(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数を有する信号を伝送する第１伝送線路と、
前記第１伝送線路と並行に配置された第２伝送線路と、
前記第１伝送線路に対して真の信号を流すための第１電流アンプと、
前記第２伝送線路に対して必要とする位相差に応じた電流を流すための第２電流アンプと、を備え、
前記第２伝送線路に前記第１周波数を有する電流を流し、前記第２伝送線路に流す前記電流の向きおよび大きさを制御し、前記第１伝送線路路との間の相互インダクタンスを利用して前記第１伝送線路を介して伝送される前記信号の位相を調整する移相器。
【請求項２】
所定の間隔で配列された複数のアンテナユニットと、該各アンテナユニットに供給する信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備え、前記各移相器は、請求項１に記載の移相器であるフェーズドアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、移相器およびフェーズドアレイアンテナに関し、特に、高周波信号の位相を任意に制御する移相器、並びに、複数の移相器を使用して配列された複数のアンテナユニットから放射される電磁波ビームの指向性を制御するフェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配列された複数のアンテナユニットを有し、各アンテナユニットに対して移相器で制御された異なる位相の信号を供給し、指向性の制御を行うようにしたフェーズドアレイアンテナが知られている。このフェーズドアレイアンテナは、例えば、車の車載用レーダ等として利用されている。
【０００３】
ところで、近年のＣＭＯＳ半導体の微細加工技術の進歩に伴って、半導体装置の高速化および高集積化が進んでいる。ＣＭＯＳを用いた半導体集積回路装置（ＬＳＩ）においても、化合物半導体やＢｉ−ＣＭＯＳの領域と考えられてきた数十ＧＨｚの信号を取り扱うことが可能になって来ている。その反面、高速化に伴う消費電力の拡大が大きな問題となっており、回路規模の削減や回路の共有化が求められている。
【０００４】
図１はフェーズドアレイアンテナにおける放射角と給電位相の関係を説明するための図である。
【０００５】
図１に示されるように、フェーズドアレイアンテナ１は、信号源１００からの信号に対してそれぞれ異なる位相２φ，φ，０，−φ，−２φを与える移相器１１１〜１１５と、各移相器１１１〜１１５の出力を増幅する終段アンプ（パワーアンプ）１２１〜１２５と、各終段アンプ１２１〜１２５に接続されたアンテナユニット１３１〜１３５を備える。ここで、各アンテナユニット１３１〜１３５は、例えば、隣接するアンテナユニットと間隔ｄだけ離れるように配列されている。
【０００６】
そして、異なる位相２φ，φ，０，−φ，−２φの信号による配列されたアンテナユニット１３１〜１３５からの放射エネルギーが空間的に合成され、波面（電磁波ビーム）の指向性が制御される。
【０００７】
図１において、メインローブ方向（θ）とは、空間に放射される電磁波のうち一番強いエネルギーを有するベクトルの方向を示し、このメインローブ方向θが電磁波ビームの放射角になる。
【０００８】
すなわち、５つのアンテナユニット１３１〜１３５を使用し、隣接する各アンテナユニットに対してφの位相差を持つ信号を給電した場合、メインローブ方向はθで与えられ、位相差φは、φ＝ｄ・ｓｉｎθとなる。なお、ｄは、各アンテナユニット間の距離を示し、通常、ｄ＝λ／２とする（λは、信号の波長）。
【０００９】
具体的に、ｄ＝λ／２とし、θ＝１０°のメインローブを放射させたい場合、位相差φは、φ≒３０°となり、５つのアンテナユニット１３１〜１３５を使用する場合、例えば、各アンテナユニット１３１〜１３５には、それぞれ位相が６０°，３０°，０°，−３０°，−６０°の信号を生成して給電する必要がある。
【００１０】
なお、図１では、５つのアンテナユニット１３１〜１３５を利用して電磁波ビームの放射角を制御しているが、このアンテナユニットの数は様々に変更可能であり、また、直線状ではなく平面状（二次元的）に配列することもできる。
