JP2008125000A - アクティブフェーズドアレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの開口面が形成されている場合でも、双方の開口面に使われている送受信モジュールを有効に活用して、開口面の切替や高出力の送信を行うことができるようにする。
【解決手段】ＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が同相であれば、Ｄ端子から素子アンテナ４にはＲＦ信号を出力せずに、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃を素子アンテナ２に出力し、ＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が逆相であれば、Ｂ端子から素子アンテナ２にはＲＦ信号を出力せずに、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃を素子アンテナ４に出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、前方と後方の２つにアクティブフェーズドアレイアンテナ（ＡＰＡＡ）の開口面を有し、送受信信号の位相を制御して、開口面の切替や高出力の送信を行うアクティブフェーズドアレイアンテナ装置に関するものである。

従来のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置では、開口面を構成している素子アンテナ毎に、１つの送受信モジュールが接続されており、例えば、送受信モジュールが送信信号の位相を変化させることでビームを指向させている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置では、２つの開口面が形成されている場合でも、各開口面を構成している素子アンテナ毎に、１つの送受信モジュールが接続されている。
通常、一方の開口面（例えば、前方）で信号を送受信している場合、他方の開口面（例えば、後方）では信号を送受信しないケースが多い。
このような状況では、送受信していない方の開口面に使われている送受信モジュールが有効に活用されていないことになる。

特開２００１−７６４０号公報（段落番号［００２０］、［００８２］から［００８３］、図１、図２４）

従来のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置は以上のように構成されているので、２つの開口面が形成されている場合、通常、一方の開口面（例えば、前方）で信号を送受信していれば、他方の開口面（例えば、後方）では信号を送受信しないケースが多く、送受信していない方の開口面に使われている送受信モジュールが有効に活用されないなどの課題があった。

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、２つの開口面が形成されている場合でも、双方の開口面に使われている送受信モジュールを有効に活用して、開口面の切替や高出力の送信を行うことができるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るアクティブフェーズドアレイアンテナ装置は、第１の送信モジュールにより制御された第１の送信信号の位相と第２の送信モジュールにより制御された第２の送信信号の位相が同相であれば、第２の素子アンテナには送信信号を出力せずに、第１の送信信号と第２の送信信号との合成信号を第１の素子アンテナに出力し、第１の送信信号の位相と第２の送信信号の位相が逆相であれば、第１の素子アンテナには送信信号を出力せずに、第１の送信信号と第２の送信信号との合成信号を第２の素子アンテナに出力し、第１の送信信号の位相と第２の送信信号の位相が４分の１波長又は４分の３波長ずれていれば、第１及び第２の送信信号を第１及び第２の素子アンテナに等分配する方向性結合回路を設けるようにしたものである。

この発明によれば、第１の送信モジュールにより制御された第１の送信信号の位相と第２の送信モジュールにより制御された第２の送信信号の位相が同相であれば、第２の素子アンテナには送信信号を出力せずに、第１の送信信号と第２の送信信号との合成信号を第１の素子アンテナに出力し、第１の送信信号の位相と第２の送信信号の位相が逆相であれば、第１の素子アンテナには送信信号を出力せずに、第１の送信信号と第２の送信信号との合成信号を第２の素子アンテナに出力し、第１の送信信号の位相と第２の送信信号の位相が４分の１波長又は４分の３波長ずれていれば、第１及び第２の送信信号を第１及び第２の素子アンテナに等分配する方向性結合回路を設けるように構成したので、第１の開口面に使われている第１の送信モジュールと第２の開口面に使われている第２の送信モジュールを有効に活用して、第１の開口面と第２の開口面の切替制御や、高出力信号の送信を行うことができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図であり、図３はこの発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部１３の内部を示す構成図である。
図において、第１の開口面１はＮ本の素子アンテナ２から構成されており、第２の開口面３はＮ本の素子アンテナ４から構成されている。
ＲＦスイッチ５は制御表示部１４の指示の下、ラットレース９のＢ端子を素子アンテナ２又は終端抵抗６に接続する。
ＲＦスイッチ７は制御表示部１４の指示の下、ラットレース９のＤ端子を素子アンテナ４又は終端抵抗８に接続する。
なお、ＲＦスイッチ５，７及び終端抵抗６，８から終端手段が構成されている。

