(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェイズドアレイアンテナであって、
第１方向と前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれに所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器と、
周波数制御可能な互いに異なる周波数の３つの入力信号に基づいて、前記第１方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）を有する複数の第１被混合信号と、前記第２方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第２位相差（Δφ２）を有する複数の第２被混合信号とを生成し、前記複数の周波数混合器に前記複数の第１被混合信号と前記複数の第２被混合信号とを供給する手段と、を備えることを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項２】
請求項１のフェイズドアレイアンテナにおいて、
第１方向に配列した複数のアンテナ素子を有し、前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のリニアアレイ部と、
前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子に所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器を有し、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）を有する、前記送信周波数（ｆ）と第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）の複数の第１被混合信号を、前記複数の周波数混合器に供給する複数の第１被混合信号処理部と、
前記第１位相差（Δφ１）を有する前記複数の第１被混合信号の基準となる周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割して前記複数の第１被混合信号処理部のそれぞれに供給する第１信号分割部と、
前記複数のリニアアレイ部の並び方向における互いに隣り合うリニアアレイ部間に所定の第２位相差（Δφ２）を有する前記第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第２被混合信号を出力する第２被混合信号処理部と、
前記複数のリニアアレイ部それぞれに対応するように設けられ、前記第２被混合信号処理部から出力された前記第２位相差（Δφ２）を有する前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号それぞれを分割して前記リニアアレイ部の前記複数の周波数混合器に供給する複数の第２信号分割部と、
を備えることを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項３】
請求項２のフェイズドアレイアンテナにおいて、
前記複数の第１被混合信号処理部はそれぞれ、前記第１信号分割部から供給された前記周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１基準信号が入力され、前記第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１被混合信号を出力する第１伝送部材を有し、
前記第２被混合信号処理部は、
前記送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号が入力され、前記第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する第２伝送部材と、
前記中間信号の周波数（ｆ＋Δｆ２）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号を複数に分割する第３信号分割部と、
前記第２伝送部材から出力された前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号と、前記第３信号分割部で分割された前記周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号とが入力され、前記第２位相差（Δφ２）を有する前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号を出力する複数の周波数混合器と、を有することを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項４】
請求項１のフェイズドアレイアンテナにおいて、
第１方向に配列した複数のアンテナ素子を有し、前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のリニアアレイ部と、
前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子に所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器を有し、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）及び第２位相差（Δφ２）を有する第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第１被混合信号を、前記複数の周波数混合器に供給する複数の第１被混合信号処理部と、
前記送信周波数（ｆ）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割する第１信号分割部と、
前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記第１信号分割部から供給された前記第１入力信号を更に分割して前記複数の周波数混合器に第２被混合信号として供給する複数の第２信号分割部と、
前記複数のリニアアレイ部の並び方向における互いに隣り合うリニアアレイ部間に前記第２位相差（Δφ２）を有する前記第１可変周波数（Δｆ１）の複数の中間信号を、前記複数の第１被混合信号処理部に供給する中間信号供給部と、
を備えることを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項５】
請求項４のフェイズドアレイアンテナにおいて、
前記複数の第１被混合信号処理部はそれぞれ、前記中間信号供給部から供給された前記第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号が入力され、前記第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第１被混合信号を出力する第１伝送部材を有し、
前記中間信号供給部は、
前記送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号が入力され、前記第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する第２伝送部材と、
