JP2000353912A - フェーズドアレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェーズドアレイアンテナ装置１におけるビ
ームの指向性の向きを大きく変化させることを可能とす
る。 【解決手段】 各アンテナ２の入力部２１にはそれぞれ
ＡＧＣアンプ５を介して非線形フェライトデバイス６を
接続し、各非線形フェライトデバイス６にはそれぞれ入
力電力導入部７を介して可変減衰器８を接続する。非線
形フェライトデバイス６は入力電力の大きさに応じて出
力電力の位相が変化するものである。各可変減衰器８の
減衰量を可変することにより、可変減衰器８を通して非
線形フェライトデバイス６に加えられる入力電力の大き
さが可変し、これにより、出力電力の位相が変化する。
この出力電力の位相変化によって、フェーズドアレイア
ンテナ装置１におけるビームの指向性の向きを可変制御
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダー等に使用
されるフェーズドアレイアンテナ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図９にはフェーズドアレイアンテナ装置
の主要構成の一例が模式的に示されている。この図９に
示すように、フェーズドアレイアンテナ装置１は、複数
のアンテナ２（２ａ，２ｂ，・・・）を有し、これら各
アンテナ２は互いに間隔を介して整列配置されており、
各アンテナ２はそれぞれ対応した移相器３（３ａ，３
ｂ，・・・）に接続され、各移相器３は共通の合波器４
に接続されている。

【０００３】上記合波器４から各移相器３を介して各ア
ンテナ２に電力が供給されると、該電力に基づいて各ア
ンテナ２から電波が送信される。また、各アンテナ２が
電波を受信すると、その電波に基づいた電力が各アンテ
ナ２からそれぞれ対応する移相器３を通して共通の合波
器４に供給される。

【０００４】上記移相器３は送信時に合波器４側から供
給された入力電力、あるいは、受信時に各アンテナ２か
ら加えられた入力電力の位相を変化させ該位相変化後の
電力を出力する構成を有している。

【０００５】フェーズドアレイアンテナ装置１では、各
移相器３毎に入力電力の位相に対する出力電力の位相の
変化量Δψを可変制御することが可能な構成となってお
り、各移相器３の位相変化量Δψを可変制御することに
よって、フェーズドアレイアンテナ装置１の送受信のビ
ームにおける指向性の向きを制御することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記移相器
３としては、バリキャップダイオードあるいはＰＩＮダ
イオードを利用したもの等の様々な構成のものが提案さ
れているが、それら提案の移相器は前記位相変化量Δψ
の可変可能範囲が狭く、このために、フェーズドアレイ
アンテナ装置１におけるビームの指向性の向きを大きく
変化させることができず、満足できるものではなかっ
た。

【０００７】また、フェーズドアレイアンテナ装置１に
は、ビームの指向性の向きを制御するだけでなく、指向
性の形の制御、つまり、サイドローブの向きやヌル点の
制御が要求される場合がある。その指向性の形を制御す
るためには、各移相器３からアンテナ２に向けてあるい
は合波器４に向けて出力される電力の振幅および位相を
制御する必要があるが、従来の移相器３では、前記電力
の振幅を変化させても位相は変化せず、上記電力の振幅
と位相を可変制御するための手段を上記移相器３とは別
個に設けなければならず、回路構成が複雑になるという
問題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、第１の目的は、ビームの指向性の向きを
大きく可変制御することができるフェーズドアレイアン
テナ装置を提供することであり、第２の目的は、簡単な
回路構成で、指向性の向きだけでなく形をも容易に制御
することを可能とするフェーズドアレイアンテナ装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、複数配列
配置されたアンテナと、各アンテナの入力側に接続され
ている非線形フェライトデバイスと、各非線形フェライ
トデバイスに入力電力を導入する入力電力導入部とを有
し、前記各非線形フェライトデバイスは上記入力電力導
入部を介して供給される入力電力の大きさに応じて、ア
ンテナへ向けて出力される電力の位相を変化させる移相
器として機能する構成をもって前記課題を解決する手段
としている。

