JP2004215107A

JP2004215107A - フェーズドアレーアンテナ装置

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Publication number: JP2004215107A
Application number: JP2003001482A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Morita; 晋一森田; Susumu Hishinuma; 進菱沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】送受信モジュールの配列数が増えても、データ信号線数は変わらず、重量、消費電流、発熱等を抑えるフェーズドアレーアンテナ装置を得る。
【解決手段】ビーム制御器３およびフェーズドアレーアンテナ開口２間に１本配線され、ビーム走査データのＸ方向成分を複数の送受信モジュール１に転送するＸ用データ信号線５と、ビーム制御器３およびフェーズドアレーアンテナ開口間２に１本配線され、ビーム走査データのＹ方向成分を複数の送受信モジュール１に転送するＹ用データ信号線６とを備えた。ビーム制御器３およびフェーズドアレーアンテナ開口２間の配線数は、Ｘ用データ信号線５の１本とＹ用データ信号線６の１本との計２本で済むため、フェーズドアレーアンテナ装置全体の配線数を削減でき、また、送受信モジュール１の配列数が増加しても配線数は増加することなく、重量、消費電流、発熱等を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の送受信モジュールにビーム走査データを転送するビーム制御器を備えたフェーズドアレーアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフェーズドアレーアンテナ装置としては、マトリックス状に配列された複数の送受信モジュールからなるフェーズドアレーアンテナ開口と、それら各送受信モジュールに対してビーム走査データを送出するビーム制御器とを備えたものがある。
ここで、例えば、フェーズドアレーアンテナ開口が４×４配列の送受信モジュールからなる場合には、ビーム制御器から送出されるビーム走査データをフェーズドアレーアンテナ開口に転送するデータ信号線は、４本のＸデータ信号線と、４本のＹデータ信号線からなり、Ｘデータ信号線にビーム走査データを出力するＸ用モジュールＩ／Ｆと、Ｙデータ信号線にビーム走査データを出力するＹ用モジュールＩ／Ｆとはビーム制御器に別々に用意される。Ｘ用およびＹ用モジュールＩ／Ｆの内部には出力するデータ信号線数、例えば、４本の場合、４つの個別のパラレル／シリアル変換レジスタを具備しているため、回路規模が大きく一般的にＬＳＩ等の集積回路を使用することが多い（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２３７０２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフェーズドアレーアンテナ装置は以上のように構成されているので、ＸＹ平面上にマトリックス状に配列された複数の送受信モジュールに対して、全Ｘアドレスと全Ｙアドレス分、つまり４×４配列のフェーズドアレーアンテナ装置の場合、４本のＸデータ信号線および４本のＹデータ信号線からなっており、素子配列の多い大規模なフェーズドアレーアンテナ装置の場合、横Ｘ列、縦Ｙ行、合計Ｘ＋Ｙ本のデータ信号線が必要になってしまう。
このように、データ信号線数が増加してしまうことで、フェーズドアレーアンテナ装置に占める重量の増大や信頼性の低下を招いてしまい、軽量化および冷却効率の向上を目指す現在のフェーズドアレーアンテナ装置の傾向に追従できなくなってしまう課題があった。
また、データ信号線数が増加してしまうことで、モジュールＩ／Ｆの回路規模も同様に増大してしまい、それに伴うＬＳＩの新規開発に多額のコストがかかってしまう課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送受信モジュールの配列数が増えても、データ信号線数は変わらず、重量、消費電流、発熱等を抑え、また、モジュールインターフェースの回路規模および開発コストを小さく抑えるフェーズドアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るフェーズドアレーアンテナ装置は、ビーム制御器およびフェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、ビーム走査データの列方向成分を複数の送受信モジュールに転送する列用データ信号線と、ビーム制御器およびフェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、ビーム走査データの行方向成分を複数の送受信モジュールに転送する行用データ信号線とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図であり、図において、複数の送受信モジュール１は、フェーズドアレーアンテナ開口２にＸ（列）方向およびＹ（行）方向にマトリックス状に配列されている。