【００１１】
図２〜図４は従来の移相器の例を示す図である。
まず、図２に示されるように、従来の一例としての移相器１０は、位相が９０°異なる入力信号Ｓcos，Ｓsinに対してそれぞれ重み付け回路１０ａおよび１０ｂにより重み付けを行い、その重み付けされた信号を加算回路１０ｃで加算（ベクトル合成）する。これにより、重み付け回路１０ａおよび１０ｂに入力される入力信号Ｓcos（例えば、位相が０°の信号）およびＳsin（例えば、位相が９０°の信号）との間の任意の位相を有する信号Ｓoutを得ることができるようになっている。
【００１２】
また、図３に示されるように、従来の他の例としての移相器２０は、直列接続されたインダクタ２０ａ〜２０ｃ、および、各インダクタ２０ａ〜２０ｃの接続ノードと接地との間に接続された可変容量２０ｄ〜２０ｆによるＬＣ回路として構成されている。そして、可変容量２０ｄ〜２０ｆの容量を調整することにより、入力信号Ｓinに対して所定の位相遅延が与えられた信号Ｓoutが得られるようになっている。
【００１３】
さらに、図４に示されるように、従来のさらに他の例としての移相器３０は、直列接続されたインダクタ３０ａ〜３０ｃ、および、各インダクタ３０ａ〜３０ｃの接続ノードと接地との間に接続された容量３０ｄ〜３０ｆによるＬＣ回路、並びに、スイッチ回路３０ｇを備えて構成されている。そして、隣接するインダクタ３０ａ〜３０ｃ間の接続ノードの出力をスイッチ回路３０ｇで選択することにより、入力信号Ｓinに対して異なる位相遅延が与えられた信号Ｓoutが得られるようになっている。
【００１４】
図５は従来のフェーズドアレイアンテナ（電子スキャン方式レーダのアンテナ）の一例を示す図であり、上述した図２に示す移相器１０（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ〜１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を、配列された５つのアンテナユニット１３１〜１３５に対応させて５つ設けたものである。なお、１１ｄ〜１５ｄは、ミキサを示している。
【００１５】
図５に示されるように、従来のフェーズドアレイアンテナの一例において、各対の重み付け回路１１ａ，１１ｂ〜１５ａ，１５ｂは、例えば、９０°の位相差を有する信号（ローカル信号ＬＯ（Local Oscillator））をそれぞれ受け取り、重み付けを行った信号を加算器１１ｃ〜１５ｃでベクトル合成（加算）することで所定の位相を有する信号を生成する。
【００１６】
各移相器の加算器１１ｃ〜１５ｃの出力は、それぞれミキサ１１ｄ〜１５ｄにより出力信号ＩＦ（Intermediate Frequency）と混合された後、マッチング回路１４１〜１４５を介して終段アンプ１２１〜１２５に供給される。そして、終段アンプ１２１〜１２５で増幅された信号エネルギーは、アンテナユニット１３１〜１３５を介して空間に放射される。ここで、各アンテナユニット１３１〜１３５は、例えば、隣接するアンテナユニットと距離ｄだけ離隔して配列されている。
【００１７】
なお、配列されたアンテナユニット１３１〜１３５を介して空間に放射される信号エネルギーは、各アンテナユニット１３１〜１３５に与えられる信号の位相に応じて所定の指向性を有することになる。
【００１８】
ところで、従来、高周波信号の位相を変化させる移相器において、比較的簡易な構成により広帯域化および高安定化を図るために、位相を変化させようとする信号を分配器で２つの経路に分波し、それぞれの経路に設けた可変減衰器出力を方向性結合器で異なる位相で合成するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１９】
また、従来、入力信号を９０°ハイブリッドで分岐し、その分岐された信号を、正弦・余弦関数型ポテンショメータにより制御される２つの直線変調器に供給し、その２つの直線変調器の出力を信号合成回路で合成するようにした正弦波信号移相器も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−０１７４６４号公報
