JP2004151051A - Antenna unit - Google Patents

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JP2004151051A JP2002319313A JP2002319313A JP2004151051A JP 2004151051 A JP2004151051 A JP 2004151051A JP 2002319313 A JP2002319313 A JP 2002319313A JP 2002319313 A JP2002319313 A JP 2002319313A JP 2004151051 A JP2004151051 A JP 2004151051A
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ghz
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signals
received
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Katsumi Arai
克巳 新井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-channeled antenna unit capable of transmitting by a single rotation mechanism a received signal received simultaneously by a plurality of antenna elements having the same reception frequency band. <P>SOLUTION: Signals received by an antenna element group 11, 12 are converted into signals having mutually-different intermediate frequency bands relative to each antenna element respectively by frequency converter groups 13, 14. Then, the signals are synthesized into one signal by a signal synthesizer 15, and thereafter transmitted from the rotation part side of a rotary joint 18 having a high-frequency and wide-band transmission characteristic of one channel to the fixed part side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一周波数帯域を複数のアンテナ素子で受信することが可能な空中線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波帯及びミリ波帯の活用に伴い、電波監視業務においてもこれら帯域を含めた広周波数帯域の監視が行なわれるようになってきた。
【０００３】
図３に、従来の電波監視システム等において使用されている空中線装置の構成の一例を示す。図３において、この空中線装置３０は、指向性アンテナ素子３１、回転機構部３２、及び回転機構部３２を駆動するための駆動制御部３３を備えている。更に、回転機構部３２は、ロータリージョイント３４を備えている。
【０００４】
指向性アンテナ素子３１は、所望の周波数帯域において高利得かつ指向性を有するアンテナであり、回転機構部３２の回転部側に取り付けられて駆動制御部３３により方位方向に回転され、信号を受信する。受信された信号は、同じく回転機構部３２内のロータリージョイント３４に送られる。ロータリージョイント３４は、その回転部側と固定部側とに設けられたコネクタ３４ａ及び３４ｂの間で高周波信号を伝送できる高周波機構部品であり、受信された信号は回転機構部３２の回転部側からロータリージョイント３４のコネクタ３４ａ及び３４ｂを経由して回転機構部３２の固定部側に伝送される。そして、更に後続の受信系等に送出される。
【０００５】
ところで、電波監視においては電波の利用状況を瞬時かつ確実に把握するため、広い周波数範囲にわたり、且つ空間的及び時間的にも広がりを持たせた監視が必要となる。このため、空中線装置に対しても監視対象とする周波数の広帯域化、監視範囲の広域化、及び複数信号の同時受信のためのマルチチャネル化、特に同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用してのマルチチャネル化が求められている。
【０００６】
上述の空中線装置３０においては、周波数帯域は指向性アンテナ素子３１を広帯域化することにより、また監視範囲の広域化は駆動制御部３３からの制御により回転機構部３２を通じて指向性アンテナ素子３１を方位方向に回転することによりそれぞれ実現している。しかし、同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用してのマルチチャネル化については、ロータリージョイント３４の有する伝送チャネル数が１チャネルであるため対応できていない。
【０００７】
１チャネルのロータリージョイントに２つの信号を通過させている事例として、例えばレーダ装置等では、同一の回転機構により回転している主アンテナ及び副アンテナで受信したレーダ反射波信号のうち、副アンテナで受信した信号の周波数をシフトした後に主アンテナからの信号と結合し、１つの信号としてロータリージョイントを通過させる提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この特許文献１においては、特定周波数、即ちレーダ送信信号の周波数のみを扱っており、電波監視に必要な広帯域性を有していない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１６４８３７号公報（第５頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
複数のアンテナ素子による空中線装置のマルチチャネル化には、その回転機構部に複数の受信信号を同時に伝送するための複数の伝送チャネルを有するロータリージョイントを必要とする。しかし、一般に、ロータリージョイントは伝送可能な周波数帯域幅とその上限周波数、及び伝送チャネル数との組み合わせにより製造の難易度及びコストが大きく異なるとされる。
【００１０】
例えば、上限周波数が３Ｇｈｚ程度で帯域幅が２Ｇｈｚ程度のマイクロ波帯を扱う場合には、６チャネル程度までの複数チャネル化に対応可能とされるが、更に高周波且つ広帯域になるにつれ複数チャネル化が困難である。例えば衛星通信等に使われている１８Ｇｈｚ程度までの全周波数帯域を扱う場合は、複数のチャネル数を有するロータリージョイントは高コストかつその製造が難しく、入手が容易でない。
【００１１】
従って、複数のアンテナ素子を使用して同一周波数帯域をマルチチャネル化した空中線装置を実現するにあたっては、前述のロータリージョイントによる制約により、所望する周波数範囲及び帯域幅での受信を可能とするマルチチャネル化に困難を伴っていた。
【００１２】
