(57)【要約】  ＳＮ比を改善したアレイアンテナ装置を得る。  送信モジュール２０ａ〜２０ｎを有するアンテナ素子１０ａ〜１０ｎが複数個配列され、複数の送信モジュール２０ａ〜２０ｎの各々は、送信中間周波信号Ｓ１を出力する送信信号発生器１１ａ〜１１ｎと、局部発振信号Ｓ２を出力する局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎと、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とを混合して送信高周波信号Ｓ３に周波数変換する送信ミキサ１２ａ〜１２ｎとを有する。送信信号発生器１１ａ〜１１ｎおよび局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに基準信号Ｓｒを入力する基準信号源１を備えている。送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とは、基準信号Ｓｒにより同期されている。
2011108397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項２】
送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
前記局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項３】
送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
受信局部発振信号を出力する受信局部発振信号発生器と、
前記受信局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号または受信ベースバンド信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器、前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号または受信ベースバンド信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号と前記受信局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記送信信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記送信中間周波信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信信号発生器に対するタイミング制御信号を出力するタイミング制御部を備え、
前記送信中間周波信号の信号発生タイミングは、前記タイミング制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号および前記受信局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項３に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項８】
受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の受信モジュールの各々は、
受信局部発振信号を出力する受信局部発振信号発生器と、
前記受信局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号または受信ベースバンド信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記受信局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号または受信ベースバンド信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記受信局部発振信号は、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項９】
前記受信局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記受信局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項８に記載のアレイアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナ装置を配列して構成されたアレイアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アレイアンテナ装置においては、種々の構成が提案されている（たとえば、特許文献１、非特許文献１参照）。
特許文献１に示された従来のアレイアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子に接続された複数の送受信モジュールと、複数の送受信モジュールに送信中間周波信号を分配する（または、複数の送受信モジュールからの受信中間周波信号を合成する）分配合成器と、を備えている。【０００３】
また、各送受信モジュールは、各アンテナ素子に送信高周波信号を送る（または、アンテナ素子から受信高周波信号を受ける）第１の送受切換器と、送信高周波信号を増幅して送受切換器へ送る送信増幅器と、送受切換器からの受信高周波信号を増幅する受信増幅器と、送信増幅器に送信高周波信号を送る（または、受信増幅器からの受信高周波信号を受ける）第２の送受切換器と、第２の送受切換器と結合されて、局部発振信号と外部からの中間周波信号とから前記送信高周波信号を作る（または、局部発振信号と受信高周波信号とから受信中間周波信号を作る）混合器と、局部発振信号発生器と、を備えている。【０００４】
上記特許文献１の構成において、局部発振信号発生器には、外部からクロックやトリガが入力され、各送受信モジュールで発生する局部発振信号の同期がとられている。
このように、アレイアンテナ装置の送受信モジュールが入出力する送受信信号を、高周波信号ではなく、中間周波信号にすることにより、分配合成やモジュールへの給電時における伝送損失を抑制している。【０００５】
