(57)【要約】【課題】回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナからＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができるフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法を得ることを目的とする。【解決手段】ミキサ４から出力された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナ６の回転角がＬｏ周波数の信号の放射方向に応じて調整されているように構成する。これにより、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナ６からＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間周波数の信号を発生する第１の信号発生器と、
ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、
前記第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記移相器により位相が調整された中間周波数の信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記中間周波数の信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、
前記ローカル周波数の信号の放射方向に応じて回転角が調整され、前記ミキサから出力された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナと
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記ミキサと前記素子アンテナの間に、前記ローカル周波数の信号の通過を抑えるフィルタが挿入されていることを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の素子アンテナは、空間に放射するローカル周波数の信号の位相が、前記ローカル周波数の信号の放射方向で共相となる回転角に調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の素子アンテナは、空間に放射するローカル周波数の信号の位相がランダム位相となるように回転角が調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の素子アンテナが直線上に配列されており、
前記複数の素子アンテナは、空間に放射するローカル周波数の信号の位相が、前記複数の素子アンテナの配列順に同相と逆相が繰り返されるように、回転角が調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の素子アンテナが２次元に配列されており、
前記複数の素子アンテナは、空間に放射するローカル周波数の信号の位相が、前記複数の素子アンテナの配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返されるように、回転角が調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項７】
前記複数の素子アンテナのうち、一部の素子アンテナの回転角が０°に調整され、残りの素子アンテナの回転角が１８０°に調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項８】
前記複数の素子アンテナは、円偏波を送受信するアンテナで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数の素子アンテナがＮ素子単位でサブアレーを構成し、複数のサブアレーからフェーズドアレーアンテナが構成されており、
前記複数のサブアレーは、Ｎ本の素子アンテナの回転角が１８０°／Ｎずつ異なるシーケンシャルサブアレーであることを特徴とする請求項８記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項１０】
前記サブアレー毎に、Ｎ本の素子アンテナの回転角が異なっていることを特徴とする請求項９記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項１１】
前記移相器及び前記ミキサを含む回路が、半導体ウェハ又は回路基板に形成されており、
前記半導体ウェハ又は前記回路基板に形成されて回路に対して、事前に回転角が調整されている前記素子アンテナが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項１２】
前記移相器及び前記ミキサを含む複数の回路が、半導体ウェハを構成している複数のレティクル内にそれぞれ形成されており、
前記レティクル内に形成されている前記複数の回路のうち、一部の回路の配置が反転した状態で前記レティクル内に形成され、
前記複数の回路に対して、事前に回転角が調整されている前記素子アンテナが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項１３】
ベースバンド信号を発生する第１の信号発生器と、
ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、
前記第１の信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記移相器により位相が調整されたベースバンド信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記ベースバンド信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、
