JP2000004115A - 送受共用フェ―ズドアレイアンテナ - Google Patents
送受共用フェ―ズドアレイアンテナInfo
- Publication number
- JP2000004115A JP2000004115A JP10566199A JP10566199A JP2000004115A JP 2000004115 A JP2000004115 A JP 2000004115A JP 10566199 A JP10566199 A JP 10566199A JP 10566199 A JP10566199 A JP 10566199A JP 2000004115 A JP2000004115 A JP 2000004115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circulator
- reception
- transmission
- phase
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】移相器の数を減らすことにより、損失の少ない
安価な送受共用フェーズドアレイアンテナを実現する。 【解決手段】２つの送受共用要素アンテナＡ１，Ａ２
に、それぞれサーキュレータＣ１，Ｃ２を接続し、発振
器の送信信号を分割して、移相量がθの移相器ＰＳ１及
び移相量が−θの移相器ＰＳ２を通して各サーキュレー
タＣ１，Ｃ２に供給し、各サーキュレータＣ１，Ｃ２か
らの受信信号を、それぞれ混合器ＭＸ１，ＭＸ２を通し
て合波器に入力し、各混合器、例えばＭＸ１は、当該混
合器ＭＸ１が接続されているサーキュレータＣ１からの
受信信号と、他のサーキュレータＣ２に接続されている
移相器ＰＳ２の出力信号とを混合するものである。
安価な送受共用フェーズドアレイアンテナを実現する。 【解決手段】２つの送受共用要素アンテナＡ１，Ａ２
に、それぞれサーキュレータＣ１，Ｃ２を接続し、発振
器の送信信号を分割して、移相量がθの移相器ＰＳ１及
び移相量が−θの移相器ＰＳ２を通して各サーキュレー
タＣ１，Ｃ２に供給し、各サーキュレータＣ１，Ｃ２か
らの受信信号を、それぞれ混合器ＭＸ１，ＭＸ２を通し
て合波器に入力し、各混合器、例えばＭＸ１は、当該混
合器ＭＸ１が接続されているサーキュレータＣ１からの
受信信号と、他のサーキュレータＣ２に接続されている
移相器ＰＳ２の出力信号とを混合するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気象レーダ、路側
ビーコンなどに使用され、指向性を切り換えることので
き、しかも要素アンテナが送信用と受信用を兼ねる送受
共用フェーズドアレイアンテナに関するものである。
ビーコンなどに使用され、指向性を切り換えることので
き、しかも要素アンテナが送信用と受信用を兼ねる送受
共用フェーズドアレイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フェーズドアレイアンテナは、要素アン
テナの給電信号の相対位相を変えることにより、指向性
を制御することができるアンテナである。位相を変える
ため、各要素アンテナに、所定の移相量を実現する移相
器が挿入される。
テナの給電信号の相対位相を変えることにより、指向性
を制御することができるアンテナである。位相を変える
ため、各要素アンテナに、所定の移相量を実現する移相
器が挿入される。
【０００３】図１１は従来のフェーズドアレイアンテナ
の回路構成図である。各要素アンテナＡ１，Ａ２は、そ
れぞれサーキュレータＣ１，Ｃ２に接続され、サーキュ
レータＣ１は移相量がθ１の移相器ＰＳａ，ＰＳｂに接
続され、サーキュレータＣ２は移相量がθ２の移相器Ｐ
Ｓｃ，ＰＳｄに接続されている。ＡＭＰは増幅器、ＯＳ
Ｃは発振器を表わす。
の回路構成図である。各要素アンテナＡ１，Ａ２は、そ
れぞれサーキュレータＣ１，Ｃ２に接続され、サーキュ
レータＣ１は移相量がθ１の移相器ＰＳａ，ＰＳｂに接
続され、サーキュレータＣ２は移相量がθ２の移相器Ｐ
Ｓｃ，ＰＳｄに接続されている。ＡＭＰは増幅器、ＯＳ
Ｃは発振器を表わす。
【０００４】前記の構成によれば、発振器ＯＳＣから出
た高周波信号の位相は、各要素アンテナＡ１，Ａ２から
出る時点で（θ１−θ２）だけ差が生じるので、この位
相差に相当する角度で電波が発射される。同じ方向から
電波を受信したときは、逆に（θ２−θ１）の差が生じ
るので、移相器ＰＳｃ，ＰＳｄにより、この位相差を吸
収して、位相差のない状態にして、合波器により合成す
る。
た高周波信号の位相は、各要素アンテナＡ１，Ａ２から
出る時点で（θ１−θ２）だけ差が生じるので、この位
相差に相当する角度で電波が発射される。同じ方向から
電波を受信したときは、逆に（θ２−θ１）の差が生じ
るので、移相器ＰＳｃ，ＰＳｄにより、この位相差を吸
収して、位相差のない状態にして、合波器により合成す
る。
【０００５】なお、図１１の構成では、アンテナ要素の
数は、図示の都合上、Ａ１，Ａ２の２つだけ示されてい
るが、２つ以上あってもよいことはもちろんである。
数は、図示の都合上、Ａ１，Ａ２の２つだけ示されてい
るが、２つ以上あってもよいことはもちろんである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】移相器を挿入すると、
固有の損失を生じさせるという不利益がある。特に、要
素アンテナを送受共用にすると、送信と受信で同じ移相
器を２回通るため、損失はより大きくなる。また、移相
器は単価が高いため、移相器の数が多いと全体としてコ
スト高になる。
固有の損失を生じさせるという不利益がある。特に、要
素アンテナを送受共用にすると、送信と受信で同じ移相
器を２回通るため、損失はより大きくなる。また、移相
器は単価が高いため、移相器の数が多いと全体としてコ
スト高になる。
【０００７】そこで本発明では、移相器の数を減らすこ
とにより、損失の少ない安価なフェーズドアレイアンテ
ナを実現することを目的とする。
とにより、損失の少ない安価なフェーズドアレイアンテ
ナを実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】(1) 本発明のフェーズド
アレイアンテナは、２つの送受共用要素アンテナに、そ
れぞれサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分
割して、移相量がθの移相器及び移相量が−θの移相器
を通して各サーキュレータに供給し、各サーキュレータ
からの受信信号を、それぞれ混合器を通して合波器に入
力し、前記各混合器は、当該混合器が接続されているサ
ーキュレータからの受信信号と、他のサーキュレータに
接続されている移相器の出力信号とを混合するものであ
る（請求項１）。
アレイアンテナは、２つの送受共用要素アンテナに、そ
れぞれサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分
割して、移相量がθの移相器及び移相量が−θの移相器
を通して各サーキュレータに供給し、各サーキュレータ
からの受信信号を、それぞれ混合器を通して合波器に入
力し、前記各混合器は、当該混合器が接続されているサ
ーキュレータからの受信信号と、他のサーキュレータに
接続されている移相器の出力信号とを混合するものであ
る（請求項１）。
【０００９】図１を参照しながら説明する。発振器から
出る送信信号をcos ωｔで表わす。発振器から出た送信
信号cos ωｔは、移相量がθの移相器ＰＳ１を通ればco
s(ωｔ+ θ) となり、移相量が−θの移相器ＰＳ２を通
ればcos(ωｔ- θ) となる。したがって、各要素アンテ
ナＡ１，Ａ２から出る時点で２θの差が生じるので、こ
の位相差に相当する角度で電波が発射される。同じ方向
から電波を受信したときは、受信信号は、混合器ＭＸ２
に入る方をcos(ωｔ+ φ) （φは定数）とすれば、混合
器ＭＸ1 に入る方はcos(ωｔ-2θ+ φ) となっている。
出る送信信号をcos ωｔで表わす。発振器から出た送信
信号cos ωｔは、移相量がθの移相器ＰＳ１を通ればco
s(ωｔ+ θ) となり、移相量が−θの移相器ＰＳ２を通
ればcos(ωｔ- θ) となる。したがって、各要素アンテ
ナＡ１，Ａ２から出る時点で２θの差が生じるので、こ
の位相差に相当する角度で電波が発射される。同じ方向
から電波を受信したときは、受信信号は、混合器ＭＸ２
に入る方をcos(ωｔ+ φ) （φは定数）とすれば、混合
器ＭＸ1 に入る方はcos(ωｔ-2θ+ φ) となっている。
【００１０】そこで、混合器ＭＸ1 において、cos(ωｔ
-2θ+ φ) と、他方の移相器ＰＳ２を通った信号cos(ω
ｔ- θ) とを混合（乗算）すると、cos (-θ+ φ) の信
号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、cos(ωｔ+
φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos(ωｔ+
θ) とを混合（乗算）すると、cos (- θ+ φ) の信号
が現れる。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2