【００１０】第２の発明は、上記第１の発明の構成を備
え、各非線形フェライトデバイスに加えられる入力電力
の大きさを各非線形フェライトデバイス毎に制御する入
力電力制御手段を備え、該入力電力制御手段によって、
各非線形フェライトデバイスの入力電力の大きさを制御
して各非線形フェライトデバイスの出力電力の位相およ
び振幅を制御し、この制御によりフェーズドアレイアン
テナ装置におけるビームの指向性の向きおよび形を制御
することを特徴として構成されている。

【００１１】第３の発明は、上記第１の発明の構成を備
え、各非線形フェライトデバイスに加えられる入力電力
の大きさを各非線形フェライトデバイス毎に制御する入
力電力制御手段と、各非線形フェライトデバイスから出
力する出力電力の振幅を揃える方向に上記各出力電力の
振幅を補正する振幅補正手段とが設けられており、これ
ら入力電力制御手段と振幅補正手段によって、各非線形
フェライトデバイスの出力電力の位相と振幅のうちの位
相のみを可変制御してフェーズドアレイアンテナ装置に
おけるビームの指向性の向きを制御することを特徴とし
て構成されている。

【００１２】第４の発明は、上記第１又は第２又は第３
の発明の構成を備え、非線形フェライトデバイスは、フ
ェライト薄膜と、該フェライト薄膜の表面に形成された
マイクロストリップラインとを有して構成されているこ
とを特徴として構成されている。

【００１３】第５の発明は、上記第４の発明の構成を備
え、フェライト薄膜はＹＩＧにより構成されていること
を特徴として構成されている。

【００１４】第６の発明は、上記第１〜第５の発明の何
れか１つの発明の構成を備え、非線形フェライトデバイ
スに直流の磁場を印加する磁場印加手段と、上記直流の
磁場の大きさと向きの一方又は両方を変化させる磁場制
御手段とが設けられていることを特徴として構成されて
いる。

【００１５】上記構成の発明において、非線形フェライ
トデバイスは入力電力の大きさに応じて出力電力の位相
が変化するという特有な特性を備えている。この発明で
は、その特有な特性を生かし、非線形フェライトデバイ
スを移相器として機能させている。

【００１６】上記非線形フェライトデバイスは、従来の
移相器と比べて、入力電力の位相に対する出力電力の位
相の変化量を大きくすることが可能である。この非線形
フェライトデバイスを移相器として用いることにより、
フェーズドアレイアンテナ装置におけるビームの指向性
の向きを大きく変化させることが可能となる。

【００１７】また、非線形フェライトデバイスに入力す
る入力電力の大きさを変化させることによって、必然的
に、非線形フェライトデバイスの出力電力の振幅が変化
する。このことから、非線形フェライトデバイスに加え
られる入力電力の大きさを可変制御することによって、
アンテナへの出力電力の位相だけでなく、振幅をも可変
制御することが可能となる。つまり、回路構成を複雑化
することなく、上記電力の位相および振幅の可変制御を
容易に行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００１９】本発明者は、ＹＩＧ（yttrium,iron,garne
t）等のフェライト材料を用いた非線形フェライトデバ
イスにより、今までにない画期的な移相器を得ることが
できることに気付いた。その非線形フェライトデバイス
は、加えられる入力電力の大きさに応じて出力電力の位
相が可変するという特有な特性を備えているものであ
る。

【００２０】図１にはアンテナを２本、上記非線形フェ
ライトデバイスを２個使用して構成された測定回路がブ
ロック図により示されている。

【００２１】この図１の回路において、３．２ＧHzのＲ
Ｆ信号は、パルス変調器３０により５０ｎsecで振幅変
調され、アッテネータ３１を介して増幅器３２に入力し
て増幅される。この増幅器３２の出力は２つに分流し、
一方の信号はアッテネータ３３により信号が弱められ、
入力導入部７ａと非線形フェライトデバイス６ａを順に
通り増幅器３４により再び増幅されてアンテナ２ａに導
かれる。他方の信号は、上記増幅器３２からそのまま入
力導入部７ｂを介して非線形フェライトデバイス６ｂに
入力する。非線形フェライトデバイス６ｂの出力は、ア
ンテナ２ｂから放射される信号がアンテナ２ａから放射
される信号と同じ振幅となるように、アッテネータ３５
により調整されてアンテナ２ｂに導かれる。