前記ローカル周波数の信号の放射方向に応じて回転角が調整され、前記ミキサから出力された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナと
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
【請求項１４】
第１の信号発生器が中間周波数の信号を発生する工程と、
第２の信号発生器がローカル周波数の信号を発生する工程と、
複数の移相器が、前記第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する工程と、
複数のミキサが、前記移相器により位相が調整された中間周波数の信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記中間周波数の信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する工程と、
前記ローカル周波数の信号の放射方向に応じて複数の素子アンテナの回転角が調整されており、前記複数の素子アンテナが前記ミキサから出力された混合信号を空間に放射する工程と
を有するフェーズドアレーアンテナの制御方法。
【請求項１５】
第１の信号発生器がベースバンド信号を発生する工程と、
第２の信号発生器がローカル周波数の信号を発生する工程と、
複数の移相器が、前記第１の信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整する工程と、
複数のミキサが、前記移相器により位相が調整されたベースバンド信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記ベースバンド信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する工程と、
前記ローカル周波数の信号の放射方向に応じて複数の素子アンテナの回転角が調整されており、前記複数の素子アンテナが前記ミキサから出力された混合信号を空間に放射する工程と
を有するフェーズドアレーアンテナの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信装置やレーダ装置などが信号を送受信する際に用いられるフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法に関し、特にアンテナから放射されるスプリアスを制御することが可能なフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、信号を変復調する際に、ディジタル信号処理が用いられることが多い。
変復調装置に搭載されるディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器として、例えば、数１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の周波数である中間周波数（以下、「ＩＦ周波数」と称する）のアナログ信号を出力するＤ／Ａ変換器が変復調装置に搭載されることがある。
また、空間に放射する信号として、数ＧＨｚから数１０ＧＨｚ程度の周波数である無線周波数（以下、「ＲＦ周波数」と称する）の信号が用いられることがある。
この場合、Ｄ／Ａ変換器により変換されたＩＦ周波数のアナログ信号（以下、「ＩＦ信号」と称する）をＲＦ周波数の信号に変換するミキサが必要となる。
【０００３】
ミキサは、一般的に、ローカル周波数（以下、「Ｌｏ周波数」と称する）の信号（以下、「Ｌｏ信号」と称する）とＩＦ信号を入力し、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数の信号（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）と、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数の信号（Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号）とを出力する。
ここで、例えば、Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号が所望の周波数の信号である場合、Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号は、不要な周波数（以下、「Ｉｍ周波数」と称する）の信号であり、ミキサとアンテナの間に、Ｉｍ周波数の信号を抑圧するフィルタを設ければ、アンテナからＲＦ周波数の信号だけを放射される。
【０００４】
ただし、実際には、ミキサの出力として、ＲＦ周波数の信号とＩｍ周波数の信号だけでなく、Ｌｏ周波数の信号も一部漏洩する。
Ｌｏ周波数の信号が漏洩する現象はローカルリークと呼ばれ、アンテナからＲＦ周波数の信号だけを放射されるようにするために、フィルタでＬｏ周波数の信号を抑圧する方法を用いることが考えられる。
しかし、ＲＦ周波数とＬｏ周波数は、比較的近接しているため、Ｌｏ周波数の信号を十分に抑圧することが困難な場合がある。Ｌｏ周波数の信号を十分に抑圧することができない場合、Ｌｏ周波数の信号がスプリアスとしてアンテナから放射される。
【０００５】
以下の特許文献１には、ミキサを２つに並列に配置したバランス形とし、２つのミキサの出力に平衡−不平衡回路を接続することで、Ｌｏ周波数の信号を抑圧する方法が開示されている。
また、以下の特許文献２には、Ｌｏ周波数の信号経路に移相器あるいはハイブリッド等の位相調整手段を別途設け、Ｌｏ周波数の信号の位相を制御して、アンテナから放射されるＬｏ周波数の信号の方向を制御することで、Ｌｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００１／００１５６４
【特許文献２】国際公開第２０１１／０７７６１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のフェーズドアレーアンテナ装置は以上のように構成されているので、特許文献１の方法を用いる場合、フェーズドアレーアンテナを構成する素子アンテナ毎に、２つのミキサと平衡−不平衡回路を実装する必要があり、回路構成が複雑になってしまうという課題があった。
