JP2016163118A - Phased array antenna device and control method for phased array antenna - Google Patents

Phased array antenna device and control method for phased array antenna Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phased array antenna device and control method for phased array antenna, capable of avoiding effect on other systems associated with a signal of a Lo frequency emitted from an antenna without causing complication of a circuit configuration.SOLUTION: The phased array antenna device is configured to include a plurality of phase adjustment parts 5 for adjusting a phase of a signal of a Lo frequency contained in a mixed signal output from a mixer 4. This configuration can avoid effect on other systems associated with a signal of a Lo frequency emitted from an element antenna 7 without causing complication of circuit configuration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、通信装置やレーダ装置などが信号を送受信する際に用いられるフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法に関し、特にアンテナから放射されるスプリアスを制御することが可能なフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a phased array antenna device and a method for controlling a phased array antenna used when a communication device, a radar device, etc. transmit and receive signals, and more particularly to a phased array antenna device capable of controlling spurious radiated from an antenna. And a control method of the phased array antenna.

無線通信においては、信号を変復調する際に、ディジタル信号処理が用いられることが多い。
変復調装置に搭載されるディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器として、例えば、数１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の周波数である中間周波数（以下、「ＩＦ周波数」と称する）のアナログ信号を出力するＤ／Ａ変換器が変復調装置に搭載されることがある。
また、空間に放射する信号として、数ＧＨｚから数１０ＧＨｚ程度の周波数である無線周波数（以下、「ＲＦ周波数」と称する）の信号が用いられることがある。
この場合、Ｄ／Ａ変換器により変換されたＩＦ周波数のアナログ信号（以下、「ＩＦ信号」と称する）をＲＦ周波数の信号に変換するミキサが必要となる。 In wireless communication, digital signal processing is often used when modulating and demodulating a signal.
As a D / A converter for converting a digital signal mounted on a modem to an analog signal, for example, an analog signal having an intermediate frequency (hereinafter referred to as “IF frequency”) that is a frequency of several tens to several hundreds of MHz is output. In some cases, a D / A converter is mounted on a modem.
In addition, a signal having a radio frequency (hereinafter referred to as “RF frequency”) having a frequency of about several GHz to several tens GHz may be used as a signal radiated into space.
In this case, a mixer that converts an analog signal of IF frequency (hereinafter referred to as “IF signal”) converted by the D / A converter into a signal of RF frequency is required.

ミキサは、一般的に、ローカル周波数（以下、「Ｌｏ周波数」と称する）の信号（以下、「Ｌｏ信号」と称する）とＩＦ信号を入力し、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数の信号（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）と、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数の信号（Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号）とを出力する。
ここで、例えば、Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号が所望の周波数の信号である場合、Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号は、不要な周波数（以下、「Ｉｍ周波数」と称する）の信号であり、ミキサとアンテナの間に、Ｉｍ周波数の信号を抑圧するフィルタを設ければ、アンテナからＲＦ周波数の信号だけを放射される。 The mixer generally inputs a local frequency (hereinafter referred to as “Lo frequency”) signal (hereinafter referred to as “Lo signal”) and an IF signal, and has a frequency of the sum of the Lo frequency and the IF frequency. A signal (Lo frequency + IF frequency signal) and a signal having a difference between the Lo frequency and the IF frequency (Lo frequency−IF frequency signal) are output.
Here, for example, when the signal of Lo frequency + IF frequency is a signal of a desired frequency, the signal of Lo frequency−IF frequency is a signal of an unnecessary frequency (hereinafter referred to as “Im frequency”), If a filter that suppresses the Im frequency signal is provided between the antennas, only the RF frequency signal is radiated from the antenna.

ただし、実際には、ミキサの出力として、ＲＦ周波数の信号とＩｍ周波数の信号だけでなく、Ｌｏ周波数の信号も一部漏洩する。
Ｌｏ周波数の信号が漏洩する現象はローカルリークと呼ばれ、アンテナからＲＦ周波数の信号だけを放射されるようにするために、フィルタでＬｏ周波数の信号を抑圧する方法を用いることが考えられる。
しかし、ＲＦ周波数とＬｏ周波数は、比較的近接しているため、Ｌｏ周波数の信号を十分に抑圧することが困難な場合がある。Ｌｏ周波数の信号を十分に抑圧することができない場合、Ｌｏ周波数の信号がスプリアスとしてアンテナから放射される。 However, in actuality, not only the RF frequency signal and Im frequency signal but also the Lo frequency signal partially leaks as the output of the mixer.
The phenomenon in which the Lo frequency signal leaks is called local leak, and it is conceivable to use a method of suppressing the Lo frequency signal with a filter in order to radiate only the RF frequency signal from the antenna.
However, since the RF frequency and the Lo frequency are relatively close to each other, it may be difficult to sufficiently suppress the Lo frequency signal. When the Lo frequency signal cannot be sufficiently suppressed, the Lo frequency signal is radiated from the antenna as spurious.

以下の特許文献１には、ミキサを２つに並列に配置したバランス形とし、２つのミキサの出力に平衡−不平衡回路を接続することで、Ｌｏ周波数の信号を抑圧する方法が開示されている。
また、以下の特許文献２には、Ｌｏ周波数の信号経路に移相器あるいはハイブリッド等の位相調整手段を別途設け、Ｌｏ周波数の信号の位相を制御して、アンテナから放射されるＬｏ周波数の信号の方向を制御することで、Ｌｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避する方法が開示されている。 Patent Document 1 below discloses a method of suppressing a Lo frequency signal by adopting a balanced type in which two mixers are arranged in parallel and connecting balanced-unbalanced circuits to the outputs of the two mixers. Yes.
Further, in Patent Document 2 below, phase adjustment means such as a phase shifter or a hybrid is separately provided in the Lo frequency signal path, and the phase of the Lo frequency signal is controlled to emit the Lo frequency signal radiated from the antenna. By controlling the direction of the signal, a method for avoiding the influence on other systems due to the emission of the Lo frequency signal is disclosed.

国際公開第２００１／００１５６４号International Publication No. 2001/001564 国際公開第２０１１／０７７６１７号International Publication No. 2011/077617

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、特許文献１の方法を用いる場合、フェーズドアレーアンテナを構成する素子アンテナ毎に、２つのミキサと平衡−不平衡回路を実装する必要があり、回路構成が複雑になってしまうという課題があった。
特許文献２の方法を用いる場合、Ｌｏ周波数の信号経路に移相器あるいはハイブリッド等の位相調整手段を別途設ける必要があり、回路構成が複雑になってしまうという課題があった。 Since the conventional phased array antenna apparatus is configured as described above, when using the method of Patent Document 1, it is necessary to mount two mixers and a balanced-unbalanced circuit for each element antenna constituting the phased array antenna. There is a problem that the circuit configuration becomes complicated.
When using the method of Patent Document 2, it is necessary to separately provide phase adjusting means such as a phase shifter or a hybrid in the Lo frequency signal path, which causes a problem that the circuit configuration becomes complicated.

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、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナからＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができるフェーズドアレーアンテナ装置及びフェーズドアレーアンテナの制御方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids the influence on other systems due to the emission of the Lo frequency signal from the element antenna without complicating the circuit configuration. It is an object of the present invention to obtain a phased array antenna apparatus and a method for controlling a phased array antenna that can be used.