【特許文献２】特開昭５３−１２１４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
まず、図３を参照して説明した従来の移相器は、固定インダクタ２０ａ〜２０ｃおよび可変容量２０ｄ〜２０ｆを用いて遅延を行うようになっており、可変容量２０ｄ〜２０ｆは、例えば、半導体内部ではバラクタという名前で呼ばれるＭＯＳ（主として、半導体基板上に、絶縁膜を介してポリシリコンなどの導電層を形成した素子）による容量である。
【００２２】
また、図４を参照して説明した従来の移相器は、固定容量３０ｄ〜３０ｆを用いるが、隣接するインダクタ３０ａ〜３０ｃ間の接続ノードから取り出した出力をスイッチ回路３０ｇで選択するようになっている。
【００２３】
すなわち、図３および図４に示す従来の移相器は、バラクタやスイッチ回路にアクティブデバイス（ＭＯＳ）を用いるため、ＮＦ（負帰還）に制限のあるＲＦ回路では、デバイスノイズの影響が問題となる。
【００２４】
さらに、図２および図５を参照して説明したベクトル合成を行う従来の移相器（フェーズドアレイアンテナ）は、例えば、真の信号に加えて、９０°位相の異なった信号を使用して所定の位相を有する信号を生成している。すなわち、任意の位相を有する信号を生成するためには、例えば、４相（０°，９０°，１８０°，２７０°）の信号が必要となる。
【００２５】
しかしながら、レーダとして使用する数十ＧＨｚ帯のローカル信号ＬＯ（例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ））はインダクタを用いる場合が多く、ローカル信号ＬＯを４相出力化するには、例えば、２倍の面積および電力が必要となる。
【００２６】
また、ローカル信号ＬＯを４相出力化するには、２倍周波数ＬＯから分周することが考えられるが、そのような高速なＬＯ（ＶＣＯ）を設計することは困難である。
【００２７】
さらに、ベクトル合成の手法は４相の信号を扱うことから、その位相差を保持することが非常に難しく、任意の位相を有する信号を生成することが困難となる問題がある。また、図５に示すように、ＬＯ出力を移相したあと、複数のミキサを用意する必要しなければならないといった問題がある。
【００２８】
この出願は、上述した従来技術が有する課題に鑑み、占有面積および消費電力の小さい移相器およびフェーズドアレイアンテナの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
第１の実施形態によれば、第１周波数を有する信号を伝送する第１伝送線路と、前記第１伝送線路と並行に配置された第２伝送線路と、前記第１伝送線路に対して真の信号を流すための第１電流アンプと、前記第２伝送線路に対して必要とする位相差に応じた電流を流すための第２電流アンプと、を備え、前記第２伝送線路に前記第１周波数を有する電流を流し、前記第２伝送線路に流す前記電流の向きおよび大きさを制御し、前記第１伝送線路路との間の相互インダクタンスを利用して前記第１伝送線路を介して伝送される前記信号の位相を調整する移相器が提供される。
【００３０】
第２の実施形態によれば、所定の間隔で配列された複数のアンテナユニットと、該各アンテナユニットに供給する信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備えるフェーズドアレイアンテナが提供される。ここで、各移相器は、第１周波数を有する信号を伝送する第１伝送線路と、前記第１伝送線路と並行に配置された第２伝送線路と、前記第１伝送線路に対して真の信号を流すための第１電流アンプと、前記第２伝送線路に対して必要とする位相差に応じた電流を流すための第２電流アンプと、を備え、前記第２伝送線路に前記第１周波数を有する電流を流し、前記第２伝送線路に流す前記電流の向きおよび大きさを制御し、前記第１伝送線路路との間の相互インダクタンスを利用して前記第１伝送線路を介して伝送される前記信号の位相を調整するようになっている。
