(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンドの送信信号を変調する変調部と、前記変調された前記送信信号の位相を遅延する遅延部と、前記遅延された前記送信信号を高周波信号に変換するミキサ部と、前記高周波信号を送信するアンテナとを少なくとも含むブランチを複数有するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、
隣接する各々の前記ブランチから出力された２つの前記高周波信号を基に周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部からの出力信号を基にＤＣ成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定する遅延制御部と、
前記各々のブランチの前記ミキサ部に供給されるローカル信号を生成するローカル信号生成部と、
前記供給される各々の前記ローカル信号間における位相差と、前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分の最大値に対する比率とを関連付ける位相調整テーブルを記憶するメモリ部と、
を備え、
前記遅延制御部は、前記隣接する各々の前記ブランチのうちいずれかの前記遅延部に、前記いずれかのブランチにおいて変調された前記送信信号の位相を、前記判定された前記所定の遅延量遅延させ、
前記遅延制御部は、前記位相調整テーブルを基に、前記ローカル信号生成部において、前記隣接する各々の前記ブランチの前記ミキサ部に供給される前記ローカル信号間に所定の位相差を形成させるフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、
前記各々のブランチは、
前記変調部により変調された前記送信信号の同相信号と、前記変調部により変調された前記送信信号の直交信号との各成分を入れ替える入替部と、を更に有するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、
前記遅延制御部は、前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分の最大値を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置。
【請求項４】
請求項２に記載のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、
前記遅延制御部は、前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分のゼロ値を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、
前記周波数変換部は、隣接する各々の前記ブランチからの２つの前記高周波信号の和信号を基に所定次項成分の信号を出力する非線形素子部を用いて構成されるフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置。
【請求項６】
ベースバンドの送信信号を変調する変調部と、前記変調された前記送信信号の位相を遅延する遅延部と、前記遅延された前記送信信号を高周波信号に変換するミキサ部と、前記高周波信号を送信するアンテナとを含むブランチを複数有するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置におけるブランチ間補正方法であって、
隣接する各々の前記ブランチから出力された２つの前記高周波信号を基に周波数変換するステップと、
前記周波数変換により出力された出力信号を基にＤＣ成分を抽出するステップと、
前記抽出された前記ＤＣ成分を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定するステップと、
前記隣接する各々の前記ブランチのうちいずれかの前記遅延部に、前記いずれかのブランチにおいて変調された前記送信信号の位相を、前記判定された前記所定の遅延量遅延させるステップと、
前記各々のブランチの前記ミキサ部に供給されるローカル信号を生成するステップと、
前記供給される各々の前記ローカル信号間における位相差と、抽出された前記ＤＣ成分の最大値に対する比率とを関連付ける位相調整テーブルを記憶するステップと、
前記位相調整テーブルを基に、前記隣接する各々の前記ブランチの前記ミキサ部に供給される前記ローカル信号間に所定の位相差を形成するステップと、
を備えるフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナに対応して設けられた各ブランチ系統における高周波信号間の誤差を補正するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置及びフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、フェイズドアレー技術は、対象物（ターゲット）を検出するセンシングの技術分野に限らず、通信の技術分野においても広範囲に用いられている。フェイズドアレー技術は、複数のアンテナ素子を用いてフェイズドアレーアンテナを構成し、各アンテナ素子に対応して設けられた各ブランチ系統（以下「ブランチ」という）における信号間の位相成分を高精度に制御するものである。また、フェイズドアレー技術は、各ブランチにおける高周波信号間の位相成分を高精度に制御することにより、所望の指向性を形成できる。
【０００３】
フェイズドアレー技術においては、所望の送信信号の送信方向若しくは受信信号の到来方向に対する指向性を高精度に形成するため、隣接する各ブランチにおける高周波信号間の位相偏差を補正することが必要となる。信号の位相偏差を補正するものとして、例えば特許文献１が知られている。
【０００４】
特許文献１のアレーアンテナ送信装置は、複数のアンテナ素子を用いて構成されるアレーアンテナを備え、送信信号の帯域幅を複数のブロックに分割する。アレーアンテナ送信装置は、分割されたブロック内の送信信号を用いて平均化することにより、同じブロック内の送信信号において共通のキャリブレーション値を算出する。アレーアンテナ送信装置は、算出されたキャリブレーション値に基づいて、複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられた送信回路のブランチ間に生じる位相偏差を補正する。これにより、アレーアンテナ送信装置は、装置構成を簡略化し、高精度なキャリブレーションを実現可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４８２３６号公報
【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、高精度な検出が可能な高周波信号（例えば、ミリ波）を、上述した特許文献１において用いると、測定対象のブランチを切り替えるためのスイッチ素子を介して高周波信号をフィードバックする構成のため、高周波信号の位相が大きく変化する。このため、上述したフェイズドアレー技術に高周波信号（例えば、ミリ波）を用いるには、各ブランチにおける高周波信号間の位相偏差を高精度に補正することが困難となる。
【０００７】
隣接する各ブランチにおいて高周波信号（例えば、ミリ波）間の位相偏差を高精度に補正するために、高周波信号を入力する高周波回路部にスイッチ素子を設けない様な特許文献１の構成を想定する。図１１に示す、Ｎブランチ（例えばＮ＝３）の送信装置１００ｚにおいて、各ブランチからのＮ個の高周波信号をスイッチ３４に入力するためのループバックパスとＮ個のダウンコンバート用のミキサ３１〜３３を含む構成とする。これにより、隣接する各ブランチにおいて高周波信号（例えば、ミリ波）間に生じる位相偏差を高精度に補正できる。図１１は、Ｎ個の高周波信号のループバックパスとＮ個のダウンコンバート用のミキサを含むＮブランチの送信装置の内部構成を示すブロック図である。
【０００８】
ところが、図１１の構成においては、多くのミキサ８，１４，２０，３１〜３３、各ミキサにおいて用いられるローカル信号Ｌｏを生成するための駆動バッファ、及び各ミキサ３１〜３３においてダウンコンバートされた信号を解析するためのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部３６が必要となる。従って、送信装置１００ｚの回路規模が増大し、回路全体における消費電力を低減することが困難であった。
【０００９】
本発明は、上述した従来の事情に鑑みてなされたものであって、回路規模を増大することなく、フェイズドアレーアンテナを構成する各アンテナに対応して設けられた各ブランチにおける高周波信号間の位相誤差を高精度に補正するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置及びフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ベースバンドの送信信号を変調する変調部と、前記変調された前記送信信号の位相を遅延する遅延部と、前記遅延された前記送信信号を高周波信号に変換するミキサ部と、前記高周波信号を送信するアンテナとを含むブランチを複数有するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置であって、隣接する各々の前記ブランチから出力された２つの前記高周波信号を基に周波数変換する周波数変換部と、前記周波数変換部からの出力信号を基にＤＣ成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定する遅延制御部と、前記各々のブランチの前記ミキサ部に供給されるローカル信号を生成するローカル信号生成部と、前記供給される各々の前記ローカル信号間における位相差と、前記フィルタ部により抽出された前記ＤＣ成分の最大値に対する比率とを関連付ける位相調整テーブルを記憶するメモリ部と、を備え、前記遅延制御部は、前記隣接する各々の前記ブランチのうちいずれかの前記遅延部に、前記いずれかのブランチにおいて変調された前記送信信号の位相を、前記判定された前記所定の遅延量ほど遅延させ、前記遅延制御部は、前記位相調整テーブルを基に、前記ローカル信号生成部において、前記隣接する各々の前記ブランチの前記ミキサ部に供給される前記ローカル信号間に所定の位相差を形成させる。
