(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル送信信号をパルス変調したパルス信号であって前記デジタル送信信号に対応するアナログ送信信号を含んだパルス信号が複数与えられ、複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号を無線信号として送信する送信部と、
前記送信部に与えられる複数の前記パルス信号、及び複数の前記パルス信号に対応する複数の前記デジタル送信信号の少なくともいずれかに対して、複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係を調整する調整処理を行う調整部と、を備え、
前記調整部は、
複数の前記パルス信号それぞれに対応して設けられ、複数の前記パルス信号を一時的に記憶する複数のメモリ部と、
前記複数のメモリ部に動作クロックを供給しクロックタイミングが互いに同期した複数の前記パルス信号を前記複数のメモリ部から出力させるクロック供給部と、を備え、
前記複数のメモリ部から出力された複数の前記パルス信号は、当該複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係が、複数の前記アナログ送信信号それぞれに予め設定された位相の関係となっている
アレーアンテナシステム。
【請求項２】
前記調整部は、前記複数のメモリ部の前段において、複数の前記デジタル送信信号それぞれに対して位相を調整することで前記調整処理を行う位相調整部をさらに備えている請求項１に記載のアレーアンテナシステム。
【請求項３】
前記パルス信号を外部から受け付ける入力部をさらに備えている請求項１に記載のアレーアンテナシステム。
【請求項４】
前記デジタル送信信号を外部から受け付ける入力部と、
受け付けた前記デジタル送信信号をパルス変調し、パルス変調して得た前記パルス信号を前記調整部に与える変調部と、をさらに備えている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアレーアンテナシステム。
【請求項５】
複数の前記パルス信号は、前記デジタル送信信号をΔΣ変調して得たパルス信号である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアレーアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの基地局装置等に用いられるアレーアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信システムの基地局装置には、指向性の調整が可能なアレーアンテナが用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
アレーアンテナは、複数のアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の移相器とを備えている。
アレーアンテナは、外部から与えられる無線周波数のアナログの送信信号を複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、各送信信号を複数のアンテナ素子を通じて空間に放射する。複数の移相器は、複数の送信信号それぞれの相対的な位相の関係を調整することで、複数のアンテナ素子から放射されたときの送信信号の指向性を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０７５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のアレーアンテナにおいて、各アンテナ素子それぞれには信号ケーブルが接続されており、アナログの送信信号は信号ケーブルを通じて各アンテナ素子に与えられる。
このため、各アンテナ素子に接続される信号ケーブル同士の長さの違いや接続態様等の相違によって複数の送信信号間で遅延誤差が生じる。
ここで、移相器によって上記遅延誤差を含めた位相の調整を行い、上記遅延誤差を解消することが考えられるが、移相器自身が遅延誤差を生じさせる要因となりうるため、精度よく位相調整することが困難な場合がある。
【０００６】
このように、上記従来のアレーアンテナでは、アナログの送信信号を取り扱うことから時間軸上で連続的に処理する必要があり、遅延誤差が生じると当該遅延誤差を吸収することが難しく、複数の送信信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することを困難なものとしていた。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各アンテナから送信される送信信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができるアレーアンテナシステム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】
【０００８】
