(57)【要約】【課題】アレーアンテナの製造後であってもアンテナ素子の数及び配置位置の変更が容易であり、また、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合であっても、その修理が容易なアレーアンテナと、このアレーアンテナに用いられるアンテナユニット及びバスユニットとを提供する。【解決手段】アレーアンテナは、バスユニット１０と、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍとを具備する。アンテナユニット２０−１〜２０−ｍは、バスユニット１０上の任意の位置に形成された接続コネクタ１１−１〜１１−ｎに接続される。アンテナユニット２０−１〜２０−ｍは、分配回路２２により第１の線路１２からの送信信号を２つに分配し、一方を分配信号として第１の線路１２へ返す。また、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍは、合成回路２３により、アンテナ素子２７による受信信号と第２の線路１３からの受信信号とを合成し、第２の線路１３へ出力する。【選択図】      図２
2011124937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子を備えたアンテナユニットが接続されるバスユニットであって、
送信信号を伝送する第１の線路と、
前記アンテナユニットと接続するための接続コネクタと、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの送信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットで分配された分配信号を送信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第１の切替部と
を備えるバスユニットと、
前記バスユニットからの送信信号を前記アンテナ素子から空間へ向けて送信するアンテナユニットであって、
前記バスユニットからの送信信号を二つに分配し、一方の信号を前記アンテナ素子から空間へ向けて送信し、他方の信号を前記分配信号として前記バスユニットへ出力する分配回路を備えるアンテナユニットと
を具備することを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項２】
前記バスユニットは、
第１の受信信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第２の線路の上流からの第１の受信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットで合成された合成信号を第１の受信信号として前記第２の回路の下流へ出力するように接続を切り替える第２の切替部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、前記アンテナ素子により第２の受信信号を受信し、
前記第２の受信信号と前記バスユニットからの第１の受信信号とを合成し、前記合成信号として前記バスユニットへ出力する合成回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項３】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記第１の接続部からの制御信号に基づいて制御して前記アンテナ素子へ出力する移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する移相器をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項４】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号を、前記第１の接続部からの制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項５】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記第１の接続部からの移相制御信号に基づいて制御する移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する移相器と、
前記移相器からの送信信号を、前記第１の接続部からの増幅制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する増幅器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項６】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記第１の接続部からの第１の制御信号に基づいて制御して前記アンテナ素子へ出力する第１の移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第１の移相器と、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号の移相を、前記第１の接続部からの第２の制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する第２の移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第２の移相器と
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ。
【請求項７】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号を、前記第１の接続部からの第１の制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する第１の増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第１の増幅器と、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号を、前記第１の接続部からの第２の制御信号に基づいて増幅して前記合成回路へ出力する第２の増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第２の増幅器と
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ。
