JP3083994B2 - 光制御型フェーズドアレーアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光空間において高
周波信号を処理することにより、デジタル信号処理をす
ることなく、所定の方向から到来する複数の電波を受信
し、又は所定の方向に電波を送信する光制御型フェーズ
ドアレーアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、特開平０３−０４４２０２号
公報に開示された第１の従来例の光制御型フェーズドア
レーアンテナのブロック図である。図１６において、光
放射器１０１は、光放射器１０１の内部に設けられたレ
ーザダイオードから放射されるビーム光を２つの分岐光
に分岐し、一方の分岐光をそのまま第１のビーム光１０
３として出力し、他方の分岐光の周波数を発振器１０２
から入力される無線信号の周波数だけ偏移させてビーム
幅ｄの第２のビーム光１０４として出力する。

【０００３】光放射器１０１から放射された第１のビー
ム光１０３は、ミラー１０５を介してイメージマスク１
０６に入射され、イメージマスク１０６を透過する。イ
メージマスク１０６は、入射された第１のビーム光１０
３を扇形ビームパターンなどの所望のアンテナ放射パタ
ーンのビーム形状に対応したビーム光１０７に変換し
て、フーリエ変換レンズ８に放射する。次いで、フーリ
エ変換レンズ８は、入射されたビーム光１０７を空間的
にフーリエ変換して、変換後のビーム幅ｄのビーム光１
０９をビーム合成器１０に放射する。一方、光放射器１
０１から放射された第２のビーム光１０４は分布調整器
１３１に放射され、分布調整器１３１は、第２のビーム
光１０４を所定のビーム幅に調整し、調整後の第２のビ
ーム光を基準ビーム光１３２としてビーム合成器１０に
放射する。ビーム合成器１０は、フリーエ変換レンズ８
からのビーム光１０９と分布調整器１３１からの基準ビ
ーム光１３２とを混合して合成した後、ビーム幅ｄの合
成光１１１をファイバアレー１２に放射する。

【０００４】ファイバアレー１２は、所定の間隔を置か
れてサンプリング光ファイバの長手方向が平行になるよ
うに、ある平面に並置された複数Ｍ本のサンプリング光
ファイバからなり、このファイバアレー１２に入射され
る合成光１１１は、空間的にサンプリングされ各サンプ
リング光ファイバに入射される。各サンプリング光ファ
イバに入射された各ビーム光は、それぞれＭ本の光ファ
イバケーブル１３−１乃至１３−Ｍを介して、各光電変
換器１４−１乃至１４−Ｍに入射される。光電変換器１
４−１乃至１４−Ｍはそれぞれ、入射されたビーム光を
上記第１のビーム光１０３と上記第２のビーム光１０４
の差の周波数であって、入力されるビーム光の振幅に比
例しかつその位相に一致した無線信号に光電変換した
後、電力増幅器１５−１乃至１５−Ｍと給電線１６−１
乃至１６−Ｍとを介して直線上又は平面上で並置される
アンテナ素子１７−１乃至１７−Ｍに出力する。これに
よって、無線信号がアンテナ素子１７−１乃至１７−Ｍ
から上記イメージマスク６で設定される放射パターンで
空間に放射されるというものである。