前記周波数（ｆ＋Δｆ２）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号を複数に分割する第３信号分割部と、
前記第２伝送部材から出力された前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号と、前記第３信号分割部で分割された前記周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号とを混合して前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号を出力する複数の周波数混合器と、を有することを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項６】
請求項３又は５のフェイズドアレイアンテナにおいて、
前記第１伝送部材及び前記第２伝送部材はそれぞれ伝送線路基板であることを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項７】
請求項３又は５のフェイズドアレイアンテナにおいて、
前記第１被混合信号処理部の第１伝送部材及び周波数混合器と前記第２被混合信号処理部の前記周波数混合器とを有する複数の伝送線路基板を備え、
前記第２被混合信号処理部の前記第２伝送部材又は前記中間信号供給部の前記第２伝送部材は導波管であり、前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する出力部に、前記導波管を伝送線路に変換する変換器を有することを特徴とするフェイズドアレイアンテナ。
【請求項８】
送信装置であって、
請求項１乃至７のいずれかのフェイズドアレイアンテナと、
前記フェイズドアレイアンテナに供給する前記複数の入力信号を発生する一又は複数の周波数制御可能な発信機と、を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項９】
無線電力伝送システムであって、
無線電力伝送の送信アンテナとして、請求項１乃至７のいずれかのフェイズドアレイアンテナを備える、ことを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項１０】
無線通信システムであって、
無線通信の送信アンテナとして、請求項１乃至７のいずれかのフェイズドアレイアンテナを備える、ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子が配列されたフェイズドアレイアンテナ、送信装置、無線電力伝送システム及び無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２次元的に配置された複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子の信号の位相及び振幅を制御することによりアンテナ全体の指向性パターン（ビームフォーミング）を制御可能なアンテナが知られている。
【０００３】
特許文献１には、複数のアンテナ素子それぞれに対応するように複数の移相器を設け、各移相器を制御装置で制御するフェイズドアレイアンテナが開示されている。このフェイズドアレイアンテナでは、制御装置が各移相器の移相値を算出して各移相器に伝達する。また、一つの信号源が発生した信号が分配回路で複数の信号に分配され、前記分配回路から出力された複数の信号はそれぞれ移相器で移相され、増幅器で増幅されてアンテナ素子に供給される。
【０００４】
非特許文献１には、複数のアンテナ素子それぞれに対応するように複数の周波数混合器（ミキサ）を設けた周波数制御型の１次元フェイズドアレイアンテナが開示されている。この１次元フェイズドアレイアンテナでは、各周波数混合器に、同位相の局部発信周波数（Δｆ）の信号と、アンテナ素子の並び方向のアンテナ素子間に所定位相差（Δφ）を順に有する高周波数（ｆ＋Δｆ）の信号とが入力される。制御系における各周波数混合器に高周波数（ｆ＋Δｆ）の信号を供給する回路としては、上記所定位相差（Δφ）を伝送路長で形成する伝送線路（例えば、漏れ波回路基板）が用いられる。
【０００５】
非特許文献２には、複数のアンテナ素子それぞれに対応するように複数の周波数混合器（ミキサ）を設けた周波数制御型の２次元フェイズドアレイアンテナが開示されている。この２次元フェイズドアレイアンテナでは、互いに直交する２つのアンテナ素子並び方向のうち、一方のアンテナ素子並び方向については、そのアンテナ素子並び方向のアンテナ素子間に所定位相差（Δφ１）を順に有する局部発信周波数（ｆＬＯ＋Δｆ１）の信号が周波数混合器に入力される。また、他方のアンテナ素子並び方向については、そのアンテナ素子並び方向のアンテナ素子間に所定位相差（Δφ２）を順に有する高周波数（ｆＲＦ＋Δｆ２）の信号が周波数混合器に入力される。制御系における各周波数混合器に局部発信周波数（ｆＬＯ＋Δｆ１）の信号を供給する回路としては、ｆＬＯ及びΔｆ１の２信号が入力される２入力ポート及び入力用周波数混合器（ミキサ）を有し、上記所定位相差（Δφ１）を伝送路長で形成する伝送線路（例えば、漏れ波回路基板）が用いられる。更に、各周波数混合器に高周波数（ｆＲＦ＋Δｆ２）の信号を供給する回路としては、ｆＲＦ及びΔｆ２の２信号が入力される２入力ポート及び入力用周波数混合器（ミキサ）を有し、上記所定位相差（Δφ２）を伝送路長で形成する伝送線路（例えば、漏れ波回路基板）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６４５６５７９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J. D. Roque, G. S. Shiroma and W. A. Shiroma, "A Full-Duplex, Single-Frequency-Controlled Phased Array," 2006 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, San Francisco, CA, 2006, pp. 453-456.
【非特許文献２】M. K. Watanabe, R. N. Pang, B. O. Takase, J. M. Akagi, G. S. Shiroma and W. A. Shiroma, "A 2-D Phase-Detecting/Heterodyne-Scanning Retrodirective Array," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 12, pp. 2856-2864, Dec. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のフェイズドアレイアンテナでは、次のような課題がある。
上記特許文献１のフェイズドアレイアンテナでは、複数の移相器それぞれに対応するように設けた複数の制御系統が必要になり制御系が複雑になる。特に、２次元的なビームフォーミングを行う長距離無線通信や無線電力伝送では大開口のフェイズドアレイアンテナが必要になるが、大開口のフェイズドアレイアンテナを構成するためアンテナ素子の数を増やして各アンテナ素子の移相器を制御しようとすると、制御系統数の増大を招いてしまう。