【請求項８】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記第１の接続部からの第１の移相制御信号に基づいて制御する第１の移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第１の移相器と、
前記第１の移相器からの送信信号を、前記第１の接続部からの第１の増幅制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子に出力する第１の増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第１の増幅器と、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号を、前記第１の接続部からの第２の増幅制御信号に基づいて増幅する第２の増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第２の増幅器と、
前記第２の増幅器からの第２の受信信号の移相を、前記第１の接続部からの第２の移相制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する第２の移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する第２の移相器と
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ。
【請求項９】
前記分配回路は、
前記第１の線路からの送信信号を予め設定された増幅量で増幅するアンプと、
前記アンプからの信号を予め設定された比率で分配し、前記分配信号のレベルが、前記第１の線路からの送信信号のレベルと同一となるようにする分配器と
を備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項１０】
前記合成回路は、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号をダウンコンバートする周波数変換部と、
前記周波数変換部からの第２の受信信号をデジタル変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記アナログ−デジタル変換部からの第２の受信信号を予め設定された遅延量で遅延させる遅延部であって、前記遅延量は書き換え可能である遅延部と、
前記遅延部からの第２の受信信号と、前記第１の受信信号とを予め設定された合成方法に基づいて合成するミキサであって、前記合成方法は変更可能であるミキサと
を備えることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ。
【請求項１１】
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子を複数備え、
前記分配回路からの送信信号を前記複数のアンテナ素子毎に分配するアンテナ分配回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項１２】
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子を複数備え、
前記複数のアンテナ素子からの第２の受信信号を合成し、前記合成回路へ出力するアンテナ合成回路をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のアレーアンテナ。
【請求項１３】
アンテナ素子を備えたアンテナユニットが接続されるバスユニットであって、
第１の受信信号を伝送する第１の線路と、
前記アンテナユニットと接続するための接続コネクタと、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの第１の受信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットで合成された合成信号を第１の受信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える切替部と
を備えるバスユニットと、
アンテナ素子により第２の受信信号を受信するアンテナユニットであって、
前記第２の受信信号と、前記バスユニットからの第１の受信信号とを合成し、前記合成信号として前記バスユニットへ出力する合成回路を備えるアンテナユニットと
を具備することを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項１４】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第２の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号の移相を、前記第１の接続部からの制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する移相器をさらに備えることを特徴とする請求項１３記載のアレーアンテナ。
【請求項１５】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第２の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号を、前記第１の接続部からの制御信号に基づいて増幅して前記合成回路へ出力する増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１３記載のアレーアンテナ。
【請求項１６】
前記バスユニットは、
制御信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第２の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに備え、
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子からの第２の受信信号を、前記第１の接続部からの増幅制御信号に基づいて増幅する増幅器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する増幅器と、
前記増幅器からの第２の受信信号の移相を、前記第１の接続部からの移相制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する移相器であって、前記第２の接続部からの電源により動作する移相器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１３記載のアレーアンテナ。
【請求項１７】
送信信号を伝送するバスユニットと接続するための接続コネクタと、