この発明に係るフェーズドアレーアンテナ装置は、中間周波数の信号を発生する第１の信号発生器と、ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する複数の移相器と、移相器により位相が調整された中間周波数の信号と第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、その中間周波数の信号とローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整する複数の位相調整部と、位相調整部によりローカル周波数の信号の位相が調整された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナとを備えるようにしたものである。   The phased array antenna apparatus according to the present invention is generated from a first signal generator that generates an intermediate frequency signal, a second signal generator that generates a local frequency signal, and the first signal generator. A plurality of phase shifters for adjusting the phase of the intermediate frequency signal, and mixing the intermediate frequency signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the local frequency signal generated from the second signal generator, A plurality of mixers that output a mixed signal of the intermediate frequency signal and the local frequency signal; a plurality of phase adjustment units that adjust the phase of the local frequency signal included in the mixed signal output from the mixer; And a plurality of element antennas that radiate a mixed signal in which the phase of the signal of the local frequency is adjusted by the phase adjusting unit to the space.

この発明によれば、複数の位相調整部がミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整するように構成したので、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナからローカル周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる効果がある。   According to the present invention, the plurality of phase adjustment units are configured to adjust the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer, so that the element configuration is not complicated, without causing a complicated circuit configuration. There is an effect that it is possible to avoid the influence on other systems due to the radiation of the local frequency signal from the antenna.

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。It is a block diagram which shows the phased array antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. 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の処理内容であるフェーズドアレーアンテナの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the phased array antenna which is the processing content of the phased array antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. ミキサ４及びフィルタ６から出力された混合信号の周波数成分の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the frequency component of the mixed signal output from the mixer 4 and the filter 6. FIG. Ｌｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ７の配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返される場合の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example when the phase of the signal of Lo frequency is a checkered pattern in the arrangement | sequence of the some element antenna 7, and an in-phase and a reverse phase are repeated. 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。It is a block diagram which shows the phased array antenna apparatus by Embodiment 2 of this invention. 位相調整部１２を構成している差動線路の結線を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing connection of differential lines constituting a phase adjustment unit 12. 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。It is a block diagram which shows the phased array antenna apparatus by Embodiment 3 of this invention. ２点給電パッチアンテナの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of a two-point electric power feeding patch antenna.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。   Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

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る。
図１において、ＩＦ信号源１は中間周波数（以下、「ＩＦ周波数」と称する）の信号（以下、「ＩＦ信号」と称する）を発生する第１の信号発生器である。
Ｌｏ信号源２はローカル周波数（以下、「Ｌｏ周波数」と称する）の信号（以下、「Ｌｏ信号」と称する）を発生する第２の信号発生器である。 Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a phased array antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, an IF signal source 1 is a first signal generator that generates a signal (hereinafter referred to as an “IF signal”) having an intermediate frequency (hereinafter referred to as an “IF frequency”).
The Lo signal source 2 is a second signal generator that generates a signal (hereinafter referred to as “Lo signal”) having a local frequency (hereinafter referred to as “Lo frequency”).

移相器３は図示せぬ制御器によって移相量が設定され、その移相量にしたがってＩＦ信号源１から発生されたＩＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＩＦ信号をミキサ４に出力する。
ミキサ４は移相器３により位相が調整されたＩＦ信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのＩＦ信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。
なお、ミキサ４から出力される混合信号には、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数の信号（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）と、そのＬｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数の信号（Ｌｏ周波数−ＩＦ周波数の信号）と、漏洩したＬｏ信号とが含まれている。
この実施の形態１では、説明の便宜上、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との和の周波数が所望の周波数の信号であるとし、Ｌｏ周波数とＩＦ周波数との差の周波数が不要な周波数（以下、「Ｉｍ周波数」と称する）の信号であるとする。 The phase shifter 3 has a phase shift amount set by a controller (not shown), adjusts the phase of the IF signal generated from the IF signal source 1 according to the phase shift amount, and sends the phase-adjusted IF signal to the mixer 4. Output.
The mixer 4 mixes the IF signal whose phase is adjusted by the phase shifter 3 and the Lo signal generated from the Lo signal source 2 and outputs a mixed signal of the IF signal and the Lo signal.
The mixed signal output from the mixer 4 includes a signal having a frequency that is the sum of the Lo frequency and the IF frequency (Lo frequency + IF frequency signal), and a signal having a frequency that is the difference between the Lo frequency and the IF frequency (Lo Frequency-IF frequency signal) and a leaked Lo signal.
In the first embodiment, for convenience of explanation, it is assumed that the frequency of the sum of the Lo frequency and the IF frequency is a signal having a desired frequency, and the difference frequency between the Lo frequency and the IF frequency is unnecessary (hereinafter referred to as “Im”). Signal).

位相調整部５はミキサ４から出力された混合信号に含まれているＬｏ周波数の信号の位相を予め設定された位相に調整する。
フィルタ６は例えばバンドパスフィルタや、バンドリジェクションフィルタなどで構成されており、位相調整部５によりＬｏ周波数の信号の位相が調整された混合信号に含まれている所望の周波数の信号を通過させる一方、その混合信号に含まれているＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号とを抑圧する。
ただし、フィルタ６ではＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号を完全には抑圧することができず、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号の一部が通過する。 The phase adjustment unit 5 adjusts the phase of the Lo frequency signal included in the mixed signal output from the mixer 4 to a preset phase.
The filter 6 is composed of, for example, a bandpass filter, a band rejection filter, or the like, and allows a signal having a desired frequency included in the mixed signal whose phase of the Lo frequency signal is adjusted by the phase adjusting unit 5 to pass therethrough. On the other hand, the Im frequency signal and the Lo frequency signal contained in the mixed signal are suppressed.
However, the filter 6 cannot completely suppress the Im frequency signal and the Lo frequency signal, and part of the Im frequency signal and the Lo frequency signal pass therethrough.

素子アンテナ７はフェーズドアレーアンテナを構成しており、フィルタ６を通過してきた混合信号を空間に放射する。
図１では、４本の素子アンテナ７からフェーズドアレーアンテナが構成されている例を示しているが、２本以上の素子アンテナ７で構成されていればよく、素子アンテナ７の本数は問わない。
また、図１の例では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているものを示しているが、２次元的あるいは３次元的に配列されているものものであってもよい。
図２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の処理内容であるフェーズドアレーアンテナの制御方法を示すフローチャートである。 The element antenna 7 constitutes a phased array antenna and radiates the mixed signal that has passed through the filter 6 to space.
Although FIG. 1 shows an example in which a phased array antenna is configured from four element antennas 7, it is sufficient that the phased array antenna is configured by two or more element antennas 7, and the number of element antennas 7 is not limited.
In the example of FIG. 1, four element antennas 7 are arranged on a straight line, but may be arranged two-dimensionally or three-dimensionally.
FIG. 2 is a flowchart showing a control method of the phased array antenna, which is a processing content of the phased array antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

次に動作について説明する。
ＩＦ信号源１は、ＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生し、Ｌｏ信号源２は、Ｌｏ周波数の信号であるＬｏ信号を発生する（図２のステップＳＴ１）。
なお、ＩＦ信号源１から発生されるＩＦ信号は、情報が重畳されている変調信号であってもよい。 Next, the operation will be described.
The IF signal source 1 generates an IF signal that is a signal of IF frequency, and the Lo signal source 2 generates a Lo signal that is a signal of Lo frequency (step ST1 in FIG. 2).
Note that the IF signal generated from the IF signal source 1 may be a modulated signal on which information is superimposed.

