(57)【要約】【課題】アンテナのビーム形成回路に光信号処理技術を適用することで、構成が小さくなり重量を軽くすることができる光制御型反射鏡アンテナ装置を得る。【解決手段】周波数がオフセットされた２光波を発生する光波発生手段２、第１の光波に対し空間への放射位置を切替える光路切替手段３及び光波を空間に放射する放射手段１０、第２の光波に対し平行光ビームとして空間に出力する光ビーム変換手段５、放射手段からの第１の光波と光ビーム変換手段からの第２の光波とを同方向ビームに変換するビーム合成手段２０、合成ビーム光を空間的にサンプリングする光サンプリング手段２１、サンプリングされた光信号をヘテロダイン検波によりマイクロ波信号に変換する光電変換手段６１〜６Ｎ、光電変換手段から出力される複数の無線信号をそれぞれ空間に放射する複数の一次放射器７１〜７Ｎ、放射された電波を反射して空間に放射するパラボラ反射鏡１３を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波周波数で周波数がオフセットされた２光波を発生する光波発生手段と、
前記光波発生手段からの第１の光波に対し空間への放射位置を切替る光路切替手段と、
前記光路切替手段からの光波を空間に放射する放射手段と、
前記光波発生手段から発生した第２の光波に対し平行光ビームとして空間に出力する第２の光波用光ビーム変換手段と、
前記放射手段からの第１の光波と前記第２の光波用光ビーム変換手段からの第２の光波とを同方向ビームに変換するビーム合成手段と、
前記ビーム合成手段からの合成ビーム光を空間的にサンプリングする光サンプリング手段と、
前記サンプリング手段でサンプリングされた光信号をヘテロダイン検波によりマイクロ波信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段から出力される複数の無線信号をそれぞれ空間に放射する複数の一次放射器と、
前記複数の一次放射器から放射された電波を反射して空間に放射するパラボラ反射鏡と
を備えた
ことを特徴とする光制御型反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御型反射鏡アンテナ装置において、
前記光波発生手段は、複数のマイクロ波信号源からのマイクロ波周波数に対し周波数がオフセットされた２光波を発生する複数の光波発生手段を備えると共に、
前記複数の光波発生手段からから発生した第２の光波を合成する光合成手段をさらに備え、
前記光路切替手段は、前記複数の光波発生手段からの複数の第１の光波を複数の出力端の任意の端子に出力可能にする多入力光路切替手段でなり、
前記第２の光波用光ビーム変換手段は、前記光合成手段により合成された第２の光波を平行光ビームとして空間に出力する
ことを特徴とする光制御型反射鏡アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光制御型反射鏡アンテナ装置において、
前記光路切替手段の代わりに、前記第１の光波を平行光ビームに変換して空間に放射する第１の光波用光ビーム変換手段を設けると共に、
前記放射手段の代わりに、前記第１の光波用光ビーム変換手段からの平行光ビームを強度変調する空間光強度変調器を設け、
前記ビーム合成手段は、前記空間光強度変調器からの第１の光波と前記第２の光波用光ビーム変換手段からの第２の光波とをビーム合成する
ことを特徴とする光制御型反射鏡アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光制御型反射鏡アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアレー給電反射鏡アンテナとして、ビーム形成回路と、このビーム形成回路からの光波を無線信号に光電変換して出力する複数の一次放射器と、複数の一次放射器から放射された電波を反射して空間に放射するパラボラ反射鏡とを備えるものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、複数の一次放射器は、パラボラ反射鏡の焦点を含み、焦点からパラボラ反射鏡の中心に向かう直線に直交する面内に配置され、パラボラ反射鏡を介して所定のビーム方向にビームを放射する。また、パラボラ反射鏡は、複数の一次放射器が前記所定のビーム方向のブロッキングとならないようにオフセット形式となっている。
【０００４】