【０００５】また、光り空間で処理された高周波信号を
用いて、アレーアンテナで受信された信号を処理する試
み（以下、第２の従来例という。）は、従来技術文献
「Ｇ．Ａ．Ｋｏｅｐｔ，“Ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ ｆｏｒ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒｅｙ ａｎｔ
ｅｎｎａ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ”，ＳＰＩＥ４７
７，ｐｐ．７５〜８１，１９８４年５月」に示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
に示した第１の従来例の光制御型フェーズドアレーアン
テナは、到来する電波を受信することができないという
問題点と、複数の無線信号を放射することができないと
いう問題点があった。また、上記従来技術文献に示され
た第２の従来例は、複数の信号を受信することができな
いという問題点があった。また、第１及び第２の従来例
は、いずれもビーム合成器を用いて構成しているので、
光軸を一致させるアライナー調整が難しく、光学処理系
が大きくなるという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、以上の問題点を解決し
て、所定の方向から到来する複数の電波を受信すること
ができる小型で構成が簡単な光制御型フェーズドアレー
アンテナを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の入力高
周波信号を光学空間で処理することにより、デジタル信
号処理をすることなく所定の位相傾斜を有する複数の信
号を生成する光学信号処理手段と、当該信号処理手段か
ら出力される複数の信号を用いて受信信号を処理するこ
とにより、それぞれ所定の方向から到来する複数の電波
に対応する各中間周波数信号を出力する回路とを見いだ
して完成させたものである。すなわち、本発明に係る光
制御型フェーズドアレーアンテナは、複数Ｎ個のアンテ
ナ素子からなるアレーアンテナを備え、それぞれ所定の
方向から到来するＭ個の電波を受信して出力するフェー
ズドアレーアンテナであって、Ｍ個の入力高周波信号を
光学的に信号処理することにより、それぞれ上記各電波
の到来方向に対応する位相と対応する入力高周波信号と
同一の周波数とを有するＭ個の信号成分を含み、上記各
アンテナ素子に対応する複数Ｎ個の光学処理信号を出力
する光学信号処理手段と、上記各アンテナ素子に対応し
て設けられ、対応するアンテナ素子によって受信される
受信信号と、当該アンテナ素子に対応して上記光学信号
処理手段から出力される上記光学処理信号とを混合し
て、当該受信信号の周波数と当該光学処理信号の周波数
との差の周波数を有する周波数変換信号を出力する複数
Ｎ個の周波数変換手段と、上記複数Ｎ個の周波数変換手
段から出力される複数Ｎ個の周波数変換信号を合成する
合成器とを備え、上記各電波の周波数とそれぞれ中間周
波数だけ異なる周波数を有するＭ個の参照信号が上記入
力高周波信号として入力されたときに、上記合成器か
ら、それぞれ上記各中間周波数を有しかつ上記各電波に
対応したＭ個の中間周波数信号を、受信信号として出力
することを特徴とする。

【０００９】また、本発明において、上記光学信号処理
手段を小型に構成し、かつアライナー調整を簡単にする
ために、上記光学信号処理手段が、基準周波数に設定さ
れた基準ビーム光と、それぞれ上記基準ビーム光に等し
い位相を有しかつ上記基準周波数からそれぞれ入力高周
波信号の周波数だけ異なる周波数に設定された複数Ｍ個
の信号処理ビーム光とを発生して出力する光発生手段
と、上記各信号処理ビーム光を互いに異なる位置から互
いに実質的に同一の方向に放射し、かつ上記基準ビーム
光を上記各信号処理ビーム光と実質的に同一の方向に放
射する光放射手段と、上記光放射手段から放射された上
記各信号処理ビーム光と基準ビーム光とを、所定の像平
面に集光して、当該像平面上に干渉縞を形成する集光手
段と、上記像平面上の上記各アンテナ素子に対応した位
置にそれぞれ設けられた複数Ｎ個の光検出手段によっ
て、上記干渉縞を空間的にサンプリングして、上記各ア
ンテナ素子に対応した複数Ｎ個のサンプリングビーム光
を出力するサンプリングアレーと、上記各サンプリング
ビーム光を光電変換する光電変換手段とを備え、上記光
放射手段における上記各信号処理ビーム光を放射する位
置と、上記サンプリングアレーにおける上記サンプリン
グビーム光をサンプリングする位置とを受信する電波の
到来方向に対応させて設定し、複数Ｎ個の光学処理信号
を出力することが好ましい。

【００１０】また、本発明は、上記各光学信号処理手段
が、上記光放射手段を移動させる移動手段を備えること
により、受信することができる電波の到来方向及び高周
波ビームの形成方向とを変化させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 ＜第１の実施形態＞ 図１は、本発明に係る第１の実施形態の光制御型フェー
ズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。当
該第１の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナ
は、複数Ｎ個のアンテナ素子１７−１〜１７−Ｎが一直
線上に等間隔で配列されたアレーアンテナ１７と送受信
モジュール６０と光学信号処理装置１０と合成器６６と
を備えて、以下のように送受信することを特徴とする。

【００１２】すなわち、受信時には、 （１）各アンテナ素子１７−ｎ（ｎ＝１，２，３，…，
Ｎ、以下本明細書において同様とする。）は、所定の複
数Ｍ個の基地局から送信された電波Ｒｗ（ｍ）（ｍ＝
１，２，３，…，Ｍ、以下本明細書において同様とす
る。）をそれぞれ、隣接したアンテナ素子間において各
電波Ｒｗ（ｍ）の到来方向に対応した位相差β_mで受信
して、それぞれ受信した受信信号Ｒ（ｎ）を送受信モジ
ュール６０に出力する。ここで、受信信号Ｒ（ｎ）は、
到来する複数Ｍ個の各電波Ｒｗ（ｍ）に対応する各受信
信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）を有し、受信信号成分Ｒｅ
（ｍ，１）〜受信信号成分Ｒｅ（ｍ，Ｎ）は電波Ｒｗ
（ｍ）の到来方向に対応した位相傾斜を有する。 （２）光学信号処理装置１０は、入力される複数Ｍ個の
入力高周波信号Ｓ（ｍ）を光学的に処理をすることによ
り、それぞれ各電波Ｒｗ（ｍ）に対応する各参照信号成
分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）を有し、各受信信号Ｒ（ｎ）に対応
したＮ個の参照信号Ｒｃ（ｎ）を生成して、送受信モジ
ュール６０に出力する。ここで、各参照信号成分Ｒｃｅ
（ｍ，ｎ）は、詳細後述するように光学的に信号処理が
されているので、各受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）の周波
数に比較して、中間周波数ｆ_IF（ｍ）だけ低い周波数を
有しかつ各受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）と逆の位相を有
する。すなわち、参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，１）〜参照
信号成分Ｒｃｅ（ｍ，Ｎ）は、受信信号成分Ｒｅ（ｍ，
１）〜受信信号成分Ｒｅ（ｍ，Ｎ）と逆の位相傾斜を有
する。 （３）送受信モジュール６０は、参照信号Ｒｃ（ｎ）の
各参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）の位相を反転させた
後、入力される受信信号Ｒ（ｎ）と対応する参照信号Ｒ
ｃ（ｎ）とを混合して、受信信号Ｒ（ｎ）の周波数と参
照信号Ｒｃ（ｎ）の周波数との差の周波数を有する各中
間周波数信号ＩＦ_A（ｎ）を合成器６６に出力する。こ
こで、受信信号Ｒ（ｎ）と参照信号Ｒｃ（ｎ）とはそれ
ぞれ、複数Ｍ個の受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）と複数Ｍ
個の参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）とを含んでいるの
で、中間周波数信号ＩＦ_A（ｎ）は、各受信信号成分Ｒ
ｅ（ｍ，ｎ）と各参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）の差の
各中間周波数ｆ_IF（ｍ）を有する各中間周波数信号成分
ＩＦ（ｍ，ｎ）を含む。 （４）合成器６６は、入力される複数Ｎ個の中間周波数
信号ＩＦ_A（ｎ）を合成して、中間周波数信号ＩＦを出
力する。ここで、中間周波数信号ＩＦには、図７に示す
ように、アレーアンテナ１７に到来する各電波Ｒｗ
（ｍ）に対応する複数Ｍ個の中間周波数信号ＩＦ
_B（ｍ）を含む。この中間周波数信号ＩＦ_B（ｍ）はＮ個
の中間周波数信号成分ＩＦ（ｍ，ｎ）が合成された信号
である。以上のようにして、アレーアンテナ１７で受信
された信号のうち、各参照信号Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）の位相
が反転された後の上記参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）と
位相傾斜が一致する信号が合成器６６から出力され、一
致しない信号は実質的に出力されない。すなわち、アレ
ーアンテナ１７に到来する電波の中から所望の電波Ｒｗ
（ｍ）のみを受信して、当該電波Ｒｗ（ｍ）に対応する
各中間周波数信号ＩＦ_B（ｍ）を出力する。

【００１３】また、送信時には、 （１）光学信号処理装置１０は、入力される複数Ｍ個の
送信信号Ｔ（ｍ）を光学的に処理をして、各アンテナ素
子１７−ｎに対応した複数Ｎ個のアンテナ放射信号Ｔ_A
（ｎ）を生成して送受信モジュール６０に出力する。こ
こで、各アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）は、各アンテナ放
射信号Ｔ_A（ｎ）が対応する各アンテナ素子１７−ｎか
ら放射された時に、送信信号Ｔ（ｍ）が所定の方向に高
周波ビームＢ（ｍ）を形成して放射されるように、光学
的に信号処理された高周波信号であって、それぞれ送信
信号Ｔ（ｍ）に対応した複数Ｍ個の送信信号成分Ｔｅ
（ｍ，ｎ）を含む。そして、この送信信号成分Ｔｅ
（ｍ，１）〜Ｔｅ（ｍ，Ｎ）は、送信信号Ｔ（ｍ）の送
信方向に対応した位相傾斜を有する。 （２）送受信モジュール６０は、入力された各アンテナ
放射信号Ｔ_A（ｎ）をそれぞれ、電力増幅した後、対応
する各アンテナ素子１７−ｎに出力する。 （３）アレーアンテナ１７は、入力される各アンテナ放
射信号Ｔ_A（ｎ）を対応する各アンテナ素子１７−ｎか
ら放射することにより、送信信号Ｔ（ｍ）を所定の方向
に高周波ビームＢ（ｍ）を形成して放射する。

【００１４】以下、図１〜図３を参照して、第１の実施
形態の光制御型フェーズドアレーアンテナの構成を詳細
に説明する。図１に示すように、当該光制御型フェーズ
ドアレーアンテナにおいて、複数Ｍ個の高周波発振器４
−ｍはそれぞれ、対応するアンテナ素子で受信された受
信信号Ｒ（ｎ）に比較して中間周波数ｆ_IF（ｍ）だけ低
い周波数を有する高周波信号Ｓｏ（ｍ）を発生してスイ
ッチＳＷ１−ｍのｂ接点に出力する。ここで、複数Ｍ個
のスイッチＳＷ１−ｍはそれぞれ共通端子とａ接点、ｂ
接点を有し、共通端子が光学信号処理装置１０に接続さ
れ、後述する送受信切換制御器６７からのスイッチ制御
信号Ｃ_swに従ってａ接点又はｂ接点に切り替えられて、
高周波信号Ｓｏ（ｍ）又は送信信号Ｔ（ｍ）を入力高周
波信号Ｓ（ｍ）として光学信号処理装置１０に入力す
る。ここで、各送信信号Ｔ（ｍ）は、所定のベースバン
ド信号に従って、例えばＰＳＫ、ＱＡＭなどの所定の変
調方式で変調されている。また、送受信切換制御器６７
は、所定の時間間隔で送受信を切り替えるようにスイッ
チＳＷ１−ｍを制御する。

【００１５】また、図２に示すように、光学信号処理装
置１０は、位相同期型光放射器１と放射レンズアレー２
０とフーリエ変換レンズ８とファイバアレー１２と複数
Ｎ個の光電変換器１４−ｎと複数Ｎ個の帯域通過フィル
タ１５−ｎからなる。当該光学信号処理装置１０におい
て、入力高周波信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｍ）は位相同期型光
放射器１に入力され、位相同期型光放射器１は、詳細後
述するように所定の周波数ｆｏを有する基準ビーム光を
光ファイバケーブル６を介して放射レンズアレー２０に
出力する一方、基準ビーム光の周波数ｆｏからそれぞれ
入力される複数Ｍ個の入力高周波信号Ｓ１〜ＳＭの各周
波数だけ異なる複数Ｍ個のビーム光Ｌ１〜ＬＭを放射レ
ンズアレー２０に出力する。

【００１６】すなわち、位相同期型光放射器１は、図３
に示すように、レーザダイオード１８−１〜１８−Ｍ，
１９と、光分配器２１−１〜２１−Ｍ，２２，２３と、
ビーム合成器３３−１〜３３−Ｍと、光電変換器３４−
１〜３４−Ｍと、信号比較器３５−１〜３５−Ｍとを備
える。位相同期型光放射器１において、入力高周波信号
Ｓ（１）〜Ｓ（Ｍ）はそれぞれ、図３に示すように、信
号比較器３５−１〜３５−Ｍに入力される。また、位相
同期型光放射器１において、各レーザダイオード１８−
ｍは、所定の周波数を有するビーム光を発生して出力す
る。光分配器２１−ｍは、例えばビームスプリッタ等か
らなり、レーザダイオード１８−ｍから出力されるビー
ム光を２分配して、一方の分岐ビーム光をビーム光Ｌｍ
として位相同期型光放射器１に接続された光放射器アレ
ー２０に出力し、他方の分岐ビーム光をビーム合成器３
３−ｍに出力する。