ビーム制御器３は、各送受信モジュール１に対してビーム走査データを送出するものであり、ビーム走査データのＸ方向成分を送出するＸ用モジュールＩ／Ｆ４ａと、ビーム走査データのＹ方向成分を送出するＹ用モジュールＩ／Ｆ４ｂとを備えたものである。
Ｘ用データ信号線（列用データ信号線）５は、Ｘ用モジュールＩ／Ｆ４ａおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に１本配線され、ビーム走査データのＸ方向成分を複数の送受信モジュール１に転送し、Ｙ用データ信号線（行用データ信号線）６は、Ｙ用モジュールＩ／Ｆ４ｂおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に１本配線され、ビーム走査データのＹ方向成分を複数の送受信モジュール１に転送するものである。
図２はこの発明の実施の形態１による送受信モジュールの内部構成を示す構成図であり、図において、送受信モジュール１は、乗算器７と、加算器８と、メモリ９と、移相器１０とを備えたものである。
【０００８】
次に動作について説明する。
図１において、４行４列の送受信モジュール１が挿入されたフェーズドアレーアンテナ開口２上で、全ての送受信モジュール１は同じ１本のＸ用データ信号線５で接続され、同様に全ての送受信モジュール１は同じ１本のＹ用データ信号線６で接続され、各送受信モジュール１はＸ用データ信号線５およびＹ用データ信号線６によってマトリクス状に接続されている。そして、ビーム制御器３内には、Ｘ方向およびＹ方向のビーム走査データを送受信モジュール１が受け取れる形に変換し出力するモジュールＩ／Ｆが、Ｘ用およびＹ用に具備されている。ここでモジュールＩ／Ｆの変換とは、通常、送受信モジュール１内の移相器１０が複数ビットで構成される場合、ビット数分のパラレルの信号線で送ると、送受信モジュール１の数が多くなると、多数のデータ信号線が必要になってしまい配線数の膨大な増加につながってしまうので、ビーム制御器３および送受信モジュール１間のビーム走査データの転送には、パラレルのビーム走査データをシリアルデータにするものである。そして、モジュールＩ／Ｆからビーム走査データをＸ用およびＹ用のそれぞれ１本のデータ信号線で転送する。
【０００９】
ところで、ＸＹ座標系平面形状であるフェーズドアレーアンテナ開口２において、図には示していないが、アレー平面より円筒座標系の（θ，φ）方向にビームを指向させる時、座標（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）の位置にある送受信モジュール１の移相器１０に与えるべき移相量Φ_{（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）}は次式で与えられる。但し、全ての送受信モジュール１のＸ座標、Ｙ座標は、フェーズドアレーアンテナ開口２上のある１点を座標原点としてそこからの距離で与えられている。

ここで、ｋは波長により決まる波長データ、ｘ，ｙはフェーズドアレーアンテナ装置により決まる定数、ｉ，ｊは整数、ｄｘはＸ方向の隣り合う送受信モジュール１間の間隔、ｄｙはＹ方向の隣り合う送受信モジュール１間の間隔、δ_{（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）}は理想的な波面を得るために座標（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）の送受信モジュール１の移相器１０に与えられる補正データである。
【００１０】
まず、フェーズドアレーアンテナ開口２上の全ての送受信モジュール１に対して一意なビーム走査データである座標データ（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）および補正データδ_{（ｘ＋ｉｄｘ，ｙ＋ｊｄｙ）}は、この図１で示したＸ用およびＹ用のデータ信号線５，６では転送できないため、送受信モジュール１がフェーズドアレーアンテナ開口２に挿入される前に、挿入される座標に応じて各送受信モジュール１の内部のメモリ９に記憶させておく。