一実施形態であるアレーアンテナシステムは、デジタル送信信号をパルス変調したパルス信号であって前記デジタル送信信号に対応するアナログ送信信号を含んだパルス信号が複数与えられ、複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号を無線信号として送信する送信部と、前記送信部に与えられる複数の前記パルス信号、及び複数の前記パルス信号に対応する複数の前記デジタル送信信号の少なくともいずれかに対して、複数の前記パルス信号それぞれに含まれる前記アナログ送信信号の相対的な位相の関係を調整する調整処理を行う調整部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
上記アレーアンテナシステムによれば、各アンテナから送信される送信信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アレーアンテナシステムを備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
【図２】デジタルＲＦ信号を通信装置に与えて送信させたときの当該通信装置周囲の信号強度を示すグラフである。
【図３】第２実施形態に係るアンテナシステムを備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態に係るアンテナシステムを備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
【図５】校正処理の一例を示す図である。
【図６】第３実施形態の変形例に係るアンテナシステムを構成する送信モジュール１１を示すブロック図である。
【図７】変形例に係るアンテナシステムの校正処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態の説明］
【００１２】
まず最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態に係るアレーアンテナシステムは、デジタル送信信号をパルス変調したパルス信号であって前記デジタル送信信号に対応するアナログ送信信号を含んだパルス信号が複数与えられ、複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号を無線信号として送信する送信部と、前記送信部に与えられる複数の前記パルス信号、及び複数の前記パルス信号に対応する複数の前記デジタル送信信号の少なくともいずれかに対して、複数の前記パルス信号に含まれる複数の前記アナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係を調整する調整処理を行う調整部と、を備えている。
【００１３】
上記のように構成されたアレーアンテナシステムによれば、調整部は、複数のデジタル送信信号、又は複数のパルス信号を調整対象としている。このため、調整部は、各パルス信号それぞれのクロックタイミングや各パルス信号に含まれるアナログ送信信号の位相を精度よく調整することができる。この結果、複数のパルス信号に含められた状態で、送信部に与えられる複数のアナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができ、送信される無線信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができる。
【００１４】
（２）上記アレーアンテナシステムにおいて、前記調整部は、複数の前記パルス信号それぞれに対応して設けられ、これら複数の前記パルス信号を一時的に記憶して複数の前記パルス信号のクロックタイミングを調整することで前記調整処理を行うバッファであることが好ましい。
この場合、バッファよりも前段において、複数のパルス信号それぞれが遅延誤差を含んでいたとしても、バッファによって複数のパルス信号のクロックタイミングを精度よく調整することができ、複数のパルス信号に含まれるアナログ送信信号の位相を精度よく調整することができる。これにより、複数のアナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係をより精度よく調整することができる。
【００１５】
（３）上記アレーアンテナシステムにおいて、前記調整部は、複数の前記デジタル送信信号それぞれに対して位相を調整することで前記調整処理を行う位相調整部であってもよい。
この場合、複数のデジタル送信信号の位相を調整することで、パルス信号に含まれた状態でのアナログ送信信号の位相を調整でき、複数のパルス信号それぞれに含まれる複数のアナログ送信信号の相対的な位相の関係を精度よく調整することができる。
【００１６】
（４）また、上記（３）において、前記位相調整部は、複数の前記デジタル送信信号それぞれにおける相対的な位相の基準を示す基準位相であって前記送信部から送信される前記無線信号を受信したときの受信強度により校正した基準位相に基づいて位相を調整することで前記調整処理を行うことが好ましい。
