(57)【要約】【課題】送受信される電磁波において所望周波数以外の不要スペクトルを抑制することができるアクティブフェーズドアレーアンテナ装置を得る。【解決手段】送信時に送信信号を分配し、受信時に受信信号を合成する合成分配器１２、送信機２及び受信機３と合成分配器１２との間に設けられて送受信を切り換える送受切換器１１ａ、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器を有する複数の送受信モジュール１３、複数の送受信モジュールにそれぞれ接続された複数のアンテナ素子１６、各送受信モジュールにおける複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部５、合成分配器と複数の送受信モジュールとの間にそれぞれ設けられて、各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数のタイミング調整回路１７を備える。【選択図】図１
2008256502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成分配器と、
送信機及び受信機と前記合成分配器との間に設けられて、送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器と、
送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、
前記複数の送受信モジュールにそれぞれ接続され、信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子により所望の方向に送信ビームを発生させると共に、前記複数のアンテナ素子により得られた複数の受信信号を合成したときに受信ビームが形成されるように、前記各送受信モジュールにおける複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部と、
前記各送受信モジュールごとに設けられ、各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数のタイミング調整回路と
を備えたアクティブフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ装置において、
前記複数のタイミング調整回路は、送信時と受信時の動作タイミングを個別に与える
ことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項３】
送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成分配器と、
送信機及び受信機と前記合成分配器との間に設けられて、送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器と、
送信時に分配された送信信号を増幅する送信用増幅器と、受信時に合成される前の複数の受信信号を増幅する受信用増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、
前記複数の送受信モジュールにそれぞれ接続され、信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子により所望の方向に送信ビームを発生させると共に、前記複数のアンテナ素子により得られた複数の受信信号を合成したときに受信ビームが形成されるように、前記各送受信モジュールにおける複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部と、
各送受信モジュールの前記送信用増幅器と前記受信用増幅器との電源供給タイミングを調整して各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路と
を備えたアクティブフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ装置において、
前記複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路の電源ＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ設定するデータを予め保持する複数のデータ保持回路を備えた
ことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ装置において、
前記複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路は、送信時と受信時の動作タイミングを個別に与える
ことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、不要スペクトルを抑制するアクティブフェーズドアレーアンテナ（Active Phased Array Antenna：以下、ＡＰＡＡとも記す）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相を設定して任意の方向にビームを形成し送受信するＡＰＡＡがある（例えば、特許文献１参照）。このＡＰＡＡにおいて、送信時、送信機から入力された信号は、送受切換器を介して合成分配器に入力される。合成分配器は、送信する信号を送受信モジュールの数に分配し、分配された信号は、送受信モジュールの中の移相器に入力され、位相制御部により位相が制御され、送受切換器を介して増幅器Ａに入力される。増幅器Ａで増幅された信号は、送受切換器を介してアンテナ素子に送られ空中へ送信される。アンテナ素子から送信された送信波は、それぞれ空中で合成されて、位相制御部により意図された方向に送信ビームを形成する。
【０００３】
一方、受信時においては、アンテナ素子で受信された信号が送受切換器を介して増幅器Ｂで増幅され、送受切換器を介して移相器に入力される。移相器では、位相制御部からの制御信号により受信信号の位相を変換して合成分配器で各アンテナ素子からの受信信号を合成する。この時、位相制御の結果として、受信ビームが形成される。この合成された受信信号は送受切換器を介して受信機へ出力される。
【０００４】
増幅器Ａおよび増幅器Ｂを含む送受信モジュールは、動作時に発熱するため、冷却部から送られる冷却液を循環させて冷却する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４０７２２号公報（図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＡＰＡＡは以上のように構成されているので、各送受信モジュールにおける動作タイミングは同時になるように管理されている。従って、ＡＰＡＡから送受信される電磁波（ＡＰＡＡから送信される送信波および受信される受信波）は、矩形パルス波によるスペクトルを有する。このため、所望周波数以外の周波数の放射が大きいという課題であった。
【０００７】
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、従来のＡＰＡＡ構成を維持しつつ、送受信される電磁波において、簡易な手法で所望周波数以外の不要スペクトルを抑制することができるアクティブフェーズドアレー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】
【０００８】
この発明に係るアクティブフェーズドアレーアンテナ装置は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成分配器と、送信機及び受信機と前記合成分配器との間に設けられて、送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、前記複数の送受信モジュールにそれぞれ接続され、信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子により所望の方向に送信ビームを発生させると共に、前記複数のアンテナ素子により得られた複数の受信信号を合成したときに受信ビームが形成されるように、前記各送受信モジュールにおける複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部と、前記各送受信モジュールごとに設けられて、各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数のタイミング調整回路とを備えたものである。
【０００９】