ビームを指向させる時は、各送受信モジュール１に対して共通なビーム走査データをビーム制御器３から送出する。例えば、どちらの方向にビームを向けるかを示す方向余弦データ（ｓｉｎθｃｏｓφ，ｓｉｎθｓｉｎφ）および波長データｋは全ての送受信モジュール１に対して同じデータであるため、Ｘ用データ信号線５およびＹ用データ信号線６がそれぞれ１本ずつであっても各送受信モジュール１に対して転送することができる。
【００１１】
この時、ビーム制御器３において例えば方向余弦データを送出する場合、Ｘ用モジュールＩ／Ｆ４ａは、方向余弦データのＸ方向成分（ｓｉｎθｃｏｓφ）を送出し、Ｙ用モジュールＩ／Ｆ４ｂは、方向余弦データのＹ方向成分（ｓｉｎθｓｉｎφ）を送出する。また、Ｘ用データ信号線５は、Ｘ用モジュールＩ／Ｆ４ａから送出された方向余弦データのＸ方向成分を各送受信モジュール１に転送し、Ｙ用データ信号線６は、Ｙ用モジュールＩ／Ｆ４ｂから送出された方向余弦データのＹ方向成分を各送受信モジュール１に転送する。各送受信モジュール１では、Ｘ用データ信号線５およびＹ用データ信号線６の両方から同時に方向余弦データが転送されてきた場合、その方向余弦データは自モジュールを対象に転送されていると認識し、その方向余弦データを内部のメモリ９に取り込む動作をする。なお、波長データについては、ＸＹの方向成分がないが、この場合は、波長データをＸ用データ信号線５を通じて転送し、ヌルデータをＹ用データ信号線６を通じて転送することで、ＸＹの両方のデータ信号線から同時にデータを転送し、メモリ９に取り込ませるようにすれば良い。
各送受信モジュール１では、メモリ９に予め記憶された座標データおよび補正データと、新たに記憶された方向余弦データおよび波長データとに応じて、乗算器７および加算器８を用いて上記式に基づいて移相量を演算し、その演算した移相量に応じて移相器１０を制御する。
【００１２】
以上のように、この実施の形態１によれば、図１において構成されるように、ビーム制御器３と送受信モジュール１との間のデータ信号線数は、Ｘ用データ信号線５の１本とＹ用データ信号線６の１本との計２本で済むため、フェーズドアレーアンテナ装置全体としての配線数を削減でき、重量、消費電流、発熱等を抑えることができる。
また、データ信号線数が列方向および行方向ともに１本になることで、送受信モジュール１に対してデータを出力するＸ用およびＹ用モジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂの回路規模は、従来の方法では４出力分必要だったのに対し、１出力分で済み、従来ではＬＳＩ（大規模集積回路）が必要だったＸ用およびＹ用モジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂは、小規模のレジスタとドライバで構成でき、Ｘ用およびＹ用モジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂの回路規模削減の効果も同時に得られる。
図３は従来のフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図であり、図４は従来の送受信モジュールの内部構成を示す構成図である。これら図３および図４は、実施の形態１で示した図１および図２に基づいて従来のフェーズドアレーアンテナ装置の構成を書き直したものである。
具体的に、図１と図３のフェーズドアレーアンテナ装置で比較すると、図３の場合、列（Ｘ）方向：４本、行（Ｙ）方向：４本の計８本のデータ信号線が必要であるが、図１の場合は計２本で済むので、配線数が７５％削減できている。これが例えば３２列×３２行のフェーズドアレーアンテナ装置の場合、従来の手法では、列（Ｘ）方向：３２本、行（Ｙ）方向：３２本の形６４本のデータ信号線数が必要であるのに対し、実施の形態１の場合、やはり計２本で良く、この場合配線数は９６％削減でき、効果は非常に大きい。
【００１３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図であり、図において、Ｘ用バッファモジュール（列用バッファモジュール）２１は、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＸ用データ信号線５に接続され、転送されたビーム走査データを波形整形し、複数の送受信モジュール１に分配するものであり、Ｙ用バッファモジュール（行用バッファモジュール）２２は、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＹ用データ信号線６に接続され、転送されたビーム走査データを波形整形し、複数の送受信モジュール１に分配するものである。
図６はこの発明の実施の形態２による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図であり、図において、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール２１，２２は、１個の入力用レシーバ２３と、２個の出力用ドライバ２４とを備えたものであり、Ｘ用の出力用ドライバ２４は、Ｘ用バッファ出力信号線２５に接続され、Ｙ用の出力用ドライバ２４は、Ｙ用バッファ出力信号線２６に接続されたものである。