【発明の効果】
【００３１】
各実施例によれば、占有面積および消費電力の小さい移相器およびフェーズドアレイアンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
まず、移相器およびフェーズドアレイアンテナの実施例を詳述する前に、本実施形態の原理を、添付図面を参照して詳述する。
【００３３】
図６は伝送線路を概略的に示す図であり、図７は結合伝送線路を概略的に示す図である。図６において、参照符号Ａはアンプ、ＴＬは伝送線路、そして。ＡＮＴはアンテナを示している。
【００３４】
一般的に、図６に示されるような伝送線路（例えば、コプレナウェーブガイド（Coplanar Waveguide）やマイクロストリップライン（Micro-strip-line））を伝わる信号の伝搬速度Ｖは、Ｖ∝(ＬＣ)-1/2で与えられる。そして、ＬやＣを制御することで伝搬速度を制御して信号の到達時間を制御することができ、位相シフトを実現することができる。
【００３５】
本実施形態では、図７に示されるような一対の並行に配置した伝送線路（結合伝送線路）ＴＬａ，ＴＬｂを使用し、この一対の伝送線路ＴＬａ，ＴＬｂ間の電磁結合（Ｍ）を利用して任意の位相差を生成する。
【００３６】
図８は結合伝送線路と電流との関係を説明するための図である。ここで、図８（ａ）は、一対の伝送線路ＴＬａおよびＴＬｂに対して、図面上、右から左方向に電流Ｉａ，Ｉｂを流した場合を示し、また、図８（ｂ）は、左から右方向に電流Ｉａ，Ｉｂを流した場合を示す。なお、図８（ｃ）は、一対の伝送線路ＴＬａおよびＴＬｂに対して、同じ方向に電流を流したときの電磁結合Ｍを説明するためのものである。
【００３７】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、信号の位相を遅延させたい場合、真の信号が流れる伝送線路ＴＬａに対して並行に配置された伝送線路ＴＬｂに同方向の電流を流す。
【００３８】
すなわち、図８（ｃ）に示されるように、真の信号が流れる伝送線路ＴＬａにより発生する磁界は、並行に配置された伝送線路ＴＬｂに流される同一方向の電流により発生する磁界により妨げられ、その結果、信号の到着点では信号の位相遅延となってあらわれる。いわゆる電磁誘導による位相シフトの実現となる。
【００３９】
一方、位相進みを実現したい場合には、上述したのとは逆に、並行に配置された伝送線路ＴＬｂに流す電流を、真の信号が流れる伝送線路ＴＬａとは逆方向とすることにより実現する。
【００４０】
以下、移相器およびフェーズドアレイアンテナの実施例を、添付図面を参照して詳述する。
【００４１】
図９は移相器の一実施例を説明するための図である。
図９に示されるように、本実施例の移相器Ｐは、結合伝送線路ＴＬａ，ＴＬｂのうち、真の信号を伝送する伝送線路ＴＬａの入力端に対して、利得が１の電流アンプ（ｇｍアンプ）Ａａを介してローカル信号ＬＯ（或いは、高周波信号ＲＦ）を供給する。さらに、伝送線路ＴＬａに対して並行に配置した伝送線路（位相調整用伝送線路）ＴＬｂに対しては、利得がｋの電流アンプＡｂを介してローカル信号ＬＯ（或いは、高周波信号ＲＦ）を供給する。
【００４２】
ここで、位相調整用伝送線路ＴＬｂの出力端には、負荷Ｌが設けられている。なお、負荷Ｌは、例えば、容量または抵抗により構成することができる。
【００４３】
図９に示す本実施例の移相器Ｐは、ローカル信号ＬＯまたは高周波信号ＲＦを、電流アンプＡａ，Ａｂを介して結合伝送線路ＴＬａ，ＴＬｂに伝搬させ、相互インダクタンスにより真の信号を伝送する伝送線路ＴＬａの出力端において、位相のシフトを制御する。
【００４４】
このとき、信号の伝搬速度Ｖ（Ｖ’）は、Ｖ∝(ＬＣ)-1/2とは異なり、Ｖ’∝((Ｌ＋ｋＭ)Ｃ)-1/2に比例することになる。なお、Ｍは結合伝送線路間の相互インダクタンスを表し、ｋは位相調整用伝送線路ＴＬｂに流れる電流の符合と強度を表す。
【００４５】