なお、ここでは１つのビームを放射する場合を例にとって説明したが、２つ以上の異なる周波数のビームを放射する場合は、ビーム形成回路を複数用いて、合成回路により合成し、複数の一次放射器に入力することで同様に構成可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電子情報通信学会編、アンテナ工学ハンドブック、ｐ．１７９、昭５５年１０月３０日、オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアンテナ装置は、成形ビームを形成する場合など一次放射器の数が多くなると、ビーム形成回路の構成が大きくなり重量が重くなる。この傾向は使用する信号の周波数が低くなると顕著に現れる。さらに、複数の異なる周波数のビームを形成する場合、ビーム数に応じてビーム形成回路の数が増えるので構成が大きくなり重量が重くなるという問題があった。
【０００７】
また、一次放射器が反射鏡の焦点面からオフセットされた位置に配置されていることから、所望のビームパターンを得るために必要な一次放射器への励振振幅／位相分布を求めることは困難であった。
【０００８】
この発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、アレー給電反射鏡アンテナのビーム形成回路に光信号処理技術を適用することで、構成が小さくなり重量を軽くすることができ、所望のビームパターンを演算可能とする光制御型反射鏡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】
【０００９】
この発明に係る光制御型反射鏡アンテナ装置は、マイクロ波周波数で周波数がオフセットされた２光波を発生する光波発生手段と、前記光波発生手段からの第１の光波に対し空間への放射位置を切替える光路切替手段と、前記光路切替手段からの光波を空間に放射する放射手段と、前記光波発生手段から発生した第２の光波に対し平行光ビームとして空間に出力する第２の光波用光ビーム変換手段と、前記放射手段からの第１の光波と前記第２の光波用光ビーム変換手段からの第２の光波とを同方向ビームに変換するビーム合成手段と、前記ビーム合成手段からの合成ビーム光を空間的にサンプリングする光サンプリング手段と、前記サンプリング手段でサンプリングされた光信号をヘテロダイン検波によりマイクロ波信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から出力される複数の無線信号をそれぞれ空間に放射する複数の一次放射器と、前記複数の一次放射器から放射された電波を反射して空間に放射するパラボラ反射鏡とを備えた。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ビーム形成回路に光信号処理技術を適用することで、構成が小さくなり重量を軽くすることができ、所望のビームパターンを演算可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。図１に示す光制御型反射鏡アンテナ装置は、アンテナから放射させるマイクロ波（周波数をｆｒｆとおく）を出力するマイクロ波信号源１と、入力マイクロ波周波数で周波数オフセットされた２光波（周波数をｆ０，ｆ０＋ｆｒｆ)を発生する光波発生手段２と、光波発生手段２から出力した周波数ｆ０の光波を入力として、複数の出力端の中から任意の出力端を切替る光路切替手段３と、光路切替手段３の各出力端に接続されて光波を空間に放射するための放射手段としての光ファイバアレー１０と、光波発生手段２から出力した周波数ｆ０＋ｆｒｆの光波を、平行光に変換して空間へ出力する光ビーム変換手段５（例えば、レンズ）と、光ファイバアレー１０から空間に出射した光ビームと、光ビーム変換手段５が出力した光ビームとを、空間的に合成する光ビーム合成手段２０と、光ビーム合成手段２０で合成された合成光ビーム（周波数ｆ０とｆ０＋ｆｒｆの２光波）とを空間的に受光し、伝送する複数Ｎ本の光ファイバが並列に配置されているサンプリング用光ファイバアレー２１と、サンプリング用の光ファイバアレー２１で受光した光波をヘテロダイン検波により周波数ｆｒｆのマイクロ波に復調する複数Ｍ個の光電変換手段６１，・・・，６Ｎと、光電変換手段６１，・・・，６Ｎから出力される複数の無線信号をそれぞれ空間に放射する複数の一次放射器７１，・・・，７Ｎと、複数の一次放射器７１，・・・，７Ｎから放射された電波を反射して空間に放射するパラボラ反射鏡１３とを備えている。
【００１３】