その他の構成については、図１および図２と同一である。
【００１４】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１に示したフェーズドアレーアンテナ装置では、フェーズドアレーアンテナ開口２とビーム制御器３との間の距離が大きくなると、Ｘ用およびＹ用のモジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂが出力したデジタル信号であるビーム走査データが、送受信モジュール１へ届く際に、線材の寄生容量または内部インダクタンス等により、パルス波形が変形したり外乱による影響を受ける等、いわゆるノイズの問題が顕著になる。
従って、Ｘ用およびＹ用のモジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂが出力するデジタルデータを、送受信モジュール１が受け取る間に波形整形するＸ用およびＹ用のバッファモジュール２１，２２を、送受信モジュール１と同じフェーズドアレーアンテナ開口２面上に挿入し、Ｘ用およびＹ用のモジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂとＸ用およびＹ用のバッファモジュール２１，２２間のＸ用データ信号線５とＹ用データ信号線６とを、ノイズに強い伝送方式、例えば、差動伝送方式等とする。
Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール２１，２２において、入力用レシーバ２３は、ビーム制御器３側の電圧に基づいて構成され、出力用ドライバ２４は、送受信モジュール１側の電圧に基づいて構成されたものである。入力用レシーバ２３および出力用ドライバ２４により、デジタルデータの信号電圧を変換すると共に、波形整形し複数の送受信モジュール１へと分配出力する。
なお、ここでも、Ｘ用データ信号線５とＹ用データ信号線６の本数は、列方向、行方向でそれぞれ１本ずつであるという特徴は維持されているが、上記式において、個々の送受信モジュール１で一意な値である座標データおよび補正データは、この図５で示したＸ用およびＹ用のデータ信号線５，６では転送できないため、フェーズドアレーアンテナ開口２に挿入する前に、送受信モジュール１が挿入される座標に応じて、内部のメモリ９に記憶させた上で挿入する必要がある。
【００１５】
以上のように、この実施の形態２によれば、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール２１，２２により、送受信モジュール１への転送デジタルデータの耐ノイズ性を強化でき、安定した動作を保証することができる。
【００１６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図であり、図において、Ｘ用エンコーダＩ／Ｆ３１ａは、ビーム制御器３に設けられ、ビーム走査データのＸ方向成分をいずれの送受信モジュール１に送出するか選択する選択制御信号のＸ方向成分を送出するものであり、Ｙ用エンコーダＩ／Ｆ３１ｂは、ビーム制御器３に設けられ、ビーム走査データのＹ方向成分をいずれの送受信モジュール１に送出するか選択する選択制御信号のＹ方向成分を送出するものである。
Ｘ用デコーダ制御線（列用選択制御線）３２は、Ｘ用エンコーダＩ／Ｆ３１ａおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に複数本配線され、選択制御信号のＸ方向成分を転送するものであり、Ｙ用デコーダ制御線（行用選択制御線）３３は、Ｙ用エンコーダＩ／Ｆ３１ｂおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に複数本配線され、選択制御信号のＹ方向成分を転送するものである。
Ｘ用バッファモジュール（列用バッファモジュール）３４は、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＸ用データ信号線５およびＸ用デコーダ制御線３２に接続され、転送された選択制御信号のＸ方向成分に応じて転送されたビーム走査データを波形整形し、送受信モジュール１への転送先を制御するものであり、Ｙ用バッファモジュール（行用バッファモジュール）３５は、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＹ用データ信号線６およびＹ用デコーダ制御線３３に接続され、転送された選択制御信号のＹ方向成分に応じて転送されたビーム走査データを波形整形し、送受信モジュール１への転送先を制御するものである。
