JP2002100919A - フェーズドアレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受信モジュールを簡素な構成で実現し、か
つ送受信モニタにおいて全ての送受信モジュール間でモ
ニタ信号強度の偏差を小さくする。 【解決手段】 制御器２７により常用送受信モジュール
２３ｉとモニタ用送受信モジュール２４ｊを組にして動
作状態とし、それぞれに接続される常用アンテナ素子２
１ｉとモニタ用アンテナ素子２２ｊとの間で空間結合さ
せてテスト信号を送受させ、受信側モジュールの出力を
モニタ信号処理装置３１でモニタすることにより、常用
モジュールそれぞれの送信または受信動作の異常を検出
する。特に、制御器２７は、被モニタ常用モジュールと
の位置に応じて空間を介し送受するテスト信号の強度が
許容範囲内となるモニタ用モジュールを選択し動作状態
とする。被モニタモジュールの位置に応じてモニタ用モ
ジュールを選択するため、空間を介し送受するテスト信
号の強度を所望の範囲内に抑えることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信、受信の少な
くともいずれか一方を行う常用ＲＦモジュールのモニタ
機能、さらにはキャリブレーション機能を有するフェー
ズドアレイアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、多数のアンテナ素子を配列
し、各アンテナ素子に接続された送受信モジュールによ
り、各アンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅、
位相を励振分布に合わせて制御することで、任意の方向
に送信または受信ビームを形成するフェーズドアレイア
ンテナ装置が種々の用途で用いられている。このような
アンテナ装置にあっては、経年変化等によっていずれか
の送受信モジュールが特性劣化を生じたり、故障したり
することが多い。このため、定期的に各送受信モジュー
ルの入出力をモニタして異常の有無を判別し、必要に応
じて交換または調整（キャリブレーション）を行ってい
る。

【０００３】図９に従来の一般的なモニタ機能を有する
フェーズドアレイアンテナ装置の構成を示す。

【０００４】図９において、１１１〜１１ｎはアンテナ
素子であり、それぞれ所定の面によって配列される。こ
れらのアンテナ素子１１１〜１１ｎにはそれぞれ送受信
モジュール１２１〜１２ｎが接続されている。各送受信
モジュール１２１〜１２ｎは、制御器１３からの制御信
号により選択的に送信状態、受信状態に設定され、第１
及び第２の分配合成器１４１，１４２との間で送受信信
号を入出力する。各分配合成器１４１，１４２は、励振
器１５で発生される送信信号をサーキュレータ１６１，
１６２を介して入力して制御器１３で送信状態に設定さ
れた送受信モジュール１２ｉに分配し、制御器１３で受
信状態に設定された送受信モジュール１２ｈ（ｈは１〜
ｎのいずれか）の受信信号を入力してサーキュレータ１
６１，１６２を介して受信装置１７へ出力する。

【０００５】上記受信装置１７は、サーキュレータ１６
１，１６２からの受信信号を励振器１５からの送信信号
に基づいてビデオ検波し、モニタ信号処理装置１８へ出
力する。このモニタ信号処理装置１８は、受信装置１７
からのビデオ検波信号を励振器１５で発生される送信信
号に基づく基準信号とを比較して、モニタ対象とする送
受信モジュールの送信系または受信系の位相誤差、振幅
誤差をモニタする。

【０００６】送受信モジュール１２ｉ（ｉは１〜ｎのい
ずれか）の具体的な構成を図１０に示す。図１０におい
て、入出力ポートＡ１は第１の分配合成器１４１に接続
され、モニタポートＡ２は第２の分配合成器１４２に接
続され、制御ポートＡ３は制御器１３に接続される。

【０００７】入出力ポートＡ１に供給される送信信号は
移相器Ａ４により位相制御され、第１のＲＦ切替器Ａ５
によって電力増幅器Ａ６に送出されて電力増幅された
後、サーキュレータＡ７を介してアンテナ素子１１ｉに
送出される。また、アンテナ素子１１ｉで受けた受信信
号はサーキュレータＡ７を介して、第２のＲＦ切替器Ａ
８により選択的に低雑音増幅器Ａ９に出力されて増幅さ
れた後、第１のＲＦ切替器Ａ５によって移相器Ａ４に出
力され、位相制御を受けて第１の分配合成器１４１に送
出される。