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、複数のアンテナ素子、特に同一の受信周波数帯域を有する複数のアンテナ素子により同時受信した受信信号を単一の回転機構で伝送することができる、マルチチャネル化された空中線装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の空中線装置は、方位方向に回転して信号を受信する空中線装置であって、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子で受信した信号を前記複数のアンテナ素子毎に異なる中間周波数信号に変換する複数の周波数変換手段と、この複数の周波数変換手段により変換された前記異なる中間周波数信号を合成する信号合成手段と、この信号合成手段により合成された信号を後段へ出力する回転機構と、この回転機構を方位方向に回転駆動する駆動手段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明の空中線装置は、方位方向に回転して信号を受信する空中線装置であって、少なくとも第１周波数帯域の信号を受信する第１のアンテナ素子群と、第２周波数帯域の信号を受信する第２のアンテナ素子群と、前記第１及び第２のアンテナ素子群で受信した信号を前記第１及び第２のアンテナ素子群毎に中間周波数信号に変換する複数の周波数変換手段と、この複数の周波数変換手段により変換された第１及び第２のアンテナ素子群毎の中間周波数信号を同時に後段へ出力する回転機構と、この回転機構を方位方向に回転駆動する駆動手段と
を具備したことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、複数のアンテナ素子で受信した信号をそれぞれ中間周波数に変換して回転機構を通過させることにより、複数のアンテナ素子により同時受信した受信信号を単一の回転機構で伝送することができる、マルチチャネル化された空中線装置を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明による空中線装置の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る空中線装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。この空中線装置１０は、伝送チャネル数が１チャネルの高周波・広帯域な伝送特性を有するロータリージョイントを用いて、同一の周波数帯域を複数のアンテナ素子により同時受信するものであり、図１に示すように、指向性アンテナ素子１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、及び１２４、周波数変換器１３２、１３３、１４１、１４３、及び１４４、信号合成器１５、回転機構部１６、並びに駆動制御部１７を備えている。更に、回転機構部１６はロータリージョイント１８を備えている。
【００１８】
指向性アンテナ素子１１１、１１２、及び１１３は同一の受信周波数帯域を持つ指向性を有するアンテナ素子である。本実施の形態においては、その受信周波数帯域は１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚとしている。また、指向性アンテナ素子１２１、１２２、１２３、及び１２４も同一の受信周波数帯域を持つ指向性を有するアンテナ素子である。本実施の形態においては、その受信周波数帯域は８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚとしている。
【００１９】
周波数変換器１３２及び１３３は、それぞれ指向性アンテナ素子１１２及び１１３からの受信信号を入力し、互いに異なる中間周波数帯域の信号に変換し、信号合成器１５に出力する。本実施の形態においては、周波数変換器１３２は１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの受信信号を１４Ｇｈｚ〜１６Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に、また周波数変換器１３３は１２Ｇｈｚ〜１４Ｇｈｚにそれぞれ変換する。
【００２０】
周波数変換器１４１、１４３、及び１４４は、それぞれ指向性アンテナ素子１２１、１２３、及び１２４からの受信信号を入力し、周波数変換器１３２及び１３３を含めて互いに異なる中間周波数帯域の信号に変換し、信号合成器１５に出力する。本実施の形態においては、周波数変換器１４１は８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの受信信号を１０Ｇｈｚ〜１２Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に、周波数変換器１４３は６Ｇｈｚ〜８Ｇｈｚに、周波数変換器１４４は４Ｇｈｚ〜６Ｇｈｚにそれぞれ変換する。
【００２１】
信号合成器１５は、通過帯域が制限された複数の入力ポートを有し、各入力ポートに加えられた信号を１つの信号に合成し、合成受信信号として出力ポートから回転機構部１６内のロータリージョイント１８に出力する。本実施の形態においては、入力ポート数は１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、及び１５ｇの７ポートとし、指向性アンテナ素子１１１及び１２１から直接入力された信号、並びに周波数変換器１３２、１３３、１４１、１４３、及び１４４からのそれぞれの信号に対応した通過帯域を持つ。そして、それらを１つの信号に合成した合成受信信号を出力ポート１５ｈに出力している。
【００２２】
回転機構部１６は、アンテナ素子群１１及び１２、周波数変換器群１３及び１４、並びに信号合成器１５を、駆動制御部１７からの制御信号に基づき方位方向に回転する。また、内部に配置されたロータリージョイント１８を経由して信号合成器１５からの合成受信信号をその回転部側から固定部側に伝送する。
【００２３】
駆動制御器１７は、回転機構部１６を方位方向に回転させるのに必要な制御信号を発生し、回転機構部１６に供給する。
【００２４】
ロータリージョイント１８はその回転部側と固定部側とにそれぞれコネクタ１８ａ及び１８ｂを有し、回転機構部１６内に配置されて回転部側コネクタ１８ａに接続された信号合成器１５の出力ポート１５ｈからの合成受信信号を固定部側コネクタ１８ｂに伝送する。本実施の形態においては、ロータリージョイント１８は高周波かつ広帯域な特性を有するもので、伝送可能な周波数帯域は４Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚとし、伝送チャネル数は１チャネルとしている。
【００２５】
上述の構成の空中線装置１０においては、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの信号はアンテナ素子群１１内の３個の指向性アンテナ素子１１１、１１２、及び１１３で同時受信される。また、８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの信号はアンテナ素子群１２内の４個の指向性アンテナ素子１２１、１２２、１２３、及び１２４で受信される。
【００２６】
アンテナ素子群１１においては、指向性アンテナ素子１１１で受信された１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの信号は、周波数変換されることなく信号合成器１５の入力ポート１５ａ（１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚ）に送出される。また、指向性アンテナ素子１１２で受信された信号は周波数変換器１３２により２Ｇｈｚ低い１４Ｇｈｚ〜１６Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５の入力ポート１５ｂ（１４Ｇｈｚ〜１６Ｇｈｚ）に送出される。同様に、指向性アンテナ素子１１３で受信された信号は周波数変換器１３３により４Ｇｈｚ低い１２Ｇｈｚ〜１４Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５の入力ポート１５ｃ（１２Ｇｈｚ〜１４Ｇｈｚ）に送出される。
【００２７】