図８はこの発明の実施の形態３による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図であり、図において、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール３４，３５は、１個の入力用レシーバ２３と、２個の出力用ドライバ２４と、Ｘ用デコーダ制御線３２またはＹ用デコーダ制御線３３に接続され、転送された選択制御信号をデコードするデコーダ回路３６とを備えたものである。
その他の構成については、図５および図６と同一である。
【００１７】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１および上記実施の形態２で示したフェーズドアレーアンテナ装置では、上記式において個々の送受信モジュール１で一意な値である座標データおよび補正データを転送することができなかった。このため、フェーズドアレーアンテナ開口２のどの位置に挿入されるかで、送受信モジュール１内のメモリ９に予め記憶させておく必要があった。この手法では、送受信モジュール１の挿入位置を決めると、その座標以外の位置には挿入できなくなる。すなわち、送受信モジュール１同士の互換性が無くなってしまう。
図７に示したフェーズドアレーアンテナ装置は、Ｘ用データ信号線５：１本、Ｙ用データ信号線６：１本という特徴を維持しながら、フェーズドアレーアンテナ開口２上の複数の送受信モジュール１の中から１個を特定できるように、ビーム制御器３内のＸ用およびＹ用のエンコーダＩ／Ｆ３１ａ，３１ｂと、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール３４，３５との間に、Ｘ用デコーダ制御線３２とＹ用デコーダ制御線３３とを接続し、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール３４，３５内のデコーダ回路３６を制御し、複数の出力用ドライバ２４の中から任意の１個を選択できるように構成したものである。Ｘ用デコーダ制御線３２とＹ用デコーダ制御線３３の本数は、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール３４，３５内の出力用ドライバ２４の数に応じて決められる。図８に示したように、出力用ドライバ２４の数が２個の場合、Ｘ用デコーダ制御線３２、Ｙ用デコーダ制御線３３とも２本必要になる。これは２本のデコーダ制御線で表す２ビットの真理値が、（００）の時：両方の出力用ドライバ２４を不活性、（０１）の時：出力用ドライバ２４のチャンネル１を選択、（１０）の時：出力用ドライバ２４のチャンネル２を選択、（１１）の時：両方の出力用ドラバ２４を選択、と割り付けるためである。
【００１８】
以上のように、この実施の形態３によれば、この実施の形態３のフェーズドアレーアンテナ装置と、従来の装置とで、ビーム制御器３とフェーズドアレーアンテナ開口２との間の配線数を比較してみると、４列×４行の送受信モジュール１の場合、従来の手法では、図３に示したように計８本、実施の形態３の手法では、図７に示したように計１０本である。３２列×３２行のフェーズドアレーアンテナ装置の場合、従来の手法で計６４本、実施の形態３の手法で計６６本である。但し、バッファモジュール内の出力ドライバの数は２個とした。このように出力用ドライバ２４の数が２個の時は、従来の手法に比べ配線数が多くなってしまう。Ｘ用デコーダ制御線３２およびＹ用デコーダ制御線３３をそれぞれ３本、出力用ドライバ２４の数を６個とした場合は、実施の形態３の手法で３８本となる。但し、どちらの場合も、Ｘ用データ信号線５とＹ用データ信号線６は一本ずつで済み、ビーム制御器３内のＸ用およびＹ用のモジュールＩ／Ｆ４ａ，４ｂの回路規模は小さくて良いという特徴は維持している。
このように、実施の形態３によれば、このビーム走査データの内、全ての送受信モジュール１で共通な方向余弦データや波長データだけでなく、個々の送受信モジュール１で固有な座標データや補正データ等も同じく２本のデータ信号線のみで転送することができる。
【００１９】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図であり、図において、Ｘ用エンコーダＩ／Ｆ４１ａは、所望の送出先である送受信モジュール１の元となるＸ用バッファモジュールの座標情報のＸ方向成分を送出するものであり、Ｙ用エンコーダＩ／Ｆ４１ｂは、所望の送出先である送受信モジュール１の元となるＹ用バッファモジュールの座標情報のＹ方向成分を送出するものであり、その他の機能は、図７で示したＸ用エンコーダＩ／Ｆ３１ａ，Ｙ用エンコーダＩ／Ｆ３１ｂと同一である。