に、検波された同一の信号が入ることになり、簡単に合
成することができる。
-2θ+ φ) と、他方の移相器ＰＳ２を通った信号cos(ω
ｔ- θ) とを混合（乗算）すると、cos (-θ+ φ) の信
号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、cos(ωｔ+
φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos(ωｔ+
θ) とを混合（乗算）すると、cos (- θ+ φ) の信号
が現れる。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2
に、検波された同一の信号が入ることになり、簡単に合
成することができる。
【００１１】このような構成により、移相器の数を半減
することができる。混合器が必要となるが、移相器より
安価な部品である。 (2) 請求項１記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入しても
よい（請求項２）。
することができる。混合器が必要となるが、移相器より
安価な部品である。 (2) 請求項１記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入しても
よい（請求項２）。
【００１２】図２を参照しながら説明すると、要素アン
テナＡ１とサーキュレータＣ１の間に移相量がθ2 の移
相器ＰＳ３が挿入され、要素アンテナＡ２とサーキュレ
ータＣ２の間に移相量が−θ2 の移相器ＰＳ４が挿入さ
れている。発振器から出る送信信号をcos ωｔで表わ
す。発振器から出た送信信号cos ωｔは、移相量がθ1
の移相器ＰＳ１を通ればcos(ωｔ+ θ1)となり、さらに
移相器ＰＳ３を通ればcos(ωｔ+ θ1+θ2)となる。cos
ωｔは、移相量が−θ1 の移相器ＰＳ２を通ればcos(ω
ｔ- θ1)となり、さらに移相器ＰＳ４を通ればcos(ωｔ
- θ1-θ2)となる。これらの信号は、したがって、各要
素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２(θ1+θ2)の差
が生じるので、この位相差に相当する角度で電波が発射
される。同じ方向から電波を受信したときは、要素アン
テナＡ１が受信した受信信号は、移相器ＰＳ３を通れば
cos(ωｔ- θ+ φ) となり、要素アンテナＡ２が受信し
た受信信号は、移相器ＰＳ４を通ればcos(ωｔ+ θ1+
φ) となる。
テナＡ１とサーキュレータＣ１の間に移相量がθ2 の移
相器ＰＳ３が挿入され、要素アンテナＡ２とサーキュレ
ータＣ２の間に移相量が−θ2 の移相器ＰＳ４が挿入さ
れている。発振器から出る送信信号をcos ωｔで表わ
す。発振器から出た送信信号cos ωｔは、移相量がθ1
の移相器ＰＳ１を通ればcos(ωｔ+ θ1)となり、さらに
移相器ＰＳ３を通ればcos(ωｔ+ θ1+θ2)となる。cos
ωｔは、移相量が−θ1 の移相器ＰＳ２を通ればcos(ω
ｔ- θ1)となり、さらに移相器ＰＳ４を通ればcos(ωｔ
- θ1-θ2)となる。これらの信号は、したがって、各要
素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２(θ1+θ2)の差
が生じるので、この位相差に相当する角度で電波が発射
される。同じ方向から電波を受信したときは、要素アン
テナＡ１が受信した受信信号は、移相器ＰＳ３を通れば
cos(ωｔ- θ+ φ) となり、要素アンテナＡ２が受信し
た受信信号は、移相器ＰＳ４を通ればcos(ωｔ+ θ1+
φ) となる。
【００１３】そこで、混合器ＭＸ1 において、cos(ωｔ
- θ1+φ) と、他方の移相器ＰＳ２を通った信号cos(ω
ｔ- θ1)とを混合（乗算）すると、cos ( φ) の信号が
現れる。また、混合器ＭＸ2 において、cos(ωｔ+ θ1+
φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos(ωｔ+ θ
1)とを混合（乗算）すると、cos (φ) の信号が現れ
る。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2 に、検波
された同一の信号が入ることになり、簡単に合成するこ
とができる。
- θ1+φ) と、他方の移相器ＰＳ２を通った信号cos(ω
ｔ- θ1)とを混合（乗算）すると、cos ( φ) の信号が
現れる。また、混合器ＭＸ2 において、cos(ωｔ+ θ1+
φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos(ωｔ+ θ
1)とを混合（乗算）すると、cos (φ) の信号が現れ
る。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2 に、検波
された同一の信号が入ることになり、簡単に合成するこ
とができる。
【００１４】以上のように、この構成は、図１の構成と
比べて、移相量を２つの移相器で分担しているところが
違っている。 (3) 請求項１記載のフェーズドアレイアンテナにおい
て、中間周波数に相当する周波数の信号を出力する第２
の発振器をさらに設け、各サーキュレータと、第１，第
２の移相器との間に、第２の発振器の出力信号と各移相
器の出力信号とを混合する第３，第４の混合器をそれぞ
れ設けてもよい（請求項３）。
比べて、移相量を２つの移相器で分担しているところが
違っている。 (3) 請求項１記載のフェーズドアレイアンテナにおい
て、中間周波数に相当する周波数の信号を出力する第２
の発振器をさらに設け、各サーキュレータと、第１，第
２の移相器との間に、第２の発振器の出力信号と各移相
器の出力信号とを混合する第３，第４の混合器をそれぞ
れ設けてもよい（請求項３）。
【００１５】この送受共用フェーズドアレイアンテナの
原理を図３を参照しながら説明する。発振器から出る送
信信号をcos ω1 ｔで表わす。発振器から出た送信信号
cosω1 ｔは、移相量がθ1 の移相器ＰＳ１及び第３の
混合器(MX3) を通ればcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ+ θ1)とな
り、移相量が−θ1 の移相器ＰＳ２及び第４の混合器(M
X4) を通ればcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1)となる。したが
って、各要素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２( θ
1+θ2)の差が生じるので、この位相差に相当する角度で
電波が発射される。同じ方向から電波を受信したとき
は、受信信号は、混合器ＭＸ２に入る方をcos(ω1 ｔ+
ω2 ｔ+ θ1+φ) （φは定数）とすれば、混合器ＭＸ1
に入る方はcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) となってい
る。
原理を図３を参照しながら説明する。発振器から出る送
信信号をcos ω1 ｔで表わす。発振器から出た送信信号
cosω1 ｔは、移相量がθ1 の移相器ＰＳ１及び第３の
混合器(MX3) を通ればcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ+ θ1)とな
り、移相量が−θ1 の移相器ＰＳ２及び第４の混合器(M
X4) を通ればcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1)となる。したが
って、各要素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２( θ
1+θ2)の差が生じるので、この位相差に相当する角度で
電波が発射される。同じ方向から電波を受信したとき
は、受信信号は、混合器ＭＸ２に入る方をcos(ω1 ｔ+
ω2 ｔ+ θ1+φ) （φは定数）とすれば、混合器ＭＸ1
に入る方はcos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) となってい
る。
【００１６】そこで、混合器ＭＸ1 において、cos(ω1
ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) と、移相器ＰＳ２を通った信号co
s(ω1 ｔ- θ1)とを混合（乗算）すると、cos ( ω2 ｔ
+ φ) の信号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、
cos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) と、他方の移相器ＰＳ１
を通った信号cos(ω1 ｔ+ θ1)とを混合（乗算）する
と、cos ( ω2 ｔ+ φ) の信号が現れる。したがって、
混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2 に、中間周波数ω2 の信号
が入ることになり、簡単に合成して、中間周波信号を得
ることができる。
ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) と、移相器ＰＳ２を通った信号co
s(ω1 ｔ- θ1)とを混合（乗算）すると、cos ( ω2 ｔ
+ φ) の信号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、
cos(ω1 ｔ+ ω2 ｔ- θ1+φ) と、他方の移相器ＰＳ１
を通った信号cos(ω1 ｔ+ θ1)とを混合（乗算）する
と、cos ( ω2 ｔ+ φ) の信号が現れる。したがって、
混合器ＭＸ1 と混合器ＭＸ2 に、中間周波数ω2 の信号
が入ることになり、簡単に合成して、中間周波信号を得
ることができる。
【００１７】以上のように、この構成では、中間周波数
に相当する周波数の信号を出力する第２の発振器が用意
されていて、合成後に、（ベースバンドの信号でなく）
取り扱いの便利な中間周波信号が得られる。 (4) 本発明のフェーズドアレイアンテナは、４つの送受
共用要素アンテナを四角形の対角点に配置して、それぞ
れサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量がθの第１若しくは第２の移相器又は移相量
が−θの第３若しくは第４の移相器を通して各サーキュ
レータに供給し、各サーキュレータから出力される受信
信号を、それぞれ第１〜第４の混合器を通して合波して
取り出す送受共用フェーズドアレイアンテナであって、
前記第１〜第４の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、対角に接続されて
いる位相量の符号の異なる移相器の出力信号とを混合す
るものである（請求項４）。
に相当する周波数の信号を出力する第２の発振器が用意
されていて、合成後に、（ベースバンドの信号でなく）
取り扱いの便利な中間周波信号が得られる。 (4) 本発明のフェーズドアレイアンテナは、４つの送受
共用要素アンテナを四角形の対角点に配置して、それぞ
れサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量がθの第１若しくは第２の移相器又は移相量
が−θの第３若しくは第４の移相器を通して各サーキュ
レータに供給し、各サーキュレータから出力される受信
信号を、それぞれ第１〜第４の混合器を通して合波して
取り出す送受共用フェーズドアレイアンテナであって、
前記第１〜第４の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、対角に接続されて
いる位相量の符号の異なる移相器の出力信号とを混合す
るものである（請求項４）。
【００１８】この発明の送受共用フェーズドアレイアン
テナは、図４に示すとおり、送受共用要素アンテナ数を
請求項１記載の２つから４つに拡張したものである。し
たがって、原理は、(1) で説明したのと全く同様に説明
できる。「対角に接続されている位相量の符号の異なる
移相器」という意味は、例えば、図４の混合器ＭＸ1に
注目すると、対角上の移相器ＰＳ４という意味である。
テナは、図４に示すとおり、送受共用要素アンテナ数を
請求項１記載の２つから４つに拡張したものである。し
たがって、原理は、(1) で説明したのと全く同様に説明
できる。「対角に接続されている位相量の符号の異なる
移相器」という意味は、例えば、図４の混合器ＭＸ1に
注目すると、対角上の移相器ＰＳ４という意味である。
【００１９】本構成を採用することにより請求項１〜３
記載のように２次元のビーム制御にとどまらず、３次元
例えば天頂、東西南北にビームを振ることが可能にな
る。 (5) 請求項４記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量が等しく符号が反対の第５〜第８の移相器を
それぞれ挿入してもよい（請求項５）。
記載のように２次元のビーム制御にとどまらず、３次元
例えば天頂、東西南北にビームを振ることが可能にな
る。 (5) 請求項４記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量が等しく符号が反対の第５〜第８の移相器を
それぞれ挿入してもよい（請求項５）。
【００２０】この送受共用フェーズドアレイアンテナ
は、図５に示すとおりの構成を有し、図４の構成と比べ
て、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに移
相量が等しく符号が反対の移相器ＰＳ５〜ＰＳ８を挿入
しているところが違っている。この送受共用フェーズド
アレイアンテナの原理は、(2) で説明したのと全く同様
に説明できるので、説明を省略する。
は、図５に示すとおりの構成を有し、図４の構成と比べ
て、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに移
相量が等しく符号が反対の移相器ＰＳ５〜ＰＳ８を挿入
しているところが違っている。この送受共用フェーズド
アレイアンテナの原理は、(2) で説明したのと全く同様
に説明できるので、説明を省略する。
【００２１】(6) 請求項４記載の送受共用フェーズドア
レイアンテナにおいて、中間周波数に相当する周波数の
信号を出力する第２の発振器を設け、各サーキュレータ
と、第１〜第４の移相器との間に、第２の発振器の出力
信号と各移相器の出力信号とを混合する第５〜第８の混
合器をそれぞれ設けてもよい（請求項６）。この構成で
は、中間周波数に相当する周波数の信号を出力する第２
の発振器が用意されていて、合成後に、取り扱いの便利
な中間周波信号が得られる。
レイアンテナにおいて、中間周波数に相当する周波数の
信号を出力する第２の発振器を設け、各サーキュレータ
と、第１〜第４の移相器との間に、第２の発振器の出力
信号と各移相器の出力信号とを混合する第５〜第８の混
合器をそれぞれ設けてもよい（請求項６）。この構成で
は、中間周波数に相当する周波数の信号を出力する第２
の発振器が用意されていて、合成後に、取り扱いの便利
な中間周波信号が得られる。
【００２２】(7) 本発明のフェーズドアレイアンテナ
は、２つの送受共用要素アンテナに、それぞれサーキュ
レータを接続し、発振器の送信信号を分割して、移相量
が等しく符号が反対の移相器を通して各サーキュレータ
に供給し、各サーキュレータから出力される受信信号
を、それぞれ第１，第２の混合器を通して合波して取り
出す送受共用フェーズドアレイアンテナであって、前記
第１，第２の混合器は、当該混合器が接続されているサ
ーキュレータからの受信信号と、当該サーキュレータに
接続されている移相器の出力信号とを混合するものであ
り、前記各移相器は、送信時と受信時とで移相の符号を
反転するように制御されるものである（請求項７）。
は、２つの送受共用要素アンテナに、それぞれサーキュ
レータを接続し、発振器の送信信号を分割して、移相量
が等しく符号が反対の移相器を通して各サーキュレータ
に供給し、各サーキュレータから出力される受信信号
を、それぞれ第１，第２の混合器を通して合波して取り
出す送受共用フェーズドアレイアンテナであって、前記
第１，第２の混合器は、当該混合器が接続されているサ
ーキュレータからの受信信号と、当該サーキュレータに
接続されている移相器の出力信号とを混合するものであ
り、前記各移相器は、送信時と受信時とで移相の符号を
反転するように制御されるものである（請求項７）。
【００２３】図１２および図１３を参照しながら説明す
る。発振器から出る送信信号をcosωｔで表わす。発振
器から出た送信信号cos ωｔは、移相量がθの移相器Ｐ
Ｓ１を通りcos(ωｔ+ θ) となり、移相量が−θの移相
器ＰＳ２を通りcos(ωｔ- θ) となる。したがって、各
要素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２θの差が生じ
るので、この位相差に相当する角度で電波が発射され
る。同じ方向から電波を受信したときは、受信信号は、
混合器ＭＸ２に入る方をcos(ωｔ+ φ) （φは定数）と
すれば、混合器ＭＸ1 に入る方はcos(ωｔ-2θ+ φ) と
なっている。
る。発振器から出る送信信号をcosωｔで表わす。発振
器から出た送信信号cos ωｔは、移相量がθの移相器Ｐ
Ｓ１を通りcos(ωｔ+ θ) となり、移相量が−θの移相
器ＰＳ２を通りcos(ωｔ- θ) となる。したがって、各
要素アンテナＡ１，Ａ２から出る時点で２θの差が生じ
るので、この位相差に相当する角度で電波が発射され
る。同じ方向から電波を受信したときは、受信信号は、
混合器ＭＸ２に入る方をcos(ωｔ+ φ) （φは定数）と
すれば、混合器ＭＸ1 に入る方はcos(ωｔ-2θ+ φ) と
なっている。
【００２４】ここで、前記移相器ＰＳ１，ＰＳ２は、送
信時と受信時とで移相の符号を反転するように制御され
る。したがって、受信時には、移相器ＰＳ１の移相量
は、反転して−θとなり、移相器ＰＳ２の移相量は、反
転してθとなる。図１３は、移相器ＰＳ１の移相反転の
様子を図示したもので、送信周期をτPで表し、送信受
信を合わせたパルス繰り返し周期をτIPP(IPP: Inter-P
ulse Period)で表している。送信周期τPにおいては、