一方、アンテナ素子群１２においては、指向性アンテナ素子１２１で受信された８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの信号は、周波数変換器１４１により２Ｇｈｚ高い１０Ｇｈｚ〜１２Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５の入力ポート１５ｄ（１０Ｇｈｚ〜１２Ｇｈｚ）に送出される。また、指向性アンテナ素子１２２で受信された信号は、周波数変換されることなく信号合成器の入力ポート１５ｅ（８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚ）に送出される。
【００２８】
更に、指向性アンテナ素子１２３で受信された信号は、周波数変換器１４３により２Ｇｈｚ低い６Ｇｈｚ〜８Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５の入力ポート１５ｆ（６Ｇｈｚ〜８Ｇｈｚ）に送出される。同様に、指向性アンテナ素子１２４で受信された信号は、周波数変換器１４４により４Ｇｈｚ低い４Ｇｈｚ〜６Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５の入力ポート１５ｇ（４Ｇｈｚ〜６Ｇｈｚ）に送出される。
【００２９】
信号合成器１５の各入力ポートに加えられた上記の信号は、信号合成器１５により１つの信号に合成される。この際、各入力ポートの通過周波数帯域に重複はないため相互に干渉することなく合成され、合成後は４Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの帯域をもつ合成受信信号として信号合成器１５の出力ポート１５ｈに出力される。
【００３０】
この合成受信信号は、回転機構部１６内に配置されたロータリージョイント１８の回転部側コネクタ１８ａに送出される。ロータリージョイント１８は４Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの伝送帯域を有しているため、合成受信信号はロータリージョイント１８内を通過して固定部側コネクタ１８ｂに伝送される。そして、固定側コネクタ１８ｂから、後段の受信系等に送出される。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態においては、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの周波数帯域をアンテナ素子群１１内の３個の指向性アンテナ素子１１１、１１２、及び１１３で受信している。これら指向性アンテナ素子からの受信信号は、指向性アンテナ素子１１１を除き周波数変換器群１３により互いに重複することのない中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５にて１つの信号に合成後、１チャネルの高周波かつ広帯域な伝送特性を有するロータリージョイント１８を通過している。これにより、上記周波数帯域の３個の指向性アンテナ素子１１１、１１２、及び１１３からの受信信号を１つの回転機構で同時に伝送することができ、同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用したマルチチャネル化ができる。
【００３２】
同様に、８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの周波数帯域は、アンテナ素子群１２内の４個の指向性アンテナ素子１２１、１２２、１２３、及び１２４で受信している。これら指向性アンテナ素子からの受信信号は、指向性アンテナ素子１２２を除き周波数変換器群１４により互いに重複することのない中間周波数帯域の信号に変換され、信号合成器１５にて１つの信号に合成後、ロータリージョイント１８を通過している。これにより、上記周波数帯域の４個の指向性アンテナ素子１２１、１２２、１２３、及び１２４からの受信信号を１つの回転機構で同時に伝送することができ、同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用したマルチチャネル化ができる。
【００３３】
更に、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚ及び８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの周波数帯域を同時に受信でき、周波数の広帯域性も維持できている。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る空中線装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。この空中線装置２０は、伝送周波数の上限が比較的低い複数の伝送チャネルを有するロータリージョイントを用いて同一の周波数帯域を複数のアンテナ素子により同時受信するものであり、図２に示すように、指向性アンテナ素子２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、及び２２３、周波数変換器２３１、２３２、２３３、２４１、２４２、及び２４３、回転機構部２５、並びに、駆動制御部２６を備えている。更に、回転機構部はロータリージョイント２７を備えている。
【００３５】
指向性アンテナ素子２１１、２１２、及び２１３は同一の受信周波数帯域を持つ指向性を有するアンテナ素子である。本実施の形態においては、その受信周波数帯域は１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚとしている。また、指向性アンテナ素子２２１、２２２、及び２２３も同一の受信周波数帯域を持つ指向性を有するアンテナ素子である。本実施の形態においては、その受信周波数帯域は８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚとしている。
【００３６】
周波数変換器２３１、２３２、及び２３３はそれぞれ指向性アンテナ素子２１１、２１２、及び２１３からの受信信号を入力し、ロータリージョイント２７が伝送可能な中間周波数帯域の信号に変換し、ロータリージョイント２７に出力する。本実施の形態においては、周波数変換器２３１、２３２、及び２３３はいずれも１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの受信信号を１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換する。
【００３７】
周波数変換器２４１、２４２、及び２４３はそれぞれ指向性アンテナ素子２２１、２２２、及び２２３からの受信信号を入力し、ロータリージョイント２７が伝送可能な中間周波数帯域の信号に変換し、ロータリージョイント２７に出力する。本実施の形態においては、周波数変換器２４１、２４２、及び２４３はいずれも８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの受信信号を１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換する。
【００３８】
回転機構部２５は、アンテナ素子群２１及び２２、並びに周波数変換器群２３及び２４を、駆動制御部２６からの制御信号により方位方向に回転する。また、内部に配置されたロータリージョイント２７を経由して、周波数変換器群２３及び２４からの信号を、その回転部側から固定部側に伝送する。
【００３９】
駆動制御器２６は、回転機構部２５を方位方向に回転させるのに必要な制御信号を発生し、回転機構部２５に供給する。
【００４０】
ロータリージョイント２７は、その伝送チャネル数に対応して回転部側にコネクタ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、及び２７ｆ、また、固定部側にコネクタ２７ｕ、２７ｖ、２７ｗ、２７ｘ、２７ｙ、及び２７ｚを有し、回転機構部２５内に配置されて回転部側の各コネクタ（２７ａ〜２７ｆ）に接続された周波数変換器群２３及び２４からの信号を固定部側の各コネクタ（２７ｕ〜２７ｚ）に伝送する。本実施の形態においては、ロータリージョイント２７の伝送可能な周波数帯域は１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚとし、伝送チャネル数は６チャネルとしている。