このように、本実施例の移相器によれば、例えば、位相が９０°異なる信号を必要とせず、差動信号のみでよいことになる。そして、本実施例の移相器によれば、上記の結合伝送線路ＴＬａ，ＴＬｂと、電流アンプＡａ，Ａｂの構成により、真の信号に対して任意の位相差を有する信号を生成することができる。
【００４６】
そして、上述のように、任意の位相を有する信号の生成には差動信号のみがあれば十分であり、結合した伝送線路に対しては周波数の制限が無い。
【００４７】
図１０は図９の移相器における動作を説明するための図である。ここで、図１０（ａ）は、位相調整用伝送線路ＴＬｂに異なる電流を流したときの真の信号を伝送する伝送線路ＴＬａの出力端における信号の出力電圧の時間変化を示し、また、図１０（ｂ）は、位相調整用伝送線路ＴＬｂに流す電流の大きさと真の信号を伝送する伝送線路ＴＬａの出力端における信号の位相差との関係を示している。
【００４８】
図１０（ａ）における位相調整用伝送線路ＴＬｂに対して電流を流さないとき（曲線Ｃ０），４ｍＡの電流を流したとき（曲線Ｃ４），８ｍＡの電流を流したとき（曲線Ｃ８），…，２０ｍＡの電流を流したとき（曲線Ｃ２０）の比較から明らかなように、位相調整用伝送線路ＴＬｂに対して伝送線路ＴＬａにおける真の信号と同相の信号を流した場合、その位相調整用伝送線路ＴＬｂに流す電流（同相の電流）が大きくなるに従って、伝送線路ＴＬａの出力端における真の信号の位相が遅れることが分かる。
【００４９】
なお、位相調整用伝送線路ＴＬｂに対して伝送線路ＴＬａにおける真の信号と逆相の信号を流した場合には、その位相調整用伝送線路ＴＬｂに流す電流（逆相の電流）が大きくなるに従って、伝送線路ＴＬａの出力端における真の信号の位相が進むことになる。
【００５０】
すなわち、図１０（ｂ）に示されるように、位相調整用伝送線路ＴＬｂに流す電流をその向きおよび大きさを変化させることにより、伝送線路ＴＬａの出力端における真の信号を、位相調整用伝送線路ＴＬｂに電流を流さない場合に対してその信号の位相を任意に（様々な位相の遅れおよび進みを持たせるように）設定することができる。
【００５１】
なお、図１０では、例として、約５μｍの間隔で約４ｍｍの長さだけ並行に配置された約５μｍの幅を有する２本のマイクロストリップラインに対して６０ＧＨｚの信号を与えた場合のシミュレーション結果を示しているが、これは、使用する信号の周波数、並行に配置する結合伝送線路の構成、および、位相調整用伝送線路ＴＬｂに流す電流の大きさ等の様々な条件を変化させることにより、本実施例を幅広く適用させることができるのはいうまでもない。
【００５２】
図１１はフェーズドアレイアンテナの一実施例を示す図であり、図１２は図１１のフェーズドアレイアンテナを説明するための図である。
【００５３】
図１１に示されるように、本実施例のフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置（モノリシックＩＣ）２１０上に設けられたＣＰＵ２１１，メモリ（ＭＥＭ）２１２，ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２１３，ＲＦフロントエンド部２１４およびマッチング部２１５、並びに、半導体集積回路装置２１０の外部に設けたパッチアンテナ２２０を備える。
【００５４】
図１１に示すフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置２１０の外部にパッチアンテナ（アンテナユニット）２２０を設けるようにしたものであるが、本実施形態のフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置２１０にアンテナユニットを一体的に形成することもできる。
【００５５】
図１２はフェーズドアレイアンテナを半導体集積回路装置に一体化した実施例を示す図である。
【００５６】
図１２（ａ）に示されるように、本実施例のフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置２１０上にパッチアンテナ２２１を形成するようになっている。
【００５７】