移相器ＰＳ１の移相量はθであるが、受信周期（τIPP
−τP）においては、移相器ＰＳ１の移相量は−θに反
転している。移相器ＰＳ２の移相量はこれとは逆の振る
舞いをする。
信時と受信時とで移相の符号を反転するように制御され
る。したがって、受信時には、移相器ＰＳ１の移相量
は、反転して−θとなり、移相器ＰＳ２の移相量は、反
転してθとなる。図１３は、移相器ＰＳ１の移相反転の
様子を図示したもので、送信周期をτPで表し、送信受
信を合わせたパルス繰り返し周期をτIPP(IPP: Inter-P
ulse Period)で表している。送信周期τPにおいては、
移相器ＰＳ１の移相量はθであるが、受信周期（τIPP
−τP）においては、移相器ＰＳ１の移相量は−θに反
転している。移相器ＰＳ２の移相量はこれとは逆の振る
舞いをする。
【００２５】そこで、受信時に、混合器ＭＸ1 におい
て、cos(ωｔ-2θ+ φ) と、当該移相器ＰＳ１を通った
信号cos(ωｔ- θ) とを混合（乗算）すると、cos (-θ
+ φ)の信号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、c
os(ωｔ+ φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos
(ωｔ+ θ) とを混合（乗算）すると、cos (- θ+ φ)
の信号が現れる。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器
ＭＸ2 に、検波された同一の信号が入ることになり、簡
単に合成することができる。
て、cos(ωｔ-2θ+ φ) と、当該移相器ＰＳ１を通った
信号cos(ωｔ- θ) とを混合（乗算）すると、cos (-θ
+ φ)の信号が現れる。また、混合器ＭＸ2 において、c
os(ωｔ+ φ) と、他方の移相器ＰＳ１を通った信号cos
(ωｔ+ θ) とを混合（乗算）すると、cos (- θ+ φ)
の信号が現れる。したがって、混合器ＭＸ1 と混合器
ＭＸ2 に、検波された同一の信号が入ることになり、簡
単に合成することができる。
【００２６】このような構成により、請求項１記載の構
成と比べると、２つの送受共用要素アンテナＡ１，Ａ２
の間で、移相器から混合器へケーブルのたすき掛けが不
要になる。したがって、アンテナが大きくなった場合、
ケーブル長に起因する損失を減らすことができ、また、
アンテナ自体の構成も簡単になる。 (8) 請求項７記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、前記要素アンテナとサーキュレータとの間
に、互いに移相量が等しく符号が反対の第３，第４の移
相器がそれぞれ挿入されていてもよい（請求項８）。
成と比べると、２つの送受共用要素アンテナＡ１，Ａ２
の間で、移相器から混合器へケーブルのたすき掛けが不
要になる。したがって、アンテナが大きくなった場合、
ケーブル長に起因する損失を減らすことができ、また、
アンテナ自体の構成も簡単になる。 (8) 請求項７記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、前記要素アンテナとサーキュレータとの間
に、互いに移相量が等しく符号が反対の第３，第４の移
相器がそれぞれ挿入されていてもよい（請求項８）。
【００２７】このフェーズドアレイアンテナの構成を図
１４に示す。動作原理は、図２を用いて説明したのと同
様である。 (9) 請求項７記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、中間周波数に相当する周波数の信号を出力す
る第２の発振器を設け、各サーキュレータと、第１，第
２の移相器との間に、第２の発振器の出力信号と各移相
器の出力信号とを混合する第３，第４の混合器をそれぞ
れ設けていてもよい（請求項９）。
１４に示す。動作原理は、図２を用いて説明したのと同
様である。 (9) 請求項７記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、中間周波数に相当する周波数の信号を出力す
る第２の発振器を設け、各サーキュレータと、第１，第
２の移相器との間に、第２の発振器の出力信号と各移相
器の出力信号とを混合する第３，第４の混合器をそれぞ
れ設けていてもよい（請求項９）。
【００２８】このフェーズドアレイアンテナの構成を図
１５に示す。動作原理は、図３を用いて説明したのと同
様である。 (10)本発明のフェーズドアレイアンテナは、４つの送受
共用要素アンテナを四角形の対角点に配置して、それぞ
れサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量が等しい第１若しくは第２の移相器又は移相
量が等しく符号が反対の第３若しくは第４の移相器を通
して各サーキュレータに供給し、各サーキュレータから
出力される受信信号を、それぞれ第１〜第４の混合器を
通して合波して取り出す送受共用フェーズドアレイアン
テナであって、前記第１〜第４の混合器は、当該混合器
が接続されているサーキュレータからの受信信号と、当
該サーキュレータに接続されている移相器の出力信号と
を混合するものであり、前記各移相器は、送信時と受信
時とで移相の符号を反転するように制御されるものであ
る（請求項１０）。
１５に示す。動作原理は、図３を用いて説明したのと同
様である。 (10)本発明のフェーズドアレイアンテナは、４つの送受
共用要素アンテナを四角形の対角点に配置して、それぞ
れサーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量が等しい第１若しくは第２の移相器又は移相
量が等しく符号が反対の第３若しくは第４の移相器を通
して各サーキュレータに供給し、各サーキュレータから
出力される受信信号を、それぞれ第１〜第４の混合器を
通して合波して取り出す送受共用フェーズドアレイアン
テナであって、前記第１〜第４の混合器は、当該混合器
が接続されているサーキュレータからの受信信号と、当
該サーキュレータに接続されている移相器の出力信号と
を混合するものであり、前記各移相器は、送信時と受信
時とで移相の符号を反転するように制御されるものであ
る（請求項１０）。
【００２９】この発明の送受共用フェーズドアレイアン
テナは、図１６に示すとおりであり、図１２の送受共用
要素アンテナ数を４つに拡張したものである。したがっ
て、原理は、(7) で説明したのと全く同様に説明でき
る。本構成を採用することにより請求項７〜９記載のよ
うに２次元のビーム制御にとどまらず、３次元例えば天
頂、東西南北にビームを振ることが可能になる。
テナは、図１６に示すとおりであり、図１２の送受共用
要素アンテナ数を４つに拡張したものである。したがっ
て、原理は、(7) で説明したのと全く同様に説明でき
る。本構成を採用することにより請求項７〜９記載のよ
うに２次元のビーム制御にとどまらず、３次元例えば天
頂、東西南北にビームを振ることが可能になる。
【００３０】(11)請求項１０記載の送受共用フェーズド
アレイアンテナにおいて、要素アンテナとサーキュレー
タとの間に、互いに移相量が等しく符号が反対の第５〜
第８の移相器がそれぞれ挿入されていてもよい（請求項
１１）。この発明の構成は、図１４のフェーズドアレイ
アンテナの構成における送受共用要素アンテナ数を２つ
から４つに拡張したものとなる。
アレイアンテナにおいて、要素アンテナとサーキュレー
タとの間に、互いに移相量が等しく符号が反対の第５〜
第８の移相器がそれぞれ挿入されていてもよい（請求項
１１）。この発明の構成は、図１４のフェーズドアレイ
アンテナの構成における送受共用要素アンテナ数を２つ
から４つに拡張したものとなる。
【００３１】(12)請求項１０記載の送受共用フェーズド
アレイアンテナにおいて、中間周波数に相当する周波数
の信号を出力する第２の発振器を設け、各サーキュレー
タと、第１〜第４の移相器との間に、第２の発振器の出
力信号と各移相器の出力信号とを混合する第５〜第８の
混合器をそれぞれ設けてもよい（請求項１１）。この発
明の構成は、図１５のフェーズドアレイアンテナの構成
における送受共用要素アンテナ数を２つから４つに拡張
したものとなる。
アレイアンテナにおいて、中間周波数に相当する周波数
の信号を出力する第２の発振器を設け、各サーキュレー
タと、第１〜第４の移相器との間に、第２の発振器の出
力信号と各移相器の出力信号とを混合する第５〜第８の
混合器をそれぞれ設けてもよい（請求項１１）。この発
明の構成は、図１５のフェーズドアレイアンテナの構成
における送受共用要素アンテナ数を２つから４つに拡張
したものとなる。
【００３２】なお、本発明は、以上に図示した構成に限
られるものではなく、例えば、各図において適宜の位置
に増幅器などを挿入することも可能である。
られるものではなく、例えば、各図において適宜の位置
に増幅器などを挿入することも可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態
では、本発明の要素アンテナ数が４の送受共用フェーズ
ドアレイアンテナを、公知の位相切替マップに適用し
て、指向性を非連続的に多方向に切り替えることのでき