この場合、複数のパルス信号それぞれに相対的な遅延誤差が生じているとしても、基準位相に基づいて位相を調整することで、複数のアナログ送信信号それぞれの相対的な位相の関係を適切に調整することができる。
【００１７】
（５）また、上記（１）又は（２）において、前記パルス信号を外部から受け付ける入力部をさらに備えていることが好ましく、この場合、アレーアンテナシステムは、パルス信号を受け付けて送信することができる。
【００１８】
（６）また、上記（１）から（４）において、前記デジタル送信信号を外部から受け付ける入力部と、受け付けた前記デジタル送信信号をパルス変調し、パルス変調して得た前記パルス信号を前記調整部に与える変調部と、をさらに備えていてもよく、この場合、アレーアンテナシステムは、デジタル送信信号を受け付けることができる。
【００１９】
（７）さらに、複数の前記パルス信号は、前記デジタル送信信号をΔΣ変調して得たパルス信号であることが好ましい。
【００２０】
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔通信装置について〕
図１は、アレーアンテナシステムを備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
この通信装置１は、他の通信装置との間で無線通信を行う機能を有しており、通信信号に関する信号処理を行う信号処理装置２と、アレーアンテナシステム３とを備えている。なお、図１では、通信装置１の送信部を示している。
【００２１】
信号処理装置２は、信号処理部４と、バンドパス型ΔΣ変調器（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）５とを備えている。
信号処理部４は、デジタルのベースバンド信号（例えば、ＩＱベースバンド信号）に対して、デジタル直交変調などの一次変調を行って、デジタルの送信信号（デジタルＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号）を生成する。ここで、デジタルＲＦ信号の搬送波周波数はｆ０である。
信号処理部４は、生成したデジタルＲＦ信号を、ΔΣ変調器５に与える。なお、前記一次変調は、直交変調に限られず、ベースバンド信号を搬送波（周波数ｆ０）によって変調するものであればよい。
【００２２】
ΔΣ変調器５は、信号処理部４から与えられるデジタルＲＦ信号に対してΔΣ変調を行い、デジタル信号であるパルス信号（量子化信号）を出力する。
【００２３】
信号処理装置２が出力するパルス信号は、搬送波周波数がｆ０のＲＦ信号（アナログ送信信号）を信号成分として含んでおり、搬送波周波数がｆ０のＲＦ信号を表現している。
また、前記パルス信号は、ＲＦ信号以外にΔΣ変調によって生じた量子化雑音等といった他の周波数の信号も信号成分として含んでいる。信号処理装置２が出力するパルス信号は、アレーアンテナシステム３（以下、単にアンテナシステム３ともいう）に与えられる。
【００２４】
アンテナシステム３は、無線周波数の信号を送受信するためのアンテナ素子９を複数（図例では４個）備えており、通信装置１が他の通信装置との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。
各アンテナ素子９は、互いに所定間隔で配列されており、アレーアンテナを構成している。よって、アンテナシステム３は、各アンテナ素子９から送信される各信号それぞれの位相を調整することでビームを形成する機能を有している。
【００２５】
〔第１実施形態に係るアレーアンテナシステムについて〕
アンテナシステム３は、信号処理装置２から与えられるパルス信号を受け付ける入力部１０と、アンテナ素子９それぞれに対応して設けられた複数（図例では４つ）の送信モジュール１１とを備えている。
入力部１０は、信号処理装置２から与えられるパルス信号を受け付けると、このパルス信号を各送信モジュール１１に分配するための分配部１２に与える。
分配部１２は、与えられたパルス信号を各送信モジュール１１に分配する。各送信モジュール１１に与えられるパルス信号は、一のパルス信号を分配したものなので、各パルス信号が表現するＲＦ信号は互いに同じ位相となっている。
【００２６】
各送信モジュール１１は、入力部１０及び分配部１２を介して信号処理装置２から与えられるパルス信号からアナログのＲＦ信号を取り出してアンテナ素子９から無線送信する機能を有している。各送信モジュール１１は、アンテナシステム３の筐体内に収容されている。
各送信モジュール１１は、メモリ部１５と、アナログのバンドパスフィルタ１６と、移相器１７と、電力増幅器１８と、アンテナ素子９とを含んで構成されている。なお、各送信モジュール１１は、それぞれがほぼ同じ構成とされている。
【００２７】