【００２２】上記非線形フェライトデバイス６ａに入力
する信号の大きさ（電力の大きさ）は、アッテネータ３
３により信号が弱められている分、非線形フェライトデ
バイス６ｂの入力信号よりも弱く、このために、上記ア
ンテナ２ａに加えられる信号は、アンテナ２ｂに加えら
れる信号と比較すると、非線形フェライトデバイス６ｂ
によってΔψだけ位相が異なり、結果として、アンテナ
２ａとアンテナ２ｂからそれぞれ放射される電波は位相
がΔψ異なることとなり、フェーズドアレイの動作が生
じる。なお、アンテナ２ａ，２ｂは半波長ダイポールア
ンテナであり、２つのアンテナ２ａ，２ｂ間の間隔は５
cmである。

【００２３】図２には上記図１の測定回路を用いて実際
に測定した電波の放射パターンが示されている。この図
２に示されるように、上記アッテネータ３１により入力
ＲＦ信号を４９９ｍＷ（実線α参照）から６５．４ｍＷ
（点線β参照）まで変えると、アンテナの放射パターン
が変化することが分かり、上記非線形フェライトデバイ
ス６による非線形効果による位相変化をこの放射パター
ンから検証できる。

【００２４】図３には第１の実施形態例におけるフェー
ズドアレイアンテナ装置の主要構成が模式的に示されて
いる。

【００２５】この第１の実施形態例では、上記非線形フ
ェライトデバイスを移相器として用いたフェーズドアレ
イアンテナ装置の一例を示す。図３に示すように、フェ
ーズドアレイアンテナ装置１は複数のアンテナ２（２
ａ，２ｂ，・・・）が配列配置されており、各アンテナ
２の入力部２１（２１ａ，２１ｂ，・・・）にはそれぞ
れＡＧＣアンプ５（５ａ，５ｂ，・・・）を介して非線
形フェライトデバイス６（６ａ，６ｂ，・・・）が接続
されている。

【００２６】また、各非線形フェライトデバイス６はそ
れぞれ入力電力導入部７（７ａ，７ｂ，・・・）を介し
て可変減衰器８（８ａ，８ｂ，・・・）に接続されてお
り、各可変減衰器８は共通の合波器４に接続されてい
る。さらに、各可変減衰器８の減衰量を可変制御するた
めの可変制御部９が制御部１０に内蔵されている。

【００２７】また、上記制御部１０には図示されていな
いデータ格納部が内蔵されており、このデータ格納部に
は各可変減衰器８の減衰量を可変制御するための減衰量
可変制御用データが予め与えられており、上記可変制御
部９は、その減衰量可変制御用データに基づいて、各可
変減衰器８の減衰量をそれぞれ可変制御する。

【００２８】このように、各可変減衰器８の減衰量が可
変制御されることによって、各非線形フェライトデバイ
ス６に入力する入力電力の大きさが変化する。これによ
り、上記したように各非線形フェライトデバイス６にお
ける位相変化量Δψ（つまり、入力電力の位相に対する
出力電力の位相の変化量）が変動して、フェーズドアレ
イアンテナ装置１におけるビームの指向性の向きが可変
制御される。

【００２９】この第１の実施形態例では、上記各可変減
衰器８と可変制御部９によって、各非線形フェライトデ
バイス６に加えられる入力電力の大きさを各非線形フェ
ライトデバイス６毎に制御する入力電力制御手段が構成
されている。

【００３０】ところで、上記非線形フェライトデバイス
６に加えられる入力電力の大きさが変化することによっ
て、必然的に、各非線形フェライトデバイス６から出力
される出力電力の振幅が変化する。このために、各非線
形フェライトデバイス６の出力電力の振幅が互いに異な
ることが多いが、この第１の実施形態例では、各非線形
フェライトデバイス６の出力電力の振幅を揃える方向に
各出力電力の振幅を補正する振幅補正手段が設けられて
おり、各アンテナ２に供給される電力の振幅はほぼ等し
くなっている。