方向性結合回路であるラットレース９はアクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を送信する状況下では、Ａ端子からＭＤＬ１０より出力されたＲＦ信号Ｓ₁（第１の送信信号）を入力するとともに、Ｃ端子からＭＤＬ１１より出力されたＲＦ信号Ｓ₂（第２の送信信号）を入力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が同相であれば、Ｄ端子からはＲＦ信号を出力せずに、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃（Ｓ₃＝Ｓ₁＋Ｓ₂）を出力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が逆相であれば、Ｂ端子からはＲＦ信号を出力せずに、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃（Ｓ₃＝Ｓ₁＋Ｓ₂）を出力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が４分の１波長又は４分の３波長ずれていれば、そのＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂を等分配して、Ｂ端子及びＤ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₄（Ｓ₄＝（Ｓ₁＋Ｓ₂）／２）を出力する。
また、ラットレース９はアクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を受信する状況下では、ＲＦスイッチ５がラットレース９のＢ端子を素子アンテナ２に接続して、ＲＦスイッチ７がラットレース９のＤ端子を終端抵抗８に接続しているとき、Ｂ端子から素子アンテナ２の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₁₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁₁を等分配して、Ａ端子及びＣ端子から同相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁₂（Ｓ₁₂＝Ｓ₁₁／２）を出力し、ＲＦスイッチ５がラットレース９のＢ端子を終端抵抗６に接続し、ＲＦスイッチ７がラットレース９のＤ端子を素子アンテナ４に接続しているとき、Ｄ端子から素子アンテナ４の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₂₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₂₁を等分配して、Ａ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂₂（Ｓ₂₂＝Ｓ₂₁／２）を出力し、Ｃ端子からＲＦ信号Ｓ₂₂と逆相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ ₂₃（Ｓ ₂₃＝Ｓ ₂₁／２）を出力する。なお、ＲＦ信号Ｓ ₂₃のアンダーラインは逆相の信号であることを表している。

ＭＤＬ１０は第１の送信モジュールと第１の受信モジュールを構成しており、ＭＤＬ１０は制御表示部１４の指示の下、送受信部１３から出力されたＲＦ信号Ｓ₁の増幅と位相制御を実施して、そのＲＦ信号Ｓ₁をラットレース９のＡ端子に出力する一方、ラットレース９のＡ端子から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₂の増幅と位相制御を実施して、そのＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₂を送受信部１３に出力する。
ＭＤＬ１１は第２の送信モジュールと第２の受信モジュールを構成しており、ＭＤＬ１１は制御表示部１４の指示の下、送受信部１３から出力されたＲＦ信号Ｓ₂の増幅と位相制御を実施して、そのＲＦ信号Ｓ₂をラットレース９のＣ端子に出力する一方、ラットレース９のＣ端子から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ ₂₃の増幅と位相制御を実施して、そのＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₃を送受信部１３に出力する。

合成分配部１２は制御表示部１４の指示の下、送受信部１３の送信部２１から出力されたＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力するとともに、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する。
また、合成分配部１２は制御表示部１４の指示の下、ＭＤＬ１０から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₂と、ＭＤＬ１１から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₃とを合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃₁又はＲＦ信号Ｓ₃₂を送受信部１３の受信部２２に出力する。
送受信部１３は制御表示部１４の指示の下、ＲＦ信号を送受信する処理を実施する。
送受信部１３の送信部２１は制御表示部１４の指示の下、ＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部１２に出力する。
送受信部１３の受信部２２は制御表示部１４の指示の下、合成分配部１２から出力されたＲＦ信号Ｓ₃₁又はＲＦ信号Ｓ₃₂から受信ビームを形成するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₃₁又はＲＦ信号Ｓ₃₂を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
制御表示部１４はＭＤＬ１０，１１における位相制御やＲＦスイッチ５，７の接続先などを制御するとともに、受信部２２により求められた目標の方位や諸元等を表示する。

次に動作について説明する。
最初に、ラットレース９の動作原理を説明する。図２はラットレース９の動作原理を説明する説明図である。
ラットレース９は、例えば、以下の非特許文献１や非特許文献２に記載されているような一般的な方向性結合回路であり、Ａ端子−Ｂ端子間、Ｂ端子−Ｃ端子間、Ｃ端子−Ｄ端子間がそれぞれ（１／４）λ、Ａ端子−Ｄ端子間が（３／４）λになっている回路である。ただし、λは波長を示している。