前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された送信信号を二つに分配し、一方の信号を後段へ出力し、他方の信号を分配信号として前記バスユニットへ出力する分配回路と、
前記分配回路からの送信信号を空間へ向けて送信するアンテナ素子と
を具備することを特徴とするアンテナユニット。
【請求項１８】
前記アンテナ素子により第１の受信信号を受信し、
前記第１の受信信号と、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の受信信号とを合成し、前記バスユニットへ合成信号として出力する合成回路をさらに具備することを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット
【請求項１９】
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された制御信号に基づいて制御して前記アンテナ素子へ出力する移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する移相器をさらに具備することを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット。
【請求項２０】
前記分配回路からの送信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する増幅器をさらに具備することを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット。
【請求項２１】
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された移相制御信号に基づいて制御する移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する移相器と、
前記移相器からの送信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された増幅制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する増幅器と
をさらに具備することを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット。
【請求項２２】
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第１の制御信号に基づいて制御して前記アンテナ素子へ出力する第１の移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第１の移相器と、
前記第１の受信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する第２の移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第２の移相器と
をさらに具備することを特徴とする請求項１８記載のアンテナユニット。
【請求項２３】
前記分配回路からの送信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第１の制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子へ出力する第１の増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第１の増幅器と、
前記第１の受信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の制御信号に基づいて増幅して前記合成回路へ出力する第２の増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第２の増幅器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１８記載のアンテナユニット。
【請求項２４】
前記分配回路からの送信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第１の移相制御信号に基づいて制御する第１の移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第１の移相器と、
前記第１の移相器からの送信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第１の増幅制御信号に基づいて増幅して前記アンテナ素子に出力する第１の増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第１の増幅器と、
前記第１の受信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の増幅制御信号に基づいて増幅する第２の増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第２の増幅器と、
前記第２の増幅器からの第１の受信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の移相制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する第２の移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する第２の移相器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１８記載のアンテナユニット。
【請求項２５】
前記分配回路は、
前記バスユニットからの送信信号を予め設定された増幅量で増幅するアンプと、
前記アンプからの信号を予め設定された比率で分配し、前記分配信号のレベルが、前記バスユニットからの送信信号のレベルと同一となるようにする分配器と
を備えることを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット。
【請求項２６】
前記合成回路は、
前記第１の受信信号をダウンコンバートする周波数変換部と、
前記周波数変換部からの第１の受信信号をデジタル変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記アナログ−デジタル変換部からの第１の受信信号を予め設定された遅延量で遅延させる遅延部であって、前記遅延量は書き換え可能である遅延部と、
前記遅延部からの第１の受信信号と、前記第２の受信信号とを予め設定された合成方法に基づいて合成するミキサであって、前記合成方法は変更可能であるミキサと