メモリ部１５は、分配部１２の後段に接続されており、信号処理装置２からのパルス信号が与えられる。メモリ部１５は、ＦｉＦｏメモリ（Ｆｉｒｓｔ−ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ  Ｍｅｍｏｒｙ：先入れ先出しメモリ）によって構成されており、信号処理装置２から与えられるパルス信号を後段のバンドパスフィルタ１６に与える。またメモリ部１５は、パルス信号を一時的に記憶し、当該パルス信号をバンドパスフィルタ１６に向けて出力するタイミングを調整することでパルス信号のクロックタイミングを調整する機能を有している。
【００２８】
バンドパスフィルタ１６は、メモリ部１５の後段に接続されている。バンドパスフィルタ１６が信号の通過を許容する帯域は、搬送波周波数ｆ０であるＲＦ信号の周波数帯域を含むように設定されている。
よって、メモリ部１５からパルス信号が与えられると、バンドパスフィルタ１６は、パルス信号の内、当該パルス信号に含まれているＲＦ信号の周波数成分を通過させ、量子化雑音等の他の周波数成分の通過を阻止する。
【００２９】
パルス信号は、バンドパスフィルタ１６を通過することで、量子化雑音等が除去され、アナログの送信信号としてのＲＦ信号となる。
つまり、バンドパスフィルタ１６は、メモリ部１５から与えられるパルス信号からアナログのＲＦ信号を取り出し、取り出したＲＦ信号を後段の移相器１７に与える取出部としての機能を有している。
【００３０】
移相器１７は、バンドパスフィルタ１６の後段に接続されており、バンドパスフィルタ１６から与えられるＲＦ信号の位相を調整する。つまり、移相器１７は、アナログ信号用の移相器である。
移相器１７は、位相調整したＲＦ信号を後段の電力増幅器１８に与える。
電力増幅器１８は、移相器１７から与えられるＲＦ信号の電力を増幅する。電力増幅器１８の出力端には、アンテナ素子９が接続されている。
電力増幅器１８は、増幅したＲＦ信号をアンテナ素子９に与える。
アンテナ素子９に与えられたＲＦ信号は、アンテナ素子９から空間に放射され、無線信号として送信される。
【００３１】
なお、バンドパスフィルタ１６、移相器１７、電力増幅器１８、及びアンテナ素子９は、ＲＦ信号を含んだパルス信号が与えられ、与えられたパルス信号に含まれるＲＦ信号を無線信号として送信する送信処理部１３を構成している。このような、アナログ信号に関する処理を行う送信処理部１３は、アンテナ素子９に対応して複数（図例では４つ）設けられている。
これら４つの送信処理部１３は、ＲＦ信号を含んだパルス信号が複数与えられ、複数のパルス信号に含まれる複数のＲＦ信号を無線信号として送信する送信部１４を構成している。
【００３２】
以上のように、各送信モジュール１１は、信号処理装置２から与えられ分配されたデジタルのパルス信号からアナログのＲＦ信号を取り出して無線信号として送信する機能を有している。
また、各送信モジュール１１は、与えられたパルス信号のクロックタイミングを調整するとともに、バンドパスフィルタ１６の後段に接続された移相器１７によってアンテナ素子９から送信するＲＦ信号の位相を調整する機能も有している。
【００３３】
アンテナシステム３は、各送信モジュール１１のメモリ部１５に動作クロックを供給するためのクロック供給部２０を備えている。
各送信モジュール１１のメモリ部１５は、クロック供給部２０から与えられる動作クロックのタイミングに従って一時的に記憶したパルス信号をバンドパスフィルタ１６に向けて出力する。
クロック供給部２０と各メモリ部１５とを接続している経路２０ａは、クロック供給部２０が出力した動作クロックが各メモリ部１５に到達したときに各メモリ部１５の動作タイミングが同期するように、その線路長が調整されている。
よって、各メモリ部１５がパルス信号をバンドパスフィルタ１６に向けて出力する際のタイミングは互いに同期する。
これにより、各メモリ部１５は、各パルス信号それぞれのクロックタイミングを同期させる。
【００３４】
各メモリ部１５から出力されるパルス信号は、そのクロックタイミングが互いに同期された状態でバンドパスフィルタ１６に与えられる。
このため、例えば、分配部１２から各メモリ部１５までの間の経路において、各メモリ部１５に与えられるパルス信号それぞれに相対的な遅延が生じていたとしても、各メモリ部１５が各パルス信号のクロックタイミングを同期させることによって、各メモリ部１５後段においては、各パルス信号に生じていた遅延誤差を抑圧することができる。
【００３５】
各メモリ部１５によってクロックタイミングが互いに同期するように調整された各パルス信号は、バンドパスフィルタ１６を通過することで、量子化雑音等が除去されてＲＦ信号となる。
各パルス信号から取り出された各ＲＦ信号は、その位相が互いにほぼ一致した状態となる。
【００３６】
つまり、各パルス信号が表現するＲＦ信号は、上述したように互いに同じ位相なので、各パルス信号に遅延誤差が生じたまま当該各パルス信号をバンドパスフィルタ１６に与えると、取り出されるＲＦ信号には互いに遅延が生じ、位相差が生じることとなる。
一方、本実施形態では、各パルス信号は、クロックタイミングが互いに同期された状態でバンドパスフィルタ１６に与えられるので、得られるＲＦ信号は、その位相が互いにほぼ一致した状態となる。
【００３７】