ラットレース９のＡ端子から入力されたＲＦ信号は、時計回りと反時計回りに２分配され、Ｂ端子とＤ端子からは、時計回りのＲＦ信号の位相と反時計回りのＲＦ信号の位相が一致するため、同相のＲＦ信号が出力される。
一方、Ｃ端子からは、時計回りのＲＦ信号の位相と反時計回りのＲＦ信号の位相が（１／２）λだけずれて逆相となっており、双方のＲＦ信号が互いに打ち消し合うため、ＲＦ信号が出力されない。

ラットレース９のＡ端子及びＣ端子から同一周波数で電力が同じＲＦ信号が入力された場合、２つのＲＦ信号の位相が同相であれば、Ｂ端子において同相、Ｄ端子において逆相になるため、Ｂ端子からは、Ａ端子から入力されたＲＦ信号とＣ端子から入力されたＲＦ信号の合成信号が出力され、Ｄ端子からは、ＲＦ信号が出力されない。
一方、２つのＲＦ信号の位相が逆相であれば、Ｂ端子において逆相、Ｄ端子において同相になるため、Ｄ端子からは、Ａ端子から入力されたＲＦ信号とＣ端子から入力されたＲＦ信号の合成信号が出力され、Ｂ端子からは、ＲＦ信号が出力されない。
また、Ａ端子から入力されたＲＦ信号と、Ｃ端子から入力されたＲＦ信号との位相が（１／４）λ、または、（３／４）λだけずれている場合には、Ａ端子から入力されたＲＦ信号とＣ端子から入力されたＲＦ信号が等分配されて、Ｂ端子とＤ端子から出力される。

［非特許文献１］
平田 仁著「マイクロ波工学の基礎」日本履行出版会刊、２００４年２月１０日、ｐ．１１９
［非特許文献２］
内藤 善之著「マイクロ波・ミリ波工学」コロナ社刊、昭和６１年６月３０日、ｐ．１３４−１３６

以下、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置の処理内容を具体的に説明する。
最初に、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が開口面１，３から電波を放射する場合の動作を説明する。
（１）ＭＤＬ１０がラットレース９のＡ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₁の位相と、ＭＤＬ１１がラットレース９のＣ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₂の位相が同相の場合
送受信部１３の送信部２１は、制御表示部１４の指示の下、ＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部１２に出力する。
合成分配部１２は、送受信部１３の送信部２１からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力し、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₁を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１１から出力されるＲＦ信号Ｓ₂の位相と一致するように、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₁をラットレース９のＡ端子に出力する。
ＭＤＬ１１は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１０から出力されるＲＦ信号Ｓ₁の位相と一致するように、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₂をラットレース９のＣ端子に出力する。

ラットレース９は、Ａ端子からＭＤＬ１０より出力されたＲＦ信号Ｓ₁を入力し、Ｃ端子からＭＤＬ１１より出力されたＲＦ信号Ｓ₂を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が同相であるため、Ｄ端子からはＲＦ信号を出力せずに、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃（Ｓ₃＝Ｓ₁＋Ｓ₂）を素子アンテナ２に出力する。
これにより、開口面１を構成する素子アンテナ２には、１個のＭＤＬから出力されるＲＦ信号の２倍の電力のＲＦ信号Ｓ₃が供給されて、開口面１から電波が放射される。このとき、開口面２からは電波が放射されない。

（２）ＭＤＬ１０がラットレース９のＡ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₁の位相と、ＭＤＬ１１がラットレース９のＣ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₂の位相が逆相の場合
送受信部１３の送信部２１は、制御表示部１４の指示の下、ＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部１２に出力する。
合成分配部１２は、送信部２１からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力し、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₁を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１１から出力されるＲＦ信号Ｓ₂の位相と逆相になるように、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₁をラットレース９のＡ端子に出力する。
ＭＤＬ１１は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１０から出力されるＲＦ信号Ｓ₁の位相と逆相になるように、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₂をラットレース９のＣ端子に出力する。

ラットレース９は、Ａ端子からＭＤＬ１０より出力されたＲＦ信号Ｓ₁を入力し、Ｃ端子からＭＤＬ１１より出力されたＲＦ信号Ｓ₂を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が逆相であるため、Ｂ端子からはＲＦ信号を出力せずに、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃（Ｓ₃＝Ｓ₁＋Ｓ₂）を素子アンテナ２に出力する。
これにより、開口面３を構成する素子アンテナ４には、１個のＭＤＬから出力されるＲＦ信号の２倍の電力のＲＦ信号Ｓ₃が供給されて、開口面３から電波が放射される。このとき、開口面１からは電波が放射されない。