【０００８】ここで、第２のＲＦ切替器Ａ８には、低雑
音増幅器Ａ９の選択の他、終端器Ａ１０を選択可能とな
されている。すなわち、第２のＲＦ切替器Ａ８は、送受
信モジュールの保護回路として機能し、送信動作時に終
端器Ａ１０に切り替えることで、強い電力が受信系に流
れないようにするためのものである。

【０００９】さらに、上記アンテナ素子１１ｉへの給電
線路には、モニタ用結合器Ａ１１が装着される。このモ
ニタ用結合器Ａ１１はモニタポートＡ３からのテスト信
号をアンテナ素子１１ｉへ送出し、アンテナ素子１１ｉ
で受けたテスト信号をモニタポートＡ３から第２の合成
分配器１４２に送出する。

【００１０】また、制御ポートＡ２からの制御信号は制
御処理装置Ａ１２に供給される。この制御処理装置Ａ１
２は、制御器１３からの制御信号が送信モードを指定す
るとき、第１のＲＦ切替器Ａ５を電力増幅器Ａ６側に接
続し、第２のＲＦ切替器Ａ８を終端器Ａ１０側に接続す
る。また、受信モードを指定するとき、第１及び第２の
ＲＦ切替器Ａ５，Ａ８をそれぞれ低雑音増幅器Ａ９側に
接続する。

【００１１】すなわち、上記構成によるフェーズドアレ
イアンテナ装置の特徴とする点は、モニタ機能を搭載し
ている点にある。モニタ機能には送信モニタと受信モニ
タがある。送信モニタは送受信モジュールの送信動作
を、受信モニタは送受信モジュールの受信動作をモニタ
する。まず、送信モニタについて説明する。

【００１２】励振器１５で生成されたテスト信号はサー
キュレータ１６１を介して第１の分配合成器１４１で信
号分配され、各送受信モジュール１２１〜１２ｎに入力
される。ここで、制御器１３によって１つだけモニタす
る送受信モジュール１２ｉを選択して送信動作状態とす
る。送信動作状態となった送受信モジュール１２ｉで
は、テスト信号を位相制御及び増幅してアンテナ素子１
１ｉに送出し、当該アンテナ素子１１ｉより電波を放射
させる。これと同時に、アンテナ素子１１ｉへの給電線
路からモニタ用結合器Ａ１１によって送信モニタ信号を
抽出し、モニタポートＡ２から出力する。モニタポート
Ａ２から出力された送信モニタ信号はモニタ用の第２の
分配合成器１４２及びサーキュレータ１６２を介して受
信装置１７に入力されてビデオ検波信号に変換された
後、モニタ信号処理装置１８に供給され、ここで振幅及
び位相の誤差情報が検出される。

【００１３】次に受信モニタについて説明する。励振器
１５で生成されたテスト信号はサーキュレータ１６２を
介してモニタ用の第２の分配合成器１４２で信号分配さ
れ、各送受信モジュール１２１〜１２ｉのモニタポート
Ａ２に供給される。ここで、制御器１０によって１つだ
けモニタする送受信モジュール１２ｉを選択して受信動
作状態とする。受信動作状態となった送受信モジュール
１２ｉでは、モニタポートＡ２に供給されたテスト信号
をモニタ用結合器Ａ１１を介してアンテナ給電線路から
受信系に入力し、低雑音増幅及び位相制御を施した後、
入出力ポートＡ１から出力する。入出力ポートＡ１から
出力された受信モニタ信号は第１の分配合成器１４１及
びサーキュレータ１６１を介して受信装置１７に入力さ
れてビデオ検波信号に変換された後、モニタ信号処理装
置１８に供給され、ここで振幅及び位相の誤差情報が検
出される。

【００１４】ところで、上記のような従来のモニタ方式
では、全ての送受信モジュールの送信モニタにおいてモ
ニタ用結合器が同一の特性を有するため、送信モニタ信
号はほぼ同一のレベルを受信することができる。同様
に、受信モニタにおいてもほぼ同一の受信レベルが受信
することができる。但し、送信及び受信モニタにおい
て、高精度なモニタを行うためには、受信装置で受信さ
れる送信及び受信モニタ信号強度に対して十分なダイナ
ミックレンジが確保されている必要がある。全ての送受
信モジュールに対して高いダイナミックレンジを確保す
るには、上述のように送信及び受信モニタ信号強度が全
ての送受信モジュールに対してできるだけ一定であるこ
とが望ましい。