その後、各ＲＦ信号は、バンドパスフィルタ１６後段の移相器１７によって、アンテナシステム３に対して予め定められている方向にビームが形成されるように位相調整される。
このとき、各移相器１７には、位相が互いにほぼ一致しているＲＦ信号が安定的に与えられるので、各移相器１７は、ＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を維持しつつ位相調整を精度よく行うことができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態の複数のメモリ部１５は、複数のパルス信号それぞれに対応して設けられ、複数のパルス信号を一時的に記憶し、複数のパルス信号のクロックタイミングを調整することで、複数のパルス信号が表現するＲＦ信号それぞれの位相が同期するように調整する調整処理を行うバッファとしての機能を有している。
つまり、複数のメモリ部１５は、複数のパルス信号に対して、当該複数のパルス信号が表現するＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を調整する調整処理を行うように構成されている。
【００３９】
〔効果について〕
本実施形態のアンテナシステム３は、デジタルＲＦ信号（デジタル送信信号）をΔΣ変調（パルス変調）したパルス信号であってデジタルＲＦ信号に対応するＲＦ信号（アナログ送信信号）を含んだパルス信号が複数与えられ、複数のパルス信号に含まれる複数のＲＦ信号を無線信号として送信する送信部１４と、送信部１４に与えられる複数のパルス信号に対して、複数のパルス信号に含まれる複数のＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を調整する調整処理を行う調整部としての複数のメモリ部１５とを備えている。
【００４０】
上記構成のアンテナシステム３によれば、各メモリ部１５は、デジタル信号であるパルス信号を調整対象としている。デジタル信号はアナログ信号と比較して精度よく制御することが容易であるため、各メモリ部１５は、各パルス信号それぞれのクロックタイミングを容易に調整することができる。この結果、複数のパルス信号に含められた状態で、送信部１４に与えられる複数のＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができ、各アンテナ素子９から送信される無線信号それぞれの相対的な位相の関係を精度よく調整することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、複数のメモリ部１５は、複数のパルス信号を一時的に記憶し、複数のパルス信号のクロックタイミングを調整することで、複数のパルス信号が表現するＲＦ信号それぞれの位相が同期するように調整する調整処理を行うバッファを構成している。
【００４２】
これにより、複数のメモリ部１５よりも前段において、複数のパルス信号それぞれが各部の線路長の差や線路状態の相違等に起因して遅延誤差を含んでいたとしても、複数のメモリ部１５によって複数のパルス信号のクロックタイミングが同期するように精度よく調整することができ、複数のパルス信号に含まれるＲＦ信号の位相を精度よく調整することができる。これにより、複数のＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係についてより精度よく調整することができる。
【００４３】
また、本実施形態のアンテナシステム３では、デジタルのパルス信号を外部としての信号処理装置２から受け付ける入力部１０を備えているので、アンテナシステム３はパルス信号を受け付けて送信することができる。
【００４４】
〔ビーム形成について〕
本実施形態では、デジタルＲＦ信号に対してΔΣ変調して得たパルス信号をアンテナシステム３に与えた場合を示したが、このようなパルス信号を用いて信号送信を行ってビーム形成が可能であるか否かについてシミュレーションを行い、確認試験を行った。
【００４５】
この確認試験では、２つの送信モジュール１１を備えた通信装置を用い、搬送波周波数ｆ０が２．１４ＧＨｚのデジタルＲＦ信号を通信装置に与えて送信させたときの当該通信装置周囲の信号強度を求めた。
【００４６】
図２は、デジタルＲＦ信号を通信装置に与えて送信させたときの当該通信装置周囲の信号強度を示すグラフである。図中、縦軸は、与えられたデジタルＲＦ信号に基づいて通信装置が送信したＲＦ信号の信号強度を示している。横軸は、通信装置の周囲の角度を示しており、角度が０度のときに通信装置が有する２つのアンテナ素子９の正面を示しており、正面を基準としたときの通信装置周囲の角度を示している。
【００４７】
図２中、実線Ｐは、２つのアンテナ素子９それぞれから同位相のＲＦ信号を送信したときの結果を示している。この実線Ｐでは、０度、及び、±２２．５度近傍で極大値が見られ、±１１度、及び、±３６度近傍で極小値が見られる。
破線Ｑは、２つのアンテナ素子９それぞれから逆位相のＲＦ信号を送信したときの結果を示している。この破線Ｑでは、±１１度、及び、±３６度近傍で極大値がみられ、０度、及び、±２２．５度近傍で極小値が見られる。