移相器３は、図示せぬ制御器によって移相量が設定されており、ＩＦ信号源１からＩＦ信号を受けると、その移相量にしたがって当該ＩＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＩＦ信号をミキサ４に出力する（ステップＳＴ２）。
移相器３の移相量は、素子アンテナ７から放射される混合信号が、指定された方向にピーク（メインローブ）が形成されるように、あるいは、指定された方向にヌルが形成されるように設定される。
ここでは、移相器３がＩＦ信号の位相を調整しているが、ＩＦ信号の位相を調整することで、素子アンテナ７から放射される混合信号の位相を調整することができる。 The phase shifter 3 has a phase shift amount set by a controller (not shown). When receiving an IF signal from the IF signal source 1, the phase shifter 3 adjusts the phase of the IF signal according to the phase shift amount, and after phase adjustment. The IF signal is output to the mixer 4 (step ST2).
The phase shift amount of the phase shifter 3 is such that the mixed signal radiated from the element antenna 7 forms a peak (main lobe) in a designated direction, or a null is formed in a designated direction. Is set as follows.
Here, although the phase shifter 3 adjusts the phase of the IF signal, the phase of the mixed signal radiated from the element antenna 7 can be adjusted by adjusting the phase of the IF signal.

ミキサ４は、移相器３から位相調整後のＩＦ信号を受けると、位相調整後のＩＦ信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのＩＦ信号とＬｏ信号との混合信号を出力する（ステップＳＴ３）。
図３はミキサ４及びフィルタ６から出力された混合信号の周波数成分の一例を示す説明図である。
図３（ａ）に示すように、ミキサ４から出力される混合信号には、所望の周波数の信号のほかに、不要な周波数であるＩｍ周波数の信号と、一部漏洩したＬｏ周波数の信号とが含まれている。 When the mixer 4 receives the phase-adjusted IF signal from the phase shifter 3, the mixer 4 mixes the phase-adjusted IF signal and the Lo signal generated from the Lo signal source 2, and outputs the IF signal and the Lo signal. A mixed signal is output (step ST3).
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the frequency components of the mixed signal output from the mixer 4 and the filter 6.
As shown in FIG. 3A, the mixed signal output from the mixer 4 includes, in addition to a desired frequency signal, an Im frequency signal that is an unnecessary frequency, a partially leaked Lo frequency signal, and the like. It is included.

位相調整部５は、ミキサ４から混合信号を受けると、その混合信号に含まれているＬｏ周波数の信号の位相を予め設定された位相に調整し、Ｌｏ周波数の信号の位相を調整した後の混合信号をフィルタ６に出力する（ステップＳＴ４）。
位相調整部５は、複数の素子アンテナ７から放射される混合信号に含まれているＬｏ周波数の信号の位相が、Ｌｏ周波数の信号の放射方向で共相になるようにするために設けられている。この実施の形態１では、Ｌｏ周波数の信号の放射方向は、他のシステムが存在していない方向に予め設定されているものとする。位相調整部５の詳細は後述する。 When the phase adjusting unit 5 receives the mixed signal from the mixer 4, the phase adjusting unit 5 adjusts the phase of the Lo frequency signal included in the mixed signal to a preset phase and adjusts the phase of the Lo frequency signal. The mixed signal is output to the filter 6 (step ST4).
The phase adjustment unit 5 is provided so that the phase of the Lo frequency signal included in the mixed signal radiated from the plurality of element antennas 7 is in phase in the radiation direction of the Lo frequency signal. Yes. In the first embodiment, the radiation direction of the Lo frequency signal is set in advance in a direction in which no other system exists. Details of the phase adjustment unit 5 will be described later.

フィルタ６は、位相調整部５からＬｏ周波数の信号の位相が調整された混合信号を受けると、その混合信号に含まれている所望の周波数の信号を通過させる一方、その混合信号に含まれているＩｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号とを抑圧する（ステップＳＴ５）。
ただし、図３（ｂ）に示すように、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号は、完全には抑圧することができず、Ｉｍ周波数の信号とＬｏ周波数の信号の一部が通過する。
素子アンテナ７は、フィルタ６を通過してきた混合信号を空間に放射する（ステップＳＴ６）。 When the filter 6 receives the mixed signal in which the phase of the Lo frequency signal is adjusted from the phase adjustment unit 5, the filter 6 passes the signal of the desired frequency included in the mixed signal, while being included in the mixed signal. The Im frequency signal and the Lo frequency signal are suppressed (step ST5).
However, as shown in FIG. 3B, the Im frequency signal and the Lo frequency signal cannot be completely suppressed, and the Im frequency signal and the Lo frequency signal partially pass through.
The element antenna 7 radiates the mixed signal that has passed through the filter 6 to the space (step ST6).

以下、位相調整部５について説明する。
この実施の形態１では、位相調整部５が伝送線路で構成されている例を説明する。
説明の便宜上、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る４つの信号経路は、位相調整部５を構成している伝送線路の部分を除いて、全て等長であるものとする。
Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る４つの信号経路には、Ｌｏ周波数の信号の位相を調整する移相器が挿入されていないが、混合信号の位相を調整することが可能な位相調整部５が挿入されている。
４つの信号経路に挿入されている位相調整部５は、伝送線路で構成されており、素子アンテナ７からＬｏ周波数の信号が放射されることで、影響を与える可能性がある他のシステムの方向が既知であれば、他のシステムの方向以外の方向で、Ｌｏ周波数の信号の位相が共相となるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されている。 Hereinafter, the phase adjustment unit 5 will be described.
In the first embodiment, an example in which the phase adjustment unit 5 is configured by a transmission line will be described.
For convenience of explanation, it is assumed that the four signal paths from the Lo signal source 2 to the four element antennas 7 are all the same length except for the part of the transmission line constituting the phase adjustment unit 5.
The four signal paths from the Lo signal source 2 to the four element antennas 7 are not inserted with phase shifters for adjusting the phase of the Lo frequency signal, but the phase of the mixed signal can be adjusted. A phase adjustment unit 5 is inserted.
The phase adjustment unit 5 inserted in the four signal paths is constituted by a transmission line, and the direction of other systems that may be affected by the emission of the Lo frequency signal from the element antenna 7. Is known, the length of each transmission line is adjusted in advance so that the phase of the Lo frequency signal is in phase in a direction other than the direction of the other system.

例えば、各素子アンテナ７が直線上に配列されている場合、各素子アンテナ７の間隔ｄと、各素子アンテナ７の位相差φと、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θとの関係は、下記の式（１）のように表される。
ｋ・ｄ・ｓｉｎθ＝φ （１）
式（１）において、ｋは波数である。
式（１）より、各位相調整部５を構成している伝送線路の長さを調整することで、各素子アンテナ７の位相差φを調整すれば、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θが位相差φに応じた方向になることが分かる。
したがって、各位相調整部５を構成している伝送線路の長さを事前に調整することで、Ｌｏ周波数の信号の放射方向θを所望の方向に設定することができる。 For example, when the element antennas 7 are arranged on a straight line, the relationship between the distance d between the element antennas 7, the phase difference φ of the element antennas 7, and the radiation direction θ of the Lo frequency signal is as follows: It is expressed as equation (1).
k · d · sin θ = φ (1)
In equation (1), k is the wave number.
If the phase difference φ of each element antenna 7 is adjusted by adjusting the length of the transmission line constituting each phase adjustment unit 5 from the equation (1), the radiation direction θ of the Lo frequency signal is changed. It can be seen that the direction depends on the phase difference φ.
Therefore, the radiation direction θ of the Lo frequency signal can be set to a desired direction by adjusting the length of the transmission line constituting each phase adjusting unit 5 in advance.