【００１７】一方、レーザダイオード１９は、所定の周
波数ｆｏを有する基準ビーム光を発生して出力する。光
分配器２２は、例えばビームスプリッタ等からなり、レ
ーザダイオード１９から出力される基準ビーム光を２分
配して、一方の分岐基準ビーム光を基準ビーム光として
光ファイバケーブル６を介してＧＲＩＮレンズ２−ｒに
出力し、他方の分岐基準ビーム光を光分配器２３に出力
する。光分配器２３は、光分配器２２から出力された他
方の分岐基準ビーム光を複数Ｍ個に分配して、分配した
分岐基準ビーム光をそれぞれビーム合成器３３−１〜３
３−Ｍに出力する。

【００１８】ビーム合成器３３−ｍは、光分配器２３か
ら入力された分岐基準ビーム光と光分配器２１−ｍから
入力された分岐ビーム光とを合成して、合成後の合成ビ
ーム光を光電変換器３４−ｍに出力する。光電変換器３
４−ｍは、入力された合成ビーム光を分岐ビーム光と分
岐基準ビーム光との差の周波数を有する無線信号に光電
変換して信号比較器３５−ｍに出力する。信号比較器３
５−ｍは、光電変換器３４−ｍから入力される無線信号
と、ＳＷ１−ｍを介して入力される無線信号Ｓ（ｍ）と
を比較し、２つの信号の周波数差に比例した誤差電圧信
号Ｃｍをレーザダイオード１８−ｍに出力する。この誤
差電圧信号Ｃｍに応答してレーザダイオード１８−ｍの
励起電流が変化し、これによりレーザダイオード１８−
ｍの発振周波数が変化する。

【００１９】以上のように構成された位相同期型光放射
器１においては、信号比較器３５−ｍに入力される２つ
の無線信号の各周波数が一致するように、レーザダイオ
ード１８−ｍの発振周波数が制御される。従って、光分
配器２１−ｍから出力されるビーム光Ｌｍの周波数ｆｏ
＋ｆ_m（ｍ）と、光分配器２２から出力される基準ビー
ム光の周波数ｆｏとの差の周波数は、入力高周波信号Ｓ
（ｍ）の周波数ｆ_m（ｍ）に一致するように制御され
る。ここで、位相同期型光放射器１から出力される各ビ
ーム光を放射レンズアレー２０に伝送する光ファイバケ
ーブル３−１〜３−Ｍの各長さは、互いに同一に設定さ
れ、これにより、位相同期型光放射器１から出力される
各ビーム光Ｌ１〜ＬＭの位相同期型光放射器１から放射
レンズアレー２０までの間のビーム光の各遅延量は同一
に設定される。

【００２０】放射レンズアレー２０は、図４に示すよう
に、複数（Ｍ＋１）個の勾配屈折率レンズ（以下、本明
細書においてはＧＲＩＮレンズと称する）２−１〜２−
Ｍ，２−ｒが後述するフーリエ変換レンズ８の光軸３０
に対して垂直な１次元方向に配列されてなる。そして、
ＧＲＩＮレンズ２−１〜２−Ｍはそれぞれ、入力される
ビーム光Ｌ１〜ＬＭを、後述する入力面Ｐ１２において
ビーム径がω₁になるように所定のビーム幅に広げて、
ガウス分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭとして、ガウス分布
ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭの各軸が互いに平行になるよう
にフーリエ変換レンズ８に放射する。また、ＧＲＩＮレ
ンズ２−ｒは、入力される基準ビーム光を入力面Ｐ１２
においてビーム径がω₁になるように所定のビーム幅に
広げて、ガウス分布ビーム光ＧＢｒとして、当該ビーム
光ＧＢｒの軸がガウス分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭの各
軸と平行になるようにフーリエ変換レンズ８に放射す
る。ここで、放射レンズアレー２０はＧＲＩＮレンズ２
−１〜２−Ｍ，２−ｒの各出力面がフーリエ変換レンズ
８の一方の焦点面Ｐ２０に一致するように、かつ放射レ
ンズアレー２０の中央に設けられたＧＲＩＮレンズ２−
ｍｃの光軸が光軸３０と一致するように設けられる。ま
た、ＧＲＩＮレンズ２−１〜２−Ｍ，２−ｒは、屈折率
が半径方向に連続的に変化するような分布を有する円柱
形のレンズであって、その円形の出力面の直径は放射す
るガウス分布ビームのビームウエスト径ω₀である。光
ファイバケーブル３−１〜３−Ｍ，３−ｒはそれぞれ、
コア３ａ−１〜３ａ−Ｍ，３ａ−ｒとクラッディング３
ｂ−１〜３ｂ−Ｍ，３ｂ−ｒからなり、コア３ａ−１〜
３ａ−Ｍ，３ａ−ｒの軸がＧＲＩＮレンズ２−１〜２−
Ｍ，２−ｒの各光軸に一致するように接続される。

【００２１】フーリエ変換レンズ８は、図２に示すよう
に、放射レンズアレー２０から放射された複数（Ｍ＋
１）個のガウス分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭ，ＧＢｒ
を、フーリエ変換レンズ８の他方の焦点面で重ね合わせ
るように集光させて、ガウス分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢ
Ｍ，ＧＢｒが集光されて合成された合成ビーム光１１を
ファイバアレー１２に入射する。これによって、ガウス
分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭは空間的にフーリエ変換さ
れて、ガウス分布ビーム光ＧＢ１〜ＧＢＭの各放射位置
に対応する位相傾斜を有するフーリエ変換ビーム光に変
換される。従って、合成ビーム光１１は、複数Ｍ個のフ
ーリエ変換ビーム光と基準ビーム光とからなる。なお、
フーリエ変換レンズについては、例えば、従来技術文献
「大越孝敬著「光エレクトロニクス」電子情報通信学会
編，電子情報通信学会大学シリーズ，Ｆ−１０，５５頁
−５８頁，昭和５７年８月１５日発行」に開示されてい
る。

【００２２】ファイバアレー１２は、複数Ｎ本のサンプ
リング光ファイバ１２−１〜１２−Ｎからなり、ファイ
バアレー１２の入力面Ｐ１２がフーリエ変換レンズ８の
他方の焦点面に位置するように設けられる。サンプリン
グ光ファイバ１２−１〜１２−Ｎは、図５に示すよう
に、サンプリング光ファイバ１２−１〜１２−Ｎの各軸
が互いに平行になるように、かつサンプリング光ファイ
バ１２−１〜１２−Ｎの検出面がファイバアレー１２の
入力面Ｐ１２に位置するように所定の間隔ｄ₁を隔てて
直線上に並置されている。そして、ファイバアレー１２
は、その中央に位置するサンプリング光ファイバ１２−
ｎｃの軸が光軸３０と一致するようにかつサンプリング
光ファイバ１２−１〜１２−Ｎの配列方向が放射レンズ
アレー２０のＧＲＩＮレンズ２−１〜２−Ｍの配列方向
と互いに平行となり一致するように設けられる。

【００２３】これによって、ファイバアレー１２は、各
サンプリング光ファイバ１２−１〜１２−Ｎの検出面に
よって、入射される合成ビーム光１１をファイバアレー
１２の入力面Ｐ１２において空間的にサンプリングし
て、サンプリングされた各サンプリングビーム光を、そ
れぞれ光ファイバケーブル１３−１〜１３−Ｎを介し
て、各光電変換器１４−１〜１４−Ｎに出力する。ここ
で、サンプリングビーム光は空間的にサンプリングされ
た複数Ｍ個のフーリエ変換ビーム光と空間的にサンプリ
ングされた基準ビーム光とからなる。