【００１１】
また、本発明は、ベースバンドの送信信号を変調する変調部と、前記変調された前記送信信号の位相を遅延する遅延部と、前記遅延された前記送信信号を高周波信号に変換するミキサ部と、前記高周波信号を送信するアンテナとを含むブランチを複数有するフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置におけるブランチ間補正方法であって、隣接する各々の前記ブランチから出力された２つの前記高周波信号を基に周波数変換するステップと、前記周波数変換により出力された出力信号を基にＤＣ成分を抽出するステップと、前記抽出された前記ＤＣ成分を基に、前記ブランチの前記遅延部における所定の位相遅延量を判定するステップと、前記隣接する各々の前記ブランチのうちいずれかの前記遅延部に、前記いずれかのブランチにおいて変調された前記送信信号の位相を、前記判定された前記所定の遅延量遅延させるステップと、前記各々のブランチの前記ミキサ部に供給されるローカル信号を生成するステップと、前記供給される各々の前記ローカル信号間における位相差と、抽出された前記ＤＣ成分の最大値に対する比率とを関連付ける位相調整テーブルを記憶するステップと、前記位相調整テーブルを基に、前記隣接する各々の前記ブランチの前記ミキサ部に供給される前記ローカル信号間に所定の位相差を形成するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回路規模を増大することなく、フェイズドアレーアンテナを構成する各アンテナに対応して設けられた各ブランチにおける高周波信号間の位相誤差を高精度に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図２】第１ブランチの遅延器における位相遅延量とＬＰＦの出力信号との関係のシミュレーション結果を示すグラフ
【図３】第２の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図４】第１ブランチの遅延器における位相遅延量とＬＰＦの出力信号との関係のシミュレーション結果を示すグラフ
【図５】第３の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図６】位相調整テーブルの一例を表す説明図
【図７】第４の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図８】第５の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図９】第６の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置の内部構成を表すブロック図
【図１０】各ブランチからの高周波信号をそれぞれ入力する回路素子を、ミキサの代わりに非線形素子を用いた構成例を示すブロック図
【図１１】Ｎ個の高周波信号のループバックパスとＮ個のダウンコンバート用のミキサを含むＮブランチの送信装置の内部構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置及びフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００の内部構成を表すブロック図である。先ず、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００の各部の構成について説明する。
【００１６】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、複数（Ｎ個）の送信ブランチ系統（以下「ブランチ」という）である第１ブランチＡ，第２ブランチＢ，第３ブランチＣ、ミキサ（ＭＩＸ：Mixer）９、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０、ミキサ１５、ＬＰＦ１６、スイッチ（ＳＷ：Switch）２１、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）２２、遅延制御部２３及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎを有する構成である。
【００１７】
以下の各実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置では、パラメータＮ＝３における構成が示されているが、パラメータＮは２以上の自然数であれば良く、他の各実施形態においても同様である。
【００１８】
第１ブランチＡは、変調部５、遅延部としての遅延器６、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢは、変調部１１、遅延部としての遅延器１２、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣは、変調部１７、遅延部としての遅延器１８、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【００１９】
以下の各実施形態において、各ブランチ（第１ブランチＡ，第２ブランチＢ，第３ブランチＣ）の構成及び動作は同様であるため、第１ブランチＡを例示して説明する。
【００２０】
次に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００の各部の動作について説明する。
【００２１】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１０は、第１ブランチＡ及び第２ブランチＢから出力される２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を、ＬＰＦ１０の出力信号を基に遅延制御部２３において判定する。フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１０は、遅延制御部２３により判定された位相誤差を基に、第１ブランチＡ又は第２ブランチＢのベースバンドの送信信号における位相制御として、送信信号の位相を遅延する。これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、第１ブランチＡ，第２ブランチＢ間の位相誤差をキャンセルできる。
【００２２】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１０は、第１ブランチＡ，第２ブランチＢ間の位相誤差をキャンセルした後、同様に、第２ブランチＢ及び第３ブランチＣから出力される２つの高周波信号ＲＦ２，ＲＦ３間に生じた位相誤差を、ＬＰＦ１６の出力信号を基に遅延制御部２３において判定する。フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、遅延制御部２３により判定された位相誤差を基に、第２ブランチＢ又は第３ブランチＣのベースバンド信号における位相制御として、送信信号の位相を遅延する。これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、第２ブランチＢ，第３ブランチＣ間の位相誤差をキャンセルできる。
【００２３】
第１ブランチＡ又は第２ブランチＢにおけるベースバンドの送信信号の位相制御としての遅延制御と、第２ブランチＢ又は第３ブランチＣにおけるベースバンドの送信信号の位相制御としての遅延制御とは同様な動作である。以下の各実施形態において、第１ブランチＡ又は第２ブランチＢにおけるベースバンドの送信信号の位相制御としての遅延制御について説明し、第２ブランチＢ又は第３ブランチＣにおけるベースバンドの送信信号の位相制御としての遅延制御の説明を省略する。
【００２４】
変調部５は、位相の遅延制御のためのテスト信号として入力されたベースバンドの送信信号を例えばデジタル変調し、デジタル変調の結果、同相成分の同相信号（Ｉ信号）と直交成分の直交信号（Ｑ信号）とを用いて構成されるベースバンドの送信信号を遅延器６に出力する。
【００２５】
遅延部としての遅延器６は、１つ若しくは複数のフリップフロップ、又はＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いて構成される。遅延器６は、ＦＩＲフィルタを用いて構成されている場合には、１つ又は複数のフリップフロップを用いて構成されている場合に比べて高精度に遅延を制御できる。
【００２６】
遅延器６は、変調部５から出力されたベースバンドの送信信号を入力し、更に、後述する遅延制御部２３から出力された遅延制御指示を基に、入力された送信信号の位相を所定量ほど遅延する。なお、遅延制御指示には、遅延器６において遅延される位相の遅延量が含まれている。遅延器６は、位相が遅延された送信信号をＤＡＣ７に出力する。
【００２７】
ＤＡＣ７は、遅延器６から出力された送信信号を入力し、デジタルの送信信号からアナログの送信信号に変換する。ＤＡＣ７は、アナログの送信信号をミキサ８に出力する。
【００２８】
ミキサ部としてのミキサ８は、ＤＡＣ７から出力されたアナログの送信信号を入力し、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎから供給されるローカル信号Ｌｏを基に、入力された送信信号をアップコンバートする。ミキサ８は、アップコンバートにより生成された高周波信号ＲＦ１（例えばミリ波）をアンテナＡｎｔ１及びミキサ９にそれぞれ出力する。ミキサ８から出力された高周波信号ＲＦ１は、アンテナＡｎｔ１を介して送信される。