Ｘ用デコーダ制御線（列用選択制御線）４２は、Ｘ用エンコーダＩ／Ｆ４１ａおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に複数本配線され、選択制御信号のＸ方向成分および座標情報のＸ方向成分を転送するものであり、Ｙ用デコーダ制御線（行用選択制御線）４３は、Ｙ用エンコーダＩ／Ｆ４１ｂおよびフェーズドアレーアンテナ開口２間に複数本配線され、選択制御信号のＹ方向成分および座標情報のＹ方向成分を転送するものである。
Ｘ用バッファモジュール（列用バッファモジュール）４４ａ，４４ｂは、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＸ用データ信号線５およびＸ用デコーダ制御線４２に接続され、転送された座標情報のＸ方向成分と当該Ｘ用バッファモジュールに応じた座標情報のＸ方向成分との照合、および転送された選択制御信号のＸ方向成分に応じて送受信モジュール１への転送先を制御するものであり、Ｙ用バッファモジュール（行用バッファモジュール）４５ａ，４５ｂは、フェーズドアレーアンテナ開口２に設けられると共にＹ用データ信号線６およびＹ用デコーダ制御線４３に接続され、転送された座標情報のＹ方向成分と当該Ｙ用バッファモジュールに応じた座標情報のＹ方向成分との照合、および転送された選択制御信号のＹ方向成分に応じて送受信モジュール１への転送先を制御するものである。
図１０はこの発明の実施の形態４による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図であり、図において、Ｘ用およびＹ用のバッファモジュール４４ａ，４５ａには、Ｘ用デコーダ制御線４２またはＹ用デコーダ制御線４３に接続され、転送された座標情報のＸ方向成分またはＹ方向成分と当該Ｘ用または当該Ｙ用のバッファモジュール４４ａ，４５ａに応じた座標情報４７のＸ方向成分またはＹ方向成分とを照合し、転送された選択制御信号をデコードするデコーダ回路４６とを備えたものである。
その他の構成については、図７および図８と同一である。
【００２０】
次に動作について説明する。
上記実施の形態３に示したフェーズドアレーアンテナ装置から、フェーズドアレーアンテナ開口２とビーム制御器３間のデコーダ制御線をさらに削減するため、図９に示すように、上記実施の形態３では個々のＸ用およびＹ用のバッファモジュール３４，３５毎に必要だったデコーダ制御線３２，３３を、全てのＸ用およびＹ用のバッファモジュール４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂで共通としている。図９に示すフェーズドアレーアンテナ装置では、４行×４列の送受信モジュール１に対し、Ｘ方向２個、Ｙ方向２個のバッファモジュール４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂにより接続されている。図９では４本のＸ用デコーダ制御線４２、４本のＹ用デコーダ制御線４３を備えているが、この４本の内訳は次のようになっている。
例えば、説明を簡単にするためにＸ用デコーダ制御線４２についてだけ説明すれば、４本のうちの２本のＸ用デコーダ制御線４２を用いて、所望の送出先である送受信モジュール１の元となるＸ用バッファモジュール４４ａ（または４４ｂ）の座標情報のＸ方向成分を転送し、デコーダ回路４６によりデコードする。各Ｘ用バッファモジュール４４ａ，４４ｂには、そのＸ用バッファモジュールのＸ座標に応じた座標情報４７が供給され、所望の送出先であるＸ用バッファモジュールの座標情報のＸ方向成分と、当該Ｘ用バッファモジュールのＸ座標に応じた座標情報４７のＸ方向成分とを比較照合する。
ここで座標が一致した場合には、４本のうちの残り２本のＸ用デコーダ制御線４２から供給される選択制御信号が当該Ｘ用バッファモジュール宛ての信号であると判断して、そのデコード出力を許可する。
この２本のＸ用デコーダ制御線４２で表す２ビットの真理値は、上記実施の形態３と同様であり、（００）の時：両方の出力用ドライバ２４を不活性、（０１）の時：出力用ドライバ２４のチャンネル１を選択、（１０）の時：出力用ドライバ２４のチャンネル２を選択、（１１）の時：両方の出力用ドラバ２４を選択するものである。
なお、４本のＹ用デコーダ制御線４３についても同様の内訳である。
また、座標情報４７は、対象となるＸ用およびＹ用のバッファモジュール４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂがフェーズドアレーアンテナ開口２の中でどの座標に挿入されるかで一意に決まってくる情報であり、全てのバッファモジュールで互換性を持たせるために、フェーズドアレーアンテナ開口２よりコネクタ等を介して座標情報４７を与える構成が望ましい。
【００２１】