また、図１２（ｂ）に示されるように、本実施例のフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置２１０上にモノポールアンテナ２２２を形成することも可能である。
【００５８】
さらに、図１２（ｃ）に示されるように、本実施例のフェーズドアレイアンテナは、半導体集積回路装置２１０上にＭＥＭＳアンテナ２２３を形成してもよい。
【００５９】
このように、各アンテナ（複数のアンテナユニット）を半導体集積回路装置２１０上に一体的に形成することによって、フェーズドアレイアンテナをより一層小型化することが可能になる。
【００６０】
図１３はフェーズドアレイアンテナの一実施例におけるＲＦフロントエンド部２１４を概略的に示す図である。
【００６１】
ここで、図１３における参照符号４３１ａ〜４３５ａおよび４３１ｂ〜４３５ｂは、図９における電流アンプＡａおよびＡｂに対応し、図１３における参照符号４４１ａ〜４４５ａおよび４４１ｂ〜４４５ｂは、図９における真の信号を伝送する伝送線路ＴＬａおよび位相調整用伝送線路ＴＬｂに対応し、そして、図１３における参照符号４５１〜４５５は、図９における負荷（容量）Ｌに対応する。
【００６２】
図１３と前述した図９との比較から明らかなように、ＲＦフロントエンド部２１４は、例えば、図９に示す移相器Ｐを５つのアンテナユニットに対応させて５組設け、各組の位相調整用伝送線路４４１ｂ〜４４５ｂ（ＴＬｂ）に流す電流の向きおよび大きさを変化させ、それぞれ真の信号を伝える伝送線路４４１ａ〜４４５ａ（ＴＬａ）の出力端から異なる位相（例えば、６０°，３０°，０°，−３０°，−６０°）を有する信号を得るようになっている。なお、位相差の正の符号は伝送線路４４１ａ〜４４５ａを伝わる真の信号が遅れるのを示し、また、位相差の負の符号は伝送線路４４１ａ〜４４５ａを伝わる真の信号が進むのを示している。
【００６３】
すなわち、図１３において概念的に示されるように、各組の移相器における位相調整用伝送線路４４１ｂ〜４４５ｂにおいて、例えば、位相調整用伝送線路４４１ｂには、真の信号を伝える伝送線路４４１ａと同じ方向に大きな電流（例えば、ほぼ同じ大きさの電流）を流すことで伝送線路４４１ａを介して終段アンプ４６１（ＰＡ）に供給される信号を大きく（例えば、６０°）遅延させる。
【００６４】
また、例えば、位相調整用伝送線路４４２ｂには、真の信号を伝える伝送線路４４２ａと同じ方向に小さな電流（例えば、ほぼ半分程度の電流）を流すことで伝送線路４４２ａを介して終段アンプ４６２に供給される信号を少し（例えば、３０°）遅延させ、さらに、位相調整用伝送線路４４２ｂには電流を流さないことで伝送線路４４３ａを介して終段アンプ４６３に供給される信号を同相（例えば、０°）とする。
【００６５】
そして、例えば、位相調整用伝送線路４４４ｂには、真の信号を伝える伝送線路４４４ａと逆の方向に小さな電流（ほぼ半分程度の電流）を流すことで伝送線路４４４ａを介して終段アンプ４６４に供給される信号を少し（例えば、３０°）進めさせ、さらに、位相調整用伝送線路４４５ｂには、真の信号を伝える伝送線路４４５ａと逆の方向に大きな電流（例えば、ほぼ同じ大きさの電流）を流すことで伝送線路４４５ａを介して終段アンプ４６５に供給される信号を大きく（例えば、６０°）進める。
【００６６】
このようにして得られた位相の異なる５つの信号は、終段アンプ４６１〜４６５およびマッチング部２１５等を介して半導体集積回路装置と一体的、或いは、その外部に設けられた５つのアンテナユニットに供給される。
【００６７】
なお、図１３から明らかなように、本実施例のフェーズドアレイアンテナによれば、ミキサ４２は、ＬＯ信号（４１）とＩＦ信号を加算する個所だけでよいため、すなわち、前述した図５に示すフェーズドアレイアンテナのように、各アンテナユニットに対してそれぞれ設ける必要がない。
【００６８】