【００１５】しかしながら、従来のモニタ方式では、以
上の構成により送受信モジュールの送信及び受信動作に
おける動作監視を行っているため、送受信モジュールに
はモニタ用結合器やモニタポートが必要であり、送受信
モジュールの小型化ができないばかりか、コスト増の要
因となる等の問題があった。

【００１６】また、このような問題は、送受信モジュー
ルを備えるフェーズドアレイアンテナ装置に限らず、送
信、受信のいずれか一方を行うＲＦモジュールを備える
フェーズドアレイアンテナ装置にも同様な問題が生じて
いる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のモニタ機能を有するフェーズドアレイアンテナ装置
では、ＲＦモジュール内にモニタ用結合器やモニタポー
トを有しており、ＲＦモジュールの小型化に制約を与
え、コスト増の要因となっていた。

【００１８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、ＲＦモジュールを簡素な構成で実現し、か
つ従来と同様のモニタ機能・性能を有するために送信モ
ニタ及び受信モニタにおいて全てのＲＦモジュール間に
おいてモニタ信号強度の偏差を小さくすることができ、
さらに、モニタ結果に応じて自動的に各ＲＦモジュール
の位相制御特性、増幅特性を調整することのできるフェ
ーズドアレイアンテナ装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定の面に沿って配列される複数個の常
用アンテナ素子と、これらの常用アンテナ素子それぞれ
に接続され、送信、受信の少なくともいずれか一方を行
い、送信信号または受信信号の位相制御及び増幅処理を
行う複数個の常用ＲＦモジュールとを備えるフェーズド
アレイアンテナ装置において、前記常用アンテナ素子と
共に配列され、互いに離間して配置される複数個のモニ
タ用アンテナ素子と、前記モニタ用アンテナ素子それぞ
れに接続され、前記複数個の常用ＲＦモジュールに対応
して送信、受信の少なくともいずれか一方を行う複数個
のモニタ用ＲＦモジュールと、前記複数個の常用ＲＦモ
ジュール及びモニタ用ＲＦモジュールのうちそれぞれ少
なくとも一つを組にして選択的に動作状態とする制御器
と、前記制御器によって動作状態となった組の常用ＲＦ
モジュールまたはモニタ用ＲＦモジュールのいずれか一
方のモジュールにテスト信号を送出させ、他方のモジュ
ールの受信出力をモニタするモニタ処理手段とを具備し
て構成される。

【００２０】上記構成によるフェーズドアレイアンテナ
装置によれば、前記制御器により前記複数個の常用ＲＦ
モジュールのうち少なくとも一つと前記複数個のモニタ
用ＲＦモジュールのうち少なくとも一つを組にして動作
状態とし、動作状態となった常用ＲＦモジュールに接続
された常用アンテナ素子とモニタ用ＲＦモジュールに接
続されたモニタ用アンテナ素子との間で空間を介してテ
スト信号の電波を送受させて、受信側の常用ＲＦモジュ
ールまたはモニタ用ＲＦモジュールの受信信号を前記モ
ニタ処理手段でモニタすることにより、前記複数個の常
用ＲＦモジュールそれぞれの送信動作または受信動作の
少なくともいずれか一方の異常を検出することが可能と
なる。

【００２１】特に、前記制御器は、被モニタ常用ＲＦモ
ジュールとの位置に応じて、複数のモニタ用モジュール
のうち、空間を介し送受するテスト信号の強度が許容範
囲内となるモジュールを選択し動作状態とすることを特
徴とする。

【００２２】この構成によれば、前記制御器により、被
モニタ常用ＲＦモジュールとの位置関係に応じて、複数
のモニタ用モジュールのうち動作状態とするモニタ用Ｒ
Ｆモジュールを選択することで、空間を介し送受するテ
スト信号の強度を所望の範囲内に抑えることが可能とな
る。