特許文献２の方法を用いる場合、Ｌｏ周波数の信号経路に移相器あるいはハイブリッド等の位相調整手段を別途設ける必要があり、回路構成が複雑になってしまうという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナからＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができるフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るフェーズドアレーアンテナ装置は、中間周波数の信号を発生する第１の信号発生器と、ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する複数の移相器と、移相器により位相が調整された中間周波数の信号と第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、その中間周波数の信号とローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、ローカル周波数の信号の放射方向に応じて回転角が調整され、ミキサから出力された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ミキサから出力された混合信号の信号を空間に放射する複数の素子アンテナの回転角がローカル周波数の信号の放射方向に応じて調整されているように構成したので、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナからローカル周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置の処理内容であるフェーズドアレーアンテナの制御方法を示すフローチャートである。
【図３】ミキサ４及びフィルタ５から出力された混合信号の周波数成分の一例を示す説明図である。
【図４】Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにする場合の複数の素子アンテナ６の構成例を示す説明図である。
【図５】Ｌｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ６の配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返される場合の一例を示す説明図である。
【図６】複数の素子アンテナ６の構成例を示す説明図である。
【図７】複数の素子アンテナ６の構成例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す分解斜視図である。
【図９】４つのレティクル内に形成されている複数の高周波回路を示す説明図である。
【図１０】シーケンシャルサブアレーの構成例を示す説明図である。
【図１１】サブアレー毎に、各素子アンテナ６の回転角が異なっている例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
図１において、ＩＦ信号源１は中間周波数（以下、「ＩＦ周波数」と称する）の信号（以下、「ＩＦ信号」と称する）を発生する第１の信号発生器である。
Ｌｏ信号源２はローカル周波数（以下、「Ｌｏ周波数」と称する）の信号（以下、「Ｌｏ信号」と称する）を発生する第２の信号発生器である。
【００１４】
移相器３は図示せぬ制御器によって移相量が設定され、その移相量にしたがってＩＦ信号源１から発生されたＩＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＩＦ信号をミキサ４に出力する。
ミキサ４は移相器３により位相が調整されたＩＦ信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのＩＦ信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。
なお、ミキサ４から出力される混合信号には、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数の信号（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）と、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数の信号（Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号）と、漏洩したＬｏ信号とが含まれている。
この実施の形態１では、説明の便宜上、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数が所望の周波数の信号であるとし、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数が不要な周波数（以下、「Ｉｍ周波数」と称する）の信号であるとする。
【００１５】
フィルタ５は例えばバンドパスフィルタや、バンドリジェクションフィルタなどで構成されており、ミキサ４から出力された混合信号に含まれている所望の周波数の信号を通過させる一方、その混合信号に含まれているＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号とを抑圧する。
ただし、フィルタ５ではＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号を完全には抑圧することができず、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号の一部が通過する。
【００１６】