を備えることを特徴とする請求項１８記載のアンテナユニット。
【請求項２７】
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子を複数備え、
前記分配回路からの送信信号を前記複数のアンテナ素子毎に分配するアンテナ分配回路をさらに備えることを特徴とする請求項１７記載のアンテナユニット。
【請求項２８】
前記アンテナユニットは、
前記アンテナ素子を複数備え、
前記複数のアンテナ素子からの第１の受信信号を合成し、前記合成回路へ出力するアンテナ合成回路をさらに備えることを特徴とする請求項１８記載のアンテナユニット。
【請求項２９】
第１の受信信号を受信するアンテナ素子と、
第２の受信信号を伝送するバスユニットと接続するための接続コネクタと、
前記第１の受信信号と、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された第２の受信信号とを合成し、合成信号として前記バスユニットへ前記接続コネクタを介して出力する合成回路と
を具備することを特徴とするアンテナユニット。
【請求項３０】
前記第１の受信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する移相器をさらに具備することを特徴とする請求項２９記載のアンテナユニット。
【請求項３１】
前記第１の受信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された制御信号に基づいて増幅して前記合成回路へ出力する増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する増幅器をさらに具備することを特徴とする請求項２９記載のアンテナユニット。
【請求項３２】
前記第１の受信信号を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された増幅制御信号に基づいて増幅する増幅器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する増幅器と、
前記増幅器からの第１の受信信号の移相を、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された移相制御信号に基づいて制御して前記合成回路へ出力する移相器であって、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された電源により動作する移相器と
をさらに具備することを特徴とする請求項２９記載のアンテナユニット。
【請求項３３】
アンテナ素子を備えたアンテナユニットと接続するための接続コネクタと、
送信信号を伝送する第１の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの送信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットからの信号を送信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第１の切替部と
を具備することを特徴とするバスユニット。
【請求項３４】
第１の受信信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合に、前記第２の線路の上流からの受信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットからの信号を受信信号として前記第２の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第２の切替部と
をさらに具備することを特徴とする請求項３３記載のバスユニット。
【請求項３５】
制御信号を伝送する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第４の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第４の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに具備することを特徴とする請求項３３又は請求項３４のいずれかに記載のバスユニット。
【請求項３６】
アンテナ素子を備えたアンテナユニットと接続するための接続コネクタと、
受信信号を伝送する第１の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの受信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットからの信号を受信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第１の切替部と
を具備することを特徴とするバスユニット。
【請求項３７】
制御信号を伝送する第２の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第２の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記制御信号を出力する第１の接続部と、
電源を供給する第３の線路と、
前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第３の線路と前記アンテナユニットとを接続させ、前記アンテナユニットへ前記電源を供給する第２の接続部と
をさらに具備することを特徴とする請求項３６に記載のバスユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナ素子を具備し、例えば無線信号を送受信するアレーアンテナと、このアレーアンテナに用いられるアンテナユニット及びバスユニットとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のアンテナ素子を具備し、この複数のアンテナ素子により無線信号の送受信を行なうアレーアンテナが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この種のアレーアンテナでは、その放射パターン及び放射利得特性がアンテナ素子の開口面積及び設置密度により決定される。例えば、アンテナ素子群全体の面積を大きくした場合、指向性が鋭く、大きな放射利得を得ることが可能となる。また、アレーアンテナにおける中心部の設置密度を密にとり、外側の設置密度を疎にとった場合、サイドローブを低く抑えることが可能となる。
【０００３】