【００４１】
上述の構成の空中線装置２０においては、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの信号はアンテナ素子群２１内の３個の指向性アンテナ素子２１１、２１２、及び２１３で同時受信される。また、８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの信号はアンテナ素子群２２内の３個の指向性アンテナ素子２２１、２２２、及び２２３で受信される。
【００４２】
アンテナ素子群２１で受信された信号は周波数変換器群２３に入力され、周波数変換される。即ち、指向性アンテナ素子２１１からの受信信号は周波数変換器２３１で、指向性アンテナ素子２１２からの受信信号は周波数変換器２３２で、指向性アンテナ素子２１３からの受信信号は周波数変換器２３３でそれぞれ、１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換される。そして、これらの信号は回転機構部２５内に配置されたロータリジョイント２７の回転部側のコネクタ２７ａ、２７ｂ、及び２７ｃに送出される。
【００４３】
一方、アンテナ素子群２２で受信された信号は周波数変換器群２４に入力され、周波数変換される。即ち、指向性アンテナ素子２２１からの受信信号は周波数変換器２４１で、指向性アンテナ素子２２２からの受信信号は周波数変換器２４２で、指向性アンテナ素子２２３からの受信信号は周波数変換器２４３でそれぞれ、１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換される。そして、これらの信号は回転機構部２５内に配置されたロータリジョイント２７の回転部側のコネクタ２７ｄ、２７ｅ、及び２７ｆに送出される。
【００４４】
ロータリージョイント２７は、６チャネルの伝送チャネルいずれも１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの伝送帯域を有しており、ロータリージョイント２７の回転部側の各コネクタ（２７ａ〜２７ｆ）に入力された上記の周波数変換器群２３及び２４からの信号はこのロータリージョイント２７を通過して、各チャネルに対応した固定部側のコネクタ（２７ｕ〜２７ｚ）に伝送される。そして、固定部側の各コネクタ（２７ｕ〜２７ｚ）から、後段の受信系等に接続される。
【００４５】
本発明の第２の実施形態においては、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚの周波数帯域をアンテナ素子群２１内の３個の指向性アンテナ素子２１１、２１２、及び２１３で受信している。これら指向性アンテナ素子からの受信信号は、周波数変換器群２３によりいずれもロータリージョイント２７で伝送が可能な１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換された後、複数の伝送チャネルを有するロータリージョイント２７を通過している。これにより、上記周波数帯域の３個の指向性アンテナ素子２１１、２１２、及び２１３からの受信信号を１つの回転機構で同時に伝送することができ、同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用したマルチチャネル化ができる。
【００４６】
同様に、８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの周波数帯域は、アンテナ素子群２２内の３個の指向性アンテナ素子２２１、２２２、及び２２３で受信している。これら指向性アンテナ素子からの受信信号は周波数変換器群２４によりいずれもロータリージョイント２７で伝送が可能な１Ｇｈｚ〜３Ｇｈｚの中間周波数帯域の信号に変換された後、複数の伝送チャネルを有するロータリージョイント２７を通過している。これにより、上記周波数帯域の３個の指向性アンテナ素子２２１、２２２、及び２２３からの受信信号を１つの回転機構で同時に伝送することができ、同一周波数帯域のアンテナ素子を複数個使用したマルチチャネル化ができる。
【００４７】
更に、ロータリージョイント２７の伝送可能な周波数帯域の上限を超え、１６Ｇｈｚ〜１８Ｇｈｚ及び８Ｇｈｚ〜１０Ｇｈｚの周波数帯域を受信でき、周波数の広帯域性も有している。
【００４８】
なお、本発明は上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態に示されている具体的な数値による構成に限定されるものではなく、所望する受信周波数帯域や同時受信チャネル数、ロータリージョイントの伝送特性等により、種々の変形が可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のアンテナ素子で受信した信号をそれぞれ中間周波数に変換して回転機構を通過させることにより、複数のアンテナ素子、特に同一の受信周波数帯域を有する複数のアンテナ素子により同時受信した受信信号を単一の回転機構で伝送することが可能な、マルチチャネル化された空中線装置を得ることができ、時間的、空間的及び周波数的に拡がりのある電波監視を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空中線装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明に係る空中線装置の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図３】従来の空中線装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
１０、２０ 空中線装置
１１、１２、２１、２２ アンテナ素子群
１３、１４、２３、２４ 周波数変換器群
１５ 信号合成器
１６、２５ 回転機構部
１７、２６ 制御駆動部
１８、２７ ロータリージョイント
１１１〜１１３、１２１〜１２４、２１１〜２１３、２２１〜２２３ 指向性アンテナ素子
１３２、１３３、１４１、１４３、１４４、２３１〜２３３、２４１〜２４３ 周波数変換器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device capable of receiving the same frequency band with a plurality of antenna elements.
[0002]
[Prior art]
With the use of the microwave band and the millimeter wave band, monitoring of a wide frequency band including these bands has been performed in the radio wave monitoring business.
[0003]
FIG. 3 shows an example of the configuration of an antenna device used in a conventional radio wave monitoring system or the like. 3, the antenna device 30 includes a directional antenna element 31, a rotation mechanism 32, and a drive control unit 33 for driving the rotation mechanism 32. Further, the rotation mechanism 32 includes a rotary joint 34.