素子アンテナ６はＬｏ周波数の信号の放射方向に応じて回転角が事前に調整されており、即ち、空間に放射するＬｏ周波数の信号の位相が、Ｌｏ周波数の信号の放射方向で共相となる回転角に調整されており、フィルタ５を通過してきた混合信号を空間に放射する。この実施の形態１では、Ｌｏ周波数の信号の放射方向は、他のシステムが存在していない方向に予め設定されているものとする。
図１では、４本の素子アンテナ６からフェーズドアレーアンテナが構成されている例を示しているが、２本以上の素子アンテナ６で構成されていればよく、素子アンテナ６の本数は問わない。
また、図１の例では、４本の素子アンテナ６が直線上に配列されているものを示しているが、２次元的あるいは３次元的に配列されているものであってもよい。
【００１７】
次に動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置の処理内容であるフェーズドアレーアンテナの制御方法を示すフローチャートである。
ＩＦ信号源１は、ＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生し、Ｌｏ信号源２は、Ｌｏ周波数の信号であるＬｏ信号を発生する（図２のステップＳＴ１）。
なお、ＩＦ信号源１から発生されるＩＦ信号は、情報が重畳されている変調信号であってもよい。
【００１８】
移相器３は、図示せぬ制御器によって移相量が設定されており、ＩＦ信号源１からＩＦ信号を受けると、その移相量にしたがって当該ＩＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＩＦ信号をミキサ４に出力する（ステップＳＴ２）。
移相器３の移相量は、素子アンテナ６から放射される混合信号が、指定された方向にピーク（メインローブ）が形成されるように、あるいは、指定された方向にヌルが形成されるように設定される。
ここでは、移相器３がＩＦ信号の位相を調整しているが、ＩＦ信号の位相を調整することで、素子アンテナ６から放射される混合信号の位相を調整することができる。
【００１９】
ミキサ４は、移相器３から位相調整後のＩＦ信号を受けると、位相調整後のＩＦ信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのＩＦ信号とＬｏ信号との混合信号を出力する（ステップＳＴ３）。
図３はミキサ４及びフィルタ５から出力された混合信号の周波数成分の一例を示す説明図である。
図３（ａ）に示すように、ミキサ４から出力される混合信号には、所望の周波数の信号のほかに、不要な周波数であるＩｍ周波数の信号と、一部漏洩したＬｏ周波数の信号とが含まれている。
【００２０】
フィルタ５は、ミキサ４から混合信号を受けると、その混合信号に含まれている所望の周波数の信号を通過させる一方、その混合信号に含まれているＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号とを抑圧する（ステップＳＴ４）。
ただし、図３（ｂ）に示すように、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号は、完全には抑圧することができず、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号の一部が通過する。
素子アンテナ６は、フィルタ５を通過してきた混合信号を空間に放射する（ステップＳＴ５）。
【００２１】
ここで、４本の素子アンテナ６は、事前に回転角が調整されている。即ち、空間に放射するＬｏ周波数の信号の位相が、予め設定されたＬｏ周波数の信号の放射方向で共相となる回転角に調整されている。素子アンテナ６からＬｏ周波数の信号が放射されることで、影響を与える可能性がある他のシステムの方向が既知であれば、その方向以外の方向で、Ｌｏ周波数の信号の位相が共相となるように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されている。
例えば、各素子アンテナ６が直線上に配列されている場合、各素子アンテナ６の間隔ｄと、各素子アンテナ６の位相差φと、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θとの関係は、下記の式（１）のように表される。
ｋ・ｄ・ｓｉｎθ＝φ          （１）
式（１）において、ｋは波数である。
式（１）より、各素子アンテナ６の回転角を事前に調整することで、各素子アンテナ６の位相差φを調整すれば、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θが位相差φに応じた方向になることが分かる。
したがって、各素子アンテナ６の回転角を事前に調整することで、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θを所望の方向に設定することができる。
【００２２】
ここでは、Ｌｏ周波数の信号の位相が予め設定された放射方向で共相となるように、各素子アンテナ６の回転角が事前に調整されている例を示しているが、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されているものであってもよい。
Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じていなければ、他のシステムに対する大きな影響を回避することができる。
【００２３】
図４はＬｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにする場合の複数の素子アンテナ６の構成例を示す説明図である。
図４では、直線偏波を送受信するフェーズドアレーアンテナの例を示しており、そのフェーズドアレーアンテナを構成する素子アンテナ６として、誘電体基板１１上にパッチ１２が形成されているパッチアンテナを示している。
パッチ１２は給電点１３で励振され、給電点１３は図１のフィルタ５の出力と接続されている。誘電体基板１１の裏面はグランドである。
図４の例では、Ａが付記されている素子アンテナ６の回転角は０°（回転無し）、Ｂが付記されている素子アンテナ６の回転角は１８０°である。
全ての素子アンテナ６において、給電点１３では、Ｌｏ周波数の信号の位相が同相であるため、Ａが付記されている回転角が０°の素子アンテナ６と、Ｂが付記されている回転角が１８０°の素子アンテナ６とでは、放射するＬｏ周波数の信号の位相が逆相になっている。
【００２４】
図４では、回転角が０°の素子アンテナ６と、回転角が１８０°の素子アンテナ６とが交互に配置されている例を示しているが、必ずしも交互に配置されている必要はなく、複数の素子アンテナ６のうち、一部の素子アンテナの回転角が０°に調整され、残りの素子アンテナの回転角が１８０°に調整されているものであれば、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。
また、Ｌｏ周波数の信号の位相がランダム位相となるように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されていてもよい。この場合も、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。
【００２５】
図１では、４本の素子アンテナ６が直線上に配列されているリニアアレーの例を示しているが、複数の素子アンテナ６が２次元に配列されている平面アレーの場合、複数の素子アンテナ６から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ６の配列において同相と逆相が繰り返されるように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されていても、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。
図５はＬｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ６の配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返される場合の一例を示す説明図である。
図５の例では、複数の素子アンテナ６から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、０°と１８０°の市松模様状の繰り返しパターンになっている。
ただし、０°と１８０°は素子アンテナ６間の相対位相であり、例えばα°と（１８０＋α）°の市松模様状の繰り返しパターンであっても、相対的な位相は同じである。
【００２６】
なお、各々の素子アンテナ６の回転角を調整することで、混合信号の位相も変化するが、この位相の変化は、移相器３の移相量を調整することで相殺することができる。
したがって、移相器３の移相量を調整することで、混合信号の放射パターンを変えることがきる一方、移相器３は、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る信号経路上には存在していないため、混合信号の放射パターンが変化しても、Ｌｏ周波数の放射パターンは変化しない。
【００２７】
また、ミキサ４が、Ｌｏ周波数として高調波を用いるミキサである場合、例えば、Ｌｏ周波数は所望の周波数（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）の半分の周波数であり、波長が長くなるため、Ｌｏ信号源２から複数のミキサ４に至るＬｏ周波数の信号経路の回路が多少大型化するが、この実施の形態１では、移相器などの特別な回路がＬｏ周波数の信号経路に実装されていないため、このＬｏ周波数の信号経路の回路の大型化を必要最小限に抑えることができる。
【００２８】
この実施の形態１では、所望の周波数の信号のほかに、不要な周波数であるＩｍ周波数の信号が出力されるミキサ４を用いているものを示したが、Ｉｍ周波数の信号を出力しないイメージリジェクション型のミキサを用いるようにしてもよい。この場合、フィルタ５の搭載を省略することができる。
【００２９】
また、この実施の形態１では、素子アンテナ６として、誘電体基板１１上にパッチ１２が形成されているパッチアンテナを用いているものを示したが、配置の回転によって放射位相を反転できるアンテナであればよく、例えば、素子アンテナ６として、ダイポールアンテナなどを用いることもできる。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ミキサ４から出力された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナ６の回転角がＬｏ周波数の信号の放射方向に応じて調整されているように構成したので、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナ６からＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる効果を奏する。
即ち、Ｌｏ信号源２から複数のミキサ４に至るＬｏ周波数の信号経路に、移相器などの特別な回路を実装する必要がないため、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、素子アンテナ６からＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる。
【００３１】
なお、この実施の形態１では、ＩＦ信号源１がＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生するものを示したが、ＩＦ信号源１の代わりに、ベースバンド信号を発生する信号発生器を搭載するようにしてもよい。
この場合、移相器３は、その信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整し、ミキサ４は、移相器３により位相が調整されたベースバンド信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのベースバンド信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。