一方、非特許文献１に示された別の従来のアレイアンテナ装置の場合には、送信アレイにおいて、近接配置された複数のアンテナ素子を１つの群として複数の群に群分けし、各群のアンテナ素子は、複数の送信信号発生器とクロスポイントスイッチとからなる信号分配器を介して接続されている。【０００６】
上記非特許文献１の構成において、送信信号発生器で生成した送信高周波信号を分配して任意の群のアンテナ素子に給電し、送信アレイアンテナの開口面を分割することにより、それぞれを複数の通信や電子戦、レーダーなどに割り当てて、同時に使用可能な構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２６６１１２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｇ．Ｃ．Ｔａｖｉｋ，ｅｔ  ａｌ．，「Ｔｈｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  ＲＦ  Ｃｏｎｃｅｐｔ，」ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ  ２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のアレイアンテナ装置は、特許文献１に記載の装置では、複数のアンテナ素子の送受信モジュールに同一の送信中間周波信号を分配していたので、群分けされたアンテナ素子ごとに異なる送信信号を送信し、同一のアレイアンテナ装置を用いて同時に複数の通信や電子戦、レーダーとして使用する開口面分割ができないという課題があった。【００１０】
また、非特許文献１に記載の装置では、送信信号発生器が生成する送信信号が高周波信号であり、送信高周波信号をアンテナ素子に分配するために伝送損失が大きいという課題があった。【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＳＮ比を改善したアレイ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】
【００１２】
この発明に係るアレイアンテナ装置は、送信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、複数の送信モジュールの各々は、送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、送信中間周波信号と局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサとを有するアレイアンテナ装置であって、送信信号発生器および局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源を備え、送信中間周波信号と局部発振信号とは、基準信号により同期されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、複数（ｎ個）の局部発振信号から生成された送信高周波信号を合成することにより、単一の局部発振信号から生成された送信高周波信号をｎ倍に増幅する場合よりも、ｎ倍だけＳＮ比を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の第１構成例を示すブロック図である。（実施例１）
【図２】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の第２構成例を示すブロック図である。（実施例１）
【図３】この発明の実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の第１構成例を示すブロック図である。（実施例２）
【図４】この発明の実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の第２構成例を示すブロック図である。（実施例２）
【図５】この発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の第１構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図６】この発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の第２構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図７】この発明の実施の形態４に係るアレイアンテナ装置の構成例を示すブロック図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
図１および図２はこの発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置を示すブロック図であり、それぞれ異なる構成例を示している。
ここでは、複数（ｎ）個のアンテナ素子１０ａ〜１０ｎの送信モジュール２０ａ〜２０ｎのみを示しているが、各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎは、受信モジュール（図５、図６ともに後述する）も備えており、各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎは、送受信アンテナにより構成されているものとする。
【００１６】
図１、図２において、アレイアンテナ装置は、個別の送信モジュール２０ａ〜２０ｎを有するｎ個（ｎは「２」以上の任意の自然数）のアンテナ素子１０ａ〜１０ｎが複数個配列されて構成されている。
各送信モジュール２０ａ〜２０ｎは、同一の回路構成により構成されているので、送信モジュール２０ａ〜２０ｎ内の各回路要素には、同一符号の後に「ａ、ｂ、・・・、ｎ」を付している。
【００１７】
代表的に、図１内の左端のアンテナ素子１０ａに注目すると、送信モジュール２０ａは、送信中間周波信号Ｓ１を出力する送信信号発生器１１ａと、局部発振信号Ｓ２を出力する局部発振信号発生器２１ａと、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とを混合して送信高周波信号Ｓ３に周波数変換する送信ミキサ１２ａと、送信高周波信号Ｓ３を増幅する送信電力増幅器１３ａと、を備えている。