（３）ＭＤＬ１０がラットレース９のＡ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₁の位相と、ＭＤＬ１１がラットレース９のＣ端子に出力するＲＦ信号Ｓ₂の位相が（１／４）λ、または、（３／４）λだけずれている場合
送受信部１３の送信部２１は、制御表示部１４の指示の下、ＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部１２に出力する。
合成分配部１２は、送受信部１３の送信部２１からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力し、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₁を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１１から出力されるＲＦ信号Ｓ₂の位相と（１／４）λ、または、（３／４）λ）だけずれるように、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₁をラットレース９のＡ端子に出力する。
ＭＤＬ１１は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＭＤＬ１０から出力されるＲＦ信号Ｓ₁の位相と（１／４）λ、または、（３／４）λ）だけずれるように、そのＲＦ信号Ｓ₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₂をラットレース９のＣ端子に出力する。

ラットレース９は、Ａ端子からＭＤＬ１０より出力されたＲＦ信号Ｓ₁を入力し、Ｃ端子からＭＤＬ１１より出力されたＲＦ信号Ｓ₂を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相が（１／４）λ、または、（３／４）λだけずれているため、そのＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂を等分配して、Ｂ端子及びＤ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₄（Ｓ₄＝（Ｓ₁＋Ｓ₂）／２）を素子アンテナ２，４に出力する。
これにより、開口面１を構成する素子アンテナ２と、開口面３を構成する素子アンテナ４にＲＦ信号Ｓ₄が供給されて、開口面１と開口面３から電波が放射される。

なお、上記の（１）と（２）のケースでは、いずれか一方の開口面のみから電波が放射されるが、ＭＤＬ１０からラットレース９のＡ端子に供給されるＲＦ信号Ｓ₁の振幅と、ＭＤＬ１１からラットレース９のＣ端子に供給されるＲＦ信号Ｓ₂の振幅とに差がある場合、電波を放射しない側の開口面から、その差分に相当する電波が放射されるため、制御表示部１４がＲＦスイッチ５又はＲＦスイッチ７を制御して、ラットレース９のＢ端子又はＤ端子を、電波を放射しない側の開口面を構成する素子アンテナに接続せず、ラットレース９のＢ端子又はＤ端子を終端抵抗６又は終端抵抗８に接続して終端する。
例えば、電波を放射しない側の開口面が開口面１であれば、制御表示部１４がＲＦスイッチ５を制御して、ラットレース９のＢ端子を終端抵抗６に接続して終端する。

次に、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が開口面１，３から電波を受信する場合の動作を説明する。
（１）開口面１から電波を受信して、開口面３から電波を受信しない場合
制御表示部１４がＲＦスイッチ７を制御して、ラットレース９のＤ端子を終端抵抗８に接続して終端する。
ラットレース９は、開口面１を構成している素子アンテナ２が電波を受信すると、Ｂ端子から素子アンテナ２の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₁₁を入力する。
ラットレース９は、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁₁を等分配して、Ａ端子及びＣ端子から同相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁₂（Ｓ₁₂＝Ｓ₁₁／２）をＭＤＬ１０，１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、ラットレース９のＡ端子からＲＦ信号Ｓ₁₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₁₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₁₂の位相がビーム制御に要する位相となるように、そのＲＦ信号Ｓ₁₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₁₂を合成分配部１２に出力する。
ＭＤＬ１１は、ラットレース９のＣ端子からＲＦ信号Ｓ₁₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₁₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₁₂の位相がビーム制御に要する位相となるように、そのＲＦ信号Ｓ₁₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₁₂を合成分配部１２に出力する。

合成分配部１２は、ＭＤＬ１０からＲＦ信号Ｓ₁₂を受け、ＭＤＬ１１からＲＦ信号Ｓ₁₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、２×Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₁₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃₁（Ｓ₃₁＝Ｎ（Ｓ₁₂＋Ｓ₁₂））を受信部２２に出力する。
送受信部１３の受信部２２は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₃₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₃₁から受信ビームを形成する。
また、受信部２２は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₃₁を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
制御表示部１４は、受信部２２が目標の方位や諸元等を求めると、目標の方位や諸元等を表示して、ユーザが受信状況を確認することができるようにする。