ところで、この種のアレーアンテナにおける放射パターン及び放射利得特性を操作する処理としてシンニング処理がある。シンニング処理とは、アレーアンテナにおけるアンテナ素子の数及び配置位置を変更する処理のことである。しかしながら、従来のアレーアンテナでは、装置を一度製造してしまうと、製造後にアンテナ素子の数及び配置位置を変更することが困難であった。
【０００４】
また、従来のアレーアンテナでは、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合には、増幅器の修理が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５１８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のアレーアンテナでは、アレーアンテナの製造後にアンテナ素子の数及び配置位置を変更することが困難であった。また、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合には、修理するのが困難であった。
【０００７】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、アレーアンテナの製造後であってもアンテナ素子の数及び配置位置の変更が容易であり、また、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合であっても、その修理が容易なアレーアンテナと、このアレーアンテナに用いられるアンテナユニット及びバスユニットとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るアレーアンテナは、アンテナ素子を備えたアンテナユニットが接続されるバスユニットであって、送信信号を伝送する第１の線路と、前記アンテナユニットと接続するための接続コネクタと、前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの送信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットで分配された分配信号を送信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第１の切替部とを備えるバスユニットと、前記バスユニットからの送信信号を前記アンテナ素子から空間へ向けて送信するアンテナユニットであって、前記バスユニットからの送信信号を二つに分配し、一方の信号を前記アンテナ素子から空間へ向けて送信し、他方の信号を前記分配信号として前記バスユニットへ出力する分配回路を備えるアンテナユニットとを具備する。
【０００９】
また、本発明に係るアンテナユニットは、送信信号を伝送するバスユニットと接続するための接続コネクタと、前記接続コネクタを介して前記バスユニットから供給された送信信号を二つに分配し、一方の信号を後段へ出力し、他方の信号を分配信号として前記バスユニットへ出力する分配回路と、前記分配回路からの送信信号を空間へ向けて送信するアンテナ素子とを具備する。
【００１０】
また、本発明に係るバスユニットは、アンテナ素子を備えたアンテナユニットと接続するための接続コネクタと、送信信号を伝送する第１の線路と、前記接続コネクタに前記アンテナユニットが接続された場合、前記第１の線路の上流からの送信信号を前記アンテナユニットへ供給すると共に、前記アンテナユニットからの信号を送信信号として前記第１の線路の下流へ出力するように接続を切り替える第１の切替部とを具備する。
【００１１】
上記構成によるアレーアンテナ、アンテナユニット及びバスユニットでは、アンテナユニットを、バスユニット上の任意の位置に形成された接続コネクタへ接続させる。これにより、アンテナ素子の数及び設置位置を自由に操作することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、アレーアンテナの製造後であってもアンテナ素子の数及び配置位置の変更が容易であり、また、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合であっても、その修理が容易なアレーアンテナと、このアレーアンテナに用いられるアンテナユニット及びバスユニットとを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るアレーアンテナの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のバスユニット及びアンテナユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の分配回路の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図２の合成回路の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図１のアンテナユニットの機能構成のその他の例を示すブロック図である。
【図６】図１のバスユニットのその他の構成例を示す図である。
【図７】図１のバスユニットのその他の構成例を示す図である。
【図８】図１のアンテナユニットが送信系の機能のみを有する際の構成を示すブロック図である。
【図９】図１のアンテナユニットが受信系の機能のみを有する際の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明に係るアレーアンテナ、アンテナユニット及びバスユニットの実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るアレーアンテナの構成を示すブロック図である。図１に示すアレーアンテナは、バスユニット１０に設置された接続コネクタ１１−１〜１１−ｎ（ｎは自然数）に、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍ（ｍはｎ以下の自然数）が接続されることにより成る。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係るバスユニット１０及びアンテナユニット２０−１の構成を示すブロック図である。
【００１７】
バスユニット１０には、送信信号を伝送する第１の線路１２、受信信号を伝送する第２の線路１３、制御信号を伝送する第３の線路１４及び電源を供給するための第４の線路１５が形成される。第１の線路１２、第２の線路１３、第３の線路１４及び第４の線路１５は、バスユニット１０の内部で終端される。ここで、第１の線路１２、第２の線路１３、第３の線路１４及び第４の線路１５は、バスユニット１０における同一層に並走して形成されていても良い。また、第１の線路１２、第２の線路１３、第３の線路１４及び第４の線路１５は、バスユニット１０が多層構造を有する場合において、層毎にそれぞれ形成されていても良い。
【００１８】
また、バスユニット１０には、アンテナユニット２０−１の接続コネクタ２１と接続するための接続コネクタ１１−１が任意の位置に配置される。接続コネクタ１１−１は、接続コネクタ２１のコネクタ２１１と接続するためのコネクタ１１１と、接続コネクタ２１のコネクタ２１２と接続するためのコネクタ１１２と、接続コネクタ２１のコネクタ２１３と接続するためのコネクタ１１３とを備える。
【００１９】
また、バスユニット１０は、第１の線路１２上に切替部１６を備える。切替部１６は、通常時は送信信号が第１の線路１２の上流から下流へ伝送されるようにしている。切替部１６は、コネクタ１１１にコネクタ２１１が接続された場合には、上流からの送信信号の出力先をアンテナユニット２０−１へ切り替えると共に、アンテナユニット２０−１で分配された分配信号が第１の線路１２の下流へ出力されるように接続を切り替える。
【００２０】
また、バスユニット１０は、第２の線路１３上に切替部１７を備える。切替部１７は、通常時は受信信号が第２の線路１３の上流から下流へ伝送されるようにしている。切替部１７は、コネクタ１１２にコネクタ２１２が接続された場合には、上流からの受信信号の出力先をアンテナユニット２０−１へ切り替えると共に、アンテナユニット２０−１で合成された合成信号が受信信号として下流へ出力されるように接続を切り替える。
【００２１】
また、バスユニット１０は、第３の線路１４上に接続部１８を備える。接続部１８は、コネクタ１１３にコネクタ２１３が接続された場合、制御信号をアンテナユニット２０−１へ供給する。また、バスユニット１０は、第４の線路１５上に接続部１９を備える。接続部１９は、コネクタ１１３にコネクタ２１３が接続された場合、電源をアンテナユニット２０−１へ供給する。
【００２２】
アンテナユニット２０−１は、接続コネクタ２１、分配回路２２、合成回路２３、移相器２４−１，２４−２、増幅器２５−１，２５−２、サーキュレータ２６及びアンテナ素子２７を備える。接続コネクタ２１は、バスユニット１０の接続コネクタ１１−１と接続するためのものである。接続コネクタ２１は、接続コネクタ１１−１のコネクタ１１１と接続するためのコネクタ２１１と、接続コネクタ１１−１のコネクタ１１２と接続するためのコネクタ２１２と、接続コネクタ１１−１のコネクタ１１３と接続するためのコネクタ２１３とを備える。
【００２３】
分配回路２２は、第１の線路１２からコネクタ１１１，２１１を介して送信信号を受け取る。図３は、本発明の一実施形態に係るアンテナユニット２０−１の分配回路２２の機能構成を示すブロック図である。分配回路２２は、リミッティングアンプ２２１と、分配器２２２とを備える。リミッティングアンプ２２１は、送信信号を予め設定された増幅量で増幅する。分配器２２２は、リミッティングアンプ２２１からの送信信号を予め設定された割合で分配する。分配器２２２は、分配した一方の送信信号を移相器２４−１へ出力し、他方を分配信号としてバスユニット１０へ出力する。ここで、分配器２２２からバスユニット１０へ出力される分配信号のレベルは、分配回路２２に供給される送信信号のレベルと同等となるようになっている。
【００２４】
移相器２４−１は、第３の線路１４からの第１の移相制御信号に従って、送信信号の移相を制御する。移相器２４−１は、移相を制御した送信信号を増幅器２５−１へ出力する。移相器２４−１は、第４の線路１５から供給される電源により駆動される。
【００２５】
増幅器２５−１は、第３の線路１４からの第１の増幅制御信号に従って、送信信号のレベルを増幅する。増幅器２５−１は、レベルを増幅した送信信号をサーキュレータ２６を介してアンテナ素子２７へ出力する。増幅器２５−１は、第４の線路１５から供給される電源により駆動される。アンテナ素子２７は、送信信号を空間へ向けて送信する。
【００２６】
アンテナ素子２７から送信された信号は、空間中の目標物で反射される。アンテナ素子２７は、この反射信号を受信し、受信信号として、サーキュレータ２６を介して増幅器２５−２へ出力する。増幅器２５−２は、第３の線路１４からの第２の増幅制御信号に従って受信信号のレベルを増幅する。増幅器２５−２は、レベルを増幅した受信信号を移相器２４−２へ出力する。増幅器２５−２は、第４の線路１５から供給される電源により駆動される。
【００２７】
移相器２４−２は、第３の線路１４からの第２の移相制御信号に従って、増幅器２５−２からの受信信号の移相を制御する。移相器２４−２は、移相を制御した受信信号を合成回路２３へ出力する。移相器２４−２は、第４の線路１５から供給される電源により駆動される。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態に係るアンテナユニット２０−１の合成回路２３の機能構成を示すブロック図である。図４において合成回路２３は、ダウンコンバータ２３１と、アナログ−デジタル変換部２３２と、遅延部２３３と、ミキサ２３４とを備える。
【００２９】
ダウンコンバータ２３１は、移相器２４−２からの受信信号を中間周波数帯の信号に周波数変換し、アナログ−デジタル変換部２３２へ出力する。アナログ−デジタル変換部２３２は、ダウンコンバータ２３１からの受信信号をデジタル信号に変換し、遅延部２３３へ出力する。遅延部２３３は、予め設定された遅延量により、アナログ−デジタル変換部２３２からの受信信号を遅延させ、ミキサ２３４へ出力する。ここで、遅延回路２３３における遅延量は、バスユニット１０に接続されたアンテナユニットの数に応じてアンテナユニット毎に設定されるものである。また、この遅延量は、アレーアンテナの製造後であっても書き換え可能である。
【００３０】
ミキサ２３４は、遅延部２３３からの受信信号と、第２の線路１３からコネクタ１１２，２１２を介して供給される受信信号とを合成し、バスユニット１０へ出力する。ミキサ２３４における受信信号の合成方法は、アンテナユニット毎に設定されるものであり、その方法はアレーアンテナの製造後であっても変更可能である。
【００３１】
以上のように、上記一実施形態に係るアレーアンテナは、バスユニット１０の任意の位置に接続コネクタ１１−１〜１１−ｎを配置し、この接続コネクタ１１−１〜１１−ｎにアンテナユニット２０−１〜２０−ｍを接続するようにしている。これにより、バスユニット１０における任意の接続コネクタ１１にアンテナユニット２０を接続することが可能となる。つまり、ユーザは、バスユニット１０上に設置するアンテナユニットの数及び設置位置を自由に設定することが可能となる。また、ユーザは、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍの設置密度を自由に設定することが可能となる。