また、上記非特許文献１の１次元フェイズドアレイアンテナでは、２次元の指向性パターン（ビームフォーミング）を制御することができない。
上記非特許文献２の２次元フェイズドアレイアンテナでは、制御系統数を削減した構成で２次元の指向性パターン（ビームフォーミング）を制御できるが、制御系における制御入力ポート数を減らして簡易な構成にしたい、という要請がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るフェイズドアレイアンテナは、第１方向と前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器と、周波数制御可能な互いに異なる周波数の３つの入力信号に基づいて、前記第１方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）を有する複数の第１被混合信号と、前記第２方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第２位相差（Δφ２）を有する複数の第２被混合信号とを生成し、前記複数の周波数混合器に前記複数の第１被混合信号と前記複数の第２被混合信号とを供給する手段と、を備える。
【００１０】
本発明の他の態様に係る第１態様のフェイズドアレイアンテナは、第１方向に配列した複数のアンテナ素子を有し、前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のリニアアレイ部と、前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子に所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器を有し、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）を有する、前記送信周波数（ｆ）と第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）の複数の第１被混合信号を、前記複数の周波数混合器に供給する複数の第１被混合信号処理部と、前記第１位相差（Δφ１）を有する、前記複数の第１被混合信号の基準となる周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割して前記複数の第１被混合信号処理部のそれぞれに供給する第１信号分割部と、前記複数のリニアアレイ部の並び方向における互いに隣り合うリニアアレイ部間に所定の第２位相差（Δφ２）を有する前記第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第２被混合信号を出力する第２被混合信号処理部と、前記複数のリニアアレイ部それぞれに対応するように設けられ、前記第２被混合信号処理部から出力された前記第２位相差（Δφ２）を有する前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号それぞれを分割して前記リニアアレイ部の前記複数の周波数混合器に供給する複数の第２信号分割部と、を備える。
前記第１態様のフェイズドアレイアンテナにおいて、前記複数の第１被混合信号処理部はそれぞれ、前記第１信号分割部から供給された前記周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号が入力され、前記第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１被混合信号を出力する第１伝送部材を有し、前記第２被混合信号処理部は、前記送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号が入力され、前記第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する第２伝送部材と、前記中間信号の周波数（ｆ＋Δｆ２）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号を複数に分割する第３信号分割部と、前記第２伝送部材から出力された前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号と、前記第３信号分割部で分割された前記周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号とが入力され、前記第２位相差（Δφ２）を有する前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号を出力する複数の周波数混合器と、を有してもよい。
【００１１】
本発明の更に他の態様に係る第２態様のフェイズドアレイアンテナは、第１方向に配列した複数のアンテナ素子を有し、前記第１方向と交差する第２方向に配列した複数のリニアアレイ部と、前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子に所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器を有し、前記リニアアレイ部の複数のアンテナ素子の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）及び第２位相差（Δφ２）を有する第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第１被混合信号を、前記複数の周波数混合器に供給する複数の第１被混合信号処理部と、前記送信周波数（ｆ）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割第１信号分割部と、前記複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、前記第１信号分割部から供給された前記第１入力信号を更に分割して前記複数の周波数混合器に第２被混合信号として供給する複数の第２信号分割部と、前記複数のリニアアレイ部の並び方向における互いに隣り合うリニアアレイ部間に前記第２位相差（Δφ２）を有する前記第１可変周波数（Δｆ１）の複数の中間信号を、前記複数の第１被混合信号処理部に供給する中間信号供給部と、を備える。