以上のように、この実施の形態４によれば、４本のＸ用デコーダ制御線４２、４本のＹ用デコーダ制御線４３をもって、Ｘ用データ信号線５：１本、Ｙ用データ信号線６：１本の合計２本のデータ信号線のみでも、４行×４列の送受信モジュール１の中から任意の１個の送受信モジュール１にビーム制御器３からのビーム走査データを転送することができる。４行×４列の場合、Ｘ用およびＹ用のデコーダ制御線４２，４３の本数は上記実施の形態３のものと結果的に同じになっているが、例えば、８行×８列のフェーズドアレーアンテナ装置を考えた場合、バッファモジュールが同じく２チャンネルの出力用ドライバ２４を具備しているとすると、上記実施の形態３の場合、８本のＸ用デコーダ制御線４２、８本のＹ用デコーダ制御線４３、合計１６本のデコーダ制御線が必要なのに対し、実施の形態４では、５本のＸ用デコーダ制御線、５本のＹ用デコーダ制御線の合計１０本のデコーダ制御線で済む。また、図９、図１０では、バッファモジュールの出力用ドライバ２４を、２チャンネルとして表記しているが、チャンネル数が増えても、配線数の減少効果は維持される。例えば、８行×８列のフェーズドアレーアンテナ装置を考えた場合、バッファモジュールの出力用ドライバ２４が６チャンネルの時、上記実施の形態３では、６本のＸ用デコーダ制御線、６本のＹ用デコーダ制御線、合計１２本のデコーダ制御線が必要であるが、実施の形態４では、５本のＸ用デコーダ制御線、５本のＹ用デコーダ制御線、合計１０本のデコーダ制御線で良い。
このように、実施の形態４によれば、送受信モジュール１へのビーム走査データを２本のデータ信号線で転送でき、また、デコーダ制御線の本数を削減することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ビーム制御器およびフェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、ビーム走査データの列方向成分を複数の送受信モジュールに転送する列用データ信号線と、ビーム制御器およびフェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、ビーム走査データの行方向成分を複数の送受信モジュールに転送する行用データ信号線とを備えるように構成したので、ビーム制御器およびフェーズドアレーアンテナ開口間の配線数は、列用データ信号線の１本と行用データ信号線の１本との計２本で済むため、フェーズドアレーアンテナ装置全体の配線数を削減でき、また、送受信モジュールの配列数が増加しても配線数は増加することなく、重量、消費電流、発熱等を抑えることができる。
また、データ信号線が列用データ信号線の１本と行用データ信号線の１本になることで、ビーム制御器内における列方向用および行方向用のビーム走査データを送出する各モジュールインターフェースは、それぞれ１出力分で済み、モジュールインターフェースの回路規模を抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による送受信モジュールの内部構成を示す構成図である。
【図３】従来のフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図４】従来の送受信モジュールの内部構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による送受信モジュールおよびバッファモジュールの内部構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１送受信モジュール、２フェーズドアレーアンテナ開口、３ビーム制御器、４ａＸ用モジュールＩ／Ｆ、４ｂＹ用モジュールＩ／Ｆ、５Ｘ用データ信号線（列用データ信号線）、６Ｙ用データ信号線（行用データ信号線）、７乗算器、８加算器、９メモリ、１０移相器、２１，３４，４４ａ，４４ｂＸ用バッファモジュール（列用バッファモジュール）、２２，３５，４５ａ，４５ｂＹ用バッファモジュール（行用バッファモジュール）、２３入力用レシーバ、２４出力用ドライバ、２５Ｘ用バッファ出力信号線、２６Ｙ用バッファ出力信号線、３１ａ，４１ａＸ用エンコーダＩ／Ｆ、３１ｂ，４１ｂＹ用エンコーダＩ／Ｆ、３２，４２Ｘ用デコーダ制御線（列用選択制御線）、３３，４３Ｙ用デコーダ制御線（行用選択制御線）、３６，４６デコーダ回路、４７座標情報。

Claims

複数列および複数行に配列された送受信モジュールからなるフェーズドアレーアンテナ開口と、