また、他の発明に係るアクティブフェーズドアレーアンテナ装置は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成分配器と、送信機及び受信機と前記合成分配器との間に設けられて、送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器と、送信時に分配された送信信号を増幅する送信用増幅器と、受信時に合成される前の複数の受信信号を増幅する受信用増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、前記複数の送受信モジュールにそれぞれ接続され、信号の送受信を行う複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子により所望の方向に送信ビームを発生させると共に、前記複数のアンテナ素子により得られた複数の受信信号を合成したときに受信ビームが形成されるように、前記各送受信モジュールにおける複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部と、各送受信モジュールの前記送信用増幅器と前記受信用増幅器との電源供給タイミングを調整して各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、各送受信モジュールにおける動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらすことで、送受信される電磁波において、所望周波数以外の不要スペクトルを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。図１に示すＡＰＰＡ１は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成分配器１２と、送信機２及び受信機３と合成分配器１２との間に設けられて、送受切替制御部４からの送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器１１ａと、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュール１３と、複数の送受信モジュール１３にそれぞれ接続され、信号の送受信を行う複数のアンテナ素子１６と、複数のアンテナ素子１６により所望の方向に送信ビームを発生させると共に、複数のアンテナ素子１６により得られた複数の受信信号を合成したときに受信ビームが形成されるように、各送受信モジュール１３における複数の送信信号及び受信信号の位相制御を行う位相制御部５と、合成分配器１２と複数の送受信モジュール１３との間にそれぞれ設けられて、各送受信モジュール１３における動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数のタイミング調整回路１７とを備えている。なお、動作時に発熱する送受信モジュール１３を冷却するための冷却器で、冷却液を循環させて冷却する。
【００１２】
送受信モジュール１３には、位相制御部５からの位相制御信号に基づいて送信信号及び受信信号の位相を制御する移相器１４、送受切換制御部４からの送受切換制御信号に基づいて送信と受信を切り換える送受切換器１１ｂ及び１１ｃ、送信信号を増幅する増幅器Ａ１５ａ、受信信号を増幅する増幅器Ｂ１５ｂを有する。
【００１３】
図１に示す構成において、合成分配器１２と送受信モジュール１３との間に設けられたタイミング調整回路１７は、各送受信モジュール１３における動作タイミングを、従来同時に管理されている動作基準点から、各々時間軸方向に設定した時間分だけずらすようになされており、これによって、各アンテナ素子１６の励振タイミングをずらすことが出来る。このため、ＡＰＡＡ１から送受信される電磁波に電力密度にテーパとなる時間帯が設けられる。
【００１４】
図２は、各アンテナ素子１６の励振タイミングをずらした場合のＡＰＡＡ１から送受信される電磁波の電力密度波形のイメージを示す図である。このように、各送受信モジュール１３における各々の動作タイミングをずらすことによって、ＡＰＡＡ１から送受信される電磁波の電力波形をテーパにし、所望周波数以外のスペクトル波形を抑制することができる。
【００１５】
尚、本構成ではタイミング調整回路１７を合成分配器１２と複数の送受信モジュール１３との間に配置しているが、それぞれのモジュールに配置されていればどこであっても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００１６】
図３は、ＡＰＡＡ１から送受信される電磁波の電力波形をテーパにした時のスペクトラム特性の例を示し、従来例と比較して示している。図３から理解されるように、この実施の形態１によれば、送受信される電磁波において、所望周波数以外の不要スペクトルを抑制することができる。尚、図３におけるスペクトラム特性はＡＰＡＡ１からの送受信信号のテーパ形状を変化させることで変わることはいうまでもない。
【００１７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。図４において、図１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図４に示すＡＰＰＡ１は、複数のタイミング調整回路１７の代わりに、各送受信モジュール１３の送信用増幅器Ａ１５ａと受信用増幅器Ｂ１５ｂとの電源供給タイミングを調整して各送受信モジュール１３における動作タイミングを各々時間軸方向に設定した時間分だけずらす複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路１８を備えている。
【００１８】
従って、この実施の形態２によれば、電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路１８により、増幅器Ａ１５ａおよび増幅器Ｂ１５ｂの電源ＯＮ／ＯＦＦを調整して、電源供給タイミングを任意に設定できる。従って、各送受信モジュール１３における動作タイミングを、従来同時に管理されている動作基準点から各々時間軸方向に任意に設定した時間分だけずらすことができ、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００１９】
さらに、増幅器Ａ１５ａおよび増幅器Ｂ１５ｂの動作タイミングをずらすことで信号の出力を変えているため、各アンテナ素子１６からの送信信号は位相同期がとられたものとなるという効果も得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。図５において、図４と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図５に示すＡＰＰＡ１は、図４に示す実施の形態２の構成に対し、複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路１８の電源ＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ設定するデータを予め保持する複数のデータ保持回路１９をさらに備えている。
【００２１】
従って、この実施の形態３によれば、電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路１８に対して任意に設定する時間を予めデータ保持回路１９に設定しておき、動作時にデータ保持回路１９から電源ＯＮ／ＯＦ設定データを読み出すようにすることで、実施の形態２と同様な効果を得ることができ、さらに、装置の高速化が図れる。
【００２２】
なお、上記各実施の形態において、送信時と受信時の動作タイミングを個別に調整可能とすることにより、すなわち、実施の形態１においては複数のタイミング調整回路１７により、また、実施の形態２及び３においては複数の電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路１８により送信時と受信時の動作タイミングを個別に調整することで、送信時と受信時で異なるテーパをかけることが可能となる。これにより、微小信号受信時における受信感度の損失を抑制させる効果が得られる。また、送信スペクトル波形と受信スペクトル波形を変えることにより、送信信号強度が高い周波数成分を受信時には低い周波数成分とすることで不要な信号を受信しにくくなるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の各アンテナ素子１６の励振タイミングをずらした場合のＡＰＡＡ１から送受信される電磁波の電力密度波形のイメージを示す図である。
【図３】図１のＡＰＡＡ１から送受信される電磁波の電力波形をテーパにした時のスペクトラム特性の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるＡＰＡＡの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  アクティブフェーズドアレーアンテナ（ＡＰＡＡ）、２  送信機、３  受信機、４  送受切換制御部、５  位相制御部、６  冷却部、１１ａ〜１１ｃ  送受切換器、１２  合成分配器、１３  送受信モジュール、１４  移相器、１５ａ  増幅器Ａ、１５ｂ  増幅器Ｂ、１６  アンテナ素子、１７  タイミング調整回路、１８  電源ＯＮ／ＯＦＦ調整回路、１９  データ保持回路。
【図１】
2008256502.tif 000003
【図２】
2008256502.tif 000004
【図３】
2008256502.tif 000005
【図４】
2008256502.tif 000006
【図５】
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