るアンテナシステムを実現している。
付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態
では、本発明の要素アンテナ数が４の送受共用フェーズ
ドアレイアンテナを、公知の位相切替マップに適用し
て、指向性を非連続的に多方向に切り替えることのでき
るアンテナシステムを実現している。
【００３４】要素アンテナ数が４の送受共用フェーズド
アレイアンテナを４つ用いたシステムを説明する。要素
アンテナ数は合計１６個となる。図６は、１６個の要素
アンテナａ〜ｐを等間隔かつ正方形状に配列した状態を
示す図である。要素アンテナは、どのような形状、大き
さ、偏波、指向性のアンテナでもよく、例えば正方形の
反射板の上に立設されたダイポールアンテナでもよく、
正方基板に形成されたプリントアンテナやスロットアン
テナであってもよい。その他、円偏波のスパイラルアン
テナのようなものでもよい。
アレイアンテナを４つ用いたシステムを説明する。要素
アンテナ数は合計１６個となる。図６は、１６個の要素
アンテナａ〜ｐを等間隔かつ正方形状に配列した状態を
示す図である。要素アンテナは、どのような形状、大き
さ、偏波、指向性のアンテナでもよく、例えば正方形の
反射板の上に立設されたダイポールアンテナでもよく、
正方基板に形成されたプリントアンテナやスロットアン
テナであってもよい。その他、円偏波のスパイラルアン
テナのようなものでもよい。
【００３５】−第１の実施形態− 図７は、アンテナシステムの接続図を示す。各要素アン
テナａ〜ｐに、移相量θ，−θの切替ができる移相器PS
a 〜PSp をそれぞれ挿入し、４つずつまとめてサーキュ
レータＣA 〜ＣD に接続している。また、発振器２の送
信信号を分割して、移相量が２θ，−２θの切替ができ
る移相器PSA 〜PSD を通して各サーキュレータＣA 〜Ｃ
D に供給し、各サーキュレータＣA 〜ＣD からの受信信
号を、それぞれ混合器ＭＸA 〜ＭＸD を通してまとめて
取り出している。
テナａ〜ｐに、移相量θ，−θの切替ができる移相器PS
a 〜PSp をそれぞれ挿入し、４つずつまとめてサーキュ
レータＣA 〜ＣD に接続している。また、発振器２の送
信信号を分割して、移相量が２θ，−２θの切替ができ
る移相器PSA 〜PSD を通して各サーキュレータＣA 〜Ｃ
D に供給し、各サーキュレータＣA 〜ＣD からの受信信
号を、それぞれ混合器ＭＸA 〜ＭＸD を通してまとめて
取り出している。
【００３６】ここで移相器は、どんな種類のものであっ
てもよく、例えばフェライトを用いたラッチングフェラ
イト移相器やＰＩＮダイオードやＦＥＴのような半導体
を用いた移相器でもよい。また、混合器は、ショットキ
ダイオードを用いたダブルバランスドミキサーが一般的
だが、どんな種類のものであってもよい。サーキュレー
タはフェライトを用いているが、この他にＰＩＮダイオ
ードで構成した送受切替器でもよい。
てもよく、例えばフェライトを用いたラッチングフェラ
イト移相器やＰＩＮダイオードやＦＥＴのような半導体
を用いた移相器でもよい。また、混合器は、ショットキ
ダイオードを用いたダブルバランスドミキサーが一般的
だが、どんな種類のものであってもよい。サーキュレー
タはフェライトを用いているが、この他にＰＩＮダイオ
ードで構成した送受切替器でもよい。
【００３７】前記各混合器ＭＸA 〜ＭＸD は、当該混合
器が接続されているサーキュレータからの受信信号と、
その対角位置にある移相器の出力信号とを混合するもの
である（対角位置の意味については後述）。制御装置１
は、移相器が位相をシフトさせるのに必要な４種類の制
御信号Ａ〜Ｄを出力するものである。
器が接続されているサーキュレータからの受信信号と、
その対角位置にある移相器の出力信号とを混合するもの
である（対角位置の意味については後述）。制御装置１
は、移相器が位相をシフトさせるのに必要な４種類の制
御信号Ａ〜Ｄを出力するものである。
【００３８】なお、制御装置１による信号の切換え方法
としては、任意のものを採用でき、例えば、マイクロコ
ンピュータで所定のコード信号を発生してもよく、スイ
ッチ群を設けて信号をオンオフ制御してもよい。また、
切換えの方法は、手動でも自動でもよく、自動的に行え
ば指向性が自動的に切り替わるフェーズドアレイアンテ
ナが得られる。また、目標物から得られる信号の方向に
合わせることにより、自動追尾とすることもできる。
としては、任意のものを採用でき、例えば、マイクロコ
ンピュータで所定のコード信号を発生してもよく、スイ
ッチ群を設けて信号をオンオフ制御してもよい。また、
切換えの方法は、手動でも自動でもよく、自動的に行え
ば指向性が自動的に切り替わるフェーズドアレイアンテ
ナが得られる。また、目標物から得られる信号の方向に
合わせることにより、自動追尾とすることもできる。
【００３９】図８は、各要素アンテナａ〜ｐのうち、縦
横隣接する４つの要素アンテナを要素アンテナ群とした
図であり、図９は、縦横隣接する４つの要素アンテナ群
を１つの最上層要素アンテナ群とした図である。図８に
おいて、左上、右上、左下、右下という要素アンテナの
相対的な位置に対応付けて、移相器PSa 〜PSp に対する
４つの制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分している。また、
図９において、左上、右上、左下、右下という要素アン
テナ群の相対的な位置に対応付けて移相器PSA 〜PSD に
対する４つの制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分している
（同一符号は同一の制御内容となる）。図９において、
左上に対する右下が「対角位置」となり、右上に対する
左下が「対角位置」となる。
横隣接する４つの要素アンテナを要素アンテナ群とした
図であり、図９は、縦横隣接する４つの要素アンテナ群
を１つの最上層要素アンテナ群とした図である。図８に
おいて、左上、右上、左下、右下という要素アンテナの
相対的な位置に対応付けて、移相器PSa 〜PSp に対する
４つの制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分している。また、
図９において、左上、右上、左下、右下という要素アン
テナ群の相対的な位置に対応付けて移相器PSA 〜PSD に
対する４つの制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分している
（同一符号は同一の制御内容となる）。図９において、
左上に対する右下が「対角位置」となり、右上に対する
左下が「対角位置」となる。
【００４０】制御内容Ａ〜Ｄは、具体的には、表１に示
したものを採用する。表１で、上段の北、南、東、西、
ＵＰは、それぞれ北、南、東、西、頂上向きの指向性を
表し、符号「１」は位相遅れ状態（移相器PSa 〜PSp に
ついてはθ、移相器PSA 〜PSD については２θ）を意味
し、符号「−１」は位相進み状態（移相器PSa 〜PSpに
ついては−θ、移相器PSA 〜PSD については−２θ）を
表わす。なお、頂上に指向性を向けるには、すべての移
相器を同一位相（１又は−１）とする。
したものを採用する。表１で、上段の北、南、東、西、
ＵＰは、それぞれ北、南、東、西、頂上向きの指向性を
表し、符号「１」は位相遅れ状態（移相器PSa 〜PSp に
ついてはθ、移相器PSA 〜PSD については２θ）を意味
し、符号「−１」は位相進み状態（移相器PSa 〜PSpに
ついては−θ、移相器PSA 〜PSD については−２θ）を
表わす。なお、頂上に指向性を向けるには、すべての移
相器を同一位相（１又は−１）とする。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１のような位相切替方法については、同
一発明者が特許出願しており（特願平９−１２７３８
号）、また出願人は、この位相切替方法を採用した製品
を販売している（住友電気工業株式会社製 ＢＬレーダ
型番ＳＯＥ−９４００４）。例えば、北方向に指向性
を向けるには、要素アンテナのうち、最も北側に並ぶ要
素アンテナａ，ｂ，ｅ，ｆの位相を最も遅らせ、そこか
ら最も南側の列に並ぶ要素アンテナｈ，ｌ，ｏ，ｐに向
かって順次等間隔に位相の遅れを少なくしていけばよ
く、このために種類Ｃの移相器PSC,PSc,PSg,PSk,PSo と
種類Ｄの移相器PSD,PSd,PSh,PSl,PSp とを位相進み状態
（移相器PSC,PSD は位相が2 θ進み、移相器PSc,PSd,PS
g,PSh,PSk,PSl,PSo,PSp は位相がθ進む状態）とし、移
相器Ａと移相器Ｂとは位相遅れ（移相器PSA,PSB は位相
が2 θ遅れ、移相器PSa,PSb,PSe,PSf,PSi,PSj,PSm,PSn
は位相がθ遅れる状態）とすればよい。こうすれば、図
１０に示すように、北側の要素アンテナａ，ｂ，ｅ，ｆ
の位相は３θ遅れ、その次の列の要素アンテナｃ，ｄ，
ｇ，ｈの位相は２θ遅れ、その次の列の要素アンテナ
ｉ，ｊ，ｍ，ｎの位相はθ遅れ、南側の要素アンテナ
ｋ，ｌ，ｏ，ｐの位相は遅れがなく、北向けの指向性が
実現する。
一発明者が特許出願しており（特願平９−１２７３８