前記第２態様のフェイズドアレイアンテナにおいて、前記複数の第１被混合信号処理部はそれぞれ、前記中間信号供給部から供給された前記第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号が入力され、前記第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第１被混合信号を出力する第１伝送部材を有し、前記中間信号供給部は、前記送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号が入力され、前記第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する第２伝送部材と、前記周波数（ｆ＋Δｆ２）と前記第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号を複数に分割する第３信号分割部と、前記第２伝送部材から出力された前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号と、前記第３信号分割部で分割された前記周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号とを混合して前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号を出力する複数の周波数混合器と、を有してもよい。
【００１２】
前記フェイズドアレイアンテナにおいて、前記第１伝送部材及び前記第２伝送部材はそれぞれ伝送線路基板であってもよい。
前記フェイズドアレイアンテナにおいて、前記第１被混合信号処理部の第１伝送部材及び周波数混合器と前記第２被混合信号処理部の前記周波数混合器とを有する複数の伝送線路基板を備え、前記第２被混合信号処理部の前記第２伝送部材又は前記中間信号供給部の前記第２伝送部材は導波管であり、前記複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する出力部に、前記導波管を伝送線路に変換する変換器を有してもよい。
【００１３】
本発明の更に他の態様に係る送信装置は、前記いずれかのフェイズドアレイアンテナと、前記フェイズドアレイアンテナに供給する前記複数の入力信号を発生する一又は複数の周波数制御可能な発信機と、を備える。
本発明の更に他の態様に係る無線電力伝送システムは、無線電力伝送の送信アンテナとして、前記いずれかのフェイズドアレイアンテナを備える。
本発明の更に他の態様に係る無線通信システムは、無線通信の送信アンテナとして、前記いずれかのフェイズドアレイアンテナを備える。
【００１４】
前記フェイズドアレイアンテナで送信される電磁波はマイクロ波又はミリ波であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンテナ素子の位相制御の制御系統数及び制御入力ポート数を削減できる簡易な構成の２次元のフェイズドアレイアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るフェイズドアレイアンテナのアンテナ素子の配置例を示す説明図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナにおいて制御可能な指向性ビームの主方向の一例を示す説明図。
【図３】本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの概略構成の一例を示す説明図。
【図４】本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの原理を示す説明図。
【図５】本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの回路構成の一例を示す説明図。
【図６】図５のフェイズドアレイアンテナの基板構成の一例を示す説明図。
【図７】比較参考例に係るフェイズドアレイアンテナの概略構成を示す説明図。
【図８】本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの概略構成の他の例を示す説明図。
【図９】図８のフェイズドアレイアンテナの基板構成の一例を示す説明図。
【図１０】図８のフェイズドアレイアンテナにおける大電力対応構成の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナは、２次元的に又は３次元的に配列した複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置である。フェイズドアレイアンテナは、複数のアンテナ素子の間で送信又は受信の信号の移相及び信号が制御され、任意の方向に指向性の主ビームの方向を向けるビームフォーミングが可能である。
【００１８】
また、本実施形態のフェイズドアレイアンテナは、ビームフォーミングを必要とする長距離の無線通信又は無線電力伝送における大開口の送信フェイズドアレイアンテナに適する。マイクロ波を用いた無線電力伝送では、ビームフォーミングを必要とするだけでなく、伝送距離に応じたアンテナ開口面積が必要となる。例えば、送電対象が地上の車両等（送電距離が１ｍ以下）の場合はアンテナ開口面積は１ｍ２以下であるが、送電対象が比較的低い高度（例えば１００ｍ以下）の上空を飛行するドローン等の飛行体（送電距離が１００ｍ以下）の場合、アンテナ開口面積は数ｍ２であることが想定される。更に、送電対象が比較的高い高度（例えば数百ｍ以上２０ｋｍ以下）の成層圏を飛行する成層圏滞在型無人機、成層圏プラットフォーム、ＨＡＰＳ（高高度プラットフォーム局、高高度疑似衛星）等の飛行体（送電距離が２０ｋｍ以下）の場合、アンテナ開口面積は数１０ｍ２である。また、送電対象がより高い高度（例えば数１０ｋｍ以上３６００ｋｍ以下）に位置する宇宙太陽光発電所等（送電距離が３６００ｋｍ以下）の場合、アンテナ開口面積は数ｋｍ２であることが想定される。このように無線伝送における送電距離に応じてアンテナ開口面積が拡大（アンテナ素子数が増加）するため、簡易且つ安価なフェイズドアレイアンテナが求められる。本実施形態のフェイズドアレイアンテナは、このような長距離の無線電力伝送システムにおけるビームフォーミング可能で簡易且つ安価な大開口のフェイズドアレイアンテナに適する。
【００１９】
なお、本実施形態では、フェイズドアレイアンテナを主に送信アンテナとして構成した場合について説明するが、本実施形態のフェイズドアレイアンテナは受信アンテナとして構成することもできる。また、本実施形態では、２次元的に配列するアンテナ素子数が１６個（＝４個×４個）等のフェイズドアレイアンテナの場合について主に説明するが、フェイズドアレイアンテナのアンテナ素子数は、図示の例に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るフェイズドアレイアンテナのアンテナ素子の配置例を示す説明図である。図１において、フェイズドアレイアンテナ１０は、所定の周波数（例えばマイクロ波又はミリ波）の電磁波を送信して電力を伝送する無線伝送装置であり、４組のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）を備える。４組のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）はそれぞれ、図中のＹ方向（第１方向）に所定の間隔ｄｙで配列した４個のアンテナ素子１１０（１，１）〜１１０（１，４）、１１０（２，１）〜１１０（２，４）、１１０（３，１）〜１１０（３，４）、１１０（４，１）〜１１０（４，４）を有する。４組のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）は図中のＹ方向と交差するＸ方向（第２方向）に所定の間隔ｄｘで配列している。なお、アンテナ素子１１０のＹ方向の間隔ｄｙ及びＸ方向（第２方向）の間隔ｄｘは同じ間隔ｄであってもよい。