（２）開口面３から電波を受信して、開口面１から電波を受信しない場合
制御表示部１４がＲＦスイッチ５を制御して、ラットレース９のＢ端子を終端抵抗６に接続して終端する。
ラットレース９は、開口面３を構成している素子アンテナ４が電波を受信すると、Ｄ端子から素子アンテナ４の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₂₁を入力する。
ラットレース９は、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₂₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₂₁を等分配して、Ａ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂₂（Ｓ₂₂＝Ｓ₂₁／２）をＭＤＬ１０に出力し、Ｃ端子からＲＦ信号Ｓ₂₂と逆相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ ₂₃（Ｓ ₂₃＝Ｓ ₂₁／２）をＭＤＬ１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、ラットレース９のＡ端子からＲＦ信号Ｓ₂₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₂₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₂₂の位相がビーム制御に要する位相となるように、そのＲＦ信号Ｓ₂₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₂₂を合成分配部１２に出力する。
ＭＤＬ１１は、ラットレース９のＣ端子からＲＦ信号Ｓ ₂₃を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ ₂₃を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ ₂₃の位相がビーム制御に要する位相となり、かつ、ＲＦ信号Ｓ₂₂の位相と一致するように、そのＲＦ信号Ｓ ₂₃の位相を反転し、位相反転後のＲＦ信号Ｓ₂₃を合成分配部１２に出力する。

合成分配部１２は、ＭＤＬ１０からＲＦ信号Ｓ₂₂を受け、ＭＤＬ１１からＲＦ信号Ｓ₂₃を受けると、制御表示部１４の指示の下、２×Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₂₂とＲＦ信号Ｓ₂₃を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃₂（Ｓ₃₂＝Ｎ（Ｓ₂₂＋Ｓ₂₃））を受信部２２に出力する。
送受信部１３の受信部２２は、合成分配部１２からＲＦ信号Ｓ₃₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₃₂から受信ビームを形成する。
また、受信部２２は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₃₂を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
制御表示部１４は、受信部２２が目標の方位や諸元等を求めると、目標の方位や諸元等を表示して、ユーザが受信状況を確認することができるようにする。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、Ａ端子からＭＤＬ１０より出力されたＲＦ信号Ｓ₁を入力するとともに、Ｃ端子からＭＤＬ１１より出力されたＲＦ信号Ｓ₂を入力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相でかつ同相（となるように制御すれば）、Ｄ端子から素子アンテナ４にはＲＦ信号を出力せずに、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃を素子アンテナ２に出力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相でかつ逆相（となるように制御すれば）、Ｂ端子から素子アンテナ２にはＲＦ信号を出力せずに、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₃を素子アンテナ４に出力し、そのＲＦ信号Ｓ₁の位相とＲＦ信号Ｓ₂の位相がビーム制御に要する位相でかつ（１／４）λ又は（３／４）λの差となるように制御すれば、そのＲＦ信号Ｓ₁とＲＦ信号Ｓ₂を等分配して、Ｂ端子及びＤ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₄を素子アンテナ２，４に出力するラットレース９を設けるように構成したので、開口面１に使われているＭＤＬ１０と開口面３に使われているＭＤＬ１１を有効に活用して、開口面１と開口面３の切替制御や、高出力信号の送信を行うことができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、ＲＦスイッチ５がラットレース９のＢ端子を素子アンテナ２に接続して、ＲＦスイッチ７がラットレース９のＤ端子を終端抵抗８に接続しているとき、Ｂ端子から素子アンテナ２の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₁₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₁₁を等分配して、Ａ端子及びＣ端子から同相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁₂をＭＤＬ１０，１１に出力し、ＲＦスイッチ５がラットレース９のＢ端子を終端抵抗６に接続し、ＲＦスイッチ７がラットレース９のＤ端子を素子アンテナ４に接続しているとき、Ｄ端子から素子アンテナ４の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₂₁を入力すると、そのＲＦ信号Ｓ₂₁を等分配して、Ａ端子から分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂₂をＭＤＬ１０に出力し、Ｃ端子からＲＦ信号Ｓ₂₂と逆相の分配信号であるＲＦ信号Ｓ ₂₃をＭＤＬ１１に出力するラットレース９を設けるように構成したので、開口面１と開口面３のうち、電波を受信する側の開口面を適宜切り替えることができる効果を奏する。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部１３の内部を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
分配器２４は制御表示部１４の指示の下、送信部２１から出力されたＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部２５，２６に分配する。