号）、また出願人は、この位相切替方法を採用した製品
を販売している（住友電気工業株式会社製 ＢＬレーダ
型番ＳＯＥ−９４００４）。例えば、北方向に指向性
を向けるには、要素アンテナのうち、最も北側に並ぶ要
素アンテナａ，ｂ，ｅ，ｆの位相を最も遅らせ、そこか
ら最も南側の列に並ぶ要素アンテナｈ，ｌ，ｏ，ｐに向
かって順次等間隔に位相の遅れを少なくしていけばよ
く、このために種類Ｃの移相器PSC,PSc,PSg,PSk,PSo と
種類Ｄの移相器PSD,PSd,PSh,PSl,PSp とを位相進み状態
（移相器PSC,PSD は位相が2 θ進み、移相器PSc,PSd,PS
g,PSh,PSk,PSl,PSo,PSp は位相がθ進む状態）とし、移
相器Ａと移相器Ｂとは位相遅れ（移相器PSA,PSB は位相
が2 θ遅れ、移相器PSa,PSb,PSe,PSf,PSi,PSj,PSm,PSn
は位相がθ遅れる状態）とすればよい。こうすれば、図
１０に示すように、北側の要素アンテナａ，ｂ，ｅ，ｆ
の位相は３θ遅れ、その次の列の要素アンテナｃ，ｄ，
ｇ，ｈの位相は２θ遅れ、その次の列の要素アンテナ
ｉ，ｊ，ｍ，ｎの位相はθ遅れ、南側の要素アンテナ
ｋ，ｌ，ｏ，ｐの位相は遅れがなく、北向けの指向性が
実現する。
【００４３】以上のように、本発明の送受共用フェーズ
ドアレイアンテナを、公知の位相切替方法に適用すれ
ば、指向性を非連続的に多方向に切り換えることができ
る。−第２の実施形態−図１７は、第２の実施形態に係
るアンテナシステムの接続図を示す。図７のアンテナシ
ステムとの相違は、各混合器ＭＸA 〜ＭＸD は、当該混
合器が接続されているサーキュレータからの受信信号
と、当該サーキュレータに接続されている移相器の出力
信号とを混合するものであることと、移相器PSA 〜PSD
に対する制御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′を、移相器PS
a 〜PSp に対する制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと区別してい
ることである。
ドアレイアンテナを、公知の位相切替方法に適用すれ
ば、指向性を非連続的に多方向に切り換えることができ
る。−第２の実施形態−図１７は、第２の実施形態に係
るアンテナシステムの接続図を示す。図７のアンテナシ
ステムとの相違は、各混合器ＭＸA 〜ＭＸD は、当該混
合器が接続されているサーキュレータからの受信信号
と、当該サーキュレータに接続されている移相器の出力
信号とを混合するものであることと、移相器PSA 〜PSD
に対する制御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′を、移相器PS
a 〜PSp に対する制御内容Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと区別してい
ることである。
【００４４】すなわち、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、表１を用い
て説明したのと同じような変化をさせる。これにより、
アンテナシステムの指向性を変化させるとができる。と
ころが、制御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′は、送信の周
期と受信の周期とで符号を反転させている。表２は、制
御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′の変化の様子を例示した
もので、例えば北向きの指向性をとるときは、送信時に
は、Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′はそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
と同様、「１」「１」「−１」「−１」の符号をとる
が、受信時には、反転させて「−１」「−１」「１」
「１」とする。一方、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、送信時受信時
ともに不変とする。
て説明したのと同じような変化をさせる。これにより、
アンテナシステムの指向性を変化させるとができる。と
ころが、制御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′は、送信の周
期と受信の周期とで符号を反転させている。表２は、制
御内容Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′の変化の様子を例示した
もので、例えば北向きの指向性をとるときは、送信時に
は、Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′はそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
と同様、「１」「１」「−１」「−１」の符号をとる
が、受信時には、反転させて「−１」「−１」「１」
「１」とする。一方、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、送信時受信時
ともに不変とする。
【００４５】
【表２】
【００４６】以上のような位相の反転は、例えば移相器
PSA 〜PSDにＰＩＮダイオードを使用している場合、Ｐ
ＩＮダイオードに対する制御信号をＨｉｇｈとＬｏとで
変化させることで簡単に実現することができる。このよ
うな図１７の構成および位相の反転制御を採用すること
により、指向性を多方向に切り替えることができるとと
もに、各混合器ＭＸA 〜ＭＸDに入るケーブルの長さを
短くできるので、信号のロスを軽減し、アンテナシステ
ムの構成を簡単にすることができる。
PSA 〜PSDにＰＩＮダイオードを使用している場合、Ｐ
ＩＮダイオードに対する制御信号をＨｉｇｈとＬｏとで
変化させることで簡単に実現することができる。このよ
うな図１７の構成および位相の反転制御を採用すること
により、指向性を多方向に切り替えることができるとと
もに、各混合器ＭＸA 〜ＭＸDに入るケーブルの長さを
短くできるので、信号のロスを軽減し、アンテナシステ
ムの構成を簡単にすることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、混合器を
使用することによって、移相器の数を減らした送受共用
フェーズドアレイアンテナを実現することができる。特
に、請求項７から請求項１２までの発明によれば、送受
共用要素アンテナの間で、移相器から混合器へケーブル
のたすき掛けが不要になる。したがって、アンテナが大
きくなった場合、ケーブル長に起因する損失を減らすこ
とができ、また、アンテナ自体の構成も簡単になる。
使用することによって、移相器の数を減らした送受共用
フェーズドアレイアンテナを実現することができる。特
に、請求項７から請求項１２までの発明によれば、送受
共用要素アンテナの間で、移相器から混合器へケーブル
のたすき掛けが不要になる。したがって、アンテナが大
きくなった場合、ケーブル長に起因する損失を減らすこ
とができ、また、アンテナ自体の構成も簡単になる。
【図１】２つの送受共用要素アンテナを配置した本発明
の送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
の送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図２】図１の送受共用フェーズドアレイアンテナにお
いて、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに
移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した送受共
用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
いて、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに
移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した送受共
用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図３】中間周波数に相当する周波数の信号を出力する
第２の発振器を設け、合成後に中間周波信号が得られる
送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
第２の発振器を設け、合成後に中間周波信号が得られる
送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図４】４つの送受共用要素アンテナを四角形の対角点
に配置した送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図
である。図において、〜等は、線がつながっている
ことを示す。
に配置した送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図
である。図において、〜等は、線がつながっている