【００２９】
周波数変換部としてのミキサ９は、第１ブランチＡのミキサ８から出力された高周波信号ＲＦ１と、第２ブランチＢのミキサ１４から同様に出力された高周波信号ＲＦ２とを入力する。ミキサ９は、入力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を乗算処理し、乗算処理の出力信号ＹをＬＰＦ１０に出力する。
【００３０】
ミキサ９における乗算処理について、数式を用いて説明する。２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を数式（１）及び数式（２）において表す。なお、各ブランチ（第１ブランチＡ，第２ブランチＢ，第３ブランチＣ）の変調部（変調部５，変調部１１，変調部１７）から出力されたベースバンドの送信信号は、角速度ωにおいて同位相のＣＷ（Continuous Wave）波である。
【００３１】
【数１】
0005736545.tif 000002
【００３２】
【数２】
0005736545.tif 000003
【００３３】
数式（１）において、パラメータＸは、−１８０°［度］〜＋１８０°［度］の変数であって、第１ブランチＡの遅延器６における位相遅延量である。本実施形態においては、遅延制御部２３は、第１ブランチＡの遅延器６及び第２ブランチＢの遅延器１２のうち、遅延器６においてベースバンドの送信信号の位相を遅延させる。但し、遅延制御部２３は、遅延器１２においてベースバンドの送信信号の位相を遅延させても良い。
【００３４】
数式（２）において、パラメータφは、隣接する各々のブランチ（第１ブランチＡ，第２ブランチＢ）のミキサ８，１４のアップコンバートに起因して２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を表す。
【００３５】
ミキサ９は、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を乗算処理し、乗算処理結果ＹをＬＰＦ１０に出力する（数式（３）参照）。数式（３）において、パラメータＹは、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の乗算処理結果を表す。数式（３）において、ミキサ９の乗算処理結果Ｙは、角速度ωの２倍の高周波成分と、角速度ωに依存しないＤＣ成分との和成分の信号を含む。
【００３６】
【数３】
0005736545.tif 000004
【００３７】
ＬＰＦ１０は、所定のカットオフ周波数を超える高周波成分の信号を取り除く。ＬＰＦ１０は、ミキサ９の乗算処理結果Ｙ（数式（３）参照）のうち、高周波成分に相当する数式（３）の第１項成分を取り除き、角速度ωに依存しないＤＣ成分の信号Ｚをスイッチ２１に出力する（数式（４）参照）。即ち、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚは、高周波成分（例えば、ミリ波）が取り除かれた低周波の固定のＤＣ成分となる。
【００３８】
【数４】
0005736545.tif 000005
【００３９】
ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎは、各ブランチ（第１ブランチＡ，第２ブランチＢ，第３ブランチＣ）のミキサ（ミキサ８，ミキサ１４，ミキサ２０）におけるアップコンバートのためのローカル信号Ｌｏを生成する。ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎは、生成されたローカル信号Ｌｏを、各ブランチ（第１ブランチＡ，第２ブランチＢ，第３ブランチＣ）のミキサ８，ミキサ１４，ミキサ２０にそれぞれ供給する。
【００４０】
スイッチ２１は、不図示のスイッチ制御部から出力された切替制御信号に応じて、ＬＰＦ１０とＡＤＣ２２との間、又はＬＰＦ１６とＡＤＣ２２との間の接続を切り替える。スイッチ２１は、第１ブランチＡ又は第２ブランチＢのベースバンドの送信信号における位相を遅延させる間においては、ＬＰＦ１０とＡＤＣ２２との間を接続する。これにより、ＬＰＦ１０の出力信号ＺがＡＤＣ２２に入力される。
【００４１】
また、スイッチ２１は、第２ブランチＢ又は第３ブランチＣのベースバンドの送信信号における位相を遅延させる間においては、ＬＰＦ１６とＡＤＣ２２との間を接続する。これにより、ＬＰＦ１６の出力信号がＡＤＣ２２に入力される。
【００４２】
ＡＤＣ２２は、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚを、スイッチ２１を介して入力する。ＡＤＣ２２は、入力されたＬＰＦ１０からのアナログの出力信号Ｚをデジタルの出力信号に変換する。ＡＤＣ２２は、デジタルの出力信号を遅延制御部２３に出力する。
【００４３】
遅延制御部２３は、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０の出力信号Ｚ（ＤＣ成分）を基に、第１ブランチＡの遅延器６又は第２ブランチＢの遅延部１２におけるベースバンドの送信信号の位相遅延量を判定する。本実施形態においては、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、第１ブランチＡの遅延器６においてベースバンドの送信信号の位相を遅延する。従って、遅延制御部２３は、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０の出力信号Ｚを基に、第１ブランチＡの遅延器６におけるベースバンドの送信信号の位相遅延量を判定する。
【００４４】
遅延制御部２３は、隣接する第１ブランチＡ及び第２ブランチＢのうち、いずれかの遅延器６又は遅延部１２に、判定された位相遅延量を含む遅延制御指示を出力する。即ち、遅延制御部２３は、隣接する第１ブランチＡ及び第２ブランチＢのうち、いずれかの遅延器６又は遅延部１２に、いずれかのブランチにおいて変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００４５】
本実施形態においては、遅延制御部２３は、隣接する第１ブランチＡ及び第２ブランチＢのうち第１ブランチＡの遅延器６に、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００４６】
遅延制御部２３における位相遅延量の判定について、図２を参照して説明する。図２は、第１ブランチＡの遅延器６における位相遅延量とＬＰＦ１０の出力信号Ｚとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００４７】
図２において、横軸はパラメータＸ［度］（数式（１）参照）を表し、縦軸はＬＰＦ１０の出力信号Ｚ（ＤＣ成分）を表す。図２は、第１ブランチＡからの高周波信号ＲＦ１と、第２ブランチＢからの高周波信号ＲＦ２との間に位相誤差φが５°［度］である場合のシミュレーション結果である。図２において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚは、パラメータＸを変化させ、数式（４）の位相成分がゼロとなる場合、即ち、Ｘ（＝φ）＝５°［度］において最大値となる。
【００４８】
遅延制御部２３は、図２において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚが最大値となる場合のパラメータＸ（図２においては５°［度］）を、遅延器６におけるベースバンドの送信信号の位相遅延量として判定する。遅延制御部２３は、隣接する第１ブランチＡ及び第２ブランチＢのうち第１ブランチＡの遅延器６に、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量（５°［度］）ほど遅延させる。遅延制御部２３は、第２ブランチＢの遅延器１２に、変調部１１において変調されたベースバンドの送信信号の位相を遅延させない。
【００４９】
また、遅延制御部２３は、隣接する第１ブランチＡ及び第２ブランチＢのうち第２ブランチＢの遅延器１２に、変調部１１において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量の逆位相分に相当する位相遅延量（−５°［度］）ほど遅延させても良い。遅延制御部２３は、第１ブランチＡの遅延器６に、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を遅延させない。
【００５０】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、隣接する第１ブランチＡ，第２ブランチＢから出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２におけるＬＰＦ１０の出力信号を基に、遅延器６又は遅延器１２における位相遅延量を判定する。更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、遅延器６又は遅延部１２に、遅延器６又は遅延器１２に対応する各ブランチにおいて変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００５１】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００によれば、フェイズドアレーアンテナを構成する各アンテナに対応して設けられた各ブランチにおける高周波信号間の位相誤差を高精度に補正できる。また、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、図１１に示した従来の構成に比べ、ＦＦＴ処理部３６の構成を不要とし、更にミキサの数を低減できる。これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００は、回路規模を増大することなく、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００の回路全体における消費電力を効果的に低減できる。