【００２３】また、前記モニタ処理手段は、前記制御器
によって動作状態となった組の常用ＲＦモジュールまた
はモニタ用ＲＦモジュールの受信信号から位相値、振幅
値の少なくともいずれか一方を検出し、予め当該常用Ｒ
Ｆモジュールが安定時の受信信号から検出した位相値、
振幅値の少なくともいずれか一方とを比較することで、
被モニタ常用ＲＦモジュールの位相偏差、振幅偏差の少
なくともいずれか一方を検出することを特徴とする。さ
らに、前記モニタ処理手段は、前記被モニタ常用ＲＦモ
ジュールの位相偏差または振幅偏差を規格値と比較して
異常判定を行い、その結果を提示する異常判定提示手段
を備えることを特徴とする。

【００２４】この構成によれば、前記モニタ処理手段に
おいて、前記制御器によって動作状態となった組の常用
ＲＦモジュールまたはモニタ用ＲＦモジュールのいずれ
か一方に送出させるテスト信号と他方のモジュールの受
信信号とを比較し、受信信号の位相誤差、振幅誤差の少
なくともいずれか一方を検出することで、前記複数個の
常用ＲＦモジュールそれぞれの位相制御特性、増幅特性
の異常を検出することが可能となる。さらに、異常判定
時にユーザに提示することが可能となる。

【００２５】さらに、さらに、前記モニタ処理手段で得
られた前記複数個の常用ＲＦモジュールそれぞれの安定
時に対する位相偏差から位相補正量を算出して、ビーム
走査時に前記常用ＲＦモジュール内の移相器の設定移相
量を補正する位相補正手段を備えることを特徴とする。
また、前記モニタ処理手段で得られた前記複数個の常用
ＲＦモジュールそれぞれの安定時に対する振幅偏差から
振幅補正量を算出して、ビーム走査時に前記常用ＲＦモ
ジュール内の送信系アッテネータの減衰量を補正する振
幅補正手段を備えることを特徴とする。

【００２６】この構成によれば、モニタ処理手段のモニ
タ結果から異常が検出された場合には、そのモニタ結果
を前記複数個のＲＦモジュールそれぞれの位相制御特
性、増幅特性の少なくともいずれか一方の調整に利用す
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して、本
発明の一実施形態を詳細に説明する。

【００２８】図１は本発明に係るモニタ機能を備えたフ
ェーズドアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図、
図２は本実施形態で使用するアンテナ素子の配列構成を
示す図である。図１において、通常使用するアンテナ素
子（以下、常用アンテナ素子）２１１〜２１ｎは、図２
に示すように、アンテナ開口面上にアレイ状に配置さ
れ、さらにモニタ用アンテナ素子２２１〜２２ｍ（ｍ＜
ｎ）が常用アンテナ素子２１１〜２１ｎの配列面周辺部
（配列面内でもよい）に、適宜離間して配置される。

【００２９】上記常用アンテナ素子２１１〜２１ｎはそ
れぞれ対応して設けられる常用の送受信モジュール２３
１〜２３ｎに接続され、常用分配合成器２５によって送
受信信号の分配合成を受け、モニタ用アンテナ素子２２
１〜２２ｍはそれぞれ対応して設けられるモニタ用送受
信モジュール２４１〜２４ｍに接続され、モニタ用分配
合成器２６によって送受信信号の分配合成を受ける。常
用送受信モジュール２３１〜２３ｎは、制御器２７から
の制御信号により選択的に送信状態、受信状態に設定さ
れ、必要に応じて位相特性、増幅特性の調整がなされ
る。また、モニタ用送受信モジュール２４１〜２４ｍ
は、制御器２７からの制御信号により選択的に送信状
態、受信状態に設定される。

【００３０】常用送受信モジュール２３ｉ（ｉは１〜ｎ
のいずれか）は、図３に示すように、入出力ポートＢ１
に供給される常用分配合成器２５からの送信信号を可変
移相器Ｂ２により位相制御し、第１のＲＦ切替器Ｂ３に
よって電力増幅器Ｂ４に送出して電力増幅した後、可変
アッテネータ（ＡＴＴ）Ｂ５及びサーキュレータＢ６を
介してアンテナ素子２１ｉに送出する。また、アンテナ
素子２１ｉで受けた受信信号をサーキュレータＢ６を介
して、第２のＲＦ切替器Ｂ７により選択的に低雑音増幅
器Ｂ８に導いて増幅した後、第１のＲＦ切替器Ｂ３によ
って可変移相器Ｂ２に送出し、位相制御を施して常用分
配合成器２５に送出する。第２のＲＦ切替器Ｂ８は、低
雑音増幅器Ｂ８の選択の他、終端器Ｂ９を選択可能とす
る。このモジュール２３ｉでは、図１０に示したような
モニタポート、モニタ用結合器を用いていない。