【００３１】つまり、この第１の実施形態例では、図３
に示すように、振幅補正手段であるＡＧＣアンプ５が設
けられている。例えば、合波器４から出力された電力の
振幅の情報が各ＡＧＣアンプ５に加えられ、ＡＧＣアン
プ５は非線形フェライトデバイス６の出力電力の振幅が
上記合波器４の出力電力の振幅に一致する方向に利得が
自動的に変化して各非線形フェライトデバイス６の出力
電力の振幅を補正する構成を備えている。

【００３２】この第１の実施形態例では、上記のよう
に、各非線形フェライトデバイス６から各アンテナ２に
向けて出力される電力の位相と振幅のうちの位相のみを
可変制御する構成である。このことにより、この第１の
実施形態例に示すフェーズドアレイアンテナ装置１は、
ビームの指向性の向きと形のうちの向きのみを可変制御
するものである。

【００３３】図４には上記非線形フェライトデバイスの
具体的な構成例が示されている。この図４に示す非線形
フェライトデバイス６は金属等の基台１２を有し、この
基台１２上にはフェライト薄膜であるＧＧＧ（gadolini
um,gallium,garnet）膜１３とＹＩＧ（yttrium,iron,ga
rnet）膜１４が順に積層形成されており、ＹＩＧ膜１４
の表面にはマイクロストリップライン１５が形成されて
いる。このマイクロストリップライン１５の両端側には
それぞれ接続部材１６ａ，１６ｂが導通接続されてお
り、これら接続部材１６ａと１６ｂのうちの一方が入力
電力導入部７を介して可変減衰器８に導通接続され、他
方がＡＧＣアンプ５に導通接続されることとなる。

【００３４】上記ＧＧＧ膜１３は膜厚が例えば４００μ
ｍであり、ＹＩＧ膜１４は膜厚が例えば２０μｍである
という如く、上記ＧＧＧ膜１３およびＹＩＧ膜１４は薄
膜に形成されている。

【００３５】図５および図６にはそれぞれ上記図４に示
す非線形フェライトデバイス６を用いた理論および実験
の結果がグラフにより表されている。つまり、図５には
非線形フェライトデバイス６の入力電力の大きさと位相
変化量Δψとの関係を調べた理論の結果が表され、図６
には非線形フェライトデバイス６の入力電力の周波数と
位相変化量Δψとの関係を調べた実験の結果が入力電力
の大きさ毎に表されている。なお、図６に示す実線カー
ブＡから実線カーブＦの違いは、非線形フェライトデバ
イス６の入力電力を変えた時の位相の周波数特性による
ものであり、入力電力が大きい程、位相差が大きくなっ
ている。

【００３６】これら図５および図６に示されるように、
非線形フェライトデバイス６は、入力電力の大きさが大
きくなるに従って出力電力の位相変化量Δψが大きくな
り、また、入力電力の大きさを僅かに変化させるだけで
位相変化量Δψを大きく可変させることが可能である。

【００３７】この第１の実施形態例によれば、入力電力
の大きさに応じて出力電力の位相が変化するという特有
な特性を持つ非線形フェライトデバイス６を移相器とし
て機能させるので、非線形フェライトデバイス６へ加え
る入力電力の大きさを変化させるだけで、非線形フェラ
イトデバイス６から出力する出力電力の位相が可変して
フェーズドアレイアンテナ装置１におけるビームの指向
性の向きを可変させることができる。上記入力電力の可
変制御は簡単な回路構成で行うことができることから、
上記ビームの指向性の向きを可変制御するための回路が
複雑化するのを抑制することができ、フェーズドアレイ
アンテナ装置１の回路構成の簡略化を図ることができ
る。

【００３８】その上、非線形フェライトデバイス６は入
力電力を僅かに変化させるだけで、非線形フェライトデ
バイス６の出力電力の位相を大きく変化させることがで
き、このことにより、従来の移相器３を用いる場合に比
べて、フェーズドアレイアンテナ装置１における指向性
の向きを大きく変化させることができる。

【００３９】特に、図４に示すように、ＹＩＧ薄膜１４
を利用した非線形フェライトデバイス６を用いた場合に
は、フェーズドアレイアンテナ装置１における指向性の
向きをより一層大きく変化させることができる。

