ９は、図５に示すように、第二の光変復調手段８から供給された送信信号ＲＦｋを所望の振幅・位相に制御すると共に、複数の素子アンテナ１７ａ〜１７ｃで受信された受信信号を所望の振幅・位相に制御して高周波の受信信号ＲＦｋとして各第二の光変復調手段８に供給するビーム形成手段１８と、複数の素子アンテナ１７とを備えている。
【００１３】
次に、上記構成に係る光伝送アンテナ装置の動作について説明する。
まず、送信系の動作について説明する。
複数ｎ個の高周波の送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）が励振受信機４の第一の光変復調手段１ａ〜１ｃにそれぞれ供給される。各第一の光変復調手段１では、図２に示すように、光波発生器１１ａで生成した光波（波長λｐ；ｐ＝１〜ｎ）を送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）により第一の光電変換器１３ａで強度変調して送信光信号λｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）に変換し、第五の光ファイバ１２ｂ、光サーキュレータ１５ａを介して第一の光ファイバ２ａ〜２ｃにそれぞれ出力され、第一の光合分波器３に供給される。
【００１４】
第一の光合分波器３は、供給された複数ｎ個の送信光信号λｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）を合波し、合波された複数ｎ個の送信光信号λｐ（ＲＦｋ）は励振受信機４から送出される。すなわち、第一の光合分波器３で多重化された送信光信号Σλｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）を生成する。
【００１５】
多重化された送信光信号Σλｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）は、第二の光ファイバ５を介して第二の光合分波器６に伝送される。
【００１６】
第二の光合分波器６は、供給された送信光信号Σλｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）を光の波長で分波して各第三の光ファイバ７ａ〜７ｃを介して第二の光変復調手段８ａ〜８ｃにそれぞれ供給する。
【００１７】
各第二の光変復調手段８では、図３に示すように、送信光信号を光サーキュレータ１５ｂ、第九の光ファイバ１６ａを介して第二の光電変換器１４ｂで検波し、光サーキュレータ１５ｃを介して高周波の送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）として各開口分割アンテナ９ａ〜９ｃに送出する。
【００１８】
各開口分割アンテナ９では、第二の光変復調手段８から供給された送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）が、図５に示すように、ビーム形成手段１８によって所望の振幅・位相に制御され、複数の素子アンテナ１７ａ〜１７ｃを励振して、空間に電磁波を放射する。
【００１９】
次に受信系の動作について説明する。
複数の開口分割アンテナ９ａ〜９ｃに空間から到来する電磁波は、図５に示すように、各開口分割アンテナ９における複数の素子アンテナ１７ａ〜１７ｃで受信され、ビーム形成手段１８によって所望の振幅・位相に制御された後に高周波の受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）として各第二の光変復調手段８ａ〜８ｃに供給される。
【００２０】
各第二の光変復調手段８では、図３に示すように、光サーキュレータ１５ｃを介して第一の光電変換器１３ｂに供給された受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）により、光波発生器１１ａで生成した光波（波長λｑ；ｑ＝１〜ｎ）を第一の光電変換器１３ｂで強度変調して受信光信号λｑ（ＲＦｋ）（ｑ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）に変換し、第八の光ファイバ１６ｃ、光サーキュレータ１５ｂを介して各第三の光ファイバ７ａ〜７ｃに出力され、第二の光合分波器６に供給される。
【００２１】
第二の光合分波器６は、供給された複数ｎ個の受信光信号λｑ（ＲＦｋ）（ｑ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）を合波して第二の光ファイバ５を介して励振受信機４に伝送される。すなわち、第二の光合分波器６で多重化された受信光信号Σλｑ（ＲＦｋ）（ｑ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）を生成する。
【００２２】
励振受信機４に伝送された受信光信号Σλｑ（ＲＦｋ）（ｑ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）は、まず、第一の光合分波器３により光の波長で分波され、各第一の光ファイバ２ａ〜２ｃを介して各第一の光変復調手段１ａ〜１ｃに供給される。
【００２３】
各第一の光変復調手段１では、図２に示すように、光サーキュレータ１５ａ、第四の光ファイバ１２ｃを介して第二の光電変換器１４ａで検波され、高周波の受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）として出力される。
【００２４】
このように、複数ｎ個の開口分割アンテナ９に対応した数の送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）と受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）を異なる光波の波長λｐ（ｐ＝１〜ｎ）で強度変調した後に合波して第二の光ファイバで多重伝送するため、最小機能放射単位である開口分割アンテナ９の数ｎに依らずに開口分割アンテナ９側と励振受信機４側を１本の光ファイバ５で接続でき、従来例に比べ伝送系の数を１／ｎに軽量化できる効果がある。