【００３１】さらに、この常用送受信モジュール２３ｉ
は、制御器２７からの制御信号を制御ポートＢ１０より
取り込んで制御処理装置Ｂ１１に出力する。この制御処
理装置Ｂ１１は、制御信号の指示に従って、ＲＦ切替器
Ｂ３，Ｂ７を選択的に切り替えて送信状態、受信状態に
設定すると共に、制御信号に基づいて可変移相器Ｂ２の
移相量、可変アッテネータＢ５の減衰量を制御する機能
を有する。

【００３２】一方、モニタ用送受信モジュール２４ｊ
（ｊは１〜ｍのいずれか）は、図４に示すように構成さ
れ、常用送受信モジュール２３ｉとほぼ同様であるが、
図３に示した常用送受信モジュール２３ｉから可変移相
器Ｂ２、可変アッテネータＢ５、制御処理装置Ｂ１１の
移相量、減衰量の制御系を省いている。図４において、
図３と同一部分には同一符号を付して示し、ここではそ
の説明を省略する。

【００３３】各分配合成器２５，２６は、励振器２８で
発生される送信信号をサーキュレータ２９１，２９２を
介して入力して制御器２７で送信状態に設定された送受
信モジュール２３ｉ，２４ｊに分配し、制御器２７で受
信状態に設定された送受信モジュール２３ｈ（ｈは１〜
ｎのいずれか），２４ｋ（ｋは１〜ｍのいずれか）の受
信信号を入力してサーキュレータ２９１，２９２を介し
て受信装置３０へ出力する。

【００３４】上記受信装置３０は、サーキュレータ２９
１，２９２からの受信信号を励振器２８からの送信信号
に基づいてビデオ検波し、モニタ信号処理装置３１へ出
力する。このモニタ信号処理装置３１は、受信装置３０
からのビデオ検波信号からモニタ対象とする常用送受信
モジュール２３ｉの送信系または受信系の位相偏差、振
幅偏差をモニタする。

【００３５】図５は、上記モニタ信号処理装置３１と制
御装置２７の具体的な構成を示すブロック図である。図
５に示すモニタ信号処理装置３１において、受信装置３
０から供給されるモニタ信号は検出回路３１１で振幅値
及び位相値が検出され、比較回路３１２に供給される。
比較回路３１２は、予め基準値記録回路３１３に記録さ
れた基準値と検出回路３１１で検出された振幅値及び位
相値とを比較し、それぞれ基準値との偏差を算出する。
ここで、上記基準値記録回路３１３には、安定時の各送
受信モジュール２３ｉの送信モニタ及び受信モニタの振
幅値及び位相値が記録されている。

【００３６】比較回路３１２の比較結果は異常判定回路
３１４に供給され、予め設定されている規格値に対して
良否判定が行われ、表示器３１５に異常と判定された送
受信モジュールの表示がなされる。また、同時に比較回
路３１２の比較結果はモニタ結果（基準値との位相偏
差、振幅偏差）として制御器２７に送られ、制御器２７
内の偏差記録回路２７１に記録される。

【００３７】制御器２７は、ビーム走査運用時に、位相
・振幅演算回路２７２で各送受信モジュール２３１〜２
３ｎの可変移相器Ｂ２への移相量、可変アッテネータＢ
５への減衰量を演算するが、そのとき、補正回路２７３
にて移相量及び減衰量の演算結果に偏差記録回路２７１
に記録された位相偏差及び振幅偏差を加算することで、
各常用送受信モジュール２３１〜２３ｎの持つ偏差分を
補正する。