【００４０】また、非線形フェライトデバイス６への入
力電力の大きさを可変することによって、必然的に、非
線形フェライトデバイス６の出力電力の振幅が変化して
しまうが、ビームの指向性の向きと形のうちの形は変化
させず、向きのみを制御することが要求される場合に
は、この第１の実施形態例に示したように、振幅補正手
段であるＡＧＣアンプ５を設けることで、非線形フェラ
イトデバイス６の出力電力の振幅の変動はほぼ防止さ
れ、要求通り、非線形フェライトデバイス６の出力電力
の位相と振幅のうちの位相のみが可変制御されてフェー
ズドアレイアンテナ装置１におけるビームの指向性の向
きのみを可変制御することができる。

【００４１】以下に、第２の実施形態例を説明する。な
お、この第２の実施形態例の説明において、前記第１の
実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共
通部分の重複説明は省略する。

【００４２】この第２の実施形態例では、前記非線形フ
ェライトデバイス６を利用して、ビームの指向性の向き
と形の両方を容易に制御することが可能なフェーズドア
レイアンテナ装置１を示す。

【００４３】すなわち、この第２の実施形態例では、図
７に示すように、各アンテナ２の入力部２１にはそれぞ
れ非線形フェライトデバイス６が接続され、また、各非
線形フェライトデバイス６にはそれぞれ入力電力導入部
７を介して可変減衰器８が接続されており、各可変減衰
器８は共通の合波器４に接続されている。

【００４４】また、制御部１０には可変制御部９と、図
示されていないデータ格納部とが内蔵されている。上記
データ格納部には各可変減衰器８の減衰量をそれぞれ可
変制御するための減衰量可変制御用データが予め定めら
れて格納されており、前記可変制御部９は、上記減衰量
可変制御用データに基づいて、各可変減衰器８の減衰量
を制御して非線形フェライトデバイス６の入力電力の大
きさに制御する。

【００４５】上記のように、この第２の実施形態例にお
いても、前記第１の実施形態例と同様に、上記各可変減
衰器８と可変制御部９によって、非線形フェライトデバ
イス６の入力電力の大きさを各非線形フェライトデバイ
ス６毎に制御する入力電力制御手段が構成されている。

【００４６】この第２の実施形態例では、上記入力電力
制御手段によって、非線形フェライトデバイス６の入力
電力の大きさが変化すると、その入力電力の変化に伴っ
て非線形フェライトデバイス６の出力電力の位相と振幅
が変化し、その出力電力がそのままアンテナ２に供給さ
れることとなる。このように、非線形フェライトデバイ
ス６の入力電力の大きさを可変制御することにより、ア
ンテナ２に供給される電力の位相と振幅を可変制御する
ことができることから、非線形フェライトデバイス６の
入力電力の大きさを可変制御するだけで、フェーズドア
レイアンテナ装置１におけるビームの指向性の向きおよ
び形を両方とも可変制御することができる。

【００４７】この第２の実施形態例によれば、非線形フ
ェライトデバイス６を移相器として機能させるので、非
線形フェライトデバイス６の入力電力の大きさを変化さ
せるだけで、非線形フェライトデバイス６からアンテナ
２への出力電力の位相および振幅を可変制御することが
できることとなり、フェーズドアレイアンテナ装置１に
おけるビームの指向性の向きおよび形を簡単な回路構成
で、容易に可変制御することができる。換言すれば、１
系統の制御によりアンテナ２への出力電力の位相および
振幅を共に可変制御することができるので、従来のよう
に出力電力の位相を制御する制御系統と振幅を制御する
制御系統とが別である場合よりも、制御構成を格段に簡
略化することができる。

【００４８】また、上記したように、この第２の実施形
態例でも、前記第１の実施形態例と同様に非線形フェラ
イトデバイス６を移相器として機能させるので、前記第
１の実施形態例で述べたように、フェーズドアレイアン
テナ装置１におけるビームの指向性の向きを大きく変化
させることができる。

【００４９】さらに、この第２の実施形態例では、上記
したように、フェーズドアレイアンテナ装置１における
ビームの指向性の向きだけでなく、形をも制御すること
ができる構成であることから、例えば、指向性のヌル点
が妨害波の方向となるようにビームの指向性の形を制御
することが可能であり、このことによって、より感度が
良いフェーズドアレイアンテナ装置１を提供することが
できる。このような第２の実施形態例に示すフェーズド
アレイアンテナ装置１は、レーダー等のような、ビーム
の指向性の形が重要視される場合に非常に有効である。