また、図１３では、例えば、位相を制御するために並行に配置した伝送線路（結合伝送線路）４４１ａ，４４１ｂ〜４４５ａ，４４５ｂの長さを１ｍｍとし、さらに、隣接する終段アンプ４６１〜４６５の出力線の間隔を０．２ｍｍとすると、ＲＦフロントエンド部２１４が占有する大きさをほぼ１ｍｍ×１ｍｍ程度とすることができる。これは、例えば、図５に示すような位相差の異なる複数の信号をベクトル合成により生成するものと比較して、占有面積および消費電力を半分程度に抑制することが可能なことを意味する。
【００６９】
図１４はフェーズドアレイアンテナの制御処理の一例を説明するためのフローチャートであり、一例としてフェーズドアレイアンテナが車載レーダとして搭載されたときの制御処理を説明するためのものである。ここで、ＣＰＵは、障害物を探索する全方位スキャンモードと、障害物を発見した時にその障害物の詳細な情報を得るための特定場所スキャンモードとを備える。
【００７０】
すなわち、図１４に示されるように、フェーズドアレイアンテナの制御処理は、まず、ステップＳＴ１における全方位スキャン、或いは、ステップＳＴ２における特定場所スキャンに従って、ステップＳＴ３においてフェーズドアレイアンテナから放射される電磁波ビームの放射角を決定する。
【００７１】
さらに、ステップＳＴ４に進んで、フェーズドアレイアンテナから放射される電磁波ビームの放射角に対する電流値（ロジック）を決定して、ステップＳＴ５に進む。このステップＳＴ４における放射角に対する電流値の決定は、ＣＰＵが前述した電流強度および生成される信号の位相差のテーブルを備えたメモリ（ＭＥＭ）を参照して行う。
【００７２】
ステップＳＴ５では、電流値（ロジック）を電流値（アナログ）に変換する。すなわち、ＣＰＵは、ステップＳＴ４で参照したテーブルに従って、各アンテナユニットから放射される信号の位相差を生成すべくディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）の制御を行う。
【００７３】
そして、ステップＳＴ６に進んで、電流値（アナログ）により各電流アンプを制御する。すなわち、ＲＦフロントエンド部における電流アンプを活性化して、各アンテナユニットで必要とされる位相差を持った信号が結合伝送線路における真の信号を伝える伝送線路ＴＬａの出力端で得られるように、該真の信号を伝える伝送線路ＴＬａの電流アンプおよび位相調整用伝送線路ＴＬｂの電流アンプを制御する。
【００７４】
なお、各必要とされる位相差を持った信号（伝送線路ＴＬａの出力端の信号）は、それぞれ終段アンプＰＡを介して各アンテナユニットから放射され、信号が空間合成されて電磁波ビームの放射角度が制御される。
【００７５】
ここで、各アンテナユニットは、前述したように、半導体集積回路装置（モノリシックＩＣ）の外部に設けることもできるが、そのＩＣ内部に一体的に設けることも可能である。
【００７６】
また、上述した移相器は、例えば、車載される電子スキャン方式レーダのアンテナであるフェーズドアレイアンテナに適用した場合、すなわち、複数のアンテナユニットから放射されるエネルギーを空間的に合成して電磁波ビームの指向性を制御する場合を例として説明したが、本実施形態の移相器は、フェーズドアレイアンテナに限定されるものではなく、真の信号に対して所定の位相差を有する信号を生成するための様々な回路或いは装置に対して幅広く適用することができる。
【００７７】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
第１周波数を有する信号を伝送する第１伝送線路と、
第２伝送線路と、を備え、前記第２伝送線路に前記第１周波数を有する電流を流し、前記電流を制御して前記第１伝送線路を介して伝送される前記信号の位相を調整する移相器。
【００７８】
（付記２）
付記１に記載の移相器において、
前記第２伝送線路は、前記第１伝送線路と並行に配置される移相器。
【００７９】
（付記３）
付記１または２に記載の移相器において、
前記電流の制御は、前記第２伝送線路に流す前記電流の向きおよび大きさを制御する移相器。
【００８０】
（付記４）
付記３に記載の移相器において、さらに、
前記第１伝送線路に対して真の信号を流すための第１電流アンプと、