【００３８】上記構成において、本発明によるモニタ方
法について説明する。

【００３９】図６に常用送受信モジュール２３１〜２３
ｎに接続されたアンテナ素子２１１〜２１ｎとモニタ用
送受信モジュール２４１〜２４ｍに接続されたモニタ用
アンテナ素子２２１〜２２ｍ間で空間結合された様子を
示す。一般にアンテナ素子間が近いほど、結合力は強く
素子間隔が離れるほど結合力は小さくなる。

【００４０】図７に面アレイ状に配列した場合における
アンテナ素子間の結合強度分布を示す。同図は結合力を
等高線イメージで示しており、一つのモニタ用送受信モ
ジュール２４ｊに接続されたモニタ用アンテナ素子（こ
こでは素子の放射パターンが図中左右に広がる８字型の
場合）２２ｊとの結合において、アンテナ素子間が近い
ほど結合力が強いことを示している。ハッチング部分は
結合力が同じレベルの領域を示している。したがって、
この領域に配列された全ての常用送受信モジュールから
のテスト信号はほぼ同一のレベルでモニタ用送受信モジ
ュールで受信される。同様にモニタ用送受信モジュール
から放射されたテスト信号も、この領域に配列された全
ての常用送受信モジュールでほぼ同一のレベルで受信さ
れる。

【００４１】図８は、アンテナ開口面に配列するモニタ
用送受信モジュール２４ｊに接続されたモニタ用アンテ
ナ素子２２ｊの配置と、各モニタ用送受信モジュール２
４ｊで動作をモニタする常用送受信モジュール２３ｉに
接続された常用アンテナ素子２１ｉの領域を示す。同図
ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所にそれぞれモニタ用アンテ
ナ素子２２１〜２２４を配列した例を示している。

【００４２】図８において、Ａ位置のモニタ用アンテナ
素子２２１及びモジュール２４１はＡ１、Ａ２の領域を
受け持ち、Ｂ位置のモニタ用アンテナ素子２２２及びモ
ジュール２４２はＢ１，Ｂ２の領域を受け持ち、Ｃ位置
のモニタ用アンテナ素子２２３及びモジュール２４３は
３１１，３１２の領域を受け持ち、Ｄ位置のモニタ用ア
ンテナ素子２２４及びモジュール２４４はＤ１，Ｄ２の
領域を受け持って、それぞれ常用送受信モジュールの動
作モニタを行う。これにより、送信モニタ及び受信モニ
タにおいて、テスト信号をほぼ同一の信号強度で受信す
ることができる。

【００４３】以下、本発明によるモニタ処理手順につい
て説明する。

【００４４】まず、送信系モニタを行う場合、制御器２
７により、送信モニタ対象とする常用送受信モジュール
２３ｉを選択して送信動作状態とし、その配列位置で受
信強度が適切となるモニタ用送受信モジュール２４ｊを
選択して受信動作状態とする。

【００４５】以上の設定後、励振器２８から出力される
テスト信号をサーキュレータ２９１を介し、常用分配合
成器２５で常用送受信モジュール２３１〜２３ｎに分配
する。このうち、送信動作状態に設定された常用送受信
モジュール２３ｉは、入力されたテスト信号に位相制御
及び電力増幅を施した後、その出力をアンテナ素子２１
ｉから空間に放射する。空間に放射されたテスト信号は
他のアンテナ素子と空間結合する。空間結合されたテス
ト信号のうち、受信動作状態に決定されたモニタ用モジ
ュール２４ｊがモニタ用アンテナ素子２２ｊを通じてテ
スト信号を受信する。この受信信号は、モニタ用分配合
成器２６及びサーキュレータ２９２を介して受信装置３
０でビデオ検波信号に変換された後、送信モニタ信号と
してモニタ信号処理装置３１に供給される。

【００４６】モニタ信号処理装置３１では、送信モニタ
信号から位相値及び振幅値を検出し、予め安定時に検出
しておいた位相値及び振幅値と比較し、それぞれの偏差
を求める。さらに、位相偏差及び振幅偏差を規格値と比
較し、許容範囲を超える場合には、異常と判定して表示
器に表示する。これによって、ユーザは多数の常用送受
信モジュールの中から異常を生じたモジュールを容易に
検出することが可能となる。