次に動作について説明する。光波発生手段２は、入力マイクロ波周波数で周波数オフセットされた周波数ｆ０と周波数ｆ０＋ｆｒｆの２光波を発生する。光路切替手段３は、光波発生手段２からの周波数ｆ０の光波を、光ファイバアレー１０の中１乃至複数の光ファイバに入力させ、当該光ファイバの他方端から空間に放射させる。光ファイバアレー１０から放射した光波は広がりながら光ビーム合成手段２０を透過し、サンプリング用光ファイバアレー２１に入射する。一方、光ビーム変換手段５から放射された周波数ｆ０＋ｆｒｆの光波は、光波ビーム合成手段２０により、前記周波数ｆ０の光波と空間的に重ね合わされ、同様にサンプリング用光ファイバアレー２１に入射する。
【００１４】
本構成において、光ファイバアレー１０から放射、伝搬した光ビームの振幅、位相分布は、通常の一次放射器から放射された電波の振幅、位相分布と等価となる。
【００１５】
従って、実施の形態１によれば、アンテナのビーム形成回路に光技術を適用することで、給電系を小形化、軽量化することができる。また、一次放射器７１，・・・，７Ｎに与える振幅、位相分布を光ファイバの出力位置を切替るだけで制御できる。
【００１６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。図２に示す実施の形態２の構成において、図１に示す実施の形態１の構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図２に示す実施の形態２の構成においては、図１に示す実施の形態１の構成に対し、光波発生手段２として、複数のマイクロ波信号源１−１〜１−Ｍからのマイクロ波周波数に対し周波数がオフセットされた２光波を発生する複数の光波発生手段２−１〜２−Ｍを備えると共に、複数の光波発生手段２−１〜２−Ｍからから発生した第２の光波を合成する光合成手段４をさらに備え、光路切替手段３として、複数の光波発生手段２−１〜２−Ｍからの複数の第１の光波を複数の出力端の任意の端子に出力可能にする多入力光路切替手段３でなり、光ビーム変換手段５は、光合成手段４により合成された第２の光波を平行光ビームとして空間に出力するようになっている。
【００１７】
本構成により、マルチビーム形成に必要な一次放射器７１〜７Ｎへの入力信号を一括形成することが可能である。
【００１８】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態２に係る光制御型反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。図３に示す実施の形態３の構成において、図１に示す実施の形態１の構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図３に示す実施の形態３の構成においては、図１に示す実施の形態１の構成に対し、光路切替手段３の代わりに、第１の光波を平行光ビームに変換して空間に放射する第１の光波用光ビーム変換器（例えば、レンズ）６を設けると共に、放射手段としての光ファイバアレー１０の代わりに、第１の光波用光ビーム変換器６からの平行光ビームを所望のアンテナパターンで強度変調する空間光強度変調器７を設け、ビーム合成手段２０は、空間光強度変調器７からの第１の光波と第２の光波用光ビーム変換器５からの第２の光波とをビーム合成するようになっている。
【００１９】
図３において、図１と同様、または類似する部分については説明を省略する。図３において、周波数ｆ０の光波は、信号光ビームを空間に放射する光ビーム変換器６により平行光ビームに変換される。前記平行光ビームは、空間光強度変調器７により所望のアンテナパターンで強度変調される。
【００２０】
空間光強度変調器７を出力した光波は、回折により広がり、実施の形態１、２と同様にサンプリング用光ファイバアレー２１にてサンプリングされ、光電変換後、一次放射器７１〜７Ｎより電波として放射される。
【００２１】
以上のような構成を取ることにより、一次放射器７１〜７Ｎに与えるマイクロ波の振幅、位相分布を光信号処理により形成することができるので、高速化、給電回路の小型軽量化が可能となる。
【符号の説明】
【００２２】
１，１−１〜１−Ｍ  マイクロ波信号源、２，２−１〜２−Ｍ  光波発生手段、３  光路切替手段、４  光合成手段、５  光ビーム変換手段、６  光波用光ビーム変換器、７  空間光強度変調器、１０  光ファイバアレー（放射手段）、１３  パラボラ反射鏡、２０  ビーム合成手段、２１  光ファイバアレー、６１，・・・，６Ｎ  光電変換手段、７１，・・・，７Ｎ  一次放射器。
【図１】
2011109458.tif 000003
【図２】
2011109458.tif 000004
【図３】
2011109458.tif 000005