ことを示す。
【図５】図４の送受共用フェーズドアレイアンテナにお
いて、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに
移相量が等しく符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した
送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
いて、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互いに
移相量が等しく符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した
送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図６】１６個の要素アンテナａ〜ｐを等間隔かつ正方
形状に配列した状態を示す図である。
形状に配列した状態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るアンテナシステムの接
続図を示す。
続図を示す。
【図８】各要素アンテナａ〜ｐのうち、縦横隣接する４
つの要素アンテナを要素アンテナ群とした図である。
つの要素アンテナを要素アンテナ群とした図である。
【図９】縦横隣接する４つの要素アンテナ群を１つの最
上層要素アンテナ群とした図である。
上層要素アンテナ群とした図である。
【図１０】北向けの指向性を実現するための、各要素ア
ンテナの位相状態を説明する図である。
ンテナの位相状態を説明する図である。
【図１１】従来のフェーズドアレイアンテナの回路構成
図である。
図である。
【図１２】２つの送受共用要素アンテナを配置し、送信
時と受信時とで移相器の符号を反転するようにした本発
明の送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図であ
る。
時と受信時とで移相器の符号を反転するようにした本発
明の送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図であ
る。
【図１３】送信時と受信時とで移相器の符号を反転する
様子を図示したグラフである。
様子を図示したグラフである。
【図１４】図１２の送受共用フェーズドアレイアンテナ
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した送
受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
において、要素アンテナとサーキュレータとの間に、互
いに移相量の符号が反対の移相器をそれぞれ挿入した送
受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図１５】中間周波数に相当する周波数の信号を出力す
る第２の発振器を設け、合成後に中間周波信号が得られ
る送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
る第２の発振器を設け、合成後に中間周波信号が得られ
る送受共用フェーズドアレイアンテナを示す図である。
【図１６】４つの送受共用要素アンテナを四角形の対角
点に配置し、送信時と受信時とで移相器の符号を反転す
るようにした送受共用フェーズドアレイアンテナを示す
図である。
点に配置し、送信時と受信時とで移相器の符号を反転す
るようにした送受共用フェーズドアレイアンテナを示す
図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るアンテナシス
テムの接続図である。
テムの接続図である。
Ａ アンテナ Ｃ サーキュレータ ＭＸ 混合器 ＰＳ 移相器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝野 儀三 大阪府豊能郡豊能町ときわ台３丁目５番の ２
Claims (12)
- 【請求項１】２つの送受共用要素アンテナに、それぞれ
サーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量が等しく符号が反対の移相器を通して各サー
キュレータに供給し、各サーキュレータから出力される
受信信号を、それぞれ第１，第２の混合器を通して合波
して取り出す送受共用フェーズドアレイアンテナであっ
て、 前記第１，第２の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、他のサーキュレー
タに接続されている移相器の出力信号とを混合するもの
である送受共用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項２】要素アンテナとサーキュレータとの間に、
互いに移相量が等しく符号が反対の第３，第４の移相器
がそれぞれ挿入されている請求項１記載の送受共用フェ
ーズドアレイアンテナ。 - 【請求項３】中間周波数に相当する周波数の信号を出力
する第２の発振器を設け、 各サーキュレータと、第１，第２の移相器との間に、第
２の発振器の出力信号と各移相器の出力信号とを混合す
る第３，第４の混合器をそれぞれ設けている請求項１記
載の送受共用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項４】４つの送受共用要素アンテナを四角形の対
角点に配置して、それぞれサーキュレータを接続し、発
振器の送信信号を分割して、移相量が等しい第１若しく
は第２の移相器又は移相量が等しく符号が反対の第３若
しくは第４の移相器を通して各サーキュレータに供給
し、各サーキュレータから出力される受信信号を、それ
ぞれ第１〜第４の混合器を通して合波して取り出す送受
共用フェーズドアレイアンテナであって、 前記第１〜第４の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、対角に接続されて
いる位相量の符号の異なる移相器の出力信号とを混合す
るものである送受共用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項５】要素アンテナとサーキュレータとの間に、
互いに移相量が等しく符号が反対の第５〜第８の移相器
がそれぞれ挿入されている請求項４記載の送受共用フェ
ーズドアレイアンテナ。 - 【請求項６】中間周波数に相当する周波数の信号を出力
する第２の発振器を設け、 各サーキュレータと、第１〜第４の移相器との間に、第
２の発振器の出力信号と各移相器の出力信号とを混合す
る第５〜第８の混合器をそれぞれ設けている請求項４記
載の送受共用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項７】２つの送受共用要素アンテナに、それぞれ
サーキュレータを接続し、発振器の送信信号を分割し
て、移相量が等しく符号が反対の移相器を通して各サー
キュレータに供給し、各サーキュレータから出力される
受信信号を、それぞれ第１，第２の混合器を通して合波
して取り出す送受共用フェーズドアレイアンテナであっ
て、 前記第１，第２の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、当該サーキュレー
タに接続されている移相器の出力信号とを混合するもの
であり、 前記各移相器は、送信時と受信時とで移相の符号を反転
するように制御されるものである送受共用フェーズドア
レイアンテナ。 - 【請求項８】要素アンテナとサーキュレータとの間に、
互いに移相量が等しく符号が反対の第３，第４の移相器
がそれぞれ挿入されている請求項７記載の送受共用フェ
ーズドアレイアンテナ。 - 【請求項９】中間周波数に相当する周波数の信号を出力
する第２の発振器を設け、 各サーキュレータと、第１，第２の移相器との間に、第
２の発振器の出力信号と各移相器の出力信号とを混合す
る第３，第４の混合器をそれぞれ設けている請求項７記
載の送受共用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項１０】４つの送受共用要素アンテナを四角形の
対角点に配置して、それぞれサーキュレータを接続し、
発振器の送信信号を分割して、移相量が等しい第１若し
くは第２の移相器又は移相量が等しく符号が反対の第３
若しくは第４の移相器を通して各サーキュレータに供給
し、各サーキュレータから出力される受信信号を、それ
ぞれ第１〜第４の混合器を通して合波して取り出す送受
共用フェーズドアレイアンテナであって、 前記第１〜第４の混合器は、当該混合器が接続されてい
るサーキュレータからの受信信号と、当該サーキュレー
タに接続されている移相器の出力信号とを混合するもの
であり、 前記各移相器は、送信時と受信時とで移相の符号を反転
するように制御されるものである送受共用フェーズドア
レイアンテナ。 - 【請求項１１】要素アンテナとサーキュレータとの間
に、互いに移相量が等しく符号が反対の第５〜第８の移
相器がそれぞれ挿入されている請求項１０記載の送受共
用フェーズドアレイアンテナ。 - 【請求項１２】中間周波数に相当する周波数の信号を出
力する第２の発振器を設け、 各サーキュレータと、第１〜第４の移相器との間に、第