【００５０】以下に、第３の実施形態例を説明する。

【００５１】この第３の実施形態例において特徴的なこ
とは、非線形フェライトデバイスに直流の磁場を印加す
ることである。それ以外の構成は前記各実施形態例と同
様であり、この第３の実施形態例では、前記各実施形態
例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の
重複説明は省略する。

【００５２】この第３の実施形態例では、図３や図７の
点線に示すように、非線形フェライトデバイス６に直流
の磁場を印加する磁場印加手段１８（１８ａ，１８ｂ，
・・・）が各非線形フェライトデバイス６に対応して設
けられると共に、制御部１０には磁場制御手段を構成す
る磁場制御部２０が内蔵されている。

【００５３】ところで、非線形フェライトデバイス６に
直流の磁場を印加し、その直流磁場の向きあるいは大き
さ（強さ）を変化させると、例えば、直流磁場の大きさ
が大きくなるに従って非線形フェライトデバイス６の出
力電力の位相変化量Δψが大きくなるという如く、上記
直流磁場の変化に応じて非線形フェライトデバイス６の
出力電力の位相が変化する。この特性を利用して、この
第３の実施形態例では、非線形フェライトデバイス６に
印加する直流磁場の制御を行うと共に、前記各実施形態
例に述べたような非線形フェライトデバイス６の入力電
力制御を行って、非線形フェライトデバイス６の出力電
力の位相を可変制御する。

【００５４】つまり、制御部１０のデータ格納部には、
非線形フェライトデバイスに印加する直流磁場を可変制
御するための磁場制御用データが予め与えられており、
上記磁場制御部２０は磁場制御用データに基づいて、上
記磁場印加手段１８を制御して非線形フェライトデバイ
ス６に印加される直流磁場を制御する。

【００５５】この第３の実施形態例によれば、磁場印加
手段１８および磁場制御部２０を設けたので、これら磁
場印加手段１８と磁場制御部２０によって、非線形フェ
ライトデバイス６に印加する直流磁場を可変制御するこ
とができることとなり、その直流磁場の可変制御によっ
て非線形フェライトデバイス６の出力電力の位相を可変
制御することが可能となる。

【００５６】この第３の実施形態例においても、前記各
実施形態例と同様に、非線形フェライトデバイス６の入
力電力の大きさを可変制御することができる構成が備え
られているので、非線形フェライトデバイス６の出力電
力の位相は入力電力の大きさの可変制御および直流磁場
の可変制御によって可変制御することができることとな
り、このことにより、非線形フェライトデバイス６の出
力電力の位相変化量Δψをより一層大きく変化させるこ
とが可能となり、このことに起因してフェーズドアレイ
アンテナ装置１におけるビームの指向性の向きを格段に
大きく変化させることができる。

【００５７】また、例えば、非線形フェライトデバイス
６の出力電力の位相変化量Δψは主に上記直流磁場の可
変制御により可変制御し、上記出力電力の振幅は非線形
フェライトデバイス６への入力電力可変制御により可変
制御するというように、前記位相変化量Δψの制御と振
幅の制御とを別々に制御することができ、このことによ
り、設計の自由度を向上させることができる。

【００５８】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例では、非線形フェライトデバイ
ス６の形態例として図４に示す形態を示したが、非線形
フェライトデバイス６の形態は図４に示す形態に限定さ
れるものではなく、図４に示す構成以外の形態も採り得
る。

【００５９】また、上記各実施形態例では、送信系に関
してのみ説明したが、もちろん、この発明は、受信系に
も適用することができるものである。例えば、受信時に
は各アンテナ２からそれぞれ対応する非線形フェライト
デバイス６を介して共通の合波器４に向けて電力が通電
する。前記第１の実施形態例に述べたようなビームの指
向性の向きと形のうちの向きのみを可変制御する構成と
する場合には、図８の（ａ）に示すように、上記受信時
における電力の流れの上流側から下流側に向けて前記可
変減衰器８と非線形フェライトデバイス６とＡＧＣアン
プ５を順に配設する。