【００３２】
また、上記一実施形態に係るアレーアンテナにおいて、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍは、分配回路２２により第１の線路１２からの送信信号を２つに分配し、一方を分配信号として第１の線路１２へ返す。また、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍは、合成回路２３により、アンテナ素子２７による受信信号と第２の線路１３からの受信信号とを合成し、第２の線路１３へ出力するようにしている。これにより、バスユニット１０における任意の接続コネクタ１１にアンテナユニット２０を接続した場合であっても、送信信号及び受信信号を正常に伝送することが可能となる。
【００３３】
したがって、本発明に係るアレーアンテナは、アレーアンテナの製造後であってもアンテナ素子の数及び配置位置を容易に変更することができる。
【００３４】
また、アレーアンテナにおける増幅器が故障等した場合であっても、故障等が発生した増幅器を含むアンテナユニットのみを交換することで、アレーアンテナの修理をすることが可能となる。したがって、本発明に係るアレーアンテナは、アレーアンテナ内の増幅器が故障等した場合であっても、その修理が容易となる。
【００３５】
また、上記一実施形態に係るアレーアンテナでは、各アンテナユニットにおけるリミッティングアンプ２２１から出力される信号レベルをそれぞれ一定にするようにしている。これにより、各アンテナ素子からは、一定レベルの送信信号がそれぞれ送信されることとなる。したがって、本発明に係るアレーアンテナは、アンテナユニットを連結させることによる送信信号の信号レベルの劣化を低減させることができる。
【００３６】
また、上記一実施形態に係るアレーアンテナでは、アンテナ素子２７で受信した受信信号を、合成回路２３において、第２の線路１３からの受信信号と合成させる。このとき、受信信号の合成方法は、製造後であっても自由に変更することが可能である。これにより、ユーザは、アレーアンテナ製造後であっても、合成方法を変更することで、アレーアンテナの開口強度分布を操作することが可能となる。したがって、本発明に係るアレーアンテナは、アレーアンテナの開口強度分布をテイラー分布等の所望の分布に保つことができる。
【００３７】
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記一実施形態では、アンテナユニット２０−１に単一のアンテナ素子が設置される例について説明したが、アンテナユニット２０には複数のアンテナ素子が設置されていても構わない。図５は、本発明の一実施形態に係るアンテナユニット２０の機能構成のその他の例を示すブロック図である。アンテナユニット２０は、アンテナ分配回路２８及びアンテナ合成回路２９をさらに備える。また、アンテナユニット２０は、移相器、増幅器、サーキュレータ及びアンテナ素子を複数備える。
【００３８】
図５において、アンテナ分配回路２８は、例えば、分配器がトーナメント方式に連結された構成をしている。アンテナ分配回路２８は、分配回路２２からの送信信号を、分配器によりアンテナ素子２７−１〜２７−ｐの数に対応した数に分配し、それぞれの移相器へ出力する。
【００３９】
アンテナ合成回路２９は、例えば、合成器がトーナメント方式に連結された構成をしている。アンテナ合成回路２９は、アンテナ素子２７−１〜２７−ｐで受信された信号を合成し、合成回路２３へ供給する。このように、アンテナユニット２０は、複数のアンテナ素子を備えることにより、サブアレーアンテナとして動作することが可能となる。
【００４０】
また、上記一実施形態では、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍが、バスユニット１０に直線的に接続される例について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、バスユニット１０は、図６及び図７に示すような面状をしており、アンテナユニット２０−１〜２０−ｍがこのバスユニット１０上に接続されている場合であっても同様に実施可能である。ここで、図６はバスユニット１０における同一層に第１乃至第４の線路が並走して形成されている場合を示し、図７はバスユニット１０が多層構造を有する場合において、第１乃至第４の線路が層毎にそれぞれ形成されている場合を示す。
【００４１】
また、上記一実施形態では、アンテナユニット２０−１の機能構成を説明したが、アンテナユニット２０−２〜２０−ｍの機能構成はアンテナユニット２０−１と必ずしも同一である必要は無い。例えば、アンテナユニットは、移相器２４−１，２４−２又は増幅器２５−１，２５−２のいずれか一方が無い場合、又は、移相器２４−１，２４−２及び増幅器２５−１，２５−２の両方が無い場合であっても構わない。これにより、ユーザは、アレーアンテナにおける移相器及び増幅器の数を操作することが可能となる。
【００４２】
また、アンテナユニットには、送信系と受信系とが必ずしも含まれる必要は無い。すなわち、アンテナユニットは、図８に示すように送信系のみ、又は、図９に示すように受信系のみを備える場合であっても構わない。
【００４３】
さらに、この発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…バスユニット
１１…接続コネクタ
１１１，１１２，１１３…コネクタ
１２…第１の線路
１３…第２の線路
１４…第３の線路
１５…第４の線路
１６，１７…切替部
１８，１９…接続部
２０…アンテナユニット
２１…接続コネクタ
２１１，２１２，２１３…コネクタ
２２…分配回路
２２１…リミッティングアンプ
２２２…分配器
２３…合成回路
２３１…ダウンコンバータ
２３２…アナログ−デジタル変換部
２３３…遅延部
２３４…ミキサ
２４−１，２４−２…移相器
２５−１，２５−２…増幅器
２６…サーキュレータ
２７，２７−１〜２７−ｐ…アンテナ素子
２８…アンテナ分配回路
２９…アンテナ合成回路
【図１】
2011124937.tif 000003
【図２】
2011124937.tif 000004
【図３】
2011124937.tif 000005
【図４】
2011124937.tif 000006
【図５】
2011124937.tif 000007
【図６】
2011124937.tif 000008
【図７】
2011124937.tif 000009
【図８】
2011124937.tif 000010
【図９】
2011124937.tif 000011