２の発振器の出力信号と各移相器の出力信号とを混合す
る第５〜第８の混合器をそれぞれ設けている請求項１０
記載の送受共用フェーズドアレイアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10566199A JP4011230B2 (ja) | 1998-04-13 | 1999-04-13 | 送受共用フェーズドアレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10148298 | 1998-04-13 | ||
| JP10-101482 | 1998-04-13 | ||
| JP10566199A JP4011230B2 (ja) | 1998-04-13 | 1999-04-13 | 送受共用フェーズドアレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000004115A true JP2000004115A (ja) | 2000-01-07 |
| JP4011230B2 JP4011230B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=26442357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10566199A Expired - Fee Related JP4011230B2 (ja) | 1998-04-13 | 1999-04-13 | 送受共用フェーズドアレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4011230B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006502785A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-01-26 | ギブン・イメージング・リミテツド | 移動装置に信号を転送するための装置、システムおよび方法 |
| JP2013501428A (ja) * | 2009-07-30 | 2013-01-10 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 構成可能なアンテナインターフェース |
-
1999
- 1999-04-13 JP JP10566199A patent/JP4011230B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006502785A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-01-26 | ギブン・イメージング・リミテツド | 移動装置に信号を転送するための装置、システムおよび方法 |
| US7866322B2 (en) | 2002-10-15 | 2011-01-11 | Given Imaging Ltd. | Device, system and method for transfer of signals to a moving device |
| JP4746876B2 (ja) * | 2002-10-15 | 2011-08-10 | ギブン イメージング リミテッド | 移動装置に信号を転送するための装置、システムおよび方法 |
| JP2013501428A (ja) * | 2009-07-30 | 2013-01-10 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 構成可能なアンテナインターフェース |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4011230B2 (ja) | 2007-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2699936B1 (en) | Antenna device, amplifier and receiver circuit, and radar circuit | |
| US20150188660A1 (en) | Apparatus and method for simultaneously transmitting and receiving orbital angular momentum (oam) modes | |
| TWI236181B (en) | Smart antenna for portable devices | |
| US5475392A (en) | Frequency translation of true time delay signals | |
| US11601183B2 (en) | Spatial redistributors and methods of redistributing mm-wave signals | |
| US7697958B2 (en) | Wireless repeater | |
| US7511666B2 (en) | Shared phased array cluster beamformer | |
| CN108390703B (zh) | 一种多波束相控阵天线机构 | |
| US9722310B2 (en) | Extending beamforming capability of a coupled voltage controlled oscillator (VCO) array during local oscillator (LO) signal generation through frequency multiplication | |
| JP2004198312A5 (ja) | ||
| US20140266891A1 (en) | Phase shift based improved reference input frequency signal injection into a coupled voltage controlled oscillator (vco) array during local oscillator (lo) signal generation to reduce a phase-steering requirement during beamforming | |
| WO2012126405A2 (zh) | 天线、基站及波束处理方法 | |
| US9026040B2 (en) | Tracking system with orthogonal polarizations and a retro-directive array | |
| CA2523747A1 (en) | Phased array antenna system with adjustable electrical tilt | |
| US20080150819A1 (en) | Radar apparatus | |
| CN103311669A (zh) | 具有多个独立斜度的共享天线 | |
| US6630905B1 (en) | System and method for redirecting a signal using phase conjugation | |
| WO2016183797A1 (zh) | 一种相控阵芯片、相控阵波束扫描方法和装置 | |
| JP2005072782A (ja) | アンテナおよびそれを用いた受信装置 | |
| KR102445291B1 (ko) | 5g 듀얼 포트 빔포밍 안테나 | |
| JP4011230B2 (ja) | 送受共用フェーズドアレイアンテナ | |
| WO1991003846A1 (fr) | Systeme d'antenne microbande | |
| Drysdale et al. | Sinusoidal time-modulated uniform circular array for generating orbital angular momentum modes | |
| US20180040946A1 (en) | Large Scale Integration and Control of Antennas with Master Chip and Front End Chips on a Single Antenna Panel | |
| JPS63284484A (ja) | レ−ダ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060110 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070718 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070821 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070905 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |