JP2754488B2 - 電子走査アンテナの光学的制御装置 - Google Patents
電子走査アンテナの光学的制御装置Info
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- JP2754488B2 JP2754488B2 JP63092630A JP9263088A JP2754488B2 JP 2754488 B2 JP2754488 B2 JP 2754488B2 JP 63092630 A JP63092630 A JP 63092630A JP 9263088 A JP9263088 A JP 9263088A JP 2754488 B2 JP2754488 B2 JP 2754488B2
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/002—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light using optical mixing
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2676—Optically controlled phased array
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子電子走査アンテナの光学的制御装置に関
するものであり、さらに詳細には、例えば１〜12GHz帯
の電波を放射するレーダーのアンテナの放射パターンを
光学的手段を用いて制御することのできる装置に関す
る。本発明の装置を用いると、特に、各アンテナ素子の
位相制御を通じてレーダーからのビームを所定の角度範
囲で走査することができる。
するものであり、さらに詳細には、例えば１〜12GHz帯
の電波を放射するレーダーのアンテナの放射パターンを
光学的手段を用いて制御することのできる装置に関す
る。本発明の装置を用いると、特に、各アンテナ素子の
位相制御を通じてレーダーからのビームを所定の角度範
囲で走査することができる。
本発明は、各放射素子を互いに独立に電気的に制御し
て走査を行うことのできる電子電子走査アンテナに応用
することができる。
て走査を行うことのできる電子電子走査アンテナに応用
することができる。
従来の技術 電子走査を行うと走査ビームの方向を変えることがで
きる。ビームの走査は、レーダーの繰り返し周波数より
も高速で行う必要がある。この高速走査を行うため、こ
の分野における公知の方法に従って各放射要素の位相を
制御する。つまり、素早い位相制御を行う必要がある。
このためには、マイクロ波位相器を各放射素子、すなわ
ち各アンテナ素子に設けている。
きる。ビームの走査は、レーダーの繰り返し周波数より
も高速で行う必要がある。この高速走査を行うため、こ
の分野における公知の方法に従って各放射要素の位相を
制御する。つまり、素早い位相制御を行う必要がある。
このためには、マイクロ波位相器を各放射素子、すなわ
ち各アンテナ素子に設けている。
発明が解決しようとする課題 これらマイクロ波位相器は電流を多く消費するだけで
なくサイズが大きいという欠点を有する。
なくサイズが大きいという欠点を有する。
アンテナ素子に対する本発明の光学的制御装置を用い
るとこれらマイクロ波位相器を使用する必要がなくな
る。
るとこれらマイクロ波位相器を使用する必要がなくな
る。
課題を解決するための手段 そこで、本発明によれば、複数であるＮ本のアンテナ
素子が所定の順番でアレイ状に配置されていて、各アン
テナ素子がそれぞれに対応する１台のマイクロ波発生装
置により、各アンテナ素子の発するマイクロ波の位相
を、隣接するアンテナ素子の発するマイクロ波の位相に
対して２π/N移相する制御をされる電子走査アンテナの
光学的制御装置であって、 − 周波数が互いに異なる少なくとも２本のビームを同
一直線上に同時に放射する光源と、 − 上記マイクロ波発生装置と同数であり、上記アンテ
ナ素子と同じ所定の順番で配置されていて、順番が後で
あるほど長さが長く、上記光源から放射された２本のビ
ームが入口から入射されて出口から透過する光路を決定
する光伝送手段と、 − おのおのが１つの光路の出口と光学的に結合してお
り、この出口から放射される光の強度を検出して上記光
源から放射された２本のビームのビートを表す周波数を
有する光強度制御信号を１つのマイクロ波発生装置に供
給する複数の光検出器からなるアレイと を備えることを特徴とする制御装置が提供される。
素子が所定の順番でアレイ状に配置されていて、各アン
テナ素子がそれぞれに対応する１台のマイクロ波発生装
置により、各アンテナ素子の発するマイクロ波の位相
を、隣接するアンテナ素子の発するマイクロ波の位相に
対して２π/N移相する制御をされる電子走査アンテナの
光学的制御装置であって、 − 周波数が互いに異なる少なくとも２本のビームを同
一直線上に同時に放射する光源と、 − 上記マイクロ波発生装置と同数であり、上記アンテ
ナ素子と同じ所定の順番で配置されていて、順番が後で
あるほど長さが長く、上記光源から放射された２本のビ
ームが入口から入射されて出口から透過する光路を決定
する光伝送手段と、 − おのおのが１つの光路の出口と光学的に結合してお
り、この出口から放射される光の強度を検出して上記光
源から放射された２本のビームのビートを表す周波数を
有する光強度制御信号を１つのマイクロ波発生装置に供
給する複数の光検出器からなるアレイと を備えることを特徴とする制御装置が提供される。
実施例 第１図と第２図を参照して、まず最初に電子電子走査
アンテナの制御装置の概略を説明する。
アンテナの制御装置の概略を説明する。
第１図はアンテナ素子E1〜ENが直線状に配置された構
成のアレイの図である。放射の主ローブは、放射波の波
面がアンテナ素子アレイの平面と角θをなす方向を向い
ている。この放射パターンは、各アンテナ素子を以下の
線形位相関係により別々に制御することにより得られ
る。
成のアレイの図である。放射の主ローブは、放射波の波
面がアンテナ素子アレイの平面と角θをなす方向を向い
ている。この放射パターンは、各アンテナ素子を以下の
線形位相関係により別々に制御することにより得られ
る。
（この式において、 λ：放射された光の波長 θ：放射された波がアンテナ素子アレイを構成する平面
となす角 x:2πラジアンだけ位相を移相させるのに必要なアンテ
ナ素子アレイの長さ である。） 実際に一方向のまわりにビームを放射するには、位相変
化を０〜２πの間に限り、かつ、各アンテナ素子を増分
２π／分（Ｎは上記の位相関係の量子化の数）で制御す
る。第２図に示したように、アンテナ素子群E1〜ENに対
しては、各アンテナ素子の位相を隣接するアンテナ素子
の位相に対して２π/N位相させるという位相制御を行
う。別のアンテナ素子群Ｅ′１〜Ｅ′Ｎに対しても同様
である。
となす角 x:2πラジアンだけ位相を移相させるのに必要なアンテ
ナ素子アレイの長さ である。） 実際に一方向のまわりにビームを放射するには、位相変
化を０〜２πの間に限り、かつ、各アンテナ素子を増分
２π／分（Ｎは上記の位相関係の量子化の数）で制御す
る。第２図に示したように、アンテナ素子群E1〜ENに対
しては、各アンテナ素子の位相を隣接するアンテナ素子
の位相に対して２π/N位相させるという位相制御を行
う。別のアンテナ素子群Ｅ′１〜Ｅ′Ｎに対しても同様
である。
従って、位相の空間分布のサンプリング関数に基づい
たこのアドレス方法を用いると、アンテナ素子アレイの
放射パターンの制御を行い、特に、ビームの偏向および
／または集束を実現することができる。この方法を実施
するためには位相を移相させるマイクロ波移相器を用い
る必要がある。例えばＮ＝４の場合には、位相を０、π
/4、３π/4、２πだけ移相させる。
たこのアドレス方法を用いると、アンテナ素子アレイの
放射パターンの制御を行い、特に、ビームの偏向および
／または集束を実現することができる。この方法を実施
するためには位相を移相させるマイクロ波移相器を用い
る必要がある。例えばＮ＝４の場合には、位相を０、π
/4、３π/4、２πだけ移相させる。
マイクロ波移相器のアレイはサイズが大きく高価であ
り、電流を多く消費する。
り、電流を多く消費する。
そこで、本発明はこの従来のシステムの欠点を解決し
たビームの位相の光学的制御装置を提供することを目的
とする。
たビームの位相の光学的制御装置を提供することを目的
とする。
第３図は本発明の装置の実施例を示す図である。この
装置は以下のものを備えている。
装置は以下のものを備えている。
− 周波数がω０とω１＝ω０＋Δωである２本のビー
ムを同時に同一直線上に放射するレーザー光源SL。
ムを同時に同一直線上に放射するレーザー光源SL。
− 互いに平行で相互に距離ｄ離れたＮ個の空間変調装
置群M1、M2、...MN。各空間変調装置はｎ×ｎ個のセル
で構成されている。各セルの反射率は、行電極に電圧Vx
を印加し、列電極に電圧Vyを印加することにより制御す
ることができる。
置群M1、M2、...MN。各空間変調装置はｎ×ｎ個のセル
で構成されている。各セルの反射率は、行電極に電圧Vx
を印加し、列電極に電圧Vyを印加することにより制御す
ることができる。
− レーザー光源から放射された２本のビームを反射し
て空間変調装置の方向に向けることのできるハーフミラ
ーMS1。
て空間変調装置の方向に向けることのできるハーフミラ
ーMS1。
− 周波数がω０で、位相が 移相した光信号と、周波数がω１で、位相が 移相した光信号とをハーフミラーMS1を介して受信する
ｎ×ｎ個の光検出器アレイ。
ｎ×ｎ個の光検出器アレイ。
（上記２つの式においては、ｃは光速であり、ｄは２つ
の空間変調装置の間の距離であり、Ｎは空間変調装置の
数である。） − 各光検出器から出力される信号により制御されるｎ
×ｎ個のマイクロ波発生装置アレイ。特に、周波数がそ
れぞれω０とω１の２本のビームのビート信号の位相が
ｎ×ｎ個のアンテナ素子の間の位相の相対値のパイロッ
トすなわち基準となる。
の空間変調装置の間の距離であり、Ｎは空間変調装置の
数である。） − 各光検出器から出力される信号により制御されるｎ
×ｎ個のマイクロ波発生装置アレイ。特に、周波数がそ
れぞれω０とω１の２本のビームのビート信号の位相が
ｎ×ｎ個のアンテナ素子の間の位相の相対値のパイロッ
トすなわち基準となる。
第３図に示されているように、各空間変調装置M1〜MN
は、レーザー光源SLからのビームの一部を反射して光検
出器P1〜PNの方向に向けるとともに、残りのビームを次
の空間変調装置に向けて透過させる。例えば、空間変調
装置M1はビームの一部を反射し、このビームの残りを空
間変調装置M2〜MNに向けて透過させる。各光検出器P1〜
PNは、ビームを反射して空間変調装置がどの空間変調装
置であるかに応じてビームが進んだ距離が異なるため
に、移相量のそれぞれ異なるビームを受ける。
は、レーザー光源SLからのビームの一部を反射して光検
出器P1〜PNの方向に向けるとともに、残りのビームを次
の空間変調装置に向けて透過させる。例えば、空間変調
装置M1はビームの一部を反射し、このビームの残りを空
間変調装置M2〜MNに向けて透過させる。各光検出器P1〜
PNは、ビームを反射して空間変調装置がどの空間変調装
置であるかに応じてビームが進んだ距離が異なるため
に、移相量のそれぞれ異なるビームを受ける。
周波数ω０とω１の間にビートがあるため、各光検出
器が受信する信号は以下のように書くことができる。
器が受信する信号は以下のように書くことができる。
（この式において、 t:時刻 z:時刻ｔまでにビームが通過した距離 c:光速 である。） ビーム間のビートの結果として、検出された光電流i
phはξの２乗に比例する。すなわち、 iph∝｜ξ|2 従って、この光電流iphは、 に比例する。
phはξの２乗に比例する。すなわち、 iph∝｜ξ|2 従って、この光電流iphは、 に比例する。
つまり、周波数がΔωのマイクロ波信号の位相φは、
レーザー光源SLから放射されたビームが進んだ距離の関
数となる。従って、この位相φは空間変調装置の間の距
離ｄによって決まる。
レーザー光源SLから放射されたビームが進んだ距離の関
数となる。従って、この位相φは空間変調装置の間の距
離ｄによって決まる。
第２図に示したように位相をＮ段階に量子化すると、
位相の単位増分が２π/Nである結果として空間変調装置
M1〜MNの間の距離ｄは、 と表される。
位相の単位増分が２π/Nである結果として空間変調装置
M1〜MNの間の距離ｄは、 と表される。
第３図のグラフでは、空間変調装置M1で反射された波
（参照用として位相φ＝０にする）と任意の空間変調装
置Ｐで反射された波の間の位相差φは、以下のように書
かれる。
（参照用として位相φ＝０にする）と任意の空間変調装
置Ｐで反射された波の間の位相差φは、以下のように書
かれる。
（ここに、ｐは空間変調装置Ｐの順番である。） 空間変調装置の実施例が第５図に示されている。この
空間変調装置は行電極と列電極により制御されるマトリ
ックス状の複数の要素を備えている。このｎ行ｍ列のマ
トリックスでは、交点１つのみが光を反射するように制
御される。他の交点は光を透過させるように制御する。
空間変調装置は行電極と列電極により制御されるマトリ
ックス状の複数の要素を備えている。このｎ行ｍ列のマ
トリックスでは、交点１つのみが光を反射するように制
御される。他の交点は光を透過させるように制御する。
従って、この空間変調装置を用いると、電圧Vx、Vyを
印加することにより入射光をＸ−Ｙ座標の１点のみで反
射させることができる。交点の数ｍ×ｎはアンテナ素子
の数に対応している。すなわち、アンテナ素子相互の間
の距離が約0.6λの場合には、 となる。（ここに、 S:アンテナの表面積 λ：放射ビームの波長 である。） 行の数ｎを列の数と等しくすることもできる。
印加することにより入射光をＸ−Ｙ座標の１点のみで反
射させることができる。交点の数ｍ×ｎはアンテナ素子
の数に対応している。すなわち、アンテナ素子相互の間
の距離が約0.6λの場合には、 となる。（ここに、 S:アンテナの表面積 λ：放射ビームの波長 である。） 行の数ｎを列の数と等しくすることもできる。
この場合には、 となる。
上記の空間変調装置を実現するには様々な物理的効果
が利用できる。
が利用できる。
上記のような機能を実現するのに利用可能な物理的効
果には以下のものがある。
果には以下のものがある。
− 液晶内の屈折率の変化（Δｎ≒0.2）の結果として
変化する基板／液晶インターフェイスの反射率。
変化する基板／液晶インターフェイスの反射率。
− 半導体材料内、特に複数の量子井戸構造内での電子
の反射率。
の反射率。
それぞれの群で位相が２π移相するように制御される
複数のアンテナ素子群を用いることも可能である。例え
ば第４図には２つのアンテナ素子群E1〜ENとＥ′１〜
Ｅ′Ｎが示されている。各アンテナ素子群は、２つの光
検出器群P1〜PNとＰ′１〜Ｐ′Ｎにより制御され、これ
ら光検出器群は同一の空間変調装置群M1〜MNにより制御
される。
複数のアンテナ素子群を用いることも可能である。例え
ば第４図には２つのアンテナ素子群E1〜ENとＥ′１〜
Ｅ′Ｎが示されている。各アンテナ素子群は、２つの光
検出器群P1〜PNとＰ′１〜Ｐ′Ｎにより制御され、これ
ら光検出器群は同一の空間変調装置群M1〜MNにより制御
される。
第６図を参照して本発明の装置の別の実施例を以下に
説明する。
説明する。
この図の構成にすると、単一のレーザー光源から２つ
の周波数ω０とω１で放射されてハーフミラーMT1、MT
2、...MTNを透過した光が空調変調装置群M1、M2、...MN
をすべて同時に照射する。これらハーフミラーは、レー
ザー光源SLから放射されたビームの方向に整列され、且
つ互いに平行に配置されている。各空間変調装置M1〜MN
にはハーフミラーMT1〜MTNがそれぞれ対応している。
の周波数ω０とω１で放射されてハーフミラーMT1、MT
2、...MTNを透過した光が空調変調装置群M1、M2、...MN
をすべて同時に照射する。これらハーフミラーは、レー
ザー光源SLから放射されたビームの方向に整列され、且
つ互いに平行に配置されている。各空間変調装置M1〜MN
にはハーフミラーMT1〜MTNがそれぞれ対応している。
空間変調装置は、印加電圧VxとVyの作用により局所的
に透過率が変化する。現在利用できる多くの空間変調装
置は以下の原理に基づいている。
に透過率が変化する。現在利用できる多くの空間変調装
置は以下の原理に基づいている。
− 薄膜トランジスタ（TFT）によりアドレスされるネ
マティック液晶内に誘起される複屈折。
マティック液晶内に誘起される複屈折。
− スメクティック液晶内での制御された拡散。
− 膜の局所的変形。
− 磁気光学効果により誘起される複屈折。
使用する装置に応じて画素のスイッチング時間がτ＝
10ナノ秒（磁気光学効果を利用した装置、半導体装置な
ど）からτ＝10ミリ秒（液晶）まで変化する。
10ナノ秒（磁気光学効果を利用した装置、半導体装置な
ど）からτ＝10ミリ秒（液晶）まで変化する。
各空間変調装置M1〜MNには、上記のハーフミラーMT1
〜MTNとは反対側に配置された別のハーフミラーMU1〜MU
Nがさらに対応している。ハーフミラーMU1〜MUNは一直
線上に互いに平行に配置されており、光を光検出器P1〜
PNに向けることができるようになっている。光検出器P1
〜PNの出力はマイクロ波発生装置G1〜GN（図示せず）に
接続されている。
〜MTNとは反対側に配置された別のハーフミラーMU1〜MU
Nがさらに対応している。ハーフミラーMU1〜MUNは一直
線上に互いに平行に配置されており、光を光検出器P1〜
PNに向けることができるようになっている。光検出器P1
〜PNの出力はマイクロ波発生装置G1〜GN（図示せず）に
接続されている。
各空間変調装置M1〜MNは、光源から放射されたビーム
の一部が透過して光検出器の方向を向くように制御す
る。
の一部が透過して光検出器の方向を向くように制御す
る。
光検出器P1〜PNは、異なる光路をたどったビームを受
信する。光路の長さは、光検出器P1〜PNの順番１〜Ｎを
表す数値が大きくなるほど長くなる。光路の長さが異な
ることから、各空間変調装置の位置は、隣接した２つの
空間変調装置の間の位相の差が２π/Nとなるように、す
なわち空間変調装置M1と空間変調装置MNの間の位相差が
２πとなるように決める。
信する。光路の長さは、光検出器P1〜PNの順番１〜Ｎを
表す数値が大きくなるほど長くなる。光路の長さが異な
ることから、各空間変調装置の位置は、隣接した２つの
空間変調装置の間の位相の差が２π/Nとなるように、す
なわち空間変調装置M1と空間変調装置MNの間の位相差が
２πとなるように決める。
第７図には本発明の装置の別の実施例が示されてい
る。この実施例からは、第６図のシステムに反射機能を
有する空間変調装置を用いることも可能であることがわ
かる。
る。この実施例からは、第６図のシステムに反射機能を
有する空間変調装置を用いることも可能であることがわ
かる。
空間変調装置M1、M2、...MNは同一平面内で一方向に
配置されている。光源SLは、周波数がそれぞれω０とω
１である２本の同一直線上のビームをハーフミラーMWに
向けて放射する。このハーフミラーMWは空間変調装置M1
〜MNの整列方向に平行な方向にこれら２本のビームを透
過させる。各空間変調装置M1〜MNにはハーフミラーMV1
〜MVNがそれぞれ対応している。ハーフミラーMV1〜MVN
はビームの方向に整列しており、それぞれがビームの一
部を対応する空間変調装置の方向に反射する。各空間変
調装置は、いずれか１つのみ（またはその表面の一部）
がビームの一部を対応するハーフミラーの方向に反射す
るように制御する。対応するハーフミラーは反射された
このビームの一部を反射し、ハーフミラーMWを介して光
検出器P1〜PNに伝える。このようにして、空間変調装置
M1は周波数ω０のビームの一部を光検出器P1の方向に反
射し、空間変調装置MNはこのビームの別の一部を光検出
器PNの方向に反射する。
配置されている。光源SLは、周波数がそれぞれω０とω
１である２本の同一直線上のビームをハーフミラーMWに
向けて放射する。このハーフミラーMWは空間変調装置M1
〜MNの整列方向に平行な方向にこれら２本のビームを透
過させる。各空間変調装置M1〜MNにはハーフミラーMV1
〜MVNがそれぞれ対応している。ハーフミラーMV1〜MVN
はビームの方向に整列しており、それぞれがビームの一
部を対応する空間変調装置の方向に反射する。各空間変
調装置は、いずれか１つのみ（またはその表面の一部）
がビームの一部を対応するハーフミラーの方向に反射す
るように制御する。対応するハーフミラーは反射された
このビームの一部を反射し、ハーフミラーMWを介して光
検出器P1〜PNに伝える。このようにして、空間変調装置
M1は周波数ω０のビームの一部を光検出器P1の方向に反
射し、空間変調装置MNはこのビームの別の一部を光検出
器PNの方向に反射する。
4GHz未満の周波数（Ｓバンド）だと、２種類の波ω０
とω１は、マイクロ波信号Δω＝ω１＝ω０により制御
される音響光学セルを用いて容易に発生させることがで
きる。より高い周波数（４〜12GHz）では超音波吸収が
起こるので音響光学セルは使用できない。マイクロ波の
分野で所望の値の周波数差を得るには以下のようにす
る。
とω１は、マイクロ波信号Δω＝ω１＝ω０により制御
される音響光学セルを用いて容易に発生させることがで
きる。より高い周波数（４〜12GHz）では超音波吸収が
起こるので音響光学セルは使用できない。マイクロ波の
分野で所望の値の周波数差を得るには以下のようにす
る。
− ブラッグセルを組み合わせる。
− 同一のレーザー共振器（ガスレーザー、半導体レー
ザー）の２つのモードの間のビート。
ザー）の２つのモードの間のビート。
− 周波数の差がΔωに等しい単一周波数の独立な２つ
のレーザー（半導体レーザー）の間のビート。
のレーザー（半導体レーザー）の間のビート。
上記の装置の改良として、長さが同じn2本のシングル
モード光ファイバを用いて信号を光検出器アレイの方向
に伝達する方法がある。これら光ファイバを用いると、
アンテナの放射部と位相制御を行う光学的処理装置とを
互いに独立にすることができる。
モード光ファイバを用いて信号を光検出器アレイの方向
に伝達する方法がある。これら光ファイバを用いると、
アンテナの放射部と位相制御を行う光学的処理装置とを
互いに独立にすることができる。
第３図のシステムにこの構成を適用すると第８図に示
したシステムが得られる。この図のシステムでは、空間
変調装置M1、M2、...MNでそれぞれ反射されたビームの
異なる部分が光ファイバF1、F2、...FNを介して光検出
器P1、P2、...PNに向けて伝達される。上記の説明か
ら、各光ファイバF1、F2、...FNは、位相差を導入した
い場合を除いては同一の長さでなければならないことが
わかる。位相差を導入する場合には、各光ファイバの長
さを変える。
したシステムが得られる。この図のシステムでは、空間
変調装置M1、M2、...MNでそれぞれ反射されたビームの
異なる部分が光ファイバF1、F2、...FNを介して光検出
器P1、P2、...PNに向けて伝達される。上記の説明か
ら、各光ファイバF1、F2、...FNは、位相差を導入した
い場合を除いては同一の長さでなければならないことが
わかる。位相差を導入する場合には、各光ファイバの長
さを変える。
本発明を説明するため、数値の一例を挙げる。数値は
もちろんここに示す値に限られない。
もちろんここに示す値に限られない。
表面積Ｓ＝10m2のアンテナを用いる。検出周波数はΔ
ｆ＝5GHzである。すなわち、アンテナから放射される波
の波長はλ＝6cmでなくてはならない。
ｆ＝5GHzである。すなわち、アンテナから放射される波
の波長はλ＝6cmでなくてはならない。
アンテナ素子の数は、相互の間隔が0.6λだと n2＝3Sλ-2 である。
第３図の実施例で位相を４段階（Ｎ＝４）にすると、
空間変調装置の相互間の距離ｄは以下のように表され
る。
空間変調装置の相互間の距離ｄは以下のように表され
る。
周波数がω０とω１の２本のビームの間のビートΔω
＝ω１−ω０＝5GHzをS/N比＝30dBで検出するために
は、受信器での光のパワーがρ０＝10μＷである必要が
ある。
＝ω１−ω０＝5GHzをS/N比＝30dBで検出するために
は、受信器での光のパワーがρ０＝10μＷである必要が
ある。
周波数ω０とω１で放射されるレーザーのパワーは、 PL＝n2P0 すなわち、PL＝100mWでなくてはならない。
周波数に差をつけるためには、2.5GHzで動作するLiNb
O3製の２つのブラッグセルを備える周波数変換器を用い
る。
O3製の２つのブラッグセルを備える周波数変換器を用い
る。
各空間変調装置は、100×100画素のマトリックスの形
態によるとよい。各画素のサイズは30×30μｍにする。
態によるとよい。各画素のサイズは30×30μｍにする。
発明の効果 アンテナの走査を行う上記の本発明の制御装置には以
下の利点がある。
下の利点がある。
− 空間変調装置において光学的遅延をプログラム可能
にすることによりマイクロ波信号の位相を制御できる。
従って、本発明の装置を用いるとマイクロ波移相器とそ
の電源システムを省略することが可能である。
にすることによりマイクロ波信号の位相を制御できる。
従って、本発明の装置を用いるとマイクロ波移相器とそ
の電源システムを省略することが可能である。
− レーザー光源からの光を照射される空間変調装置を
２次元アレイの半導体レーザで置換することができる。
２次元アレイの半導体レーザで置換することができる。
− 入射ビームの周波数ω０とω１を変えることができ
る（周波数可変性）。
る（周波数可変性）。
もちろん、上記の説明は単なる例であって本発明がこ
れだけに限定されることはなく、本発明の範囲内で他の
変形例を考えることができる。上記の数値は、単に説明
をわかりやすくするための例として示した。
れだけに限定されることはなく、本発明の範囲内で他の
変形例を考えることができる。上記の数値は、単に説明
をわかりやすくするための例として示した。
第１図は、従来の電子電子走査アンテナの概略図であ
る。 第２図は、従来の電子電子走査アンテナの動作を説明す
るグラフである。 第３図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置の概略図である。 第４図は、電子電子走査アンテナのさらに改良された光
学的制御装置の概略図である。 第５図は、本発明の光学的制御装置に用いられる空間変
調装置の一実施例を示す図である。 第６図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置の別の実施例を示す図である。 第７図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置のさらに別の実施例を示す図である。 第８図は、他の実施例にも適用可能な第３図の光学的制
御装置の変形例を示す図である。 〔主な参照符号〕 E1〜EN、Ｅ′１〜Ｅ′Ｎ……アンテナ素子、 F1〜FN……光ファイバ、 G1〜GN、Ｇ′１〜Ｇ′Ｎ……マイクロ波発生装置、 M1〜MN……空間変調装置、 MS1、MT1〜MTN、MU1〜MUN、MV1〜MVN……ハーフミラ
ー、 P1〜PN、Ｐ′１〜Ｐ′Ｎ……光検出器、 SL……光源
る。 第２図は、従来の電子電子走査アンテナの動作を説明す
るグラフである。 第３図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置の概略図である。 第４図は、電子電子走査アンテナのさらに改良された光
学的制御装置の概略図である。 第５図は、本発明の光学的制御装置に用いられる空間変
調装置の一実施例を示す図である。 第６図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置の別の実施例を示す図である。 第７図は、電子電子走査アンテナに対する本発明の光学
的制御装置のさらに別の実施例を示す図である。 第８図は、他の実施例にも適用可能な第３図の光学的制
御装置の変形例を示す図である。 〔主な参照符号〕 E1〜EN、Ｅ′１〜Ｅ′Ｎ……アンテナ素子、 F1〜FN……光ファイバ、 G1〜GN、Ｇ′１〜Ｇ′Ｎ……マイクロ波発生装置、 M1〜MN……空間変調装置、 MS1、MT1〜MTN、MU1〜MUN、MV1〜MVN……ハーフミラ
ー、 P1〜PN、Ｐ′１〜Ｐ′Ｎ……光検出器、 SL……光源
Claims (13)
- 【請求項１】複数であるＮ本のアンテナ素子が所定の順
番でアレイ状に配置されていて、各アンテナ素子がそれ
ぞれに対応する１台のマイクロ波発生装置により、各ア
ンテナ素子の発するマイクロ波の位相を、隣接するアン
テナ素子の発するマイクロ波の位相に対して２π/N移相
する制御をされる電子走査アンテナの光学的制御装置で
あって、 − 周波数が互いに異なる少なくとも２本のビームを同
一直線上に同時に放射する光源と、 − 上記マイクロ波発生装置と同数であり、上記アンテ
ナ素子と同じ所定の順番で配置されていて、順番が後で
あるほど長さが長く、上記光源から放射された２本のビ
ームが入口から入射されて出口から透過する光路を決定
する光伝送手段と、 − おのおのが１つの光路の出口と光学的に結合してお
り、この出口から放射される光の強度を検出して上記光
源から放射された２本のビームのビートを表す周波数を
有する光強度制御信号を１つのマイクロ波発生装置に供
給する複数の光検出器からなるアレイと を備えることを特徴とする制御装置。 - 【請求項２】上記光伝送手段が、上記光路と同数あって
反射率が制御された空間変調装置を備え、各空間変調装
置は、上記光源から放射された２本のビームを受けて該
ビームを所定の１つの光検出器の方向に反射することを
特徴とする請求項１に記載の制御装置。 - 【請求項３】上記各空間変調装置と上記光源の間の距離
がそれぞれ異なることを特徴とする請求項２に記載の制
御装置。 - 【請求項４】上記光源から放射された２本のビームを受
けて再び上記空間変調装置の方向に透過させるととも
に、該空間変調装置により反射されたビームを上記光検
出器の方向に通過させるハーフミラーを備えることを特
徴とする請求項２に記載の制御装置。 - 【請求項５】上記空間変調装置が互いに平行に配置され
た平坦な形状の空間変調装置であることを特徴とする請
求項２に記載の制御装置。 - 【請求項６】上記各空間変調装置が液晶セルを備えるこ
とを特徴とする請求項２に記載の制御装置。 - 【請求項７】上記各空間変調装置が、磁気光学効果によ
り複屈折が誘起される装置であることを特徴とする請求
項２に記載の制御装置。 - 【請求項８】上記各空間変調装置が、電気的に反射特性
を制御できる半導体材料で構成された装置であることを
特徴とする請求項２に記載の制御装置。 - 【請求項９】上記光伝送手段が、各光路に１本の光ファ
イバを有することを特徴とする請求項１に記載の制御装
置。 - 【請求項１０】上記光伝送手段が、上記光路と同数あっ
て透過率が制御された空間変調装置を備え、各空間変調
装置は、上記光源から放射された２本のビームを受けて
該ビームを所定の１つの光検出器の方向に透過させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の制御装置。 - 【請求項１１】上記各空間変調装置が一方向に配置され
ており、上記光源はこの方向に平行に上記ビームを放射
し、上記光伝送手段は、該ビームに沿って配置された第
１のハーフミラー群をさらに備え、該ハーフミラーのお
のおのを上記空間変調装置のうちの１つに対応させて該
空間変調装置に向けて上記の２本のビームの一部を透過
させることを特徴とする請求項10に記載の制御装置。 - 【請求項１２】上記光伝送手段が、上記方向に互いに平
行に配置されていてそれぞれが上記空間変調装置のうち
の１つに対応し、各空間変調装置を通過したビームを所
定の１つの光検出器の方向に向けて反射する第２のハー
フミラー群を備えることを特徴とする請求項11に記載の
制御装置。 - 【請求項１３】上記空間変調装置が一方向に配置されて
おり、上記光源はこの方向に平行に上記ビームを放射
し、上記光伝送手段は、該ビームに沿って配置されたハ
ーフミラー群を備え、該ハーフミラーのおのおのを上記
空間変調装置のうちの１つに対応させて該空間変調装置
に対して垂直に上記の２本のビームの一部を透過させる
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8705267 | 1987-04-14 | ||
| FR8705267A FR2614136B1 (fr) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | Dispositif de commande optique d'une antenne a balayage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6416002A JPS6416002A (en) | 1989-01-19 |
| JP2754488B2 true JP2754488B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=9350094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092630A Expired - Fee Related JP2754488B2 (ja) | 1987-04-14 | 1988-04-14 | 電子走査アンテナの光学的制御装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0287444B1 (ja) |
| JP (1) | JP2754488B2 (ja) |
| DE (1) | DE3872032T2 (ja) |
| FR (1) | FR2614136B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE3769301D1 (de) * | 1986-12-03 | 1991-05-16 | Philips Nv | Magnetkopf mit einem elektro-chemisch inerten spalt aus hartem material. |
| NL9000369A (nl) * | 1990-02-16 | 1991-09-16 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Antennesysteem met variabele bundelbreedte en bundelorientatie. |
| FR2659754B1 (fr) * | 1990-03-16 | 1994-03-25 | Thomson Csf | Dispositif de creation de retards optiques et application a un systeme de commande optique d'une antenne a balayage. |
| FR2674391B1 (fr) * | 1991-03-19 | 1993-06-04 | Thomson Csf | Dispositif d'intercorrelation large bande et dispositif mettant en óoeuvre ce procede. |
| US5103495A (en) * | 1991-04-11 | 1992-04-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Partitioned optical delay line architecture for time steering of large 1-D array antennas |
| FR2681988A1 (fr) * | 1991-09-27 | 1993-04-02 | Thomson Csf | Laser de puissance a deflexion. |
| US5365239A (en) * | 1991-11-06 | 1994-11-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber optic feed and phased array antenna |
| US5191339A (en) * | 1992-03-05 | 1993-03-02 | General Electric Company | Phased-array antenna controller |
| US5187487A (en) * | 1992-03-05 | 1993-02-16 | General Electric Company | Compact wide tunable bandwidth phased array antenna controller |
| US5461687A (en) * | 1992-03-18 | 1995-10-24 | Trw Inc. | Wavelength controlled optical true time delay generator |
| US5936484A (en) * | 1995-02-24 | 1999-08-10 | Thomson-Csf | UHF phase shifter and application to an array antenna |
| FR2755516B1 (fr) | 1996-11-05 | 1999-01-22 | Thomson Csf | Dispositif compact d'illumination |
| US6243012B1 (en) | 1996-12-31 | 2001-06-05 | Lucent Technologies Inc. | Inexpensive modulated backscatter reflector |
| FR2819061B1 (fr) * | 2000-12-28 | 2003-04-11 | Thomson Csf | Dispositif de controle de polarisation dans une liaison optique |
| US8824895B2 (en) * | 2008-07-03 | 2014-09-02 | National Institute Of Information And Communications Technology | Radio-on-fiber unit and radio-on-fiber system |
| EP2244102A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-27 | Astrium Limited | Radar system |
| CN112350073B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-11-26 | 北京理工大学 | 一种基于次镜阵列的超大口径反射天线 |
| JP7559935B2 (ja) * | 2021-03-30 | 2024-10-02 | 日本電気株式会社 | 液晶アンテナ及び液晶アンテナの製造方法 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US3878520A (en) * | 1973-01-24 | 1975-04-15 | Stanford Research Inst | Optically operated microwave phased-array antenna system |
| US4028702A (en) * | 1975-07-21 | 1977-06-07 | International Telephone And Telegraph Corporation | Fiber optic phased array antenna system for RF transmission |
| NL7807170A (nl) * | 1978-06-30 | 1980-01-03 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Radarsysteem. |
| US4241351A (en) * | 1979-05-11 | 1980-12-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Array antenna controller |
| US4238797A (en) * | 1979-05-25 | 1980-12-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multi-beam antenna controller |
| US4583096A (en) * | 1983-05-23 | 1986-04-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Fiber optic data distribution for phased array antenna |
| US4739334A (en) * | 1986-09-30 | 1988-04-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electro-optical beamforming network for phased array antennas |
-
1987
- 1987-04-14 FR FR8705267A patent/FR2614136B1/fr not_active Expired
-
1988
- 1988-04-08 EP EP88400856A patent/EP0287444B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-04-08 DE DE8888400856T patent/DE3872032T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-11 US US07/180,313 patent/US4864312A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-04-14 JP JP63092630A patent/JP2754488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6416002A (en) | 1989-01-19 |
| EP0287444B1 (fr) | 1992-06-17 |
| DE3872032D1 (de) | 1992-07-23 |
| EP0287444A1 (fr) | 1988-10-19 |
| FR2614136A1 (fr) | 1988-10-21 |
| US4864312A (en) | 1989-09-05 |
| FR2614136B1 (fr) | 1989-06-09 |
| DE3872032T2 (de) | 1993-01-14 |
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