合成分配部２５は制御表示部１４の指示の下、分配器２４から出力されたＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力する一方、ＭＤＬ１０から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₁又はＲＦ信号Ｓ₄₂を受信部２７に出力する。
合成分配部２６は制御表示部１４の指示の下、分配器２４から出力されたＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する一方、ＭＤＬ１１から出力されたＲＦ信号Ｓ₁₂又はＲＦ信号Ｓ₂₃を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₂又はＲＦ信号Ｓ₄₄を受信部２８に出力する。

受信部２７は制御表示部１４の指示の下、合成分配部２５から出力されたＲＦ信号Ｓ₄₁又はＲＦ信号Ｓ₄₂から受信ビームを形成する。
受信部２８は制御表示部１４の指示の下、合成分配部２６から出力されたＲＦ信号Ｓ₄₃又はＲＦ信号Ｓ₄₄から受信ビームを形成する。
なお、合成分配部２５及び受信部２７から第１の受信ビーム形成手段が構成されており、合成分配部２６及び受信部２８から第２の受信ビーム形成手段が構成されている。

次に動作について説明する。
送受信部１３以外の動作は、上記実施の形態１と同様であるため、送受信部１３の処理内容のみを説明する。
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を放射する場合、送受信部１３の送信部２１が、上記実施の形態１と同様に、ＲＦ信号Ｓ₀を出力する。
送受信部１３の分配器２４は、送信部２１からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、そのＲＦ信号Ｓ₀を合成分配部２５，２６に分配する。

合成分配部２５は、分配器２４からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₁をＭＤＬ１０に出力する。
合成分配部２６は、分配器２４からＲＦ信号Ｓ₀を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₀を分配して、その分配信号であるＲＦ信号Ｓ₂をＭＤＬ１１に出力する。
電波放射時における以降の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

次に、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を受信する際の動作を説明する。
（１）開口面１から電波を受信して、開口面３から電波を受信しない場合
合成分配部２５は、上記実施の形態１と同様にして、Ｎ個のＭＤＬ１０から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₁₂が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₁₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₁を受信部２７に出力する。
合成分配部２６は、上記実施の形態１と同様にして、Ｎ個のＭＤＬ１１から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₁₂が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₁₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₂を受信部２８に出力する。

送受信部１３の受信部２７は、合成分配部２５からＲＦ信号Ｓ₄₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₄₁から受信ビームを形成する。
また、受信部２７は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₄₁を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
送受信部１３の受信部２８は、合成分配部２６からＲＦ信号Ｓ₄₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₄₂から受信ビームを形成する。
また、受信部２８は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₄₂を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
制御表示部１４は、受信部２７，２８が目標の方位や諸元等を求めると、目標の方位や諸元等を表示して、ユーザが受信状況を確認することができるようにする。

（２）開口面３から電波を受信して、開口面１から電波を受信しない場合
合成分配部２５は、上記実施の形態１と同様にして、Ｎ個のＭＤＬ１０から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₂₂が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₂₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₃を受信部２７に出力する。
合成分配部２６は、上記実施の形態１と同様にして、Ｎ個のＭＤＬ１１から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₂₃が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₂₃を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₄₄を受信部２８に出力する。

送受信部１３の受信部２７は、合成分配部２５からＲＦ信号Ｓ₄₃を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₄₃から受信ビームを形成する。
また、受信部２７は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₄₃を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
送受信部１３の受信部２８は、合成分配部２６からＲＦ信号Ｓ₄₄を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₄₄から受信ビームを形成する。
また、受信部２８は、例えば、特許文献１に開示されているモノパルス方式等を適用することにより、そのＲＦ信号Ｓ₄₄を分析して、目標の方位や諸元等を求める。
制御表示部１４は、受信部２７，２８が目標の方位や諸元等を求めると、目標の方位や諸元等を表示して、ユーザが受信状況を確認することができるようにする。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ＭＤＬ１０から出力されるＲＦ信号から受信ビームを形成する受信部２７と、ＭＤＬ１１から出力されるＲＦ信号から受信ビームを形成する受信部２８とを設けるように構成したので、１つの開口面から２つの受信ビームを形成することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部１３の内部を示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
受信部２９は制御表示部１４の指示の下、合成分配部２５から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₁と合成分配部２６から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₂とを合成して受信ビームを形成、または、合成分配部２５から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₁の反転信号と合成分配部２６から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₂とを合成して受信ビームを形成する。なお、受信部２９は受信ビーム形成手段を構成している。