[0004]
The directional antenna element 31 is an antenna having high gain and directivity in a desired frequency band. The directional antenna element 31 is attached to the rotating unit side of the rotating mechanism unit 32, is rotated in the azimuth direction by the drive control unit 33, and receives a signal. . The received signal is sent to a rotary joint 34 in the rotation mechanism 32. The rotary joint 34 is a high-frequency mechanism component that can transmit a high-frequency signal between the connectors 34 a and 34 b provided on the rotating section side and the fixed section side, and the received signal is transmitted from the rotating section side of the rotating mechanism section 32. The signal is transmitted to the fixed portion of the rotation mechanism 32 via the connectors 34a and 34b of the rotary joint 34. Then, it is further transmitted to a subsequent receiving system or the like.
[0005]
By the way, in radio wave monitoring, it is necessary to perform monitoring over a wide frequency range and in a spatially and temporally wide manner in order to instantaneously and reliably grasp the use state of radio waves. For this reason, the frequency band to be monitored is also widened for the antenna device, the monitoring range is widened, and the multi-channel is used for simultaneous reception of a plurality of signals. Is required to be multi-channel.
[0006]
In the above-described antenna device 30, the frequency band is increased by widening the directional antenna element 31, and the monitoring range is increased by controlling the drive control unit 33 to direct the directional antenna element 31 through the rotation mechanism unit 32. Each is realized by rotating in the direction. However, multi-channeling using a plurality of antenna elements in the same frequency band cannot be supported because the rotary joint 34 has one transmission channel.
[0007]
As an example in which two signals pass through a one-channel rotary joint, for example, in a radar device or the like, of the radar reflected wave signals received by the main antenna and the sub-antenna rotated by the same rotation mechanism, the sub-antenna is used. It has been proposed to shift the frequency of a received signal, combine the signal with a signal from a main antenna, and pass the signal as a single signal through a rotary joint (for example, see Patent Document 1). However, Patent Document 1 deals only with a specific frequency, that is, the frequency of a radar transmission signal, and does not have a wide band required for radio wave monitoring.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-5-164837 (page 5, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In order to realize a multi-channel antenna device using a plurality of antenna elements, a rotary joint having a plurality of transmission channels for simultaneously transmitting a plurality of reception signals to a rotation mechanism is required. However, in general, the difficulty and cost of manufacturing a rotary joint greatly differ depending on a combination of a transmittable frequency bandwidth, its upper limit frequency, and the number of transmission channels.
[0010]
For example, in the case of handling a microwave band having an upper limit frequency of about 3 Ghz and a bandwidth of about 2 Ghz, it is possible to cope with a plurality of channels up to about 6 channels. Have difficulty. For example, when handling the entire frequency band up to about 18 Ghz used for satellite communication and the like, a rotary joint having a plurality of channels is expensive, difficult to manufacture, and is not easily available.
[0011]
Therefore, in order to realize an antenna device in which the same frequency band is multi-channeled using a plurality of antenna elements, the multi-channel antenna which enables reception in a desired frequency range and bandwidth due to the restriction by the rotary joint described above is used. Had difficulties.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a plurality of antenna elements, in particular, a plurality of antenna elements having the same reception frequency band can simultaneously transmit received signals by a single rotation mechanism. It is an object of the present invention to provide a multi-channel antenna device that can be used.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an antenna device according to a first aspect of the present invention is an antenna device that receives a signal while rotating in an azimuth direction, and includes a plurality of antenna elements and a signal received by the plurality of antenna elements. A plurality of frequency converting means for converting into a different intermediate frequency signal for each of the plurality of antenna elements; a signal combining means for combining the different intermediate frequency signals converted by the plurality of frequency converting means; And a driving means for driving the rotation mechanism to rotate in an azimuth direction.
[0014]
An antenna device according to a second aspect of the present invention is an antenna device that receives a signal while rotating in an azimuth direction, and includes a first antenna element group that receives at least a signal in a first frequency band, A second antenna element group for receiving a signal, and a plurality of frequency conversion means for converting the signals received by the first and second antenna element groups into an intermediate frequency signal for each of the first and second antenna element groups A rotation mechanism for simultaneously outputting intermediate frequency signals for each of the first and second antenna element groups converted by the plurality of frequency conversion means to a subsequent stage, and a driving means for rotationally driving the rotation mechanism in the azimuth direction. It is characterized by having.
[0015]
According to the present invention, signals received by a plurality of antenna elements are converted into intermediate frequencies, respectively, and passed through a rotation mechanism, so that signals received simultaneously by a plurality of antenna elements are transmitted by a single rotation mechanism. And a multi-channel antenna device can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the antenna device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the antenna device according to the present invention. This antenna apparatus 10 uses a rotary joint having one transmission channel and high-frequency / broadband transmission characteristics to simultaneously receive the same frequency band with a plurality of antenna elements, as shown in FIG. , Directional antenna elements 111, 112, 113, 121, 122, 123, and 124, frequency converters 132, 133, 141, 143, and 144, a signal synthesizer 15, a rotation mechanism 16, and a drive controller 17 Have. Further, the rotation mechanism 16 includes a rotary joint 18.
[0018]
The directional antenna elements 111, 112, and 113 are directional antenna elements having the same reception frequency band. In the present embodiment, the reception frequency band is 16 Ghz to 18 Ghz. The directional antenna elements 121, 122, 123, and 124 are directional antenna elements having the same reception frequency band. In the present embodiment, the reception frequency band is 8 Ghz to 10 Ghz.