このように、Ｌｏ周波数の信号の位相が予め設定された放射方向で共相となるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されていれば、予め設定された放射方向、即ち、他のシステムの方向と異なる方向にＬｏ周波数の信号のピークが発生するようにすることができるため、他のシステムへの影響を回避することができる。   Thus, if the length of each transmission line is adjusted in advance so that the phase of the Lo frequency signal is in phase with the preset radiation direction, the preset radiation direction, i.e., Since the peak of the Lo frequency signal can be generated in a direction different from the direction of the other system, the influence on the other system can be avoided.

ここでは、Ｌｏ周波数の信号の位相が予め設定された放射方向で共相となるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されている例を示しているが、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されているものであってもよい。
Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じていなければ、他のシステムに対する大きな影響を回避することができる。
例えば、Ｌｏ周波数の信号の位相がランダム位相となるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されていれば、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。 Here, an example is shown in which the length of each transmission line is adjusted in advance so that the phase of the Lo frequency signal is in phase with a preset radiation direction. The length of each transmission line may be adjusted in advance so that a large peak does not occur.
If a large peak does not occur in the Lo frequency radiation pattern, a large influence on other systems can be avoided.
For example, if the length of each transmission line is adjusted in advance so that the phase of the Lo frequency signal becomes a random phase, it is possible to prevent a large peak from occurring in the Lo frequency radiation pattern.

また、図１の例では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているため、４本の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、４本の素子アンテナ７の配列順に同相と逆相が繰り返されるように、即ち、図中、上側から１番目の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が０°、上から２番目の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が１８０°、上から３番目の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が０°、上から４番目の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が１８０°になるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されていても、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。   In the example of FIG. 1, the four element antennas 7 are arranged on a straight line, and therefore the phase of the Lo frequency signal radiated from the four element antennas 7 is the arrangement of the four element antennas 7. In order to repeat the in-phase and the anti-phase in order, that is, in the figure, the phase of the Lo frequency signal radiated from the first element antenna 7 from the upper side is radiated from the second element antenna 7 from the top. The phase of the Lo frequency signal is 180 °, the phase of the Lo frequency signal radiated from the third element antenna 7 from the top is 0 °, and the phase of the Lo frequency signal radiated from the fourth element antenna 7 from the top. Even if the length of each transmission line is adjusted in advance so that the angle becomes 180 °, it is possible to prevent a large peak from occurring in the Lo frequency radiation pattern.

図１では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているリニアアレーの例を示しているが、複数の素子アンテナ７が２次元に配列されている平面アレーの場合、複数の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ７の配列において同相と逆相が繰り返されるように、各々の伝送線路の長さが事前に調整されていても、Ｌｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。
図４はＬｏ周波数の信号の位相が、複数の素子アンテナ７の配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返される場合の一例を示す説明図である。
図４の例では、複数の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、０°と１８０°の市松模様状の繰り返しパターンになっている。
ただし、０°と１８０°は素子アンテナ７間の相対位相であり、例えば、α°と（１８０＋α）°の市松模様状の繰り返しパターンであっても、相対的な位相は同じである。 FIG. 1 shows an example of a linear array in which four element antennas 7 are arranged on a straight line. However, in the case of a planar array in which a plurality of element antennas 7 are two-dimensionally arranged, a plurality of element antennas 7 are used. Even if the length of each transmission line is adjusted in advance so that the phase of the Lo frequency signal radiated from is repeated in-phase and anti-phase in the arrangement of the plurality of element antennas 7, the Lo frequency radiation It is possible to prevent a large peak from occurring in the pattern.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which the phase of the Lo frequency signal is in a checkered pattern in the arrangement of the plurality of element antennas 7 and the in-phase and the reverse phase are repeated.
In the example of FIG. 4, the phase of the Lo frequency signal radiated from the plurality of element antennas 7 is a checkered repetitive pattern of 0 ° and 180 °.
However, 0 ° and 180 ° are relative phases between the element antennas 7. For example, the relative phases are the same even if the checkerboard-like repetitive patterns of α ° and (180 + α) ° are used.

なお、位相調整部５である伝送線路の長さを調整することで、混合信号の位相も変化するが、この位相の変化は、移相器３の移相量を調整することで相殺することができる。
したがって、移相器３の移相量を調整することで、混合信号の放射パターンを変えることがきる一方、移相器３は、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る信号経路上には存在していないため、混合信号の放射パターンが変化しても、Ｌｏ周波数の放射パターンは変化しない。 The phase of the mixed signal also changes by adjusting the length of the transmission line that is the phase adjusting unit 5, but this phase change is canceled by adjusting the phase shift amount of the phase shifter 3. Can do.
Therefore, by adjusting the amount of phase shift of the phase shifter 3, the radiation pattern of the mixed signal can be changed, while the phase shifter 3 is on the signal path from the Lo signal source 2 to the four element antennas 7. Therefore, even if the radiation pattern of the mixed signal changes, the radiation pattern of the Lo frequency does not change.

また、ミキサ４が、Ｌｏ周波数として高調波を用いるミキサである場合、例えば、Ｌｏ周波数は所望の周波数（Ｌｏ周波数＋ＩＦ周波数の信号）の半分の周波数であり、波長が長くなるため、Ｌｏ信号源２から複数のミキサ４に至るＬｏ周波数の信号経路の回路が多少大型化するが、この実施の形態１では、移相器などの特別な回路がＬｏ周波数の信号経路に実装されていないため、このＬｏ周波数の信号経路の回路の大型化を必要最小限に抑えることができる。   Further, when the mixer 4 is a mixer that uses a harmonic as the Lo frequency, for example, the Lo frequency is half the desired frequency (Lo frequency + IF frequency signal), and the wavelength becomes longer. The circuit of the Lo frequency signal path from 2 to the plurality of mixers 4 is somewhat larger, but in the first embodiment, a special circuit such as a phase shifter is not mounted on the Lo frequency signal path. An increase in the size of the circuit of the Lo frequency signal path can be minimized.

この実施の形態１では、所望の周波数の信号のほかに、不要な周波数であるＩｍ周波数の信号が出力されるミキサ４を用いているものを示したが、Ｉｍ周波数の信号を出力しないイメージリジェクション型のミキサを用いるようにしてもよい。この場合、フィルタ６の搭載を省略することができる。   In the first embodiment, the mixer 4 that outputs the signal of the Im frequency, which is an unnecessary frequency, in addition to the signal of the desired frequency is shown. However, the image rejection that does not output the signal of the Im frequency is shown. May be a mixer of the same type. In this case, the mounting of the filter 6 can be omitted.