【００２１】
アンテナ素子１１０は、例えばダイポールアンテナであるが、スロットアンテナ、ホーンアンテナ、マイクロストリップアンテナなどの、他の種類のアンテナ素子であってもよい。また、アンテナ素子１１０は、単一偏波面の電磁波を送受信可能なアンテナでもよいし、複数偏波面の電磁波又は円偏波面の電磁波を送受信可能なアンテナであってもよい。
【００２２】
なお、図示の例では、リニアアレイ部１００（１）〜１００（４）の配列方向（Ｘ方向）と、各リニアアレイ部中のアンテナ素子の配列方向（Ｙ方向）とは実質的に直交しているが、その配列方向の交差角度は９０度からずれていてもよい。また、図示の例では、アンテナ素子の配置面が実質的に平面である場合について示しているが、アンテナ素子の配置面は曲面であってもよい。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ１０において制御可能な指向性ビームＢｍの主方向の一例を示す説明図である。図２中のＸ軸及びＹ軸はそれぞれ、フェイズドアレイアンテナ１０のアンテナ素子１１０が配置された素子配置面１０ｓ上に定義された互いに直交する座標軸（基準軸）であり、図１中のＸ方向及びＹ方向に対応する。図２中のＺ軸は、フェイズドアレイアンテナ１０の素子配置面１０ｓに垂直な軸である。このＺ軸を中心にして、フェイズドアレイアンテナ１０の指向性ビームＢｍの主方向を変化させるビームステアリングが可能である。
【００２４】
図２（ａ）において、アジマス角ψａ及びエレベーション角ψｅは、フェイズドアレイアンテナ１０で送受信される電磁波の指向性ビームＢｍの主方向を規定する角度である。アジマス角ψａは、指向性ビームＢｍの主方向の方位角であり、素子配置面１０ｓ上の基準軸であるＸ軸を基準にし、指向性ビームＢｍの主方向を素子配置面１０ｓに投影した投影方向Ｂｍ’の角度である。エレベーション角ψｅは、指向性ビームＢｍの主方向の仰角であり、素子配置面１０ｓを基準にした指向性ビームＢｍの主方向の角度である。
【００２５】
図２（ｂ）は、フェイズドアレイアンテナ１０によって制御可能な指向性ビームＢｍの主方向のＹ−Ｚ面におけるＺ軸を基準にしたエレベーション方向のビームステアリング角θｅを示している。このＹ−Ｚ面上のビームステアリング角θｅは、リニアアレイ部１００のＹ方向に配置されたアンテナ素子間の位相差Δφｅを制御して変化させることができる。
【００２６】
図２（ｃ）は、フェイズドアレイアンテナ１０によって制御可能な指向性ビームＢｍの主方向のＺ−Ｘ面におけるＺ軸を基準にしたアジマス方向のビームステアリング角θａを示している。このＺ−Ｘ面上のビームステアリング角θａは、リニアアレイ部１００のＸ方向に配置されたアンテナ素子間の第２位相差Δφａを制御して変化させることができる。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ１０の概略構成の一例を示す説明図である。フェイズドアレイアンテナ１０は、前記複数のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）のほか、複数の第１被混合信号処理部１２０と、第１信号分割部１４１と、第２被混合信号処理部１３０と、複数の第２信号分割部１４２とを備える。
【００２８】
複数の第１被混合信号処理部１２０は、複数のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）に対応するように設けられ、リニアアレイ部１００の複数のアンテナ素子１１０に所定の送信周波数ｆの送信信号を供給する複数の周波数混合器を有する。複数の第１被混合信号処理部１２０は、送信周波数ｆと第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）を有する複数の第１被混合信号ＳＲＦを、複数の周波数混合器に供給する。
【００２９】
前記周波数（ｆ＋Δｆ１）を有する複数の第１被混合信号ＳＲＦは、リニアアレイ部１００の複数のアンテナ素子１１０の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）を有する。第１位相差（Δφ１）は、指向性ビームＢｍの主方向の仰角であるエレベーション角ψｅに対応するエレベーション方向のビームステアリング角θｅ（図２（ｂ）参照）を設定するための位相差である。
【００３０】
第１信号分割部１４１は、第１入力ポート１５１から入力された周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号ＳＲＦ１を分割して複数の第１被混合信号処理部１２０のそれぞれに供給する。第１入力信号ＳＲＦ１は、前記第１位相差（Δφ１）を有する複数の第１被混合信号ＳＲＦを生成するための基準となる信号である。
【００３１】
第２被混合信号処理部１３０は、第２入力ポート１５２から入力された周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号ＳＲＦ２と、第３入力ポート１５３から入力された周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ1）の第３入力信号ＳＲＦ３とに基づいて、第１可変周波数（Δｆ１）を有する複数の第２被混合信号ＳＬＯを出力する。第１可変周波数（Δｆ１）は制御によって変化させて設定することができる。また、前記周波数（ｆ＋Δｆ２）及び前記周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ1）中のΔｆ２は、制御によって変化させて設定することができる第２可変周波数（Δｆ２）である。
【００３２】
複数の第２被混合信号ＳＬＯは、複数のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）の並び方向における互いに隣り合うリニアアレイ部間に所定の第２位相差（Δφ２）を有する。第２位相差（Δφ２）は、指向性ビームＢｍの主方向の方位角であるアジマス角ψａに対応するアジマス方向のビームステアリング角θａ（図２（ｃ）参照）を設定するための位相差である。
【００３３】
複数の第２信号分割部１４２は、例えばＷｉｌｋｉｎｓｏｎ  Ｄｉｖｉｄｅｒで構成され、複数のリニアアレイ部１００（１）〜１００（４）それぞれに対応するように設けられている。複数の第２信号分割部１４２は、第２被混合信号処理部１３０から出力された第２位相差（Δφ２）を有する複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号ＳＬＯそれぞれを分割してリニアアレイ部１００の複数の周波数混合器に供給する。
【００３４】
図４は、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナ１０の原理を示す説明図である。図４は、フェイズドアレイアンテナ１０における一つのリニアアレイ部に対応する第１被混合信号処理部１２０の回路構成の一例を示している。なお、図４の例では、一つのリニアアレイ部に含まれる複数のアンテナ素子１１０（１）〜１１０（５）の数が５個であるが、リニアアレイ部に含まれる複数のアンテナ素子の数は、図示のものに限定されない。また、図中の可変周波数Δｆは前述のΔｆ１に対応し、位相差Δφは前述の第１位相差Δφ１に対応する。また、前述の第２被混合信号処理部１３０についても、図４の第１被混合信号処理部１２０と同様な原理で前述の第２位相差Δφ２を有する複数の信号を出力することができる。