[0019]
The frequency converters 132 and 133 receive the signals received from the directional antenna elements 112 and 113, convert the signals into intermediate frequency bands different from each other, and output the signals to the signal synthesizer 15. In the present embodiment, frequency converter 132 converts a received signal of 16 Ghz to 18 Ghz into a signal of an intermediate frequency band of 14 Ghz to 16 Ghz, and frequency converter 133 converts it into a signal of 12 Ghz to 14 Ghz.
[0020]
The frequency converters 141, 143, and 144 receive the received signals from the directional antenna elements 121, 123, and 124, respectively, and convert the signals into different intermediate frequency band signals including the frequency converters 132 and 133, The signal is output to the signal synthesizer 15. In the present embodiment, frequency converter 141 converts a received signal of 8 Ghz to 10 Ghz to a signal of an intermediate frequency band of 10 Ghz to 12 Ghz, frequency converter 143 to 6 Ghz to 8 Ghz, and frequency converter 144 to 4 Ghz to 6 Ghz. Convert.
[0021]
The signal combiner 15 has a plurality of input ports whose passbands are restricted, combines the signals applied to the respective input ports into one signal, and outputs the combined reception signal from the output port to the rotary in the rotation mechanism 16. Output to the joint 18. In the present embodiment, the number of input ports is 7 ports of 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, and 15g, the signals directly input from the directional antenna elements 111 and 121, and the frequency converter 132, It has a pass band corresponding to each signal from 133, 141, 143, and 144. Then, a combined reception signal obtained by combining them into one signal is output to the output port 15h.
[0022]
The rotation mechanism section 16 rotates the antenna element groups 11 and 12, the frequency converter groups 13 and 14, and the signal synthesizer 15 in the azimuth direction based on a control signal from the drive control section 17. In addition, a combined reception signal from the signal combiner 15 is transmitted from the rotary unit side to the fixed unit side via the rotary joint 18 disposed inside.
[0023]
The drive controller 17 generates a control signal required to rotate the rotation mechanism 16 in the azimuth direction, and supplies the control signal to the rotation mechanism 16.
[0024]
The rotary joint 18 has connectors 18a and 18b on the rotating part side and the fixed part side, respectively. The rotary joint 18 is arranged in the rotating mechanism part 16 and connected to the rotating part side connector 18a from the output port 15h of the signal combiner 15. Is transmitted to the fixed-portion-side connector 18b. In the present embodiment, the rotary joint 18 has high-frequency and wide-band characteristics, the transmittable frequency band is 4 Ghz to 18 Ghz, and the number of transmission channels is one.
[0025]
In the antenna device 10 having the above configuration, signals of 16 Ghz to 18 Ghz are simultaneously received by three directional antenna elements 111, 112, and 113 in the antenna element group 11. Also, signals of 8 Ghz to 10 Ghz are received by four directional antenna elements 121, 122, 123 and 124 in the antenna element group 12.
[0026]
In the antenna element group 11, the signals of 16 Ghz to 18 Ghz received by the directional antenna element 111 are sent out to the input port 15 a (16 Ghz to 18 Ghz) of the signal combiner 15 without frequency conversion. The signal received by the directional antenna element 112 is converted by the frequency converter 132 into a signal having an intermediate frequency band of 14 Ghz to 16 Ghz, which is lower by 2 Ghz, and transmitted to the input port 15 b (14 Ghz to 16 Ghz) of the signal synthesizer 15. . Similarly, the signal received by the directional antenna element 113 is converted by the frequency converter 133 into a signal having an intermediate frequency band of 12 Ghz to 14 Ghz lower by 4 Ghz, and transmitted to the input port 15 c (12 Ghz to 14 Ghz) of the signal synthesizer 15. You.
[0027]
On the other hand, in the antenna element group 12, the signal of 8 Ghz to 10 Ghz received by the directional antenna element 121 is converted by the frequency converter 141 into a signal of an intermediate frequency band of 10 Ghz to 12 Ghz higher by 2 Ghz, The data is sent to the input port 15d (10 Ghz to 12 Ghz). Further, the signal received by the directional antenna element 122 is sent out to the input port 15e (8 Ghz to 10 Ghz) of the signal synthesizer without frequency conversion.
[0028]
Further, the signal received by the directional antenna element 123 is converted by the frequency converter 143 into a signal of an intermediate frequency band of 6 Ghz to 8 Ghz lower by 2 Ghz, and transmitted to the input port 15 f (6 Ghz to 8 Ghz) of the signal synthesizer 15. You. Similarly, the signal received by the directional antenna element 124 is converted by the frequency converter 144 into an intermediate frequency band signal of 4 Ghz lower by 4 Ghz and transmitted to the input port 15 g (4 Ghz to 6 Ghz) of the signal synthesizer 15. Is done.
[0029]
The above signals applied to the respective input ports of the signal combiner 15 are combined by the signal combiner 15 into one signal. At this time, since there is no overlap in the pass frequency bands of the input ports, the signals are synthesized without interfering with each other. After the synthesis, they are output to the output port 15h of the signal synthesizer 15 as a synthesized reception signal having a band of 4 Ghz to 18 Ghz. .
[0030]
This combined reception signal is sent to the rotating unit side connector 18a of the rotary joint 18 arranged in the rotating mechanism unit 16. Since the rotary joint 18 has a transmission band of 4 Ghz to 18 Ghz, the combined reception signal passes through the inside of the rotary joint 18 and is transmitted to the fixed unit side connector 18 b. Then, the signal is transmitted from the fixed connector 18b to a receiving system or the like at a subsequent stage.