つまり、図２からは、デジタルＲＦ信号を通信装置に与えて送信したときにビームが形成されること、及び、形成されるビームは各アンテナ素子９から送信されるＲＦ信号の位相を調整することでビームの方向を調整できることが確認できる。
【００４８】
〔第２実施形態について〕
図３は、第２実施形態に係るアンテナシステム３を備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
本実施形態のアンテナシステム３は、各送信モジュール１１がΔΣ変調器２５を備えている点、及び、アナログの移相器１７に代えて、デジタルＲＦ信号の位相を調整する位相調整部２６を備えている点である。
【００４９】
本実施形態のアンテナシステム３が接続されている信号処理装置２は、信号処理部４を備えている。この信号処理部４は、第１実施形態と同様、デジタルＲＦ信号を生成する。
信号処理部４は、生成したデジタルＲＦ信号をアンテナシステム３の入力部１０に与える。
よって、本実施形態のアンテナシステム３の入力部１０は、信号処理装置２から与えられるデジタルＲＦ信号を受け付ける。
【００５０】
入力部１０は、信号処理装置２から与えられるデジタルＲＦ信号を受け付けると、このデジタルＲＦ信号を分配部１２に与え、デジタルＲＦ信号を各送信モジュール１１に分配する。なお、各送信モジュール１１に分配されるデジタルＲＦ信号は、互いに同じ位相となっている。
【００５１】
各送信モジュール１１は、入力部１０及び分配部１２を介して信号処理装置２から与えられるデジタルＲＦ信号をΔΣ変調してパルス信号を生成し、このパルス信号からアナログのＲＦ信号を取り出してアンテナ素子９から無線送信する機能を有している。
本実施形態の送信モジュール１１は、上述のように、位相調整部２６と、ΔΣ変調器２５とを備えている。
【００５２】
位相調整部２６は、分配部１２の後段に接続されており、信号処理装置２からのデジタルＲＦ信号が与えられる。位相調整部２６は、与えられたデジタルＲＦ信号の位相を調整する機能を有している。
位相調整部２６は、位相を調整した後のデジタルＲＦ信号を後段のΔΣ変調器２５に与える。つまり、位相調整部２６は、ΔΣ変調前のデジタルＲＦ信号に対して位相を調整することで調整処理を行う。
【００５３】
ΔΣ変調器２５は、位相調整部２６の後段に接続されている。ΔΣ変調器２５は、第１実施形態の信号処理装置２が有するΔΣ変調器５と同様の構成であり、位相調整部２６から与えられる位相調整されたデジタルＲＦ信号に対してΔΣ変調を行い、ＲＦ信号を表現するパルス信号を出力する。
ΔΣ変調器２５は、出力したパルス信号を後段のメモリ部１５に与える。
【００５４】
メモリ部１５、バンドパスフィルタ１６、及び電力増幅器１８は、第１実施形態と同様の構成である。
よって、メモリ部１５は、ΔΣ変調器２５からのパルス信号を一時的に記憶し、他のメモリ部１５と同期して記憶したパルス信号をバンドパスフィルタ１６に向けて出力し、各パルス信号のクロックタイミングを同期させる。
バンドパスフィルタ１６に与えられるパルス信号は、バンドパスフィルタ１６を通過することでＲＦ信号となる。パルス信号から取り出されるＲＦ信号は、電力増幅器１８及びアンテナ素子９を通じて送信される。
【００５５】
つまり、バンドパスフィルタ１６、電力増幅器１８、及びアンテナ素子９は、アンテナ部１３を構成している。また、送信処理部１３は、アンテナ素子９に対応して４つ設けられており、これら４つの送信処理部１３は、送信部１４を構成している。
【００５６】
本実施形態のアンテナシステム３は、各送信モジュール１１の位相調整部２６が行うデジタルＲＦ信号に対する位相調整を制御する制御部３０を備えている。
制御部３０は、各位相調整部２６の移相量を制御して、アンテナ素子９から送信されるＲＦ信号が形成するビームの方向を制御する。
【００５７】
各位相調整部２６は、制御部３０の指示に従ってデジタルＲＦ信号の位相調整を行う。なお、ここで、各位相調整部２６が行う位相調整とは、デジタルＲＦ信号のクロックタイミングに対してＲＦ信号を移相させることをいう。
【００５８】
各位相調整部２６が位相調整したデジタルＲＦ信号は、それぞれ対応するΔΣ変調器２５に与えられる。各ΔΣ変調器２５は、位相調整された状態のＲＦ信号を表現するパルス信号を生成する。
【００５９】
各ΔΣ変調器２５から出力されるパルス信号は、クロックタイミングを同期させると、各パルス信号が表現するＲＦ信号が、制御部３０及び各位相調整部２６によって設定された位相の関係を維持した状態となっている。
【００６０】
よって、この状態で各パルス信号それぞれがバンドパスフィルタ１６を通過したときに取り出されるＲＦ信号は、制御部３０及び位相調整部２６によって設定された位相の関係を維持した状態のＲＦ信号として取り出される。
【００６１】
このように、ΔΣ変調前のデジタルＲＦ信号それぞれに対して位相調整を行い、その後パルス信号とされた後、各パルス信号のクロックタイミングを同期させれば、メモリ部１５後段までの間に遅延が生じたとしても、その遅延が抑圧され、各位相調整部２６による位相調整の精度が低下するのを抑制することができる。