【００２５】
また、複数ｎ個の開口分割アンテナ９に対応した数の第一の光変復調手段１及び第二の光変復調手段８を具備し、且つ各開口分割アンテナ９毎に振幅・位相を設定可能なビーム形成手段１８を具備しているため、図６（ａ）に示すように、各送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）あるいは受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）に応じた開口分割ビーム１９ａ〜１９ｃを各開口分割アンテナ９ａ〜９ｃで独立に形成・制御できる効果がある。
【００２６】
また、各送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）あるいは受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）のうち、いくつかの送信信号あるいは受信信号の周波数を同一にすれば、図６（ｂ）に示すように、複数の開口分割アンテナ９を任意に組み合わせたようなフレキシブルなビーム形成もでき、アンテナ開口の大きさに依存するビーム幅を複数形成できる効果も得られる。
【００２７】
また、光波発生器１１ａ，１１ｂには、一般に、レーザダイオードが使用されるため、レーザダイオードの駆動電流（あるいは注入電流）を可変することで、送信光信号λｐ（ＲＦｋ）（ｐ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）や受信光信号λｑ（ＲＦｋ）（ｑ＝１〜ｎ；ｋ＝１〜ｎ）の強度を可変できる。つまり、図２，図３に示すように、第二の光電変換器１４ａ，１４ｂの検波出力である送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）や受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）の振幅を制御できるため、各開口分割アンテナ９の励振振幅を可変でき、各開口分割ビーム１９ａ〜１９ｄの強弱を可変できる効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る光伝送アンテナ装置の構成を示すブロック図である。図７に示す実施の形態２に係る光伝送アンテナ装置は、実施の形態１における開口共用アンテナ装置１０を、複数の分散アンテナ装置２０ａ〜２０ｃでなる分散配置アンテナ装置に代え、各分散アンテナ装置２０ａ〜２０ｃと対応する各第二の光変復調器８ａ〜８ｃとを接続する構成としたものである。なお、図７において、図１〜図３及び図５に示す実施の形態１と同一の構成部品に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図７に示す実施の形態２では、分散アンテナ装置２０ａ〜２０ｃを第二の光変復調手段８ａ〜８ｃと接続するため、励振受信機４と各分散アンテナ２０側との間を距離に依存せずほぼ一定の伝送損失で接続できる。このため、各分散アンテナ２０（分散アンテナ装置２０ａ〜２０ｃを総称する）を送信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）及び受信信号ＲＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）の波長に比べて大きい距離で各々配置することができ、少ないアンテナの数で狭ビーム幅の大開口径アンテナを容易に構成できる効果がある。また、導波管や同軸線路などのように距離の増加に比例して極端に重量や伝送損失が増加することもないため、励振受信機４と各分散アンテナ２０側とをフレキシブルに安定した性能で接続でき、設置性、配置性や装備性が向上する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光伝送アンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す第一の光変復調手段の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す第二の光変復調手段の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１に示す複数の開口分割アンテナで構成される開口共用アンテナ装置を示す概観図である。
【図５】図１に示す開口分割アンテナ装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】開口共用アンテナ装置から放射される開口分割ビームを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る光伝送アンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１ａ〜１ｃ  第一の光変復調手段、２，２ａ〜２ｃ  第一の光ファイバ、３  第一の光合分波器、４  励振受信機、５  第二の光ファイバ、６  第二の光合分波器、７，７ａ〜７ｃ  第三の光ファイバ、８，８ａ〜８ｃ  第二の光変復調手段、９，９ａ〜９ｃ  開口分割アンテナ、１０  開口共用アンテナ装置、１１，１１ａ，１１ｂ  光波発生器、１２ａ  第四の光ファイバ、１２ｂ  第五の光ファイバ、１２ｃ  第六の光ファイバ、１３，１３ａ，１３ｂ  第一の光電変換器、１４，１４ａ，１４ｂ  第二の光電変換器、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  光サーキュレータ、１６，１６ａ  第九の光ファイバ、１６ｂ  第七の光ファイバ、１６ｃ  第八の光ファイバ、１７，１７ａ〜１７ｃ  素子アンテナ、１８  ビーム形成手段、１９  開口分割ビーム、２０  分散アンテナ装置。
【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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