【００３５】
図４において、第１被混合信号処理部１２０は、第１伝送部材１２１と、複数の周波数混合器（ミキサ）１２２（１）〜１２２（５）と、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２３（１）〜１２３（５）とを備える。第１伝送部材１２１は、例えばマイクロストリップ線路などの進行波型シリーズ電力分配回路基板で構成され、長手方向に電磁波が伝搬するときの伝送線路の位相定数βを有する。位相定数βは、次の（１）式で表される。
【００３６】
【数１】
0006921252.tif 000002
【００３７】
第１伝送部材１２１の第１端子（入力端子）１２１ｂから入力された高周波の信号（第１基準信号）は長手方向に伝搬し、第２端子１２１ｃから負荷抵抗１２１ａに出力される。信号（第１基準信号）が伝搬する第１伝送部材１２１の複数の出力端子１２１ｄ（１）〜１２１ｄ（５）の隣合う端子間（間隔ｌ）には、次の（２）式で表される位相差Δφが発生する。但し、（２）式においてｌは出力端子１２１ｄ間の伝送線路長であり、ｃは伝送線路における位相速度である。
【００３８】
【数２】
0006921252.tif 000003
【００３９】
第１伝送部材１２１の複数の出力端子１２１ｄ（１）〜１２１ｄ（５）から出力された、位相差Δφを有する複数のＲＦ信号は、複数の周波数混合器（ミキサ）１２２（１）〜１２２（５）に、第１被混合信号として入力される。また、複数の周波数混合器（ミキサ）１２２（１）〜１２２（５）には、第２被混合信号として、可変周波数Δｆの局部発信信号（ＬＯ信号）が入力される。複数の周波数混合器（ミキサ）１２２（１）〜１２２（５）から出力される信号は、第１端子（入力端子）１２１ｂから見てｎ番目の周波数混合器（ミキサ）において次の（３）式で表される。
【００４０】
【数３】
0006921252.tif 000004
【００４１】
複数の周波数混合器（ミキサ）１２２（１）〜１２２（５）から出力された信号は、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２３（１）〜１２３（５）で上記（３）式中の右辺の第１項が除去された後、位相差Δφを有する周波数ｆ（０）、ｆ（Δφ）、ｆ（２Δφ）、ｆ（３Δφ）、ｆ（４Δφ）の複数の送信信号として、複数のアンテナ素子１１０（１）〜１１０（５）に出力される。ｎ番目のアンテナへの出力信号は、例えば、次の（４）式で表される。
【００４２】
【数４】
0006921252.tif 000005
【００４３】
上記（４）式に示すように、可変周波数Δｆの周波数を変化させる周波数制御を実施することにより、アンテナ素子１１０間の位相差Δφを制御することができる。
【００４４】
図５は、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの回路構成の一例を示す説明図である。なお、図５の例では、図示の都合上、一つのリニアアレイ部に含まれる複数のアンテナ素子（４×４＝１６素子）の一部である４個のアンテナ素子１１０について説明している。また、図５の回路構成において図４と共通する説明については省略する。
【００４５】
図５において、複数の第１被混合信号処理部１２０はそれぞれ第１伝送部材１２１を有する。第１伝送部材１２１は、例えば漏れ回路基板で構成される。第１伝送部材１２１は、第１信号分割部１４１から供給された周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号ＳＲＦ１が基準信号として入力され、第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１被混合信号を出力する。
【００４６】
第２被混合信号処理部１３０は、第２伝送部材１３１と第３信号分割部１４３と複数の周波数混合器１３２とを備える。
【００４７】
第２伝送部材１３１は、例えば伝送線路基板としての進行波型シリーズ電力分配回路基板で構成される。第２伝送部材１３１は、第２入力ポート１５２から、送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号が入力され、第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力し、複数の周波数混合器１３２に供給される。
【００４８】
第３信号分割部１４３は、例えばＷｉｌｋｉｎｓｏｎ  Ｄｉｖｉｄｅｒで構成される。第３信号分割部１４３は、前記中間信号ＳＬＯの周波数（ｆ＋Δｆ２）と第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号ＳＲＦ３を複数に分割する。第３入力信号ＳＲＦ３は、第３入力ポート１５３から入力される。
【００４９】
複数の周波数混合器１３２は、第２伝送部材１３１から出力された複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号（上記（５）式参照）と、第３信号分割部１４３で分割された周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号ＳＲＦ３とが入力され、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１３３を介して、前記第２位相差（Δφ２）を有する複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号ＳＬＯを出力する。
【００５０】
複数の周波数混合器（ミキサ）１３２から出力される信号は、次の（５）式で表される。但し、（５）式は第２伝送部材１３１のｎ２番目の出力ポートを想定する。
【００５１】
【数５】
0006921252.tif 000006
【００５２】
複数の周波数混合器（ミキサ）１３２から出力された信号は、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１３３で上記（５）式中の右辺の第１項が除去された後、第２位相差Δφ２を有する複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号ＳＬＯとして、複数の第１被混合信号処理部１２０の第２信号分割部１４２に出力される。
【００５３】
第２信号分割部１４２は、第２被混合信号処理部１３０から出力された第２位相差Δφ２を有する第１可変周波数（Δｆ１）の第２被混合信号ＳＬＯを分割して、第１被混合信号処理部１２０の複数の周波数混合器（ミキサ）１２２に供給する。また、複数の周波数混合器（ミキサ）１２２には、第１被混合信号として、第１位相差Δφ１を有する周波数（ｆ＋Δｆ１）の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１被混合信号が入力される。複数の周波数混合器（ミキサ）１２２から出力される信号は、次の（６）式で表される。（６）式中のｎ１，ｎ２は第１被混合信号処理部１２０および第２被混合信号処理部１３０における出力端子１２１ｄの第１端子（入力端子）１２１ｂから見た出力ポート番号である。