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、複数の位相調整部５がミキサ４から出力された混合信号に含まれているＬｏ周波数の信号の位相を調整するように構成したので、回路構成の複雑化を招くことなく、素子アンテナ７からＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる効果を奏する。
即ち、Ｌｏ信号源２から複数のミキサ４に至るＬｏ周波数の信号経路に、移相器などの特別な回路を実装する必要がないため、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、素子アンテナ７からＬｏ周波数の信号が放射されることに伴う他のシステムへの影響を回避することができる。 As apparent from the above, according to the first embodiment, the plurality of phase adjusting units 5 are configured to adjust the phase of the Lo frequency signal included in the mixed signal output from the mixer 4. There is an effect that it is possible to avoid the influence on other systems due to the emission of the Lo frequency signal from the element antenna 7 without complicating the circuit configuration.
That is, since it is not necessary to mount a special circuit such as a phase shifter on the Lo frequency signal path from the Lo signal source 2 to the plurality of mixers 4, the circuit configuration is not complicated and increased in size. It is possible to avoid the influence on other systems due to the emission of the Lo frequency signal from the antenna 7.

なお、この実施の形態１では、ＩＦ信号源１がＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生するものを示したが、ＩＦ信号源１の代わりに、ベースバンド信号を発生する信号発生器を搭載するようにしてもよい。
この場合、移相器３は、その信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整し、ミキサ４は、移相器３により位相が調整されたベースバンド信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのベースバンド信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。 In the first embodiment, the IF signal source 1 generates an IF signal that is a signal having an IF frequency. However, instead of the IF signal source 1, a signal generator that generates a baseband signal is mounted. You may make it do.
In this case, the phase shifter 3 adjusts the phase of the baseband signal generated from the signal generator, and the mixer 4 generates from the baseband signal whose phase is adjusted by the phase shifter 3 and the Lo signal source 2. The mixed Lo signal is mixed and a mixed signal of the baseband signal and the Lo signal is output.

実施の形態２．
この実施の形態２では、ミキサ４から素子アンテナ７に至る各々の信号経路が差動線路であるものについて説明する。
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５において、図１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。
増幅器１１はフィルタ６から出力された混合信号を増幅し、増幅後の混合信号を位相調整部１２に出力する。
図５の例では、混合信号を増幅する増幅器１１を実装しているが、混合信号を増幅する必要がない場合には、増幅器１１を実装しないようにしてもよい。 Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a case where each signal path from the mixer 4 to the element antenna 7 is a differential line will be described.
5 is a block diagram showing a phased array antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG.
The amplifier 11 amplifies the mixed signal output from the filter 6 and outputs the amplified mixed signal to the phase adjustment unit 12.
In the example of FIG. 5, the amplifier 11 that amplifies the mixed signal is mounted. However, if it is not necessary to amplify the mixed signal, the amplifier 11 may not be mounted.

位相調整部１２は伝送線路で構成されており、また、この伝送線路は差動線路で構成されている。ただし、４つの位相調整部１２である差動線路のうち、一部の差動線路の結線が反転している。図５の例では、図中、上側から２番目及び４番目の差動線路の結線が反転している。
図５の例では、位相調整部１２が増幅器１１と素子アンテナ７の間に設けられているが、ミキサ４から素子アンテナ７に至る信号経路中であれば、どこの位置に設けてもよい。
この実施の形態２では、素子アンテナ７が２端子を有する差動入力が可能なアンテナを想定している。例えば、ダイポールアンテナや八木・宇田アンテナ等は差動入力が可能なアンテナである。
図５では、４本の素子アンテナ７からフェーズドアレーアンテナが構成されている例を示しているが、２本以上の素子アンテナ７で構成されていればよく、素子アンテナ７の本数は問わない。
また、図５の例では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているものを示しているが、２次元的あるいは３次元的に配列されているものであってもよい。 The phase adjustment unit 12 is configured by a transmission line, and the transmission line is configured by a differential line. However, among the differential lines that are the four phase adjusting units 12, the connections of some of the differential lines are inverted. In the example of FIG. 5, the connections of the second and fourth differential lines from the upper side in the figure are reversed.
In the example of FIG. 5, the phase adjustment unit 12 is provided between the amplifier 11 and the element antenna 7, but may be provided at any position in the signal path from the mixer 4 to the element antenna 7.
In the second embodiment, it is assumed that the element antenna 7 has two terminals and is capable of differential input. For example, a dipole antenna, a Yagi / Uda antenna, or the like is an antenna capable of differential input.
FIG. 5 shows an example in which a phased array antenna is constituted by four element antennas 7, but it is sufficient that the element antenna 7 is constituted by two or more element antennas 7, and the number of element antennas 7 is not limited.
In the example of FIG. 5, the four element antennas 7 are arranged on a straight line, but may be arranged two-dimensionally or three-dimensionally.

図６は位相調整部１２を構成している差動線路の結線を示す説明図である。
図６（ａ）は差動線路の結線が同相接続である場合を示し、図６（ｂ）は差動線路の結線が逆相接続である場合を示している。
図６において、２１，２２は線路、２３は位相調整部１２の出力端子であり、素子アンテナ７の２端子と接続されている。
線路２１と線路２２は別層に設けられているため導通していない。
なお、線路２１，２２は、例えば、半導体上の配線パターンであってもよいし、樹脂基板上の配線パターンであってもよい。 FIG. 6 is an explanatory view showing the connection of the differential lines constituting the phase adjusting unit 12.
FIG. 6A shows a case where the connection of the differential line is in-phase connection, and FIG. 6B shows a case where the connection of the differential line is a reverse-phase connection.
In FIG. 6, 21 and 22 are lines, and 23 is an output terminal of the phase adjustment unit 12, which is connected to two terminals of the element antenna 7.
Since the line 21 and the line 22 are provided in different layers, they are not conductive.
The lines 21 and 22 may be, for example, a wiring pattern on a semiconductor or a wiring pattern on a resin substrate.

次に動作について説明する。
この実施の形態２では、ミキサ４から素子アンテナ７に至る信号経路が差動の構成になっている点で上記実施の形態１と相違している。
そのため、この実施の形態２では、位相調整部５の代わりに、位相調整部１２が設けられている。 Next, the operation will be described.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the signal path from the mixer 4 to the element antenna 7 has a differential configuration.
Therefore, in the second embodiment, a phase adjustment unit 12 is provided instead of the phase adjustment unit 5.

４つの位相調整部１２は、差動線路で構成されており、図５の例では、上側から１番目の差動線路と上側から３番目の差動線路の結線が図６（ａ）に示すような同相接続となっており、上側から２番目の差動線路と上側から４番目の差動線路の結線が図６（ｂ）に示すような逆相接続となっている。
このため、上側から１番目及び３番目の差動線路を通過して、素子アンテナ７から放射される混合信号の位相と、上側から２番目及び４番目の差動線路を通過して、素子アンテナ７から放射される混合信号の位相との差が１８０°になっている。
これにより、４本の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。 The four phase adjustment units 12 are constituted by differential lines. In the example of FIG. 5, the connection of the first differential line from the upper side and the third differential line from the upper side is shown in FIG. In this way, the second differential line from the upper side and the fourth differential line from the upper side are connected in reverse phase as shown in FIG. 6B.
Therefore, the phase of the mixed signal radiated from the element antenna 7 through the first and third differential lines from the upper side and the second and fourth differential lines from the upper side are passed through the element antenna. The difference from the phase of the mixed signal radiated from 7 is 180 °.
Thereby, it is possible to prevent a large peak from occurring in the Lo frequency radiation pattern radiated from the four element antennas 7.