【００１８】
各送信モジュール２０ａ〜２０ｎには、信号分配器２を介して基準信号源１が接続されており、基準信号源１は、基準信号Ｓｒを生成し、信号分配器２を介して、各送信モジュール２０ａ〜２０ｎ内の送信信号発生器１１ａ〜１１ｎおよび局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに基準信号Ｓｒを入力する。
【００１９】
これにより、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎから出力される送信中間周波信号Ｓ１と、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎから出力される局部発振信号Ｓ２とは、基準信号Ｓｒにより同期されるようになっている。
各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎは、送信電力増幅器１３ａ〜１３ｎで増幅された送信高周波信号Ｓ３を電波として送信する。
【００２０】
なお、局部発振信号発生器２１ａは、基準信号Ｓｒに同期した局部発振信号Ｓ２を発生するものであれば任意の要素が適用可能であり、注入同期発振器で構成してもよく、位相ロックループ（ＰＬＬ）で構成してもよい。
【００２１】
また、図１において、送信モジュール２０ａ〜２０ｎ内の送信信号発生器１１ａ〜１１ｎには、位相制御部３Ａが接続されており、位相制御部３Ａは、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに位相制御信号Ｐ１を入力して、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎからの送信中間周波信号Ｓ１の位相を制御する。
【００２２】
一方、図２において、送信モジュール２０ａ〜２０ｎ内の局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎには、位相制御部３Ｂが接続されており、位相制御部３Ｂは、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに位相制御信号Ｐ２を入力して、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎからの局部発振信号Ｓ２の位相を制御する。
【００２３】
図１、図２のいずれの場合においても、位相制御部３Ａ、３Ｂの制御下で、送信電力増幅器１３ａ〜１３ｎから出力される送信高周波信号Ｓ３の位相が制御されるので、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎからの送信ビームの形状および方向を制御することが可能となる。
【００２４】
図１において、位相制御信号Ｐ１によって送信信号発生器１１ａ〜１１ｎからの送信中間周波信号Ｓ１の位相を制御するためには、たとえば、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎをダイレクトデジタルシンセサイザで構成し、ダイレクトデジタルシンセサイザの出力信号の位相を制御してもよい。
または、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎの出力部に移相器（図示せず）を設け、移相器を制御してもよい。
【００２５】
また、図２において、位相制御信号Ｐ２によって局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎからの局部発振信号Ｓ２の位相を制御するためには、たとえば、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎの出力部に移相器（図示せず）を設け、移相器を制御することにより、局部発振信号Ｓ２の位相を直接制御してもよい。
または、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに入力される基準信号Ｓｒの入力部に移相器（図示せず）を設け、移相器を制御することにより、基準信号Ｓｒの位相を制御してもよい。
【００２６】
次に、図１、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の動作について説明する。
送信モジュール２０ａ〜２０ｎにおいて、送信ミキサ１２ａ〜１２ｎは、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎからの送信中間周波信号Ｓ１と、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎからの局部発振信号Ｓ２と、を混合して送信高周波信号Ｓ３に周波数変換する。
【００２７】
送信高周波信号Ｓ３は、送信電力増幅器１３ａ〜３ｎで増幅された後、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎから送信される。
このとき、前述のように、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とは、信号分配器２を介して分配入力された基準信号Ｓｒに同期しているので、送信高周波信号Ｓ３も基準信号Ｓｒと同期する。
【００２８】
したがって、位相制御部３Ａの位相制御信号Ｐ１、または位相制御部３Ａの位相制御信号Ｐ２によって送信高周波信号Ｓ３の位相を制御することにより、各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎから送信される送信ビームの形状や方向を制御することが可能となる。
【００２９】
また、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎは、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎごとに独立して設けられているので、局部発振信号Ｓ２の周波数の揺らぎ（位相雑音）も独立している。