[0031]
In the first embodiment of the present invention, the frequency band of 16 Ghz to 18 Ghz is received by three directional antenna elements 111, 112, and 113 in the antenna element group 11. Except for the directional antenna element 111, the received signals from these directional antenna elements are converted by the frequency converter group 13 into intermediate frequency band signals that do not overlap each other, and are combined into one signal by the signal combiner 15. Thereafter, the light passes through a rotary joint 18 having one channel of high frequency and wide band transmission characteristics. As a result, the received signals from the three directional antenna elements 111, 112, and 113 in the above frequency band can be simultaneously transmitted by one rotating mechanism, and a multi-channel using a plurality of antenna elements in the same frequency band can be used. Can be
[0032]
Similarly, the frequency band of 8 Ghz to 10 Ghz is received by four directional antenna elements 121, 122, 123 and 124 in the antenna element group 12. Except for the directional antenna element 122, the received signals from these directional antenna elements are converted by the frequency converter group 14 into intermediate frequency band signals that do not overlap with each other, and are synthesized into one signal by the signal synthesizer 15. After that, it passes through the rotary joint 18. Thereby, the reception signals from the four directional antenna elements 121, 122, 123, and 124 in the above frequency band can be simultaneously transmitted by one rotation mechanism, and a plurality of antenna elements in the same frequency band are used. Multi-channeling is possible.
[0033]
Further, the frequency bands of 16 Ghz to 18 Ghz and 8 Ghz to 10 Ghz can be simultaneously received, and the wide frequency band can be maintained.
[0034]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the antenna device according to the present invention. The antenna device 20 is a device for simultaneously receiving the same frequency band using a plurality of antenna elements using a rotary joint having a plurality of transmission channels whose transmission frequency upper limits are relatively low. As shown in FIG. Antenna elements 211, 212, 213, 221, 222, and 223, frequency converters 231, 232, 233, 241, 242, and 243, a rotation mechanism unit 25, and a drive control unit 26. Further, the rotation mechanism includes a rotary joint 27.
[0035]
The directional antenna elements 211, 212, and 213 are directional antenna elements having the same reception frequency band. In the present embodiment, the reception frequency band is 16 Ghz to 18 Ghz. The directional antenna elements 221, 222, and 223 are directional antenna elements having the same reception frequency band. In the present embodiment, the reception frequency band is 8 Ghz to 10 Ghz.
[0036]
The frequency converters 231, 232, and 233 receive the signals received from the directional antenna elements 211, 212, and 213, convert the signals into intermediate frequency signals that can be transmitted by the rotary joint 27, and output the signals to the rotary joint 27. I do. In the present embodiment, frequency converters 231, 232, and 233 all convert a received signal of 16 Ghz to 18 Ghz into a signal of an intermediate frequency band of 1 Ghz to 3 Ghz.
[0037]
The frequency converters 241, 242, and 243 receive the received signals from the directional antenna elements 221, 222, and 223, respectively, convert the signals into an intermediate frequency band signal that can be transmitted by the rotary joint 27, and output the signal to the rotary joint 27. I do. In the present embodiment, each of frequency converters 241, 242, and 243 converts a received signal of 8 Ghz to 10 Ghz into a signal of an intermediate frequency band of 1 Ghz to 3 Ghz.
[0038]
The rotation mechanism unit 25 rotates the antenna element groups 21 and 22 and the frequency converter groups 23 and 24 in the azimuth direction according to a control signal from the drive control unit 26. In addition, signals from the frequency converter groups 23 and 24 are transmitted from the rotating unit side to the fixed unit side via the rotary joint 27 disposed inside.
[0039]
The drive controller 26 generates a control signal required to rotate the rotation mechanism 25 in the azimuth direction and supplies the control signal to the rotation mechanism 25.
[0040]
The rotary joint 27 has connectors 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, and 27f on the rotating portion side and connectors 27u, 27v, 27w, 27x, 27y, and 27z on the fixed portion side corresponding to the number of transmission channels. And receives signals from the frequency converter groups 23 and 24 that are arranged in the rotation mechanism 25 and connected to the connectors (27a to 27f) on the rotating part side, and connect each of the connectors (27u to 27z) on the fixed part side. To be transmitted. In the present embodiment, the frequency band in which the rotary joint 27 can transmit is 1 Ghz to 3 Ghz, and the number of transmission channels is six.
[0041]
In the antenna device 20 having the above configuration, signals of 16 Ghz to 18 Ghz are simultaneously received by three directional antenna elements 211, 212, and 213 in the antenna element group 21. Also, signals of 8 Ghz to 10 Ghz are received by three directional antenna elements 221, 222, and 223 in the antenna element group 22.
[0042]
The signal received by the antenna element group 21 is input to the frequency converter group 23 and frequency-converted. That is, the received signal from the directional antenna element 211 is transmitted by the frequency converter 231, the received signal from the directional antenna element 212 is transmitted by the frequency converter 232, and the received signal from the directional antenna element 213 is transmitted by the frequency converter 233. , 1 Ghz to 3 Ghz. These signals are transmitted to connectors 27a, 27b, and 27c on the rotating section side of the rotary joint 27 disposed in the rotating mechanism section 25.
[0043]
On the other hand, the signal received by the antenna element group 22 is input to the frequency converter group 24 and frequency-converted. That is, the received signal from the directional antenna element 221 is transmitted by the frequency converter 241, the received signal from the directional antenna element 222 is transmitted by the frequency converter 242, and the received signal from the directional antenna element 223 is transmitted by the frequency converter 243. , 1 Ghz to 3 Ghz. These signals are sent to the connectors 27d, 27e, and 27f on the rotating section side of the rotary joint 27 disposed in the rotating mechanism section 25.