【００４７】また、上記の処理を全ての常用送受信モジ
ュール２３１〜２３ｎについて行い、各モジュール２３
１〜２３ｎの位相偏差、振幅偏差を制御器２７に送る。
制御器２７は、各モジュール２３１〜２３ｎの位相偏
差、振幅偏差を記録しておき、実際の運用時に、ビーム
走査のための各モジュール２３１〜２３ｎに対する設定
移相量、減衰量に記録した位相偏差、振幅偏差を加算す
る。これによって、各モジュール２３１〜２３ｎの設定
移相量、減衰量が補正され、ビーム走査の精度を向上さ
せることができる。

【００４８】したがって、上記構成によるフェーズドア
レイアンテナ装置のモニタ処理によれば、各送受信モジ
ュールが空間結合によりアンテナ素子で受信されたテス
ト信号を入出力ポートより出力する構成となっており、
従来のように送受信モジュール内にモニタポート、モニ
タ用結合器を設ける必要がないため、モジュールの小型
化を図ることができる。

【００４９】また、被モニタ常用送受信モジュール及び
アンテナ素子の位置から適当な受信強度が得られる位置
にあるモニタ用送受信モジュール及びアンテナ素子を選
択して動作状態とすることで、送信モニタ及び受信モニ
タにおいて、テスト信号をほぼ同一の信号強度で受信す
ることができる。これにより、全てのＲＦモジュール間
においてモニタ信号強度の偏差を小さくすることがで
き、少なくとも従来の同等のモニタ精度を得ることがで
きる。

【００５０】さらに、各常用送受信モジュールの位相偏
差、振幅偏差を記録し、ビーム走査運用時に設定移相
量、減衰量を記録した偏差を加算して補正するようにし
ているので、高精度なビーム走査が可能となる。

【００５１】尚、上記実施形態では、モニタ対象が送受
信モジュールの場合について説明したが、送信のみまた
は受信のみを行うＲＦモジュールをモニタ対象とする場
合でも同様に実施可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＲＦモジ
ュールを簡素な構成で実現し、かつ従来と同様のモニタ
機能・性能を有するために送信モニタ及び受信モニタに
おいて全てのＲＦモジュール間においてモニタ信号強度
の偏差を小さくすることができ、さらに、モニタ結果に
応じて自動的に各ＲＦモジュールの位相制御特性、増幅
特性を調整することのできるフェーズドアレイアンテナ
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るモニタ機能を備えたフェーズド
アレイアンテナ装置の一実施形態の構成を示すブロック
図。