次に動作について説明する。
アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を放射する場合の動作は、上記実施の形態２と同様であるため説明を省略する。
この実施の形態３では、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置が電波を受信する際、制御表示部１４がＲＦスイッチ５，７を制御して、ラットレース９のＢ，Ｄ端子を素子アンテナ２，４に接続する。

ラットレース９は、開口面１を構成している素子アンテナ２が電波を受信すると、Ｂ端子から素子アンテナ２の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₁₁を入力し、開口面３を構成している素子アンテナ４が電波を受信すると、Ｄ端子から素子アンテナ４の受信信号であるＲＦ信号Ｓ₂₁を入力する。
ラットレース９は、Ｂ端子からＲＦ信号Ｓ₁₁を入力し、Ｄ端子からＲＦ信号Ｓ₂₁を入力すると、Ａ端子からＲＦ信号Ｓ₂₁の位相が反転している反転信号Ｓ ₂₁とＲＦ信号Ｓ₁₁の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₅₁（Ｓ₅₁＝Ｓ₁₁＋Ｓ ₂₁）をＭＤＬ１０に出力する。
また、ラットレース９は、Ｃ端子からＲＦ信号Ｓ₁₁とＲＦ信号Ｓ₂₁の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₅₂（Ｓ₅₂＝Ｓ₁₁＋Ｓ₂₁）をＭＤＬ１１に出力する。

ＭＤＬ１０は、ラットレース９のＡ端子からＲＦ信号Ｓ₅₁を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₅₁を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₅₁の位相がビーム制御に要する位相となるように、そのＲＦ信号Ｓ₅₁の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₅₁を合成分配部２５に出力する。
ＭＤＬ１１は、ラットレース９のＣ端子からＲＦ信号Ｓ₅₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₅₂を増幅するとともに、そのＲＦ信号Ｓ₅₂の位相がビーム制御に要する位相となるように、そのＲＦ信号Ｓ₅₂の位相を制御して、位相制御後のＲＦ信号Ｓ₅₂を合成分配部２６に出力する。

合成分配部２５は、Ｎ個のＭＤＬ１０から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₅₁が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₅₁を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₆₁を受信部２９に出力する。
合成分配部２６は、Ｎ個のＭＤＬ１１から制御表示部１４指示の下、所要のビームとなるよう位相制御されたＲＦ信号Ｓ₅₂が出力されると、Ｎ個のＲＦ信号Ｓ₅₂を合成し、その合成信号であるＲＦ信号Ｓ₆₂を受信部２９に出力する。

送受信部１３の受信部２９は、合成分配部２５からＲＦ信号Ｓ₆₁を受け、合成分配部２６からＲＦ信号Ｓ₆₂を受けると、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₆₁とＲＦ信号Ｓ₆₂を合成する。
そして、受信部２９は、ＲＦ信号Ｓ₆₁とＲＦ信号Ｓ₆₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₇₁（Ｓ₇₁＝Ｓ₆₁＋Ｓ₆₂）から、素子アンテナ２が構成する開口面１の受信ビームを形成する。

また、送受信部１３の受信部２９は、制御表示部１４の指示の下、そのＲＦ信号Ｓ₆₁の反転信号Ｓ ₆₁とＲＦ信号Ｓ₆₂を合成する。
そして、受信部２９は、ＲＦ信号Ｓ₆₁の反転信号Ｓ ₆₁とＲＦ信号Ｓ₆₂の合成信号であるＲＦ信号Ｓ₇₂（Ｓ₇₂＝Ｓ ₆₁＋Ｓ₆₂）から、素子アンテナ４が構成する開口面２の受信ビームを形成する。
これにより、同時に開口面１と開口面２の受信ビームを形成することができるが、この実施の形態３では、同じラットレース９に接続される開口面１，３の素子アンテナ２，４からＭＤＬ１０，１１までの電気長が同じである必要がある。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、合成分配部２５から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₁と合成分配部２６から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₂とを合成して受信ビームを形成、または、合成分配部２５から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₁の反転信号Ｓ ₆₁と合成分配部２６から出力されたＲＦ信号Ｓ₆₂とを合成して受信ビームを形成するように構成したので、同時に開口面１と開口面２の受信ビームを形成することができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 ラットレースの動作原理を説明する説明図である。 この発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部の内部を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部の内部を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置の送受信部の内部を示す構成図である。