【００５２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、高分解なＡＤＣを用いずに、位相差の検出を高精度にするための方法について説明する。
【００５３】
第１の実施形態の構成では、隣接するブランチからそれぞれ出力された２つの高周波信号間の位相が一致せず、例えばパラメータＸ＝０°［度］，パラメータφ＝１°［度］では、位相誤差＝１°［度］が生じている。図２において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの値は、パラメータＸ＝０°［度］，パラメータＸ＝１°［度］に対応する各ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの値は約０．０１５％程度の値の差である。
【００５４】
遅延制御部２３の判定において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの最大値の判定に誤りが生じる可能性がある。従って、第１の実施形態の構成のＡＤＣ２２では、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの最大値の検出精度を高くするために、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚを高精度にＡＤ（Analog Digital）変換する必要がある。
【００５５】
一方、例えばパラメータＸ＝９０°［度］，パラメータφ＝９１［度］である場合に同じ位相誤差＝１°［度］が生じているとする。図２において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚ（ＤＣ成分）の値は、パラメータＸ＝９０°［度］，パラメータＸ＝９１°［度］に対応する各ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの値は約１．７４５％の値の差がある。
【００５６】
従って、同じビット（例えば７ビット）の分解能を有するＡＤＣ２２の検出精度は、パラメータＸ＝０°［度］近傍よりもパラメータＸ＝９０°［度］近傍の方が約１００倍高いことになる。即ち、遅延制御部２３においては、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚの最大値を判定するより、２つの高周波信号間に予め９０°［度］近傍の位相誤差φが付与された出力信号Ｚのゼロ値を判定する方が、簡易且つ高精度に位相誤差を判定可能である。なお、９０°［度］近傍の位相誤差とは、例えば９０°［度］±５°［度］の範囲である。
【００５７】
第２の実施形態においては、２つの高周波信号間の位相誤差が０°［度］近傍（例えば０°［度］〜１０°［度］）では、隣接する各ブランチのいずれかのブランチの変調部において変調されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号とを入れ替える。Ｉ信号とＱ信号との入れ替えにより、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間の位相誤差は、（９０°［度］＋φ）となる。これにより、ＡＤＣ２２は、検出精度がより高くなるパラメータφ＝９０°［度］近傍において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚを高精度に判定できる。
【００５８】
図３は、第２の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａの内部構成を表すブロック図である。第１の実施形態と同様に動作する構成要素については同様の符号を用いるため説明を省略し、異なる内容について説明する。
【００５９】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、複数（Ｎ個）のブランチである第１ブランチＡａ，第２ブランチＢａ，第３ブランチＣａ、ミキサ９ａ、ＬＰＦ１０ａ、ミキサ１５ａ、ＬＰＦ１６ａ、スイッチ２１、ＡＤＣ２２、遅延制御部２３ａ及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎａを有する構成である。
【００６０】
第１ブランチＡａは、変調部５、入替部２４、遅延部としての遅延器６ａ、ＤＡＣ７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢａは、変調部１１、入替部２５、遅延部としての遅延器１２ａ、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣａは、変調部１７、入替部２６、遅延部としての遅延器１８ａ、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【００６１】
入替部２４又は入替部２５は、変調部５又は変調部１１から出力されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。本実施形態においては、第１ブランチＡａ，第２ブランチＢａ間の位相誤差をキャンセルする間、入替部２４は、変調部５から出力されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。更に、入替部２５は、変調部１１から出力されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替えない。
【００６２】
但し、入替部２５が変調部１１から出力されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える場合、入替部２４は変調部５から出力されたベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替えない。
【００６３】
入替部２４は、変調部５から出力されたベースバンドの送信信号を入力し、更に、入力された送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。入替部２４は、Ｉ信号とＱ信号との各成分が入れ替えられたベースバンドの送信信号を遅延器６ａに出力する。
【００６４】
なお、入替部２５は、変調部１１から出力されたベースバンドの送信信号を入力し、更に、入力された送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。入替部２５は、Ｉ信号とＱ信号との各成分が入れ替えられたベースバンドの送信信号を遅延器１２ａに出力する。
【００６５】
なお、入替部２６は、変調部１７から出力されたベースバンドの送信信号を入力し、更に、入力された送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。入替部２６は、Ｉ信号とＱ信号との各成分が入れ替えられたベースバンドの送信信号を遅延器１８ａに出力する。
【００６６】
ミキサ９ａにおける乗算処理について、数式を用いて説明する。２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を数式（５）及び数式（６）において表す。なお、第１ブランチＡの入替部２４のベースバンドの送信信号のＩ成分とＱ成分との入れ替えにより、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相誤差はパラメータＸ＝０では（９０°［度］＋φ）となる。
【００６７】
【数５】
0005736545.tif 000006
【００６８】
【数６】
0005736545.tif 000007
【００６９】
数式（５）において、パラメータＸは、−１８０°［度］〜＋１８０°［度］の変数であって、第１ブランチＡａの遅延器６ａにおける位相遅延量である。遅延制御部２３ａは、第１ブランチＡａの遅延器６ａ及び第２ブランチＢａの遅延器１２ａのうち、遅延器６においてベースバンドの送信信号の位相を遅延させる。但し、遅延制御部２３ａは、遅延器１２ａにおいてベースバンドの送信信号の位相を遅延させても良い。
【００７０】
数式（６）において、パラメータφは、隣接する各々のブランチ（第１ブランチＡａ，第２ブランチＢａ）のミキサ８，１４のアップコンバートに起因して２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を表す。パラメータφは、０°［度］近傍（例えば０°［度］〜１０°［度］）であって、例えば５°［度］である。
【００７１】
ミキサ９ａは、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を乗算処理し、乗算処理結果ＹをＬＰＦ１０ａに出力する（数式（７）参照）。数式（７）において、パラメータＹは、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の乗算処理結果を表す。数式（７）において、ミキサ９ａの乗算処理結果Ｙは、角速度ωの２倍の高周波成分と、角速度ωに依存しないＤＣ成分との和成分の信号を含む。
【００７２】
【数７】
0005736545.tif 000008
【００７３】
ＬＰＦ１０ａは、所定のカットオフ周波数を超える高周波成分の信号を取り除く。ＬＰＦ１０ａは、ミキサ９ａの乗算処理結果Ｙ（数式（７）参照）のうち、高周波成分に相当する数式（７）の第１項成分を取り除き、角速度ωに依存しないＤＣ成分の信号Ｚをスイッチ２１に出力する（数式（８）参照）。即ち、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａにおいて、ＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚは、高周波成分（例えば、ミリ波）が取り除かれた低周波の固定のＤＣ成分となる。