上記各送受信モジュールに対して共通のビーム走査データを送出するビーム制御器と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの列方向成分を上記複数の送受信モジュールに転送する列用データ信号線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの行方向成分を上記複数の送受信モジュールに転送する行用データ信号線とを備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に列用データ信号線に接続され、転送されたビーム走査データを波形整形し、複数の送受信モジュールに分配する列用バッファモジュールと、
上記フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に行用データ信号線に接続され、転送されたビーム走査データを波形整形し、上記複数の送受信モジュールに分配する行用バッファモジュールとを備えたことを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
複数列および複数行に配列された送受信モジュールからなるフェーズドアレーアンテナ開口と、
上記各送受信モジュールに対して共通または一意なビーム走査データおよびそのビーム走査データの所望の転送先に応じた選択制御信号を送出するビーム制御器と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの列方向成分を上記送受信モジュールに転送する列用データ信号線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの行方向成分を上記送受信モジュールに転送する行用データ信号線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に複数本配線され、上記選択制御信号の列方向成分を転送する列用選択制御線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に複数本配線され、上記選択制御信号の行方向成分を転送する行用選択制御線と、
上記フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に上記列用データ信号線および上記列用選択制御線に接続され、転送された選択制御信号の列方向成分に応じて転送されたビーム走査データの送受信モジュールへの転送先を制御する列用バッファモジュールと、
上記フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に上記行用データ信号線および上記行用選択制御線に接続され、転送された選択制御信号の行方向成分に応じて転送されたビーム走査データの送受信モジュールへの転送先を制御する行用バッファモジュールとを備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
複数列および複数行に配列された送受信モジュールからなるフェーズドアレーアンテナ開口と、
上記各送受信モジュールに対して共通または一意なビーム走査データ、およびそのビーム走査データの所望の転送先に応じた選択制御信号およびバッファモジュールの座標情報を送出するビーム制御器と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの列方向成分を上記送受信モジュールに転送する列用データ信号線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に１本配線され、上記ビーム走査データの行方向成分を上記送受信モジュールに転送する行用データ信号線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に複数本配線され、上記選択制御信号および上記バッファモジュールの座標情報の列方向成分を転送する列用選択制御線と、
上記ビーム制御器および上記フェーズドアレーアンテナ開口間に複数本配線され、上記選択制御信号および上記バッファモジュールの座標情報の行方向成分を転送する行用選択制御線と、
上記フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に上記列用データ信号線および上記列用選択制御線に接続され、転送されたバッファモジュールの座標情報の列方向成分と当該列用バッファモジュールに応じた座標情報の列方向成分との照合、および転送された選択制御信号の列方向成分に応じて転送されたビーム走査データの送受信モジュールへの転送先を制御する列用バッファモジュールと、
上記フェーズドアレーアンテナ開口に設けられると共に上記行用データ信号線および上記行用選択制御線に接続され、転送されたバッファモジュールの座標情報の行方向成分と当該行用バッファモジュールに応じた座標情報の行方向成分との照合、および転送された選択制御信号の行方向成分に応じて転送されたビーム走査データの送受信モジュールへの転送先を制御する行用バッファモジュールとを備えたフェーズドアレーアンテナ装置。