したがって、送信高周波信号Ｓ３の位相を制御して信号をベクトル合成して送信ビームを形成すると、信号は振幅合成される一方で、送信高周波信号Ｓ３に含まれる位相雑音は電力合成される。
【００３０】
つまり、ｎ個の局部発振信号Ｓ２から生成された送信高周波信号Ｓ３を合成することにより、単一の局部発振信号から生成された送信高周波信号をｎ倍に増幅する場合よりも、ｎ倍だけＳＮ比を改善することができる。
【００３１】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１、図２）に係るアレイアンテナ装置は、送信モジュール２０ａ〜２０ｎを有するアンテナ素子１０ａ〜１０ｎが複数（ｎ）個配列されて構成されている。
複数の送信モジュール２０ａ〜２０ｎは、それぞれ個別の要素として、送信中間周波信号Ｓ１を出力する送信信号発生器１１ａ〜１１ｎと、局部発振信号Ｓ２を出力する局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎと、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とを混合して送信高周波信号Ｓ３に周波数変換する送信ミキサ１２ａ〜１２ｎと、を有する。
【００３２】
また、この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置は、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎおよび局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに基準信号Ｓｒを入力する基準信号源１を備えており、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とは、基準信号Ｓｒにより同期されている。
【００３３】
また、図１の構成例においては、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対する位相制御信号Ｐ１を出力する位相制御部３Ａを備えており、送信中間周波信号Ｓ１の位相は、位相制御信号Ｐ１により制御される。
一方、図２の構成例においては、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに対する位相制御信号Ｐ２を出力する位相制御部３Ｂを備えており、局部発振信号Ｓ２の位相は、位相制御信号Ｐ２により制御される。
【００３４】
図１、図２のいずれの構成例においても、複数（ｎ個）の局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに基づいて生成された送信高周波信号Ｓ３を合成することにより、単一の局部発振信号から生成された送信高周波信号をｎ倍に増幅する場合よりも、ｎ倍だけＳＮ比を改善することができる。
【００３５】
（実施例２）
なお、上記実施の形態１（図１、図２）では、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎまたは局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎの位相のみを制御したが、図３または図４のように、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎのタイミングを制御してもよい。
【００３６】
図３および図４はこの発明の実施の形態２に係るアレイアンテナ装置を示すブロック図であり、前述と同様に、送信モジュール２０ａ〜２０ｎのみを示しており、それぞれ異なる構成例を示している。
図３、図４において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００３７】
図３においては、図１内の位相制御部３Ａに代えて、位相・タイミング制御部４を備えている点のみが図１と異なる。
図３において、位相・タイミング制御部４は、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対して、位相制御信号Ｐ１のみならず、タイミング制御信号Ｔを入力し、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎが出力する送信中間周波信号Ｓ１の位相および信号発生タイミングを制御する。
【００３８】
一方、図４においては、図２の構成に加えて、タイミング制御部５を備えている点のみが図２と異なる。
図４において、タイミング制御部５は、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対してタイミング制御信号Ｔを入力し、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎからの送信中間周波信号Ｓ１の信号発生タイミングを制御する。また、前述と同様に、位相制御部３Ｂは、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに位相制御信号Ｐ２を入力して局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎが出力する局部発振信号Ｓ２の位相を制御する。
【００３９】
以上のように、この発明の実施の形態２（図３、図４）に係るアレイアンテナ装置は、図３の構成例では、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対する位相制御信号Ｐ１およびタイミング制御信号Ｔを出力する位相・タイミング制御部４を備えており、送信中間周波信号Ｓ１の位相が制御されるとともに、送信中間周波信号Ｓ１の信号発生タイミングは、タイミング制御信号Ｔにより制御される。
【００４０】
また、図４の構成例では、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対するタイミング制御信号Ｔを出力するタイミング制御部５を備えており、送信中間周波信号Ｓ１の信号発生タイミングは、タイミング制御信号Ｔにより制御される。
【００４１】