【００７４】
【数８】
0005736545.tif 000009
【００７５】
遅延制御部２３ａは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚを基に、第１ブランチＡａの遅延器６ａ又は第２ブランチＢａの遅延部１２ａにおけるベースバンドの送信信号の位相遅延量を判定する。フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、第１ブランチＡａの遅延器６ａにおいてベースバンドの送信信号の位相を遅延する。従って、遅延制御部２３ａは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚを基に、第１ブランチＡａの遅延器６ａにおけるベースバンドの送信信号の位相遅延量を判定する。
【００７６】
遅延制御部２３ａは、隣接する第１ブランチＡａ及び第２ブランチＢａのうち、いずれかの遅延器６ａ又は遅延部１２ａに、判定された位相遅延量を含む遅延制御指示を出力する。即ち、遅延制御部２３ａは、隣接する第１ブランチＡａ及び第２ブランチＢａのうち、いずれかの遅延器６ａ又は遅延部１２ａに、いずれかのブランチにおいて変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００７７】
本実施形態においては、遅延制御部２３ａは、隣接する第１ブランチＡａ及び第２ブランチＢａのうち第１ブランチＡａの遅延器６ａに、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００７８】
遅延制御部２３ａにおける位相遅延量の判定について、図４を参照して説明する。図４は、第１ブランチＡａの遅延器６ａにおける位相遅延量とＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００７９】
図４において、横軸は、第１ブランチＡａの入替部２４においてＩ信号とＱ信号との入替によってベースバンドの位相が９０°［度］ずれるため、パラメータ（Ｘ＋９０°［度］）と表される。同図において、縦軸は、ＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚを表す。
【００８０】
図４においては、第１ブランチＡａからの高周波信号ＲＦ１と、第２ブランチＢａからの高周波信号ＲＦ２との間に位相誤差φが５°［度］生じている（φ＝５）。図４において、ＬＰＦ１０ａの出力信号Ｚは、パラメータＸを変化させ、数式（８）の位相成分が９０°［度］となる場合、即ち、Ｘ（＝φ）＝５°［度］においてゼロ値となる。
【００８１】
遅延制御部２３ａは、図４において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚがゼロ値がとなる場合のパラメータＸ（図４においては５°［度］）を、第１ブランチＡａの遅延器６ａにおけるベースバンドの送信信号の位相遅延量として判定する。遅延制御部２３ａは、隣接する第１ブランチＡａ及び第２ブランチＢａのうち第１ブランチＡａの遅延器６ａに、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量（５°［度］）ほど遅延させる。遅延制御部２３ａは、第２ブランチＢａの遅延器１２ａに、変調部１１において変調されたベースバンドの送信信号の位相を遅延させない。
【００８２】
また、遅延制御部２３ａは、隣接する第１ブランチＡａ及び第２ブランチＢａのうち第２ブランチＢａの遅延器１２ａに、変調部１１において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量の逆位相分に相当する位相遅延量（−５°［度］）ほど遅延させても良い。遅延制御部２３ａは、第１ブランチＡａの遅延器６ａに、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を遅延させない。
【００８３】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、隣接する第１ブランチＡａ，第２ブランチＢａから出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相誤差φが０°［度］近傍である場合に、いずれかのブランチにおいてベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。各成分の入れ替えによって２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相誤差は（９０°［度］＋φ）となる。
【００８４】
更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ａの出力信号を基に、遅延器６ａ又は遅延器１２ａにおける位相遅延量を判定する。更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、遅延器６ａ又は遅延部１２ａに、遅延器６ａ又は遅延器１２ａに対応する各ブランチにおいて変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。
【００８５】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａによれば、第１の実施形態の効果に加え、いずれかのブランチにおけるＩ信号とＱ信号との入れ替えにより、高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相誤差を、ＡＤＣ２２の検出精度の高い９０°［度］近傍において高精度に判定できる。フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、第１の実施形態において例えば１４ビット相当の分解能のＡＤＣ２２が必要であったのに対し、例えば７ビット相当の分解能のＡＤＣ２２ａを用いることができる。
【００８６】
従って、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ａは、ＡＤＣ２２ａにより変換されたＬＰＦ１０ａの出力信号のゼロ値を基に、遅延器６ａ又は遅延器１２ａにおける位相遅延量を簡易に判定できる。
【００８７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態においては、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に生じた位相誤差が無く、２つの高周波信号の各位相が一致している場合に、位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。
【００８８】
例えば、第１ブランチＡｂ，第２ブランチＢｂからそれぞれ出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差が無く、各高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の位相が一致している場合、ミキサ８，１４に供給する各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成する場合を説明する。
【００８９】
図５は、第３の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂの内部構成を表すブロック図である。第１の実施形態と同様に動作する構成要素については同様の符号を用い、説明も省略し、異なる内容について説明する。
【００９０】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、複数（Ｎ個）のブランチである第１ブランチＡｂ，第２ブランチＢｂ，第３ブランチＣｂ、ミキサ９ｂ、ＬＰＦ１０ｂ、ミキサ１５ｂ、ＬＰＦ１６ｂ、スイッチ２１、ＡＤＣ２２、遅延制御部２３ｂ、メモリ部としてのメモリＭ及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂを有する構成である。
【００９１】
第１ブランチＡｂは、変調部５、ＤＡＣ７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢｂは、変調部１１、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣｂは、変調部１７、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【００９２】
メモリＭは、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂに内蔵されるフラッシュメモリ又はハードディスクを用いて構成され、位相調整テーブルＰＴＢを記憶している。位相調整テーブルＰＴＢについて、図６を参照して説明する。図６は、位相調整テーブルＰＴＢの一例を表す説明図である。
【００９３】
位相調整テーブルＰＴＢは、各ブランチに供給される各ローカル信号（例えばＬｏ１，Ｌｏ２）間に形成される位相差と、ＡＤＣ２２の出力値の最大値に対する比率とを関連付ける。各ローカル信号間に形成される位相差が１０°［度］では、ＡＤＣ２２の出力値の最大値に対する比率は０．９８４８である。同様に、各ローカル信号間に形成される位相差が２０°［度］では、ＡＤＣ２２の出力値の最大値に対する比率は０．９３９６である。同様に、各ローカル信号間に形成される位相差が３０°［度］では、ＡＤＣ２２の出力値の最大値に対する比率は０．８６６０である。
【００９４】