図５の例では、４本の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、４本の素子アンテナ７の配列順に同相と逆相が繰り返されるように、同相接続の差動線路と逆相接続の差動線路とを交互に配置しているが、同相接続の差動線路と逆相接続の差動線路とがランダムに配置されているものであってもよい。この場合も、４本の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の放射パターンに大きなピークが生じないようにすることができる。   In the example of FIG. 5, the phase of the Lo frequency signal radiated from the four element antennas 7 is repeated in the same phase and the opposite phase in the order of arrangement of the four element antennas 7. Although the opposite-phase connection differential lines are alternately arranged, the in-phase connection differential lines and the opposite-phase connection differential lines may be randomly arranged. Also in this case, it is possible to prevent a large peak from occurring in the Lo frequency radiation pattern radiated from the four element antennas 7.

図５では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているリニアアレーの例を示しているが、複数の素子アンテナ７が２次元に配列されている平面アレーの場合、複数の素子アンテナ７から放射されるＬｏ周波数の信号の位相が、図４に示すように、０°と１８０°の市松模様状の繰り返しパターンになっているものであってもよい。
ただし、０°と１８０°は素子アンテナ７間の相対位相であり、例えば、α°と（１８０＋α）°の市松模様状の繰り返しパターンであっても、相対的な位相は同じである。 FIG. 5 shows an example of a linear array in which four element antennas 7 are arranged on a straight line. However, in the case of a planar array in which a plurality of element antennas 7 are two-dimensionally arranged, a plurality of element antennas 7 are used. As shown in FIG. 4, the phase of the Lo frequency signal radiated from may be a checkered repetitive pattern of 0 ° and 180 °.
However, 0 ° and 180 ° are relative phases between the element antennas 7. For example, the relative phases are the same even if the checkerboard-like repetitive patterns of α ° and (180 + α) ° are used.

なお、位相調整部１２である差動線路の結線を変えることで、混合信号の位相も変化するが、この位相の変化は、移相器３の移相量を調整することで相殺することができる。
したがって、移相器３の移相量を調整することで、混合信号の放射パターンを変えることがきる一方、移相器３は、Ｌｏ信号源２から４本の素子アンテナ７に至る信号経路上には存在していないため、混合信号の放射パターンが変化しても、Ｌｏ周波数の放射パターンは変化しない。 Note that the phase of the mixed signal also changes by changing the connection of the differential line that is the phase adjustment unit 12, but this phase change can be offset by adjusting the phase shift amount of the phase shifter 3. it can.
Therefore, by adjusting the amount of phase shift of the phase shifter 3, the radiation pattern of the mixed signal can be changed, while the phase shifter 3 is on the signal path from the Lo signal source 2 to the four element antennas 7. Therefore, even if the radiation pattern of the mixed signal changes, the radiation pattern of the Lo frequency does not change.

また、ミキサ４が、Ｌｏ周波数として高調波を用いるミキサである場合、例えば、Ｌｏ周波数は所望の周波数の半分の周波数であり、波長が長くなるため、Ｌｏ信号源２から複数のミキサ４に至るＬｏ周波数の信号経路の回路が多少大型化するが、この実施の形態２では、移相器などの特別な回路がＬｏ周波数の信号経路に実装されていないため、このＬｏ周波数の信号経路の回路の大型化を必要最小限に抑えることができる。   Further, when the mixer 4 is a mixer that uses a harmonic as the Lo frequency, for example, the Lo frequency is half the desired frequency, and the wavelength becomes long, so that the Lo signal source 2 reaches the plurality of mixers 4. Although the circuit of the Lo frequency signal path is somewhat larger, in the second embodiment, a special circuit such as a phase shifter is not mounted on the Lo frequency signal path. Increase in size can be minimized.

この実施の形態２では、所望の周波数の信号のほかに、不要な周波数であるＩｍ周波数の信号が出力されるミキサ４を用いているものを示したが、Ｉｍ周波数の信号を出力しないイメージリジェクション型のミキサを用いるようにしてもよい。この場合、フィルタ６の搭載を省略することができる。   In the second embodiment, the mixer 4 that outputs the signal of the Im frequency, which is an unnecessary frequency, in addition to the signal of the desired frequency is shown. However, the image rejection that does not output the signal of the Im frequency is shown. May be a mixer of the same type. In this case, the mounting of the filter 6 can be omitted.

この実施の形態２では、４つの信号経路において、配線長の差が信号の波長と比べて十分に短く、配線長の差に起因する位相変化を無視できることを想定しているが、配線長の差に起因する位相変化を無視できない場合は、４つの信号経路における配線長が全て等しくなるようにすればよい。   In the second embodiment, it is assumed that the difference in wiring length is sufficiently shorter than the wavelength of the signal in the four signal paths, and the phase change caused by the difference in wiring length can be ignored. When the phase change due to the difference cannot be ignored, the wiring lengths in the four signal paths may be all made equal.

この実施の形態２では、ミキサ４から素子アンテナ７に至る信号経路の全部が差動の構成になっているものを示したが、ミキサ４から素子アンテナ７に至る信号経路の一部が差動の構成になっているものであってもよい。
例えば、位相調整部１２である差動線路がミキサ４と増幅器１１の間に挿入され、増幅器１１として、シングル出力の増幅器を用いるものなどが考えられる。 In the second embodiment, the entire signal path from the mixer 4 to the element antenna 7 has a differential configuration. However, a part of the signal path from the mixer 4 to the element antenna 7 is differential. It may be configured as follows.
For example, a differential line that is the phase adjustment unit 12 is inserted between the mixer 4 and the amplifier 11 and a single output amplifier is used as the amplifier 11.

また、この実施の形態２では、ＩＦ信号源１がＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生するものを示したが、ＩＦ信号源１の代わりに、ベースバンド信号を発生する信号発生器を搭載するようにしてもよい。
この場合、移相器３は、その信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整し、ミキサ４は、移相器３により位相が調整されたベースバンド信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのベースバンド信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。 In the second embodiment, the IF signal source 1 generates an IF signal that is an IF frequency signal. However, instead of the IF signal source 1, a signal generator that generates a baseband signal is mounted. You may make it do.
In this case, the phase shifter 3 adjusts the phase of the baseband signal generated from the signal generator, and the mixer 4 generates from the baseband signal whose phase is adjusted by the phase shifter 3 and the Lo signal source 2. The mixed Lo signal is mixed and a mixed signal of the baseband signal and the Lo signal is output.

実施の形態３．
上記実施の形態２では、ミキサ４から素子アンテナ７に至る信号経路の全部が差動の構成になっているものを示したが、素子アンテナ７である２点給電アンテナの２つの端子と差動線路の間に、２本のシングルエンド線路が挿入されているようにしてもよい。 Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the signal path from the mixer 4 to the element antenna 7 is entirely differential. However, the two terminals of the two-point feeding antenna, which is the element antenna 7, and the differential are shown. Two single-ended lines may be inserted between the lines.

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７において、図５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。
シングルエンド線路３０ａ，３０ｂは位相調整部１２である差動線路と、素子アンテナ７である２点給電アンテナの２つの端子との間を結んでいるグランドを有する線路である。
図７では、４本の素子アンテナ７からフェーズドアレーアンテナが構成されている例を示しているが、２本以上の素子アンテナ７で構成されていればよく、素子アンテナ７の本数は問わない。
また、図７の例では、４本の素子アンテナ７が直線上に配列されているものを示しているが、２次元的あるいは３次元的に配列されているものであってもよい。 7 is a block diagram showing a phased array antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG.
The single end lines 30 a and 30 b are lines having a ground connecting the differential line that is the phase adjusting unit 12 and the two terminals of the two-point feeding antenna that is the element antenna 7.
Although FIG. 7 shows an example in which a phased array antenna is configured by four element antennas 7, it is sufficient that the phased array antenna is configured by two or more element antennas 7, and the number of element antennas 7 is not limited.
In the example of FIG. 7, four element antennas 7 are arranged on a straight line, but may be arranged two-dimensionally or three-dimensionally.