【００５４】
【数６】
0006921252.tif 000007
【００５５】
複数の周波数混合器（ミキサ）１２２から出力された信号は、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２３で上記（６）式中の右辺の第１項が除去された後、第１位相差Δφ１及び第２位相差Δφ２を有する周波数ｆの複数の送信信号として、複数のアンテナ素子１１０に出力される。出力信号は、例えば、次の（７）式で表される。
【００５６】
【数７】
0006921252.tif 000008
【００５７】
図６は、図５のフェイズドアレイアンテナ１０の基板構成の一例を示す説明図である。図６において、フェイズドアレイアンテナ１０の複数のアンテナ素子がおもて面に形成されたアンテナメイン基板１１１の裏面に、複数の第１被混合信号処理部１２０が形成されている。複数の第１被混合信号処理部１２０の長手方向に延在するように、長尺基板形状の複数の第２信号分割部１４２が配置されている。この複数の第２信号分割部１４２の全体にまたがるように、長尺基板形状の第２被混合信号処理部１３０が配置されている。アンテナメイン基板１１１の複数の第１被混合信号処理部１２０の長手方向の一方の端部に近接する側方部には、複数の第１被混合信号処理部１２０の端部に対応するように、長尺基板形状の第１信号分割部１４１が配置されている。第１信号分割部１４１は、周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号ＳＲＦ１を複数の第１被混合信号処理部１２０のそれぞれに供給する。
【００５８】
図５及び図６のフェイズドアレイアンテナ１０の構成例によれば、入力ポート１５１〜１５３の数を３個に削減することができるとともに、４×４＝１６個のアンテナ素子１１０の場合、周波数混合器（ミキサ）の数を２０個に削減することができる。例えばアンテナ素子１１０の数がｎ×ｎ個とすると、周波数混合器（ミキサ）の数をｎ×（ｎ＋１）個まで削減することができる。また、信号分割部１４１〜１４３の数も３個に削減することができる。更に、フェイズドアレイアンテナ１０の全体の厚さを、第２被混合信号処理部１３０の基板の幅と第２信号分割部１４２の基板の幅の合計程度まで薄くすることができる。
【００５９】
図７は、比較参考例に係るフェイズドアレイアンテナの回路構成を示す説明図である。図７の構成は、前述の非特許文献２に開示されているフェイズドアレイアンテナに対応する回路構成である。図７のフェイズドアレイアンテナの回路構成では、本実施形態の回路構成よりも多い４個の入力ポート数１６１〜１６４が必要であり、周波数混合器（ミキサ）１２２、１２４、１３２、１３５の数も本実施形態の回路構成よりも多い。例えば、４×４＝１６個のアンテナ素子１１０の場合、周波数混合器（ミキサ）の数を２７個になり、アンテナ素子１１０の数がｎ×ｎ個とすると、周波数混合器（ミキサ）の数は（ｎ＋１）２＋２個になる。また、信号分割部１４４〜１４９の数も６個になり、本実施形態の回路構成より多い。更に、図７のフェイズドアレイアンテナ１０の全体の厚さは、基板の幅の３倍程度になり、本実施形態の回路構成よりも厚くなる。
【００６０】
図８は、本実施形態に係るフェイズドアレイアンテナの概略構成の他の例を示す説明図である。なお、図８の例では、図示の都合上、一つのリニアアレイ部に含まれる複数のアンテナ素子（４×４＝１６素子）の一部である４個のアンテナ素子１１０について説明している。また、図８の回路構成において図４及び図５と共通する説明については省略する。
【００６１】
図８において、複数の第１被混合信号処理部１２０は、リニアアレイ部の複数のアンテナ素子１１０に所定の送信周波数（ｆ）の送信信号を供給する複数の周波数混合器１２２を有する。複数の第１被混合信号処理部１２０は、リニアアレイ部の複数のアンテナ素子１１０の並び方向における互いに隣り合うアンテナ素子間に所定の第１位相差（Δφ１）及び第２位相差（Δφ２）を有する第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第１被混合信号を、複数の周波数混合器１２２に供給する。
【００６２】
第１信号分割部１４１は、送信周波数（ｆ）と第１可変周波数（Δｆ１）との和の周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割する。
【００６３】
複数の第２信号分割部１４２は、複数のリニアアレイ部に対応するように設けられ、第１信号分割部１４１から供給された周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を更に分割して複数の周波数混合器１２２に第２被混合信号として供給する。
【００６４】
図８の例では、前述の第２被混合信号処理部１３０は中間信号供給部として機能する。中間信号供給部１３０は、第２位相差Δφ２を有する複数の第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号ＳＬＯを、複数の第１被混合信号処理部１２０に供給する。
【００６５】
図８において、複数の第１被混合信号処理部１２０はそれぞれ、中間信号供給部１３０から供給された第２位相差（Δφ２）を有する第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号が入力され、第１位相差（Δφ１）を伝送路長で形成して前記複数の第１可変周波数（Δｆ１）の第１被混合信号を出力する第１伝送部材１２１を備える。
【００６６】
中間信号供給部１３０は、第２伝送部材１３１と第３信号分割部１４３と複数の周波数混合器１３２とを備える。
【００６７】
第２伝送部材１３１は、送信周波数（ｆ）と第２可変周波数（Δｆ２）との和の周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号ＳＲＦ２が入力され、第２位相差（Δφ２）を伝送路長で形成して複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号を出力する。
【００６８】
第３信号分割部１４３は、周波数（ｆ＋Δｆ２）と第１可変周波数（Δｆ１）との差の周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号ＳＲＦ３を複数に分割する。
【００６９】
複数の周波数混合器１３２は、第２伝送部材１３１から出力された第２位相差（Δφ２）を有する複数の周波数（ｆ＋Δｆ２）の中間信号と、第３信号分割部１４３で分割された周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号とを混合し、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１３３を介して、第２位相差（Δφ２）を有する複数の第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号ＳＬＯを出力する。複数の第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号ＳＬＯは、複数の第１被混合信号処理部１２０の第１伝送部材１２１に供給される。