【図２】 同実施形態で使用するアンテナ素子の配列構
成を示す図。

【図３】 同実施形態で使用する常用送受信モジュール
の具体的な構成を示すブロック図。

【図４】 同実施形態で使用するモニタ用送受信モジュ
ールの具体的な構成を示すブロック図。

【図５】 同実施形態で使用するモニタ信号処理装置と
制御装置の具体的な構成を示すブロック図。

【図６】 同実施形態において、常用アンテナ素子とモ
ニタ用モニタ用アンテナ素子間で空間結合された様子を
示す図。

【図７】 同実施形態において、面アレイ状に配列した
場合におけるアンテナ素子間の結合強度分布を示す。

【図８】 アンテナ開口面に配列するモニタ用アンテナ
素子の位置とモニタ対象とする常用アンテナ素子の領域
を示す図。

【図９】 従来のモニタ機能を備えたフェーズドアレイ
アンテナ装置の構成を示すブロック図。

【図１０】 図９に示したアンテナ装置で使用する送受
信モジュールの具体的な構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１１１〜１１ｎ…アンテナ素子 １２１〜１２ｎ…送受信モジュール １３…制御器 １４１，１４２…分配合成器 １５…励振器 １６１，１６２…サーキュレータ １７…受信装置 １８…モニタ信号処理装置 ２１１〜２１ｎ…常用アンテナ素子 ２２１〜２２ｍ…モニタ用アンテナ素子 ２３１〜２３ｎ…常用送受信モジュール ２４１〜２４ｍ…モニタ用送受信モジュール ２５…常用分配合成器 ２６…モニタ用分配合成器 ２７…制御器 ２７１…偏差記録回路 ２７２…位相・振幅演算回路 ２７３…補正回路 ２８…励振器 ２９１，２９２…サーキュレータ ３０…受信装置 ３１…モニタ信号処理装置 ３１１…検出回路 ３１２…比較回路 ３１３…基準値記録回路 ３１４…異常判定回路 ３１５…表示器 Ａ１…入出力ポート Ａ２…モニタポート Ａ３…制御ポート Ａ４…移相器 Ａ５…第１のＲＦ切替器 Ａ６…電力増幅器 Ａ７…サーキュレータ Ａ８…第２のＲＦ切替器 Ａ９…低雑音増幅器 Ａ１０…終端器 Ａ１１…モニタ用結合器 Ａ１２…制御処理装置 Ｂ１…入出力ポート Ｂ２…可変移相器 Ｂ３…第１のＲＦ切替器 Ｂ４…電力増幅器 Ｂ５…可変アッテネータ（ＡＴＴ） Ｂ６…サーキュレータ Ｂ７…第２のＲＦ切替器 Ｂ８…低雑音増幅器 Ｂ９…終端器 Ｂ１０…制御ポート Ｂ１１…制御処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA06 CA06 DB02 DB03 DB04 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA26 FA31 FA32 FA35 GA02 HA05 HA10 JA01 JA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の面に沿って配列される複数個の常
   用アンテナ素子と、これらの常用アンテナ素子それぞれ
   に接続され、送信、受信の少なくともいずれか一方を行
   い、送信信号または受信信号の位相制御及び増幅処理を
   行う複数個の常用ＲＦモジュールとを備えるフェーズド
   アレイアンテナ装置において、 前記常用アンテナ素子と共に配列され、互いに離間して
   配置される複数個のモニタ用アンテナ素子と、 前記モニタ用アンテナ素子それぞれに接続され、前記複
   数個の常用ＲＦモジュールに対応して送信、受信の少な
   くともいずれか一方を行う複数個のモニタ用ＲＦモジュ
   ールと、 前記複数個の常用ＲＦモジュール及びモニタ用ＲＦモジ
   ュールのうちそれぞれ少なくとも一つを組にして選択的
   に動作状態とする制御器と、 前記制御器によって動作状態となった組の常用ＲＦモジ
   ュールまたはモニタ用ＲＦモジュールのいずれか一方の
   モジュールにテスト信号を送出させ、他方のモジュール
   の受信出力をモニタするモニタ処理手段とを具備するこ
   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】 前記制御器は、被モニタ常用ＲＦモジュ
   ールの位置に応じて、複数のモニタ用モジュールのう
   ち、空間を介し送受するテスト信号の強度が許容範囲内
   となるモジュールを選択し動作状態とすることを特徴と
   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】 前記モニタ処理手段は、前記制御器によ
   って動作状態となった組の常用ＲＦモジュールまたはモ
   ニタ用ＲＦモジュールの受信信号から位相値、振幅値の
   少なくともいずれか一方を検出し、予め当該常用ＲＦモ
   ジュールが安定時の受信信号から検出した位相値、振幅
   値の少なくともいずれか一方とを比較することで、被モ
   ニタ常用ＲＦモジュールの位相偏差、振幅偏差の少なく
   ともいずれか一方を検出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】 前記モニタ処理手段は、前記被モニタ常
   用ＲＦモジュールの位相偏差または振幅偏差を規格値と
   比較して異常判定を行い、その結果を提示する異常判定
   提示手段を備えることを特徴とする請求項３記載のフェ
   ーズドアレイアンテナ装置。
5. 【請求項５】 さらに、前記モニタ処理手段で得られた
   前記複数個の常用ＲＦモジュールそれぞれの安定時に対
   する位相偏差から位相補正量を算出して、ビーム走査時
   に前記常用ＲＦモジュール内の移相器の設定移相量を補
   正する位相補正手段を備えることを特徴とする請求項３
   記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
6. 【請求項６】 さらに、前記モニタ処理手段で得られた
   前記複数個の常用ＲＦモジュールそれぞれの安定時に対
   する振幅偏差から振幅補正量を算出して、ビーム走査時
   に前記常用ＲＦモジュール内の送信系アッテネータの減
   衰量を補正する振幅補正手段を備えることを特徴とする
   請求項３記載のフェーズドアレイアンテナ装置。