これにより、図３、図４のいずれの場合においても、送信ミキサ１２ａ〜１２ｎから出力される送信高周波信号Ｓ３の位相および信号発生タイミングが制御されるので、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎが離散的に分散配置された場合（各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎから標的までの距離が異なる場合）であっても、各アンテナ素子１０ａ〜１０ｎから標的に到来する電波（送信高周波信号Ｓ３）のタイミングが一致するように、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎから出力される送信高周波信号Ｓ３のタイミングを制御することができる。
【００４２】
また、図３において、位相・タイミング制御部４からの位相制御信号Ｐ１およびタイミング制御信号Ｔは、パラレル形式またはシリアル形式で出力することが可能である。
たとえば、位相制御信号Ｐ１およびタイミング制御信号Ｔを、シリアル形式で出力した場合には、各送信モジュール２０ａ〜２０ｎ（各送受信モジュール）に分配する配線の数を減らすことができる。
【００４３】
（実施例３）
なお、上記実施の形態１、２（図１〜図４）では、送信モジュール２０ａ〜２０ｎのみに適用した場合を示したが、図５または図６のように、送受信モジュール３０ａ〜３０ｎ（送信モジュールおよび受信モジュール）に適用してもよい。
【００４４】
図５および図６はこの発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置を示すブロック図であり、それぞれ異なる構成例を示している。
図５、図６において、前述（図１〜図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００４５】
図５において、送受信モジュール３０ａ〜３０ｎは、それぞれ個別の要素として、前述の送信モジュール２０ａ〜２０ｎの構成要素に加えて、送受信切換器２２ａ〜２２ｎと、高周波増幅器３１ａ〜３１ｎと、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎとを備えている。
また、各送受信モジュール３０ａ〜３０ｎには、前述（図２）の基準信号源１、信号分配器２および位相制御部３Ｂに加え、信号合成器６を介した受信部７が接続されている。
【００４６】
送受信切換器２２ａ〜２２ｎは、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎと送信電力増幅器１３ａおよび高周波増幅器３１ａ〜３１ｎとの間に挿入され、送信モードと受信モードとに応じて通過信号を切換える。
すなわち、送受信切換器２２ａ〜２２ｎは、同一のアンテナ素子１０ａ〜１０ｎを送受信モードで共有するためのものであり、たとえばサーキュレータを用いてもよい。
【００４７】
高周波増幅器３１ａ〜３１ｎは、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎで受信した信号を増幅する。
受信ミキサ３２ａ〜３２ｎは、高周波増幅器３１ａ〜３１ｎからの受信高周波信号Ｓ４と局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎからの局部発振信号Ｓ２とを混合して、受信中間周波信号Ｓ５に周波数変換し、受信中間周波信号Ｓ５を信号合成器６に入力する。
【００４８】
この場合、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎからの局部発振信号Ｓ２は、送信ミキサ１２ａ〜１２ｎと受信ミキサ３２ａ〜３２ｎとの両方に入力される。
信号合成器６は、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎからの受信中間周波信号Ｓ５を合成して受信部７に入力する。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態３（図５）に係るアレイアンテナ装置は、送受信モジュール３０ａ〜３０ｎを有するアンテナ素子１０ａ〜１０ｎが複数個配列され、複数の送受信モジュール３０ａ〜３０ｎは、それぞれ個別の要素として、送信中間周波信号Ｓ１を出力する送信信号発生器１１ａ〜１１ｎと、局部発振信号Ｓ２を出力する局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎと、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とを混合して送信高周波信号Ｓ３に周波数変換する送信ミキサ１２ａ〜１２ｎと、局部発振信号Ｓ２と受信高周波信号Ｓ４とを混合して受信中間周波信号Ｓ５に周波数変換する受信ミキサ３２ａと、を有する。
【００５０】
また、この発明の実施の形態３（図５）に係るアレイアンテナ装置は、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎおよび局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに基準信号Ｓｒを入力する基準信号源１と、複数の送受信モジュール３０ａ〜３０ｎ内の各受信ミキサ３２ａ〜３２ｎから出力される複数の受信中間周波信号Ｓ５を合成する信号合成器６と、を備えている。
送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２とは、基準信号Ｓｒにより同期されている。
【００５１】
このように、送信ミキサ１２ａ〜１２ｎでの周波数変換に用いる局部発振信号Ｓ２と、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎでの周波数変換に用いる局部発振信号Ｓ２を同一信号とすることにより、局部発振信号Ｓ２の周波数の揺らぎ（局部発振信号Ｓ２に含まれる位相雑音）の影響を相殺することができる。
【００５２】