【００６２】
その後、各ＲＦ信号は、バンドパスフィルタ１６後段の電力増幅器１８によって増幅され、各アンテナ素子９から送信される。
【００６３】
以上のように、本実施形態の位相調整部２６は、ΔΣ変調前のデジタルＲＦ信号に対して位相を調整することで、複数のパルス信号が表現するＲＦ信号の位相を調整できる。つまり、パルス信号に含まれた状態でのＲＦ信号の位相を調整することができ、複数のパルス信号それぞれに含まれる複数のＲＦ信号の相対的な位相の関係を精度よく調整することができる。この結果、送信部１４から複数のアンテナ素子９を介して送信される複数の無線信号の相対的な位相の関係をより精度よく調整することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、位相調整部２６は、ΔΣ変調前のデジタルＲＦ信号に対して位相を調整するとともに、複数のメモリ部１５が複数のパルス信号に対してクロックタイミングを調整するように構成されている。
つまり、本実施形態では、調整部としての位相調整部２６及びメモリ部１５が、ΔΣ変調前のデジタルＲＦ信号、及び複数のバンドパスフィルタ１６に与えられる複数のパルス信号の両方に対して、当該複数のパルス信号が表現するＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を調整する調整処理を行うように構成されている。
このため、本実施形態によれば、デジタルＲＦ信号に対して位相調整した上で、パルス信号のクロックタイミングを同期させることができ、ＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係をさらに精度よく調整することができる。
【００６５】
また、本実施形態のアンテナシステム３の入力部１０は、デジタルＲＦ信号を信号処理装置２から受け付けるように構成されているので、アンテナシステム３はデジタルＲＦ信号を受け付けて送信することができる。
【００６６】
〔第３実施形態について〕
図４は、第３実施形態に係るアンテナシステム３を備えた通信装置の一部を示すブロック図である。
本実施形態のアンテナシステム３は、メモリ部１５が無い点で第２実施形態と相違している。その他の点については、第２実施形態と同様である。
【００６７】
本実施形態では、第２実施形態のようにメモリ部１５がないので、複数のΔΣ変調器２５が生成するパルス信号それぞれのクロックタイミングを同期させることができない。
このため、各送信モジュール１１が出力するＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係も把握できない。
【００６８】
そこで、本実施形態のアンテナシステム３は、各送信モジュール１１が出力するＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を予め把握するための校正処理を実施し、校正処理によって得られた、各送信モジュール１１が出力するＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係に基づいて位相調整を行う。
校正処理では、各送信モジュール１１が出力しアンテナ素子９から送信されるＲＦ信号を実際に受信し、そのときの受信強度から各送信モジュール１１における位相の基準となる基準位相を求める。
【００６９】
図５は、校正処理の一例を示す図である。
図中、校正処理を行うには、まず、本実施形態のアンテナシステム３の正面に、当該アンテナシステム３が送信するＲＦ信号を受信する受信装置３５を所定の距離を置いて設置する。
受信装置３５は、アンテナ３６によって、アンテナシステム３の各アンテナ素子９から送信されるＲＦ信号を受信する機能を有している。
【００７０】
アンテナシステム３の正面に受信装置３５を設置した後、アンテナシステム３にＲＦ信号を送信させる。
このとき、受信装置３５は、アンテナシステム３から送信されるＲＦ信号（無線信号）の受信強度を逐次測定し、アンテナシステム３の制御部３０に測定した受信強度を示す情報を逐次与える。
【００７１】
アンテナシステム３は、各アンテナ素子９に対応する送信モジュール１１の位相調整部２６を調整しつつ、送信電力を一定にしてＲＦ信号を送信する。
このときに、アンテナシステム３の制御部３０は、受信装置３５における受信強度が最大となるように、各位相調整部２６を調整する。
【００７２】
ここで、受信装置３５における受信強度が最大となるときに、各アンテナ素子９から送信されるＲＦ信号は、アンテナシステム３の正面方向にビームを形成しているといえる。
【００７３】
よって、制御部３０は、受信装置３５における受信強度が最大となるときの各位相調整部２６の位相に関する設定を基準位相として記憶する。
これによって、制御部３０は、各位相調整部２６の設定を基準位相にすれば、アンテナシステム３の正面方向にビームを形成するように位相調整できる。