【００３２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、素子アンテナ６が直線偏波を送受信する例を示したが、素子アンテナ６が円偏波を送受信するものであってもよい。
図６は複数の素子アンテナ６の構成例を示す説明図である。
図６では、円偏波を送受信するフェーズドアレーアンテナの例を示しており、そのフェーズドアレーアンテナを構成する素子アンテナ６として、誘電体基板１１上にパッチ１２が形成されているパッチアンテナを示している。
パッチ１２は円偏波を発生するための切欠き１４を有しており、給電点１３で励振される。給電点１３は図１のフィルタ５の出力と接続されている。誘電体基板１１の裏面はグランドである。
【００３３】
この実施の形態２では、素子アンテナ６が円偏波を送受信できるようにするために、パッチ１２が切欠き１４を有している点で、上記実施の形態１と相違しているが、それ以外は上記実施の形態１と同様である。
素子アンテナ６が円偏波を送受信するものであるため、素子アンテナ６の回転角は任意に設定することができる。
素子アンテナ６は、上記実施の形態１と同様に、事前に回転角が調整されている。即ち、空間に放射するＬｏ周波数の信号の位相が、予め設定されたＬｏ周波数の信号の放射方向で共相となる回転角に調整されている。
あるいは、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されている。例えば、Ｌｏ周波数の信号の位相がランダム位相となるように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されている。
【００３４】
図６では、４本の素子アンテナ６が直線上に配列されているリニアアレーの例を示しているが、複数の素子アンテナ６が２次元に配列されている平面アレーの場合、上記実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナ６から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ６の配列において同相と逆相が繰り返されるように、各々の素子アンテナ６の回転角が事前に調整されていても、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。
この実施の形態２でも、図５に示すように、複数の素子アンテナ６から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、０°と１８０°の市松模様状の繰り返しパターンになっているものであってもよい。
【００３５】
この実施の形態２でも、各々の素子アンテナ６の回転角を調整することで、混合信号の位相も変化するが、この位相の変化は、移相器３の移相量を調整することで相殺することができる。
したがって、移相器３の移相量を調整することで、混合信号の放射パターンを変えることがきる一方、移相器３は、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る信号経路上には存在していないため、混合信号の放射パターンが変化しても、Ｌｏ周波数の放射パターンは変化しない。
【００３６】
この実施の形態２では、素子アンテナ６として、１つの給電点１３からパッチ１２に給電するパッチアンテナを用いているものを示したが、図７に示すように、線路１５によって位相差を付加して、パッチ１２に対して２か所から給電するようにしてもよい。
【００３７】
図６及び図７は、４本の素子アンテナ６が直線状に配列されているリニアアレーの例を示しているが、４本の素子アンテナ６が２次元に配列されている平面アレーの場合、図８のような配列となる。
図８はこの発明の実施の形態２によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す分解斜視図である。
図８の例では、図１の移相器３、ミキサ４及びフィルタ５を含む高周波回路（回路）が、半導体ウェハ２１に形成されている。図８の例では、高周波回路が半導体ウェハ２１に形成されているものを示しているが、高周波回路が回路基板に形成されていてもよい。
また、図８の例では、半導体ウェハ２１が４つの領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されており、各領域に、１つの信号経路として、１組の移相器３、ミキサ４及びフィルタ５からなる高周波回路が形成されている。
また、図８の例では、領域２１ａ，２１ｃ内の高周波回路の配置と、領域２１ｂ，２１ｄ内の高周波回路の配置とが反転した状態で形成されている。即ち、領域２１ａ，２１ｃ内に形成されている高周波回路に対して、上下が反転している高周波回路が領域２１ｂ，２１ｄ内に形成されている。
【００３８】
領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ内に形成されている高周波回路の出力端子２２は、即ち、フィルタ５の出力端子２２は、事前に回転角が調整されている素子アンテナ６における給電点１３と接続されている。
図８の例では、領域２１ａ，２１ｃ内に形成されている高周波回路の出力端子２２は、回転角が０°の素子アンテナ６の給電点１３と接続され、領域２１ｂ，２１ｄ内に形成されている高周波回路の出力端子２２は、回転角が１８０°の素子アンテナ６の給電点１３と接続されている。
なお、ＩＦ信号源１から移相器３までの配線と、Ｌｏ信号源２からミキサ４までの配線については、図８に記述していないが、別途存在しており、これらの配線は、各信号経路の間で差異が生じないように等長配線であるものとする。
【００３９】