前記第２伝送線路に対して必要とする位相差に応じた前記電流を流すための第２電流アンプと、を備える移相器。
【００８１】
（付記５）
付記４に記載の移相器において、さらに、
一端に前記第２電流アンプが接続された前記第２伝送線路の他端に設けられた負荷素子を備える移相器。
【００８２】
（付記６）
所定の間隔で配列された複数のアンテナユニットと、該各アンテナユニットに供給する信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備え、前記各移相器は、付記１〜５のいずれか１項に記載の移相器であるフェーズドアレイアンテナ。
【００８３】
（付記７）
付記６に記載のフェーズドアレイアンテナにおいて、
前記複数のアンテナユニットは、前記複数の移相器が形成された半導体集積回路装置の外部に形成されるフェーズドアレイアンテナ。
【００８４】
（付記８）
付記６に記載のフェーズドアレイアンテナにおいて、
前記複数のアンテナユニットは、前記複数の移相器が形成された半導体集積回路装置と一体的に当該半導体集積回路装置上に形成されるフェーズドアレイアンテナ。
【００８５】
（付記９）
付記６〜８のいずれか１項に記載のフェーズドアレイアンテナにおいて、
該フェーズドアレイアンテナは、電子スキャン方式レーダのアンテナであるフェーズドアレイアンテナ。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】フェーズドアレイアンテナにおける放射角と給電位相の関係を説明するための図である。
【図２】従来の移相器の一例を示す図である。
【図３】従来の移相器の他の例を示す回路図である。
【図４】従来の移相器のさらに他の例を示す回路図である。
【図５】従来のフェーズドアレイアンテナの一例を示す図である。
【図６】伝送線路を概略的に示す図である。
【図７】結合伝送線路を概略的に示す図である。
【図８】結合伝送線路と電流との関係を説明するための図である。
【図９】本実施形態に係る移相器を説明するための図である。
【図１０】図９の移相器における動作を説明するための図である。
【図１１】フェーズドアレイアンテナの一実施例を示す図である。
【図１２】フェーズドアレイアンテナを半導体集積回路装置に一体化した実施例を示す図である。
【図１３】フェーズドアレイアンテナの一実施例におけるＲＦフロントエンド部を概略的に示す図である。
【図１４】フェーズドアレイアンテナの制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１    フェーズドアレイアンテナ
１０ａ，１０ｂ    重み付け回路
１０ｃ    加算回路
１０，２０，３０，Ｐ    移相器
２０ａ〜２０ｃ；３０ａ〜３０ｃ    インダクタ
２０ｄ〜２０ｆ    可変容量
３０ｄ〜３０ｆ    容量
３０ｇ    スイッチ回路
４１    ＬＯ信号（ローカル信号）
４２    ミキサ
１００    信号源
１１１〜１１５    移相器
１２１〜１２５，４６１〜４６５    アンプ（終段アンプ）
１３１〜１３５    アンテナユニット
２１０    半導体集積回路装置（モノリシックＩＣ）
２１１    ＣＰＵ
２１２    メモリ（ＭＥＭ）
２１３    ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）
２１４    ＲＦフロントエンド部
２１５    マッチング部
２２０，２２１    パッチアンテナ
２２２    モノポールアンテナ
２２３    ＭＥＭＳアンテナ
４３１ａ〜４３５ａ，４３１ｂ〜４３５ｂ，Ａａ，Ａｂ    電流アンプ（ｇｍアンプ）
４４１ａ〜４４５ａ，ＴＬａ    真の信号を伝える伝送線路（結合伝送線路）
４４１ｂ〜４４５ｂ，ＴＬｂ    位相調整用伝送線路（結合伝送線路）
４５１〜４５５，Ｌ    負荷（容量）
Ｐ    移相器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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