上記のように、各位相調整部２６の設定を基準位相に設定したとき、各送信モジュール１１が出力するＲＦ信号は、アンテナシステム３の正面方向にビームを形成する上で、互いの遅延が抑制されるように精度よく位相調整がなされている。
【００７４】
制御部３０は、この基準位相に基づいて各位相調整部２６を制御して位相調整を行えば、アンテナシステム３の正面方向だけでなく他の方向に対してもビーム形成することができる。
【００７５】
以上のようにして、制御部３０は、校正処理を行うことによって各位相調整部２６の基準位相を求めることができる。
【００７６】
本実施形態では、各位相調整部２６が、パルス変調前のデジタルＲＦ信号それぞれにおける相対的な位相の基準を示す基準位相であって複数のアンテナ素子９を介して送信部１４から送信されるＲＦ信号（無線信号）を受信したときの受信強度による校正処理で求めた基準位相に基づいて位相を調整することで調整処理を行うので、複数のパルス信号それぞれに相対的な遅延誤差が生じているとしても、基準位相に基づいて位相を調整すれば、校正処理にて実際に送信されたＲＦ信号に基づいた位相の設定とすることができるので、ＲＦ信号それぞれの相対的な位相の関係を適切に調整することができる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、制御部３０が各位相調整部２６の基準位相を記憶する場合を示したが、制御部３０は、求めた基準位相を各位相調整部２６に与え各位相調整部２６に記憶させてもよい。この場合、各位相調整部２６は、記憶した自らの基準位相に基づいて位相調整を行う。
【００７８】
図６は、第３実施形態の変形例に係るアンテナシステム３を構成する送信モジュール１１を示すブロック図である。
図６中、この変形例に係るアンテナシステム３の送信モジュール１１は、位相調整部２６、ΔΣ変調器２５、バンドパスフィルタ１６、及び電力増幅器１８の他、信号処理部４を備えている。
つまり、本実施形態のアンテナシステム３を構成する送信モジュール１１は、それぞれ独立して設置され、各送信モジュール１１のアンテナ素子９がアレーアンテナを構成して信号を送信することができる。
なお、各送信モジュール１１の送信処理部１３は、それぞれ独立した状態で送信部１４を構成している。
【００７９】
各送信モジュール１１の信号処理部４には、予め、アンテナシステム３として送信するＲＦ信号が記憶されており、各送信モジュール１１は、互いに同じ情報を含んだＲＦ信号を同期して送信するように設定されている。
【００８０】
図７は、変形例に係るアンテナシステム３の校正処理の一例を示す図である。図７に示すように、本変形例では、上述したように、各送信モジュール１１を一つの筐体に収容することなく、互いに適度に離れた位置に配置することができる。
【００８１】
なお、校正処理を行うときには、各送信モジュール１１が有する位相調整部２６を制御し基準位相を求めるために、制御部３０を各送信モジュール１１に接続する必要がある。一度、基準位相を求め、各送信モジュール１１の位相調整部２６等に記憶させれば、各送信モジュール１１は、互いに独立して動作することができる。
【００８２】
上記変形例では、各送信モジュール１１を離れた位置に配置することができるので、アンテナシステム３を設置する際の自由度を高めることができる。
【００８３】
〔その他〕
上記第１実施形態及び第２実施形態では、複数のメモリ部１５が、各パルス信号のクロックタイミングを同期させて調整する場合を例示したが、例えば、各メモリ部１５に与える動作クロックをメモリ部１５ごとに個別に設定することができるように構成した場合には、各パルス信号のクロックタイミングを同期させるだけでなく、各パルス信号のクロックタイミングを個別に調整し、各パルス信号が表現するＲＦ信号の相対的な位相の関係を調整することもできる。
【００８４】
また、上記各実施形態では、ΔΣ変調によって変調されたパルス信号からＲＦ信号を取り出すためにバンドパスフィルタを用いた場合を示したが、取り出す対象の周波数帯域の信号を取り出すことができれば、バンドパスフィルタに限らず、ローパスフィルタや、その他のフィルタを用いてもよいし、取り出す対象の周波数帯域の信号を取り出すことができる機能を有しているデバイスであれば用いることができる。
【００８５】
〔むすび〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１  通信装置
２  信号処理装置
３  アレーアンテナシステム
４  信号処理部
５  変調器
９  アンテナ素子
１０  入力部
１１  送信モジュール
１２  分配部
１３  送信処理部
１４  送信部
１５  メモリ部
１６  バンドパスフィルタ
１７  移相器
１８  電力増幅器
２０  クロック供給部
２０ａ  経路
２５  ΔΣ変調器
２６  位相調整部
３０  制御部
３５  受信装置
３６  アンテナ
【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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