また、送信信号の場合と同様に、受信信号側にも信号合成器６を設け、ｎ個の局部発振信号Ｓ２から生成された受信中間周波信号Ｓ５を合成するように構成されているので、単一の局部発振信号から生成された受信中間周波信号をｎ倍に増幅する場合よりも、ｎ倍だけＳＮ比を改善することができる。
【００５３】
さらに、前述（図２）と同様の位相制御部３Ｂを設けることにより、前述と同様に、位相制御部３Ｂの制御下で、送信電力増幅器１３ａ〜１３ｎから出力される送信高周波信号Ｓ３の位相が制御されるので、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎからの送信ビームの形状および方向を制御することが可能となる。
【００５４】
また、図５においては、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎに対する位相制御部３Ｂを設けたが、図１と同様に、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対する位相制御部３Ａを設けてもよく、図３（または、図４）と同様に、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎに対する位相・タイミング制御部４（または、タイミング制御部５）を設けてもよく、いずれの場合も前述と同様の作用効果を奏する。
【００５５】
なお、図５においては、同一の局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎが発生した局部発振信号Ｓ２を送信ミキサ１２ａ〜１２ｎと受信ミキサ３２ａ〜３２ｎとに分配したが、図６のように、送信ミキサ１２ａ〜１２ｎに対する局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎとは別に、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎに対する受信局部発振信号Ｓ６を出力する受信局部発信信号発生器２３ａ〜２３ｎを設けてもよい。
【００５６】
すなわち、図６において、この発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の送受信モジュール３０ａ〜３０ｎは、それぞれ個別の要素として、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎ、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎおよび送信ミキサ１２ａ〜１２ｎに加えて、受信局部発振信号を出力する受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎと、受信局部発振信号Ｓ６と受信高周波信号Ｓ４とを混合して受信中間周波信号Ｓ５に周波数変換する受信ミキサ３２ａ〜３２ｎと、を有する。
【００５７】
なお、上記説明では、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎの出力信号を、受信中間周波信号Ｓ５としたが、この発明の実施の形態３では、局部発振信号Ｓ２と受信局部発振信号Ｓ６との各周波数が同じでなくてもよいので、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎの出力信号を、受信中間周波信号Ｓ５に代えて、受信ベースバンド信号とすることもできる。
【００５８】
また、この発明の実施の形態３（図６）に係るアレイアンテナ装置は、送信信号発生器１１ａ〜１１ｎ、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎおよび受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎに基準信号Ｓｒを入力する基準信号源１と、送受信モジュール３０ａ〜３０ｎ内の各受信ミキサ３２ａ〜３２ｎから出力される受信中間周波信号Ｓ５（または、受信ベースバンド信号）を合成する信号合成器６と、を備えている。
【００５９】
これにより、送信中間周波信号Ｓ１と局部発振信号Ｓ２と受信局部発振信号Ｓ６とは、基準信号Ｓｒにより同期されている。
また、位相制御部３Ｂからの位相制御信号Ｐ２は、局部発振信号発生器２１ａ〜２１ｎおよび受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎに入力されており、これにより、局部発振信号Ｓ２および受信局部発振信号Ｓ６の位相は、位相制御信号Ｐ２により制御される。
【００６０】
（実施例４）
なお、上記実施の形態１、２（図１〜図４）では、送信モジュール２０ａ〜２０ｎのみに適用した場合を示し、上記実施の形態３（図５、図６）では、送受信モジュール３０ａ〜３０ｎに適用した場合を示したが、図７のように、受信モジュール４０ａ〜４０ｎ（受信モジュール）のみに適用してもよい。
【００６１】
図７はこの発明の実施の形態４に係るアレイアンテナ装置の構成例を示すブロック図であり、前述（図１〜図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００６２】
図７において、受信モジュール４０ａ〜４０ｎは、それぞれ個別の要素として、受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎと、高周波増幅器３１ａ〜３１ｎと、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎと、を備えている。
また、各受信モジュール４０ａ〜４０ｎには、前述（図２）の基準信号源１、信号分配器２および位相制御部３Ｂに加え、信号合成器６を介した受信部７が接続されている。
【００６３】
高周波増幅器３１ａ〜３１ｎは、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎで受信した信号を増幅する。
受信ミキサ３２ａ〜３２ｎは、高周波増幅器３１ａ〜３１ｎからの受信高周波信号Ｓ４と受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎからの受信局部発振信号Ｓ６とを混合して、受信中間周波信号Ｓ５（または、受信ベースバンド信号）に周波数変換し、受信中間周波信号Ｓ５（または、受信ベースバンド信号）を信号合成器６に入力する。