符号の説明

１ 開口面（第１の開口面）、２ 素子アンテナ、３ 開口面（第２の開口面）、４ 素子アンテナ、５ ＲＦスイッチ（終端手段）、６ 終端抵抗（終端手段）、７ ＲＦスイッチ（終端手段）、８ 終端抵抗（終端手段）、９ ラットレース（方向性結合回路）、１０ ＭＤＬ（第１の送信モジュール、第１の受信モジュール）、１１ ＭＤＬ（第２の送信モジュール、第２の受信モジュール）、１２ 合成分配部、１３ 送受信部、１４ 制御表示部、２１ 送信部、２２ 受信部、２４ 分配器、２５ 合成分配部（第１の受信ビーム形成手段）、２６ 合成分配部（第２の受信ビーム形成手段）、２７ 受信部（第１の受信ビーム形成手段）、２８ 受信部（第２の受信ビーム形成手段）、２９ 受信部（受信ビーム形成手段）。

Claims (4)

1. 第１の開口面を構成している第１の素子アンテナと、第２の開口面を構成している第２の素子アンテナと、第１の送信信号の位相を制御する第１の送信モジュールと、第２の送信信号の位相を制御する第２の送信モジュールと、上記第１の送信モジュールにより制御された第１の送信信号の位相と上記第２の送信モジュールにより制御された第２の送信信号の位相が同相であれば、上記第２の素子アンテナには送信信号を出力せずに、上記第１の送信信号と上記第２の送信信号との合成信号を上記第１の素子アンテナに出力し、上記第１の送信信号の位相と上記第２の送信信号の位相が逆相であれば、上記第１の素子アンテナには送信信号を出力せずに、上記第１の送信信号と上記第２の送信信号との合成信号を上記第２の素子アンテナに出力し、上記第１の送信信号の位相と上記第２の送信信号の位相が４分の１波長又は４分の３波長ずれていれば、上記第１及び第２の送信信号を上記第１及び第２の素子アンテナに等分配する方向性結合回路とを備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
2. 第１の開口面を構成している第１の素子アンテナと、第２の開口面を構成している第２の素子アンテナと、受信信号の位相を制御する第１の受信モジュールと、受信信号の位相を制御する第２の受信モジュールと、上記第１の素子アンテナ又は上記第２の素子アンテナのいずれか一方を終端する終端手段と、上記終端手段により第２の素子アンテナが終端されているとき、上記第１の素子アンテナの受信信号を入力すると、上記受信信号を等分配して同相の分配信号を上記第１及び第２の受信モジュールに出力し、上記終端手段により第１の素子アンテナが終端されているとき、上記第２の素子アンテナの受信信号を入力すると、上記受信信号を等分配して一方の分配信号を上記第１の受信モジュールに出力し、一方の分配信号と逆相の分配信号を上記第２の受信モジュールに出力する方向性結合回路とを備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
3. 第１の受信モジュールの出力信号から第１の受信ビームを形成する第１の受信ビーム形成手段と、第２の受信モジュールの出力信号から第２の受信ビームを形成する第２の受信ビーム形成手段とを設けたことを特徴とする請求項２記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。
4. 第１の開口面を構成している第１の素子アンテナと、第２の開口面を構成している第２の素子アンテナと、受信信号の位相を制御する第１の受信モジュールと、受信信号の位相を制御する第２の受信モジュールと、上記第１の素子アンテナの受信信号と上記第２の素子アンテナの受信信号の反転信号との合成信号を上記第１の受信モジュールに出力し、上記第１の素子アンテナの受信信号と上記第２の素子アンテナの受信信号との合成信号を上記第２の受信モジュールに出力する方向性結合回路と、上記第１の受信モジュールの出力信号と上記第２の受信モジュールの出力信号とを合成して受信ビームを形成、または、上記第１の受信モジュールの出力信号の反転信号と上記第２の受信モジュールの出力信号とを合成して受信ビームを形成する受信ビーム形成手段とを備えたアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。

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