【００６０】また、第２の実施形態例に述べたようなビ
ームの指向性の向きと形を両方共に可変制御する構成と
する場合には、図８の（ｂ）に示すように、上記電力の
流れの上流側から下流側に向けて前記可変減衰器８と非
線形フェライトデバイス６を順に配設する。

【００６１】さらに、上記各実施形態例では、可変減衰
器８を設け該可変減衰器８の減衰量を可変することによ
って非線形フェライトデバイス６の入力電力を可変して
いたが、例えば、上記可変減衰器８に代えてアンプを設
け該アンプによって非線形フェライトデバイス６の入力
電力の大きさを可変制御する構成としてもよい。

【００６２】さらに、上記各実施形態例では、振幅補正
手段としてＡＧＣアンプ５が設けられていたが、このＡ
ＧＣアンプ５に代えてアッテネータを設けてもよい。

【００６３】さらに、上記各実施形態例では、アンテナ
２が５本設けられている例を示したが、アンテナ２は２
本以上であれば数に限定されるものではなく、適宜の数
を採り得る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、入力電力の大きさに応
じて出力電力の位相が変化するという特有な特性を備え
た非線形フェライトデバイスを移相器として機能させる
構成としたので、例えば、上記非線形フェライトデバイ
スに加えられる入力電力の大きさを各非線形フェライト
デバイス毎に制御する入力電力制御手段を設けることに
よって、上記入力電力の大きさを可変制御できて非線形
フェライトデバイスの出力電力の位相を制御することが
でき、このことにより、フェーズドアレイアンテナ装置
におけるビームの指向性の向きを制御することができ
る。

【００６５】このように、非線形フェライトデバイスの
入力電力の大きさを可変制御するだけでフェーズドアレ
イアンテナ装置におけるビームの指向性の向きを可変制
御することができ、上記非線形フェライトデバイスの入
力電力の大きさの可変制御は簡単な回路構成で行うこと
が可能であることから、フェーズドアレイアンテナ装置
の回路構成の簡略化を図ることができる。

【００６６】その上、入力電力の大きさを僅かに変化さ
せるだけで、非線形フェライトデバイスの出力電力の位
相を大きく変化させることができるので、フェーズドア
レイアンテナ装置におけるビームの指向性の向きを従来
のものよりも格段に大きく変化させることができるとい
う画期的な効果を得ることができる。

【００６７】また、非線形フェライトデバイスは入力電
力の大きさに応じて、必然的に、出力電力の振幅が変化
することから、入力電力の大きさを変化させるだけで、
非線形フェライトデバイスの出力電力の位相と振幅の両
方を制御することができることとなり、従来のように位
相と振幅をそれぞれ別個の回路を用いて制御する構成に
比べて、簡単な回路構成で電力の位相と振幅の両方を制
御することができてフェーズドアレイアンテナ装置にお
けるビームの指向性の向きおよび形を制御することがで
きる。

【００６８】ビームの指向性の向きと形のうちの向きの
みを制御するフェーズドアレイアンテナ装置の場合に
は、振幅補正手段を設け、該振幅補正手段により非線形
フェライトデバイスの出力電力の振幅を補正する構成と
することによって、ビームの指向性の向きと形のうちの
向きのみを制御することができることとなる。

【００６９】非線形フェライトデバイスは、フェライト
薄膜と、該フェライト薄膜の表面に形成されたマイクロ
ストリップラインとを有して構成されているものにあっ
ては、非線形フェライトデバイスに加えられる入力電力
の大きさの可変量に対する出力電力の位相の変化量が非
常に大きい。特に、フェライト薄膜がＹＩＧにより構成
されているものにあっては、上記出力電力の位相の変化
量が飛躍的に大きい。このことから、入力電力を僅かに
変化させるだけ、非線形フェライトデバイスの出力電力
の位相をより大きく変化させることができ、フェーズド
アレイアンテナ装置におけるビームの指向性の向きを従
来のものに比べて格段に大きく変化させることが可能と
なる。