【００７０】
複数の周波数混合器１２２には、複数の第１被混合信号処理部１２０の第１伝送部材１２１から、第１位相差（Δφ１）及び第２位相差（Δφ２）を有する第１可変周波数（Δｆ１）の複数の第１被混合信号が入力され、複数の第２信号分割部１４２から周波数（ｆ＋Δｆ１）の第２被混合信号が入力される。
【００７１】
複数の周波数混合器（ミキサ）１２２から出力された信号は、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２３を介して、第１位相差Δφ１及び第２位相差Δφ２を有する周波数ｆの複数の送信信号として、複数のアンテナ素子１１０に出力される。
【００７２】
図９は、図８のフェイズドアレイアンテナの基板構成の一例を示す説明図である。図９において、前述の図６と共通する部分については説明を省略する。図９の基板構成では、複数の第２信号分割部１４２の全体にまたがるように、長尺基板形状の第１信号分割部１４１が配置されている。第１信号分割部１４１は、周波数（ｆ＋Δｆ１）の第１入力信号を分割して複数の第２信号分割部１４２のそれぞれに供給する。また、アンテナメイン基板１１１の複数の第１被混合信号処理部１２０の長手方向の一方の端部に近接する側方には、複数の第１被混合信号処理部１２０の端部に対応するように、長尺基板形状の第２被混合信号処理部１３０が配置されている。第２被混合信号処理部１３０は、複数の第１被混合信号処理部１２０のそれぞれに第１可変周波数（Δｆ１）の中間信号ＳＬＯを供給する。第２被混合信号処理部１３０には、周波数（ｆ＋Δｆ２）の第２入力信号ＳＲＦ２が入力されるとともに、第３信号分割部１４３で分割された周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の複数の第３入力信号ＳＲＦ３が入力される。
【００７３】
図８及び図９のフェイズドアレイアンテナ１０の構成例によれば、前述の図５及び図６の構成例と同様に、入力ポート１５１〜１５３の数を３個に削減することができるとともに、４×４＝１６個のアンテナ素子１１０の場合、周波数混合器（ミキサ）の数を２０個に削減することができる。例えばアンテナ素子１１０の数がｎ×ｎ個とすると、周波数混合器（ミキサ）の数をｎ×（ｎ＋１）個まで削減することができる。また、信号分割部１４１〜１４３の数も３個に削減することができる。更に、フェイズドアレイアンテナ１０の全体の厚さを、第２被混合信号処理部１３０の基板の幅と第２信号分割部１４２の基板の幅の合計程度まで薄くすることができる。
【００７４】
図１０は、図８のフェイズドアレイアンテナにおける大電力対応構成の一例を示す説明図である。図１０の構成例では、互いに平行に所定の間隔で配置された複数の伝送線路基板１２５を備える。複数の伝送線路基板１２５はそれぞれ、前述の第１被混合信号処理部１２０の第１伝送部材１２１及び複数の周波数混合器１２２と前述の第２被混合信号処理部１３０の周波数混合器１３２とを有する。また、前述の第２被混合信号処理部１３０の第２伝送部材として、複数の伝送線路基板１２５の並び方向に延在する導波管１３５が設けられている。導波管１３５の端部には、大電力発信器１７０が取り付けられている。大電力発信器１７０は、結合器１３６を介して周波数（ｆ＋Δｆ２）の電磁波を導波管１３５内に放射する。
【００７５】
導波管１３５の端部から導入された周波数（ｆ＋Δｆ２）の電磁波は導波管１３５の長手方向に伝搬し、導波管−伝送線路変換器１３７を介して、複数の伝送線路基板１２５の端部に順に供給される。周波数混合器１３２は、伝送線路基板１２５の端部に供給されたリニアアレイ部間に第２位相差Δφ２を有する周波数（ｆ＋Δｆ２）の信号と、周波数（ｆ＋Δｆ２−Δｆ１）の第３入力信号が入力される。周波数混合器１３２は、リニアアレイ部間に第２位相差Δφ２を有する周波数（Δｆ１）の中間信号を第１伝送部材１２１に供給する。
【００７６】
図１０のフェイズドアレイアンテナ１０によれば、簡易な構成で指向性ビームＢｍを任意の方向に制御可能な大電力の電磁波を送信することができる。
【００７７】
以上、本実施形態のフェイズドアレイアンテナ１０によれば、アンテナ素子１１０の位相制御の制御系統数及び制御入力ポート数を削減できる簡易な構成の２次元のフェイズドアレイアンテナを提供することができる。
【００７８】
また、本実施形態のフェイズドアレイアンテナ１０によれば、従来のサブアレイ構成のフェイズドアレイアンテナに比して、指向性ビームＢｍの主方向の可変角度範囲を制限することなく、アンテナ素子１１０の位相制御の制御系統数を抑制することができ、簡易で安価な構成とすることができる。
【００７９】
本実施形態のフェイズドアレイアンテナ１０は、そのフェイズドアレイアンテナ１０に供給する前述の複数の入力信号を発生する一又は複数の周波数制御可能な発信機と組み合わせることにより、送信装置を構成することができる。また、本実施形態のフェイズドアレイアンテナ１０は、無線電力伝送システムにおける無線電力伝送の送信アンテナ及び受信アンテナの少なくとも一方に用いたり、無線通信システムにおける無線通信の送信アンテナ及び受信アンテナの少なくとも一方に用いたりすることができる。
【００８０】
なお、本明細書で説明された処理工程並びにフェイズドアレイアンテナ、送信装置、無線電力伝送システム及び無線通信システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
【００８１】
ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
【００８２】
また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
【００８３】
また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。
【００８４】
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
【符号の説明】
【００８５】
１０      ：フェイズドアレイアンテナ
１００    ：リニアアレイ部
１１０    ：アンテナ素子
１１１    ：アンテナメイン基板
１２０    ：第１被混合信号処理部
１２１    ：第１伝送部材
１２２    ：周波数混合器
１２５    ：伝送線路基板
１３０    ：第２被混合信号処理部、中間信号供給部
１３１    ：第２伝送部材
１３２    ：周波数混合器
１３５    ：導波管
１３６    ：結合器
１３７    ：伝送線路変換器
１４１    ：第１信号分割部
１４２    ：第２信号分割部
１４３    ：第３信号分割部
１５１    ：第１入力ポート
１５２    ：第２入力ポート
１５３    ：第３入力ポート
１７０    ：大電力発信器
【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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