次に動作について説明する。
シングルエンド線路３０ａ，３０ｂを挿入している点以外は、上記実施の形態２と同様であるため、ここではシングルエンド線路３０ａ，３０ｂについて説明する。
シングルエンド線路３０ａとシングルエンド線路３０ｂの長さが等長である場合、位相調整部１２から出力された差動信号がそのまま素子アンテナ７に与えられる。
一方、シングルエンド線路３０ａとシングルエンド線路３０ｂの長さが不等長である場合、位相調整部１２から出力された差動信号における２つの信号には、シングルエンド線路３０ａとシングルエンド線路３０ｂの線路長差による位相差が付加される。 Next, the operation will be described.
Since the single-end lines 30a and 30b are the same as those of the second embodiment except that the single-end lines 30a and 30b are inserted, the single-end lines 30a and 30b will be described here.
When the lengths of the single end line 30a and the single end line 30b are equal, the differential signal output from the phase adjustment unit 12 is supplied to the element antenna 7 as it is.
On the other hand, when the lengths of the single end line 30a and the single end line 30b are unequal, the two signals in the differential signal output from the phase adjustment unit 12 include the single end line 30a and the single end line 30b. A phase difference due to the line length difference is added.

この実施の形態３では、素子アンテナ７として、任意の位相で入力が可能な２つの端子を有する２点給電アンテナを想定しているが、このような２点給電アンテナとして、例えば、２点給電パッチアンテナなどがある。
図８は２点給電パッチアンテナの構成例を示す斜視図である。
図８の例では、誘電体基板３１上にパッチ３２とマイクロストリップ線路３３ａ，３３ｂとが形成されている。
図８のマイクロストリップ線路３３ａが図７のシングルエンド線路３０ａに相当し、図８のマイクロストリップ線路３３ｂが図７のシングルエンド線路３０ｂに相当する。また、図８のパッチ３２が図７の素子アンテナ７に相当する。 In the third embodiment, a two-point feeding antenna having two terminals that can be input at an arbitrary phase is assumed as the element antenna 7. However, as such a two-point feeding antenna, for example, a two-point feeding is used. There are patch antennas.
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration example of a two-point power feeding patch antenna.
In the example of FIG. 8, a patch 32 and microstrip lines 33 a and 33 b are formed on a dielectric substrate 31.
The microstrip line 33a in FIG. 8 corresponds to the single end line 30a in FIG. 7, and the microstrip line 33b in FIG. 8 corresponds to the single end line 30b in FIG. Further, the patch 32 in FIG. 8 corresponds to the element antenna 7 in FIG.

図８の例では、マイクロストリップ線路３３ａ，３３ｂがあり、所望の周波数において、差動信号における２つの信号の位相差が９０°になるように、マイクロストリップ線路３３ａとマイクロストリップ線路３３ｂとの間の線路長が設定されている。
この場合、所望信号である混合信号を円偏波で送信することが可能なフェーズドアレーアンテナ装置を得ることができる。
なお、Ｌｏ周波数の信号は楕円偏波もしくは直線偏波となる。シングルエンド線路３０ａ，３０ｂであるマイクロストリップ線路３３ａ，３３ｂは、４つの信号経路において、全て同一であるため、放射される偏波は同じである。
一方、位相調整部１２である差動線路の結線は、上記実施の形態２と同様である。これにより、上記実施の形態２と同様に、素子アンテナ７から放射されるＬｏ信号の位相を調整することができる。 In the example of FIG. 8, there are microstrip lines 33a and 33b, and between the microstrip line 33a and the microstrip line 33b so that the phase difference between two signals in the differential signal is 90 ° at a desired frequency. The track length is set.
In this case, it is possible to obtain a phased array antenna device that can transmit a mixed signal, which is a desired signal, with circular polarization.
The Lo frequency signal is elliptically polarized or linearly polarized. Since the microstrip lines 33a and 33b, which are the single end lines 30a and 30b, are all the same in the four signal paths, the radiated polarized waves are the same.
On the other hand, the connection of the differential line which is the phase adjustment unit 12 is the same as that of the second embodiment. Thereby, similarly to the second embodiment, the phase of the Lo signal radiated from the element antenna 7 can be adjusted.

また、この実施の形態３では、ＩＦ信号源１がＩＦ周波数の信号であるＩＦ信号を発生するものを示したが、ＩＦ信号源１の代わりに、ベースバンド信号を発生する信号発生器を搭載するようにしてもよい。
この場合、移相器３は、その信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整し、ミキサ４は、移相器３により位相が調整されたベースバンド信号とＬｏ信号源２から発生されたＬｏ信号とを混合して、そのベースバンド信号とＬｏ信号との混合信号を出力する。 In the third embodiment, the IF signal source 1 generates an IF signal that is an IF frequency signal. However, instead of the IF signal source 1, a signal generator that generates a baseband signal is mounted. You may make it do.
In this case, the phase shifter 3 adjusts the phase of the baseband signal generated from the signal generator, and the mixer 4 generates from the baseband signal whose phase is adjusted by the phase shifter 3 and the Lo signal source 2. The mixed Lo signal is mixed and a mixed signal of the baseband signal and the Lo signal is output.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１ ＩＦ信号源（第１の信号発生器）、２ Ｌｏ信号源（第２の信号発生器）、３ 移相器、４ ミキサ、５ 位相調整部、６ フィルタ、７ 素子アンテナ、１１ 増幅器、１２ 位相調整部、２１，２２ 線路、２３ 位相調整部の出力端子、３０ａ，３０ｂ シングルエンド線路、３１ 誘電体基板、３２ パッチ、３３ａ，３３ｂ マイクロストリップ線路。   1 IF signal source (first signal generator), 2 Lo signal source (second signal generator), 3 phase shifter, 4 mixer, 5 phase adjustment unit, 6 filter, 7 element antenna, 11 amplifier, 12 Phase adjustment unit, 21, 22 line, 23 output terminal of phase adjustment unit, 30a, 30b single-ended line, 31 dielectric substrate, 32 patch, 33a, 33b microstrip line.