【００６４】
信号合成器６は、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎからの受信中間周波信号Ｓ５（または、受信ベースバンド信号）を合成して受信部７に入力する。
【００６５】
以上のように、この発明の実施の形態４（図７）に係るアレイアンテナ装置は、送受信モジュール４０ａ〜４０ｎを有するアンテナ素子１０ａ〜１０ｎが複数個配列され、複数の受信モジュール４０ａ〜４０ｎは、それぞれ個別の要素として、受信局部発振信号Ｓ６と受信高周波信号Ｓ４とを混合して受信中間周波信号または受信ベースバンド信号Ｓ５に周波数変換する受信ミキサ３２ａと、を有する。
【００６６】
また、この発明の実施の形態４（図７）に係るアレイアンテナ装置は、受信局部発振信号発生器２３ａ〜２３ｎに基準信号Ｓｒを入力する基準信号源１と、複数の受信モジュール４０ａ〜４０ｎ内の各受信ミキサ３２ａ〜３２ｎから出力される複数の受信中間周波信号または受信ベースバンド信号Ｓ５を合成する信号合成器６と、を備えている。
受信局部発振信号Ｓ２とは、基準信号Ｓｒにより同期されている。
【００６７】
このように、送信信号の場合と同様に、受信信号側に信号合成器６を設け、ｎ個の局部発振信号Ｓ２から生成された受信中間周波信号Ｓ５を合成するように構成されているので、単一の局部発振信号から生成された受信中間周波信号をｎ倍に増幅する場合よりも、ｎ倍だけＳＮ比を改善することができる。
【００６８】
さらに、前述（図２）と同様の位相制御部３Ｂを設けることにより、前述と同様に、位相制御部３Ｂの制御下で、受信ミキサ３２ａ〜３２ｎから出力される受信中間周波信号または受信ベースバンド信号Ｓ５の位相が制御されるので、アンテナ素子１０ａ〜１０ｎからの受信ビームの形状および方向を制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１  基準信号源、２  信号分配器、３Ａ、３Ｂ  位相制御部、４  位相・タイミング制御部、５  タイミング制御部、６  信号合成器、７  受信部、１０ａ〜１０ｎ  アンテナ素子、１１ａ〜１１ｎ  送信信号発生器、１２ａ〜１２ｎ  送信ミキサ、２０ａ〜２０ｎ  送信モジュール、２１ａ〜２１ｎ  局部発振信号発生器、２２ａ〜２２ｎ  送受信切換器、２３ａ〜２３ｎ  受信局部発振信号発生器、３０ａ〜３０ｎ  送受信モジュール、３２ａ〜３２ｎ  受信ミキサ、４０ａ〜４０ｎ  受信モジュール、Ｐ１、Ｐ２  位相制御信号、Ｓ１  送信中間周波信号、Ｓ２  局部発振信号、Ｓ３  送信高周波信号、Ｓ４  受信高周波信号、Ｓ５  受信中間周波信号、Ｓ６  受信局部発振信号、Ｓｒ  基準信号、Ｔ  タイミング制御信号。
【図１】
2011108397.tif 000003
【図２】
2011108397.tif 000004
【図３】
2011108397.tif 000005
【図４】
2011108397.tif 000006
【図５】
2011108397.tif 000007
【図６】
2011108397.tif 000008
【図７】
2011108397.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月8日(2012.6.8)
【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】
送信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項２】
送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
前記局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器および前記局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項３】
送受信モジュールを有するアンテナ素子が複数個配列され、
前記複数の送受信モジュールの各々は、
送信中間周波信号を出力する送信信号発生器と、
局部発振信号を出力する局部発振信号発生器と、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して送信高周波信号に周波数変換する送信ミキサと、
受信局部発振信号を出力する受信局部発振信号発生器と、
前記受信局部発振信号と受信高周波信号とを混合して受信中間周波信号または受信ベースバンド信号に周波数変換する受信ミキサと
を有するアレイアンテナ装置であって、
前記送信信号発生器、前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に基準信号を入力する基準信号源と、
前記複数の送受信モジュール内の各受信ミキサから出力される前記複数の受信中間周波信号または受信ベースバンド信号を合成する信号合成器と、を備え、
前記送信中間周波信号と前記局部発振信号と前記受信局部発振信号とは、前記基準信号により同期されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記送信信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記送信中間周波信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信信号発生器に対するタイミング制御信号を出力するタイミング制御部を備え、
前記送信中間周波信号の信号発生タイミングは、前記タイミング制御信号により制御されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記局部発振信号発生器および前記受信局部発振信号発生器に対する位相制御信号を出力する位相制御部を備え、
前記局部発振信号および前記受信局部発振信号の位相は、前記位相制御信号により制御されることを特徴とする請求項３に記載のアレイアンテナ装置。
【国際調査報告】
2011108397.tif 000010
2011108397.tif 000011