[0044]
The rotary joint 27 has a transmission band of 1 Ghz to 3 Ghz in each of the six transmission channels, and the above-described frequency converter group 23 input to each connector (27a to 27f) on the rotating unit side of the rotary joint 27. And 24 pass through the rotary joint 27 and are transmitted to connectors (27u to 27z) on the fixed portion side corresponding to each channel. Then, each of the connectors (27u to 27z) on the fixed portion side is connected to a receiving system or the like at a subsequent stage.
[0045]
In the second embodiment of the present invention, the frequency band of 16 Ghz to 18 Ghz is received by three directional antenna elements 211, 212 and 213 in the antenna element group 21. The signals received from these directional antenna elements are converted by the frequency converter group 23 into signals in the intermediate frequency band of 1 Ghz to 3 Ghz, all of which can be transmitted by the rotary joint 27, and then a rotary joint having a plurality of transmission channels 27. As a result, the received signals from the three directional antenna elements 211, 212, and 213 in the above-mentioned frequency band can be simultaneously transmitted by one rotating mechanism, and a multi-channel using a plurality of antenna elements in the same frequency band is used. Can be
[0046]
Similarly, a frequency band of 8 Ghz to 10 Ghz is received by three directional antenna elements 221, 222, and 223 in the antenna element group 22. The received signals from these directional antenna elements are converted by the frequency converter group 24 into signals in the intermediate frequency band of 1 Ghz to 3 Ghz that can be transmitted by the rotary joint 27, and then the rotary joint 27 having a plurality of transmission channels. Has passed. Thereby, the received signals from the three directional antenna elements 221, 222, and 223 in the frequency band can be simultaneously transmitted by one rotating mechanism, and the multi-channel using a plurality of antenna elements in the same frequency band can be used. Can be
[0047]
Further, the frequency band exceeds the upper limit of the frequency band that can be transmitted by the rotary joint 27, and the frequency band of 16 Ghz to 18 Ghz and 8 Ghz to 10 Ghz can be received, and the frequency band is wide.
[0048]
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration based on the specific numerical values shown in the above-described first and second embodiments, but includes a desired reception frequency band, the number of simultaneous reception channels, Various modifications are possible depending on the transmission characteristics of the rotary joint and the like.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, a signal received by a plurality of antenna elements is converted into an intermediate frequency and passed through a rotation mechanism, so that a plurality of antenna elements, particularly a plurality of antenna elements having the same reception frequency band, can be simultaneously received. A multi-channel antenna device capable of transmitting the received signal by a single rotating mechanism can be obtained, and radio waves can be monitored with a spread in time, space and frequency. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an antenna device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the antenna device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional antenna device.
[Explanation of symbols]
10, 20 Antenna device 11, 12, 21, 22 Antenna element group 13, 14, 23, 24 Frequency converter group 15 Signal synthesizer 16, 25 Rotary mechanism unit 17, 26 Control drive unit 18, 27 Rotary joint 111-113 , 121-124, 211-213, 221-223 Directional antenna elements 132, 133, 141, 143, 144, 231-233, 241-243 Frequency converters

Claims (2)

方位方向に回転して信号を受信する空中線装置であって、
複数のアンテナ素子と、
この複数のアンテナ素子で受信した信号を前記複数のアンテナ素子毎に異なる中間周波数信号に変換する複数の周波数変換手段と、
この複数の周波数変換手段により変換された前記異なる中間周波数信号を合成する信号合成手段と、
この信号合成手段により合成された信号を後段へ出力する回転機構と、
この回転機構を方位方向に回転駆動する駆動手段と
を具備したことを特徴とする空中線装置。An antenna device that rotates in an azimuth direction and receives a signal,
A plurality of antenna elements,
A plurality of frequency conversion means for converting the signals received by the plurality of antenna elements into different intermediate frequency signals for each of the plurality of antenna elements,
Signal synthesizing means for synthesizing the different intermediate frequency signals converted by the plurality of frequency converting means,
A rotation mechanism for outputting a signal synthesized by the signal synthesis means to a subsequent stage,
An aerial device comprising: a driving means for driving the rotation mechanism to rotate in the azimuth direction. 方位方向に回転して信号を受信する空中線装置であって、
少なくとも第１周波数帯域の信号を受信する第１のアンテナ素子群と、
第２周波数帯域の信号を受信する第２のアンテナ素子群と、
前記第１及び第２のアンテナ素子群で受信した信号を前記第１及び第２のアンテナ素子群毎に中間周波数信号に変換する複数の周波数変換手段と、
この複数の周波数変換手段により変換された第１及び第２のアンテナ素子群毎の中間周波数信号を同時に後段へ出力する回転機構と、
この回転機構を方位方向に回転駆動する駆動手段と
を具備したことを特徴とする空中線装置。An antenna device that rotates in an azimuth direction and receives a signal,
A first antenna element group that receives at least a signal in a first frequency band;
A second antenna element group for receiving a signal of a second frequency band;
A plurality of frequency conversion means for converting a signal received by the first and second antenna element groups into an intermediate frequency signal for each of the first and second antenna element groups;
A rotation mechanism for simultaneously outputting intermediate frequency signals for each of the first and second antenna element groups converted by the plurality of frequency conversion means to a subsequent stage,
An aerial device comprising: a driving means for driving the rotation mechanism to rotate in the azimuth direction.
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