【００７０】非線形フェライトデバイスに直流の磁場を
印加する磁場印加手段と、上記直流の磁場の大きさと向
きの一方あるいは両方を変化させる磁場変化手段とが設
けられているものにあっては、非線形フェライトデバイ
スに印加する直流磁場を可変することによって、非線形
フェライトデバイスの出力電力の位相を変化させること
ができる。このことにより、非線形フェライトデバイス
の出力電力の位相は入力電力の大きさの可変制御と上記
直流の磁場制御との両方の制御により可変することがで
きることとなり、フェーズドアレイアンテナ装置の設計
の自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非線形フェライトデバイスを用いた測定回路を
示すブロック構成図である。

【図２】図１の測定回路を用いた実験により得られた電
波の放射パターンを示す説明図である。

【図３】第１の実施形態例において特徴的なフェーズド
アレイアンテナ装置の主要構成を模式的に示す説明図で
ある。

【図４】非線形フェライトデバイスの構成例を示すモデ
ル図である。

【図５】非線形フェライトデバイスにおける入力電力の
大きさと出力電力の位相変化との関係例を示すグラフで
ある。

【図６】非線形フェライトデバイスにおける入力電力の
交流周波数と出力電力の位相変化との関係例を入力電力
の大きさ毎に示すグラフである。

【図７】第２の実施形態例において特徴的なフェーズド
アレイアンテナ装置の主要構成を模式的に示す説明図で
ある。

【図８】その他の実施形態例を示す説明図である。

【図９】フェーズドアレイアンテナ装置の構成の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ フェーズドアレイアンテナ装置 ２ アンテナ ３ 移相器 ４ 合波器 ６ 非線形フェライトデバイス ７ 入力電力導入部 ８ 可変減衰器 １０ 制御部 １４ ＹＩＧ膜 １５ マイクロストリップライン １８ 磁場印加手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 一也 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J012 GA11 JA05 5J021 AA02 AA05 AA07 AA11 CA01 CA06 DB03 EA04 FA06 FA20 FA32 GA02 HA03 HA04 HA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数配列配置されたアンテナと、各アン
   テナの入力側に接続されている非線形フェライトデバイ
   スと、各非線形フェライトデバイスに入力電力を導入す
   る入力電力導入部とを有し、前記各非線形フェライトデ
   バイスは上記入力電力導入部を介して供給される入力電
   力の大きさに応じて、アンテナへ向けて出力される電力
   の位相を変化させる移相器として機能することを特徴と
   するフェーズドアレイアンテナ装置。
2. 【請求項２】 各非線形フェライトデバイスに加えられ
   る入力電力の大きさを各非線形フェライトデバイス毎に
   制御する入力電力制御手段を備え、該入力電力制御手段
   によって、各非線形フェライトデバイスの入力電力の大
   きさを制御して各非線形フェライトデバイスの出力電力
   の位相および振幅を制御し、この制御によりフェーズド
   アレイアンテナ装置におけるビームの指向性の向きおよ
   び形を制御することを特徴とする請求項１記載のフェー
   ズドアレイアンテナ装置。
3. 【請求項３】 各非線形フェライトデバイスに加えられ
   る入力電力の大きさを各非線形フェライトデバイス毎に
   制御する入力電力制御手段と、各非線形フェライトデバ
   イスから出力する出力電力の振幅を揃える方向に上記各
   出力電力の振幅を補正する振幅補正手段とが設けられて
   おり、これら入力電力制御手段と振幅補正手段によっ
   て、各非線形フェライトデバイスの出力電力の位相と振
   幅のうちの位相のみを可変制御してフェーズドアレイア
   ンテナ装置におけるビームの指向性の向きを制御するこ
   とを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレイアンテ
   ナ装置。
4. 【請求項４】 非線形フェライトデバイスは、フェライ
   ト薄膜と、該フェライト薄膜の表面に形成されたマイク
   ロストリップラインとを有して構成されていることを特
   徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のフェ
   ーズドアレイアンテナ装置。
5. 【請求項５】 フェライト薄膜はＹＩＧにより構成され
   ていることを特徴とする請求項４記載のフェーズドアレ
   イアンテナ装置。
6. 【請求項６】 非線形フェライトデバイスに直流の磁場
   を印加する磁場印加手段と、上記直流の磁場の大きさと
   向きの一方又は両方を変化させる磁場制御手段とが設け
   られていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何
   れか１つに記載のフェーズドアレイアンテナ装置。