図８の例では、半導体ウェハ２１における４つの領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ内に１つの高周波回路が形成されているものを示したが、４つの領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを、半導体ウェハ上の回路パターンの単位となるレティクル２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’とし、４つのレティクル２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’内に複数の高周波回路がそれぞれ形成されているようにしてもよい。
図９は４つのレティクル内に形成されている複数の高周波回路を示す説明図である。
図９の例では、４つのレティクル２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’内に４つの高周波回路がそれぞれ形成されている。
また、図９の例では、４つのレティクル２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’内の図中左下及び右上の高周波回路の配置と、左上及び右下の高周波回路の配置とが反転した状態で形成されている。即ち、左下及び右上に形成されている高周波回路に対して、上下が反転している高周波回路が左上及び右下に形成されている。
なお、４つのレティクル２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’内の左下及び右上に形成されている高周波回路の出力端子２２は、回転角が０°の素子アンテナ６の給電点１３と接続され、左上及び右下に形成されている高周波回路の出力端子２２は、回転角が１８０°の素子アンテナ６の給電点１３と接続されている。
【００４０】
これにより、高周波回路の回転を含むレティクルを単位とする繰り返しパターンを容易に形成することができる。
なお、素子アンテナ６及び高周波回路が同じように回転するので、Ｌｏ周波数の信号の位相は全ての出力端子２２で同じであり、放射されるＬｏ周波数の信号の位相は素子アンテナ６の回転角のみで決定される。
【００４１】
実施の形態３．
この実施の形態３では、複数の素子アンテナがＮ素子単位でサブアレーを構成し、複数のサブアレーからフェーズドアレーアンテナが構成されているものを説明する。
この実施の形態３では、説明の便宜上、Ｎ＝４であるものとし、素子アンテナ６の本数が４素子の整数倍であるものとする。ただし、Ｎ＝４は一例に過ぎず、Ｎ＝４以外であってもよい。
また、この実施の形態３では、サブアレー内は混合信号の軸比改善のためにシーケンシャルサブアレーとし、さらに、サブアレー毎に異なる回転量を各素子アンテナ６に与えるものとする。
【００４２】
図１０はシーケンシャルサブアレーの構成例を示す説明図である。
シーケンシャルサブアレーでは、各素子アンテナ６の回転角が１８０°／Ｎずつ異なっている。ここでは、Ｎ＝４であるため、各素子アンテナ６の回転角が４５°ずつ異なっている。
図１０では、Ｎ＝４の例を示しているが、例えば、２本の素子アンテナ６でシーケンシャルサブアレーを構成している場合、２本の素子アンテナ６の回転角が９０°（＝１８０°／２）異なるようにすればよい。また、８本の素子アンテナ６でシーケンシャルサブアレーを構成している場合、８本の素子アンテナ６の回転角が２２．５°（＝１８０°／８）ずつ異なるようにすればよい。
【００４３】
図１１はサブアレー毎に、各素子アンテナ６の回転角が異なっている例を示す説明図である。
図１１の例では、サブアレー毎に、各素子アンテナ６の回転角が異なっているが、どのサブアレーにおいても、各素子アンテナ６の回転角の相対的な角度差は等しく、４５°になっている。
図１１において、α，βは、サブアレー毎に、各素子アンテナ６の回転角が異なっている旨を示す角度の定数である。α≠βである。
ここでは、サブアレー毎に、各素子アンテナ６の回転角が異なっている例を示しているが、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークを生じないようにするために、例えば、α，β等の定数をランダムに設定することで、サブアレー毎の回転角をランダムに設定するようにしてもよいし、０°、１８０°の市松模様状の繰り返しパターンとしてもよい。
【００４４】
この実施の形態３では、各サブアレーにおける素子アンテナ６の回転角を調整することで、混合信号の位相も変化するが、この位相の変化は、移相器３の移相量を調整することで相殺することができる。
したがって、移相器３の移相量を調整することで、混合信号の放射パターンを変えることがきる一方、移相器３は、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る信号経路上には存在していないため、混合信号の放射パターンが変化しても、Ｌｏ周波数の放射パターンは変化しない。
この実施の形態３では、サブアレー内の各素子アンテナ６の相対的な放射位相、即ち、各素子アンテナ６の回転角の相対的な角度差は固定であるため、サブアレー毎の放射位相で調整可能な範囲内で任意のＬｏ周波数の放射パターンを形成することができる。
【００４５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ＩＦ信号源（第１の信号発生器）、２  Ｌｏ信号源（第２の信号発生器）、３  移相器、４  ミキサ、５  フィルタ、６  素子アンテナ、１１  誘電体基板、１２  パッチ、１３  給電点、１４  切欠き、１５  線路、２１  半導体ウェハ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ  領域、２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’  レティクル、２２  出力端子。
【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】
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【図１１】
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