Claims (13)

中間周波数の信号を発生する第１の信号発生器と、
ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、
前記第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記移相器により位相が調整された中間周波数の信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記中間周波数の信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、
前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整する複数の位相調整部と、
前記位相調整部によりローカル周波数の信号の位相が調整された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナと
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。 A first signal generator for generating an intermediate frequency signal;
A second signal generator for generating a signal at a local frequency;
A plurality of phase shifters for adjusting the phase of the intermediate frequency signal generated from the first signal generator;
The intermediate frequency signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the local frequency signal generated from the second signal generator are mixed to mix the intermediate frequency signal and the local frequency signal. A plurality of mixers for outputting signals;
A plurality of phase adjusters for adjusting the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer;
A phased array antenna device comprising: a plurality of element antennas that radiate a mixed signal, the phase of which is adjusted in phase by a phase adjusting unit, into a space. 前記ミキサと前記素子アンテナの間に、前記ローカル周波数の信号の通過を抑えるフィルタが挿入されている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。   The phased array antenna apparatus according to claim 1, wherein a filter that suppresses the passage of the local frequency signal is inserted between the mixer and the element antenna. 前記複数の位相調整部は、前記複数の素子アンテナから放射されるローカル周波数の信号の位相が、前記ローカル周波数の信号の放射方向で共相となるように、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。   The plurality of phase adjustment units may convert the phase of the local frequency signal radiated from the plurality of element antennas into the mixed signal output from the mixer so that the phase of the local frequency signal is in phase in the radiation direction of the local frequency signal. The phased array antenna apparatus according to claim 1 or 2, wherein the phase of a signal having a local frequency is adjusted. 前記複数の位相調整部は、前記複数の素子アンテナから放射されるローカル周波数の信号の位相がランダム位相となるように、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。   The plurality of phase adjustment units may be configured such that the phase of the local frequency signal included in the mixed signal output from the mixer is such that the phase of the local frequency signal radiated from the plurality of element antennas is a random phase. The phased array antenna apparatus according to claim 1, wherein the phased array antenna apparatus is adjusted. 前記複数の素子アンテナが直線上に配列されており、
前記複数の位相調整部は、前記複数の素子アンテナから放射されるローカル周波数の信号の位相が、前記複数の素子アンテナの配列順に同相と逆相が繰り返されるように、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。 The plurality of element antennas are arranged on a straight line,
The plurality of phase adjusters may be configured to output the mixing signal output from the mixer so that the phase of the local frequency signal radiated from the plurality of element antennas is repeated in phase and in phase in the arrangement order of the plurality of element antennas. The phased array antenna apparatus according to claim 1 or 2, wherein a phase of a signal having a local frequency included in the signal is adjusted. 前記複数の素子アンテナが２次元に配列されており、
前記複数の位相調整部は、前記複数の素子アンテナから放射されるローカル周波数の信号の位相が、前記複数の素子アンテナの配列において市松模様状で同相と逆相が繰り返されるように、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレーアンテナ装置。 The plurality of element antennas are two-dimensionally arranged;
The plurality of phase adjusters are arranged so that a phase of a signal having a local frequency radiated from the plurality of element antennas is in a checkered pattern in the arrangement of the plurality of element antennas and is repeated in phase and in phase. The phased array antenna apparatus according to claim 1 or 2, wherein the phase of a local frequency signal included in the output mixed signal is adjusted. 前記複数の位相調整部は、伝送線路で構成されており、前記伝送線路の長さが調整されることで、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。   The plurality of phase adjusting units are configured by transmission lines, and the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer is adjusted by adjusting the length of the transmission line. The phased array antenna apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the phased array antenna apparatus is provided. 前記ミキサから前記素子アンテナに至る各々の信号経路の一部又は全部が差動線路であり、
複数の差動線路のうち、一部の差動線路の結線が反転していることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。 A part or all of each signal path from the mixer to the element antenna is a differential line,
The phased array antenna device according to any one of claims 1 to 6, wherein among the plurality of differential lines, connection of some of the differential lines is inverted. 前記素子アンテナが２つの端子を有する２点給電アンテナであり、
前記ミキサから前記２点給電アンテナに至る各々の信号経路の一部又は全部が差動線路であり、
複数の差動線路のうち、一部の差動線路の結線が反転していることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。 The element antenna is a two-point feeding antenna having two terminals;
A part or all of each signal path from the mixer to the two-point feeding antenna is a differential line,
The phased array antenna device according to any one of claims 1 to 6, wherein among the plurality of differential lines, connection of some of the differential lines is inverted. 前記２点給電アンテナの２つの端子と前記差動線路の間に、２本のシングルエンド線路が挿入されていることを特徴とする請求項９記載のフェーズドアレーアンテナ装置。   The phased array antenna apparatus according to claim 9, wherein two single-ended lines are inserted between two terminals of the two-point feeding antenna and the differential line. ベースバンド信号を発生する第１の信号発生器と、
ローカル周波数の信号を発生する第２の信号発生器と、
前記第１の信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整する複数の移相器と、
前記移相器により位相が調整されたベースバンド信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記ベースバンド信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する複数のミキサと、
前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整する複数の位相調整部と、
前記位相調整部によりローカル周波数の信号の位相が調整された混合信号を空間に放射する複数の素子アンテナと
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。 A first signal generator for generating a baseband signal;
A second signal generator for generating a signal at a local frequency;
A plurality of phase shifters for adjusting the phase of the baseband signal generated from the first signal generator;
A baseband signal whose phase is adjusted by the phase shifter and a local frequency signal generated from the second signal generator are mixed, and a mixed signal of the baseband signal and the local frequency signal is obtained. Multiple mixers to output,
A plurality of phase adjusters for adjusting the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer;
A phased array antenna device comprising: a plurality of element antennas that radiate a mixed signal, the phase of which is adjusted in phase by a phase adjusting unit, into a space. 第１の信号発生器が中間周波数の信号を発生する工程と、
第２の信号発生器がローカル周波数の信号を発生する工程と、
複数の移相器が、前記第１の信号発生器から発生された中間周波数の信号の位相を調整する工程と、
複数のミキサが、前記移相器により位相が調整された中間周波数の信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記中間周波数の信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する工程と、
複数の位相調整部が、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整し、フェーズドアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナのうち、接続されている素子アンテナに対して、前記ローカル周波数の信号の位相を調整した後の混合信号を出力する工程と
を有するフェーズドアレーアンテナの制御方法。 A first signal generator generating an intermediate frequency signal;
A second signal generator generating a local frequency signal;
A plurality of phase shifters adjust the phase of the intermediate frequency signal generated from the first signal generator;
A plurality of mixers mix the intermediate frequency signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the local frequency signal generated from the second signal generator, so that the intermediate frequency signal and the local frequency are mixed. Outputting a mixed signal with the signal of
A plurality of phase adjustment units adjust the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer, and the connected elements among the plurality of element antennas constituting the phased array antenna And a step of outputting a mixed signal after adjusting the phase of the signal of the local frequency to the antenna. 第１の信号発生器がベースバンド信号を発生する工程と、
第２の信号発生器がローカル周波数の信号を発生する工程と、
複数の移相器が、前記第１の信号発生器から発生されたベースバンド信号の位相を調整する工程と、
複数のミキサが、前記移相器により位相が調整されたベースバンド信号と前記第２の信号発生器から発生されたローカル周波数の信号とを混合して、前記ベースバンド信号と前記ローカル周波数の信号との混合信号を出力する工程と、
複数の位相調整部が、前記ミキサから出力された混合信号に含まれているローカル周波数の信号の位相を調整し、フェーズドアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナのうち、接続されている素子アンテナに対して、前記ローカル周波数の信号の位相を調整した後の混合信号を出力する工程と
を有するフェーズドアレーアンテナの制御方法。 A first signal generator generating a baseband signal;
A second signal generator generating a local frequency signal;
Adjusting a phase of a baseband signal generated from the first signal generator by a plurality of phase shifters;
A plurality of mixers mix the baseband signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the local frequency signal generated from the second signal generator, and the baseband signal and the local frequency signal Outputting a mixed signal with
A plurality of phase adjustment units adjust the phase of the signal of the local frequency included in the mixed signal output from the mixer, and the connected elements among the plurality of element antennas constituting the phased array antenna And a step of outputting a mixed signal after adjusting the phase of the signal of the local frequency to the antenna.
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