【００２４】光電変換器１４−１〜１４−Ｎはそれぞ
れ、入力される各サンプリングビーム光を、基準ビーム
光の周波数ｆｏから複数Ｍ個のフーリエ変換ビーム光の
各周波数だけ異なる周波数をそれぞれ有し、各フーリエ
変換ビーム光の振幅に比例しかつその位相に一致した複
数Ｍ個の無線信号成分からなる光学処理信号ＴＲ（ｎ）
に光電変換した後、当該光学処理信号ＴＲ（ｎ）を、そ
れぞれ帯域通過フィルタ１５−ｎを介して送受信モジュ
ール６０に出力する。ここで、受信時における上記各光
学処理信号ＴＲ（ｎ）は、上述の各参照信号Ｒｃ（ｎ）
に相当し、上述の複数Ｍ個の無線信号成分は参照信号成
分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）に相当し、送信時には、上記各光学
処理信号ＴＲ（ｎ）は、各アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）
に相当し、上述の複数Ｍ個の無線信号成分は送信信号成
分Ｔｅ（ｍ，ｎ）に相当する。また、帯域通過フィルタ
１５−１〜１５−Ｎはそれぞれ、各参照信号Ｒｃ（ｎ）
及び各アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）を通過させるように
構成される。

【００２５】また、送受信モジュール６０は、図１に示
すように、各アンテナ素子１７−ｎに対して、位相反転
器６１−ｎと電力増幅器６２−ｎと混合器６３−ｎと、
それぞれ共通端子とａ接点及びｂ接点とを備えた１対の
スイッチＳＷ２−ｎ，ＳＷ３−ｎとからなる１組の回路
を対応させて構成する。すなわち、スイッチＳＷ２−ｎ
の共通端子には光学信号処理装置１０から光学処理信号
ＴＲ（ｎ）が入力され、スイッチＳＷ３−ｎの共通端子
にはアンテナ素子１７−ｎが接続される。そして、スイ
ッチＳＷ２−ｎのａ接点とＳＷ３−ｎのａ接点との間に
電力増幅器６２−ｎが接続され、スイッチＳＷ２−ｎの
ｂ接点とＳＷ３−ｎのｂ接点との間に位相反転器６１−
ｎと混合器６３−ｎとが直列に接続される。この位相反
転器６１−ｎは、光学処理信号ＴＲ（ｎ）として入力さ
れる参照信号Ｒｃ（ｎ）の位相を反転させて混合器６３
−ｎに出力する。ここで、スイッチＳＷ２−ｎ，ＳＷ３
−ｎは送受切換制御器６７によって、送信時にはａ接点
に切換られ、受信時にはそれぞれｂ接点に切換られるよ
うに制御される。

【００２６】また、送受信モジュール６０の各混合器６
３−ｎから出力される各中間周波数信号ＩＦ_A（ｎ）
は、帯域通過フィルタ６４−ｎと中間周波数信号増幅器
６５−ｎとを介して合成器６６に入力される。ここで、
各混合器６３−ｎは２次以上の非線形入出力特性を有
し、入力される参照信号Ｒｃ（ｎ）と受信信号Ｒ（ｎ）
との差の周波数を有する信号を含む種々の信号を出力
し、帯域通過フィルタ６４−ｎは混合器６３−ｎから出
力される信号のうち、参照信号Ｒｃ（ｎ）と受信信号Ｒ
（ｎ）との差の周波数を有する信号のみを通過させて出
力する。すなわち、混合器６３−ｎと帯域通過フィルタ
６４−ｎとによって周波数変換手段が構成される。そし
て、合成器６６は、入力される複数Ｎ個の中間周波数信
号ＩＦ_A（１）〜ＩＦ_A（Ｎ）を合成して合成後の中間周
波数信号ＩＦを復調器６８に出力する。復調器６８は、
入力される中間周波数信号ＩＦから、各電波Ｒｗ（ｍ）
に含まれている各ベースバンド信号を復調して出力す
る。

【００２７】以上の様に構成された第１の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、受信時は送
受信切換制御器６７によって、各スイッチＳＷ１−ｍ，
ＳＷ２−ｎ，ＳＷ３−ｎがそれぞれｂ接点に切換られ
る。これによって、光学信号処理装置１０に高周波信号
Ｓｏ（ｍ）が入力され、当該信号Ｓｏ（ｍ）に基づい
て、参照信号Ｒｃ（ｎ）が生成されてスイッチＳＷ２−
ｎと位相反転器６１−ｎとを介して混合器６３−ｎに入
力される。一方各アンテナ素子１７−ｎで受信された受
信信号Ｒ（ｎ）は、スイッチＳＷ３−ｎを介して混合器
６３−ｎに入力される。混合器６３−ｎに入力された受
信信号Ｒ（ｎ）と参照信号Ｒｃ（ｎ）は混合されて、混
合後の中間周波数信号ＩＦ_A（ｎ）が帯域通過フィルタ
６４−ｎと中間周波数信号増幅器６５−ｎとを介して、
合成器６６に入力されて合成され、復調器６８で復調さ
れた後、復調信号が出力される。