遅延制御部２３ｂは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｂの出力信号Ｚ及び位相調整テーブルＰＴＢを基に、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂに、各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間の位相差（例えば１０°［度］）を形成させる。即ち、遅延制御部２３ｂは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｂの出力信号Ｚが、各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間の位相差（１０°［度］）に応じた値（０．９８４８）になる様に、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂの位相を調整し、各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成させる。
【００９５】
ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂは、遅延制御部２３ｂからの指示に応じて、ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成した各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２をそれぞれ生成する。ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂは、生成された各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２を、第１ブランチＡｂのミキサ８，第２ブランチＢｂのミキサ１４にそれぞれ供給する。これにより、第１ブランチＡｂ，第２ブランチＢｂからの２つの高周波信号間の位相差１０°［度］が形成される。
【００９６】
なお、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂは、発信器と移相器とを含む構成であり、位相差を形成するためには、たとえば、移相器の移相遅延量を制御する。
【００９７】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号の各位相が一致している場合に、位相調整テーブルＰＴＢを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。遅延制御部２３ｂは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｂの出力信号Ｚが各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間の位相差（例えば１０°［度］）に応じた値（０．９８４８）になる様にローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂの移相器の位相遅延量を調整し、ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成させる。
【００９８】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂによれば、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号の各位相が一致している場合に、ローカル信号間の位相差を調整することにより、隣接する各ブランチ間に所望の位相差を形成できる。従って、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂによれば、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に所望の位相差を個別に形成でき、フェイズドアレー技術を簡易に実現できる。例えば、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、第１ブランチＡｂと第２ブランチＢｂとの間に１０°［度］の位相差を形成でき、第２ブランチＢｂと第３ブランチＣｂとの間には−１０°［度］の位相差を形成できる。
【００９９】
なお、上述した第３の実施形態においては、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に生じた位相誤差が無く、２つの高周波信号の各位相が一致していない場合においても、同様に、隣接する各ブランチ間に所望の位相差を形成できる。例えば、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｂの出力信号Ｚを位相調整テーブルＰＴＢの所望の位相差に応じた値に調整することにより、同様に所望の位相差を形成できる。
【０１００】
（第４の実施形態）
第４の実施形態においては、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に位相誤差が生じている場合に、第１の実施形態において説明した様に、位相誤差をキャンセルした後に、隣接する各ブランチ間において所望の位相差を形成する。
【０１０１】
例えば、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃから出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に位相誤差が生じている場合に、第１ブランチＡｃの遅延器６においてベースバンドの送信信号の位相を遅延させて位相誤差をキャンセルする。更に、位相誤差のキャンセルの後、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃ間の所望の位相差（１０°［度］）を形成する場合を説明する。
【０１０２】
図７は、第４の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃの内部構成を表すブロック図である。第３の実施形態と同様に動作する構成要素については同様の符号を用い、説明も省略し、異なる内容について説明する。
【０１０３】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃは、複数（Ｎ個）のブランチである第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃ，第３ブランチＣｃ、ミキサ９ｃ、ＬＰＦ１０ｃ、ミキサ１５ｃ、ＬＰＦ１６ｃ、スイッチ２１、ＡＤＣ２２、遅延制御部２３ｃ、メモリ部としてのメモリＭ及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃを有する構成である。
【０１０４】
第１ブランチＡｃは、変調部５、遅延部としての遅延器６ｃ、ＤＡＣ７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢｃは、変調部１１、遅延部としての遅延器１２ｃ、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣｃは、変調部１７、遅延部としての遅延器１８ｃ、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【０１０５】
遅延制御部２３ｃは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｃの出力信号Ｚを基に、第１ブランチＡｃの遅延器６ｃにおけるベースバンドの送信信号の位相遅延量を判定する。遅延制御部２３ｃは、第１ブランチＡｃの遅延器６ｃに、判定された位相遅延量を含む遅延制御指示を出力する。即ち、遅延制御部２３ｃは、第１ブランチＡｃの遅延器６ｃに、変調部５において変調されたベースバンドの送信信号の位相を、判定された位相遅延量ほど遅延させる。これにより、第１の実施形態において説明した様に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃは、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃからの２つの高周波信号間の位相誤差をキャンセルできる。
【０１０６】
更に、遅延制御部２３ｃは、位相誤差のキャンセルの後、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃ間に所望の位相差（１０°［度］）を形成させる。具体的には、遅延制御部２３ｃは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｃの出力信号Ｚ及び位相調整テーブルＰＴＢを基に、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃに、各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に位相差（例えば１０°［度］）を形成させる。
【０１０７】
即ち、遅延制御部２３ｃは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｃの出力信号Ｚが各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間の位相差（１０°［度］）に応じた値（０．９８４８）になる様にローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃの移相器の位相遅延量を調整し、ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成させる。
【０１０８】
ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃは、遅延制御部２３ｃからの指示に応じて、ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成した各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２をそれぞれ生成する。ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃは、生成された各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２を、第１ブランチＡｃのミキサ８，第２ブランチＢｃのミキサ１４にそれぞれ供給する。これにより、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃからの２つの高周波信号間の位相差１０°［度］が形成される。
【０１０９】
なお、ローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｃは、発信器と移相器とを含む構成であり、位相差を形成するためには、たとえば、移相器の位相遅延量を制御する。
【０１１０】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃは、第１の実施形態において説明した様に、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に生じている位相誤差をキャンセルした後に、位相調整テーブルＰＴＢを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。遅延制御部２３ｃは、ＡＤＣ２２により変換されたＬＰＦ１０ｃの出力信号Ｚが各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間の位相差（例えば１０°［度］）に応じた値（０．９８４８）になる様にローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｂの位相を調整し、ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成させる。
【０１１１】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃによれば、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に生じている位相誤差をキャンセルし、ローカル信号間の位相差を調整することにより、隣接する各ブランチ間に所望の位相差を形成できる。従って、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｃによれば、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に所望の位相差を個別に形成でき、フェイズドアレー技術を簡易に実現できる。例えば、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｂは、第１ブランチＡｂと第２ブランチＢｂとの間に１０°［度］の位相差を形成でき、第２ブランチＢｂと第３ブランチＣｂとの間には−１０°［度］の位相差を形成できる。
【０１１２】
（第５の実施形態）
第５の実施形態においては、第２の実施形態の入替部を設け、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に生じた位相誤差を無くして、２つの高周波信号の各位相が一致している場合に、位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。
【０１１３】
例えば、第１ブランチＡｄ，第２ブランチＢｄから出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差が無く各高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の位相が一致している場合、ミキサ８，１４に供給する各ローカル信号Ｌｏ１，Ｌｏ２間に１０°［度］の位相差を形成する場合を説明する。
【０１１４】
図８は、第５の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄの内部構成を表すブロック図である。第２の実施形態及び第３の実施形態と同様に動作する構成要素については、同様の符号を用い、説明も省略する。
【０１１５】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄは、複数（Ｎ個）のブランチである第１ブランチＡｄ，第２ブランチＢｄ，第３ブランチＣｄ、ミキサ９ｄ、ＬＰＦ１０ｄ、ミキサ１５ｄ、ＬＰＦ１６ｄ、スイッチ２１、ＡＤＣ２２、遅延制御部２３ｄ、メモリ部としてのメモリＭ及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｄを有する構成である。
【０１１６】
第１ブランチＡｄは、変調部５、入替部２４ｄ、ＤＡＣ７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢｄは、変調部１１、入替部２５ｄ、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣｄは、変調部１７、入替部２６ｄ、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【０１１７】
第５の実施形態において、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に生じた位相誤差をキャンセルする内容は第２の実施形態と同様である。更に、本実施形態において、位相誤差をキャンセルした後に位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する内容は第３の実施形態と同様である。
【０１１８】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄは、入替部２４ｄにおいて第１ブランチＡｄのベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄは、隣接する第１ブランチＡｄ，第２ブランチＢｄからの２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を９０°［度］以上として２つの高周波信号の各位相の遅延量を簡易に判定する。
【０１１９】
更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄは、隣接する第１ブランチＡｄ，第２ブランチＢｄからの２つの高周波信号間の位相が一致している場合に、位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。
【０１２０】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄによれば、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号の各位相誤差を簡易に判定して各位相誤差を高精度にキャンセルできる。更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄによれば、ローカル信号間の位相差を調整することにより、隣接する各ブランチ間に所望の位相差を形成できる。
【０１２１】
従って、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄによれば、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に所望の位相差を個別に形成できるため、フェイズドアレー技術を簡易に実現できる。例えば、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄは、第１ブランチＡｂと第２ブランチＢｂとの間に１０°［度］の位相差を形成でき、第２ブランチＢｂと第３ブランチＣｂとの間には−１０°［度］の位相差を形成できる。
【０１２２】
（第６の実施形態）
第６の実施形態においては、隣接する各ブランチから出力された２つの高周波信号間に位相誤差が生じている場合に、第２の実施形態の入替部によって２つの高周波信号間の位相誤差を９０°［度］としてから遅延器において遅延させて位相誤差をキャンセルする。更に、本実施形態においては、隣接する各ブランチ間において所望の位相差を形成する。
【０１２３】
例えば、第１ブランチＡｅ，第２ブランチＢｅから出力された２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に位相誤差が生じている場合に、入替部２４ｅによって２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相誤差を９０°［度］としてから第１ブランチＡｃの遅延器６においてベースバンドの送信信号の位相を遅延させて位相誤差をキャンセルする。更に、位相誤差のキャンセルの後、第１ブランチＡｃ，第２ブランチＢｃ間の所望の位相差（１０°［度］）を形成する場合を説明する。
【０１２４】
図９は、第６の実施形態のフェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅの内部構成を表すブロック図である。第２の実施形態及び第４の実施形態と同様に動作する構成要素については、同様の符号を用い、説明も省略する。
【０１２５】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、複数（Ｎ個）のブランチである第１ブランチＡｅ，第２ブランチＢｅ，第３ブランチＣｅ、ミキサ９ｅ、ＬＰＦ１０ｅ、ミキサ１５ｅ、ＬＰＦ１６ｅ、スイッチ２１、ＡＤＣ２２、遅延制御部２３ｅ、メモリ部としてのメモリＭ及びローカル信号生成部ＬｏＧｅｎｅを有する構成である。
【０１２６】
第１ブランチＡｅは、変調部５、入替部２４ｅ、遅延部としての遅延器６ｅ、ＤＡＣ７、ミキサ部としてのミキサ８及びアンテナＡｎｔ１を含む構成である。同様に、第２ブランチＢｅは、変調部１１、入替部２５ｅ、遅延部としての遅延器１２ｅ、ＤＡＣ１３、ミキサ部としてのミキサ１４及びアンテナＡｎｔ２を含む構成である。更に、第３ブランチＣｅは、変調部１７、入替部２６ｅ、遅延部としての遅延器１８ｅ、ＤＡＣ１９、ミキサ部としてのミキサ２０及びアンテナＡｎｔ３を含む構成である。
【０１２７】
第６の実施形態において、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に生じた位相誤差をキャンセルする内容は第２の実施形態と同様である。更に、本実施形態において、位相誤差をキャンセルした後に位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する内容は第４の実施形態と同様である。
【０１２８】
以上により、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差が０°［度］近傍である場合には、入替部２４ｅにおいて第１ブランチＡｅのベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替える。また、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差が９０°［度］近傍である場合には、入替部２４ｅにおいて第１ブランチＡｅのベースバンドの送信信号のＩ信号とＱ信号との各成分を入れ替えない。隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差に関する情報は、各ブランチの変調部に入力されることが好ましい。
【０１２９】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差が０°［度］近傍である場合には、隣接する第１ブランチＡｅ，第２ブランチＢｅからの２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を９０°［度］以上として２つの高周波信号の各位相の遅延量を簡易に判定する（図４参照）。
【０１３０】
フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差が９０°［度］近傍である場合には、隣接する第１ブランチＡｅ，第２ブランチＢｅからの２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２間に生じた位相誤差を高精度に判定する（図２参照）。
【０１３１】
更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、隣接する第１ブランチＡｅ，第２ブランチＢｅからの２つの高周波信号間の位相が一致している場合に、位相調整テーブルを基に、各ブランチに供給される各ローカル信号間に所定の位相差を形成する。
【０１３２】
これにより、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅによれば、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号の各位相誤差を簡易に判定して各位相誤差を高精度にキャンセルできる。更に、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅによれば、ローカル信号間の位相差を調整することにより、隣接する各ブランチ間に所望の位相差を形成できる。
【０１３３】
従って、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｄによれば、隣接する各ブランチに供給される各ローカル信号間に形成される位相差に応じて、隣接する各ブランチからの２つの高周波信号間に所望の位相差を個別に形成でき、フェイズドアレー技術を簡易に実現できる。例えば、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００ｅは、第１ブランチＡｅと第２ブランチＢｅとの間に１０°［度］の位相差を形成でき、第２ブランチＢｅと第３ブランチＣｅとの間には−１０°［度］の位相差を形成できる。
【０１３４】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３５】
上述した各実施形態においては、周波数変換部としてミキサ９〜９ｅ、１５〜１５ｅを用いて構成した例を説明したが、図１０に示す様に、周波数変換部として非線形素子４０（例えばダイオード）を用いて構成しても良い。図１０は、第１ブランチＡからの高周波信号ＲＦ１及び第２ブランチＢからの高周波信号ＲＦ２をそれぞれ入力する回路素子を、ミキサ９の代わりに非線形素子４０を用いた構成例を示すブロック図である。
【０１３６】
図１０において、第１ブランチＡの高周波信号ＲＦ１及び第２ブランチＢの高周波信号ＲＦ２は、端子Ｔ１において結合（加算）されて非線形素子４０に入力される。端子Ｔ１は、第１ブランチＡからの高周波信号ＲＦ１の信号線と第２ブランチＢからの高周波信号ＲＦ２の信号線とが短絡した結合点である。また、図１０において、第１ブランチＡの高周波信号ＲＦ１及び第２ブランチＢの高周波信号ＲＦ２は、信号線の短絡によって端子Ｔ１において結合されて非線形素子４０に入力されるのではなく、方向性結合器を介して非線形素子４０に入力されても良い。
【０１３７】
非線形素子４０は、数式（９）により示される入出力特性を有し、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の和信号のうち例えば２乗成分（２次項成分）をＬＰＦ１０に出力する。
【０１３８】
【数９】
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【０１３９】
【数１０】
0005736545.tif 000011
【０１４０】
数式（９）において、パラメータＶは入力信号を表し、パラメータＷは出力信号を表す。更に、係数Ａｎ，…，Ａ３，Ａ２，Ａ１，Ａ０は数式（１０）の関係が成立し、高次の係数ほどゼロに近づく。
【０１４１】
非線形素子４０に数式（１）及び数式（２）により表される２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２がそれぞれ入力されたとする。非線形素子４０は、２つの高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の２次項成分Ｗ（Ｖ）をＬＰＦ１０に出力する（数式（１１）参照）。なお、数式（１１）において、数式（９）の２次項成分の係数Ａ２は考えないとする。
【０１４２】
【数１１】
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【０１４３】
ＬＰＦ１０は、所定のカットオフ周波数を超える高周波成分の信号を取り除く。ＬＰＦ１０は、非線形素子４０からの出力結果Ｗ（数式（１１）参照）のうち、高周波成分に相当する数式（１１）の第１項成分を取り除き、角速度ωに依存しないＤＣ成分の信号Ｚをスイッチ２１に出力する（数式（１２）参照）。即ち、フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置１００において、ＬＰＦ１０の出力信号Ｚは、高周波成分（例えば、ミリ波）が取り除かれた低周波の固定のＤＣ成分となる。ＬＰＦ１０以降の動作は、上述した各実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１４４】
【数１２】
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【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、回路規模を増大することなく、フェイズドアレーアンテナを構成する各アンテナに対応して設けられた各ブランチにおける高周波信号間の位相誤差を高精度に補正できる送信装置又はレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０１４６】
５、１１、１７  変調部
６、６ａ、６ｃ、６ｅ、１２、１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１８、１８ａ、１８ｃ、１８ｅ  遅延器
７、１３、１９  ＤＡＣ
８、９、１４、１５、２０  ミキサ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ  ＬＰＦ
２１  スイッチ（ＳＷ）
２２  ＡＤＣ
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ  遅延制御部
２４、２４ｄ、２４ｅ、２５、２５ｄ、２５ｅ、２６、２６ｄ、２６ｅ  入替部
４０  非線形素子
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  フェイズドアレーアンテナのブランチ間補正装置
Ａ、Ａａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ、Ａｅ  第１ブランチ
Ａｎｔ１、Ａｎｔ２、Ａｎｔ３  アンテナ
Ｂ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ  第２ブランチ
Ｃ、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ  第３ブランチ
ＬｏＧｅｎ、ＬｏＧｅｎａ、ＬｏＧｅｎｂ、ＬｏＧｅｎｃ、ＬｏＧｅｎｄ、ＬｏＧｅｎｅ  ローカル信号生成部
Ｍ  メモリ
ＰＴＢ  位相調整テーブル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005736545.tif 000023
【図１１】
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