【００２８】また、送信時は、送受信切換制御器６７に
よって、各スイッチＳＷ１−ｍ，ＳＷ２−ｎ，ＳＷ３−
ｎがそれぞれａ接点に切換られる。これによって、光学
信号処理装置１０に送信信号Ｔ（ｍ）が入力され、当該
信号Ｔ（ｍ）に基づいて、アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）
が生成されてスイッチＳＷ２−ｎ、電力増幅器６２−ｎ
及びスイッチＳＷ３−ｎを介してアンテナ素子１７−ｎ
から空間に放射され、各アンテナ素子から放射されたア
ンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）は、送信信号Ｔ（ｍ）に対応
した高周波ビームを所定の方向に形成して送信する。

【００２９】次に、以上のように構成された光学信号処
理装置１０によって、電波Ｒｗ（ｍ）の到来方向及び高
周波ビームＢ（ｍ）の形成方向に対応した所定の位相傾
斜を有する参照信号Ｒｃ（ｎ）及びアンテナ放射信号Ｔ
_A（ｎ）を生成する原理を説明する。図６は、光学信号
処理装置１０に入力される複数Ｍ個の入力高周波信号Ｓ
（１）〜Ｓ（Ｍ）に対応して、放射レンズアレー２０か
ら放射されるガウス分布ビーム光ＧＢｋがフーリエ変換
レンズ８によってファイバーアレー１２の入力面Ｐ２０
に集光される様子を示す図である。図６では、簡単に示
すために、中央に基準のガウス分布ビーム光ＧＢｒを放
射するＧＲＩＮレンズ２−ｒを設けた放射レンズアレー
２０ａを用いて示し、３つのＧＲＩＮレンズ２−１，２
−ｒ，２−Ｍから、ガウス分布ビーム光ＧＢ１，ＧＢ
ｒ，ＧＢＭを放射した場合について示している。各ＧＲ
ＩＮレンズ２−１，２−ｒ，２−Ｍはそれぞれ、ＧＲＩ
Ｎレンズ２−１，２−ｒ，２−Ｍの各軸ＧＡ１，ＧＡ
ｒ，ＧＡＭがフーリエ変換レンズ８の光軸に平行になる
ように設けられているので、ＧＲＩＮレンズ２−１，２
−ｒ，２−Ｍからそれぞれ放射されるガウス分布ビーム
光ＧＢ１，ＧＢｒ，ＧＢＭは、各ビームの各軸ＧＡ１，
ＧＡｒ，ＧＡＭが互いに平行になるように放射されてフ
ーリエ変換レンズ８に入射される。

【００３０】従って、フーリエ変換レンズ８に入射され
たガウス分布ビーム光ＧＢ１，ＧＢｒ，ＧＢＭは、フー
リエ変換レンズ８の他方の焦点面である入力面Ｐ１２に
おいて、ガウス分布ビーム光ＧＢ１，ＧＢｒ，ＧＢＭの
各軸が一致するように集光されて、入力面Ｐ１２に干渉
縞を形成する。ここで、ガウス分布ビーム光ＧＢ１，Ｇ
Ｂｒ，ＧＢＭはそれぞれ、入力面Ｐ１２において、後述
の数７で表されるω₁のビーム径を有するので、干渉縞
は入力面Ｐ１２において光軸３０を中心とする径がω₁
の集光部分に形成される。図６において、Ｇｐ１、Ｇｐ
ｒ及びＧｐＭを付して示す直線はそれぞれ、入力面Ｐ１
２におけるガウス分布ビーム光ＧＢ１，ＧＢｒ，ＧＢＭ
の位相傾斜を示す。この位相傾斜ついては、図１１を用
いて後述する。

【００３１】次に、周波数ｆ_mを有する入力高周波信号
によって周波数変調されたガウス分布ビーム光ＧＢｍ
（ｍは、１又はＭである。）と基準のガウス分布ビーム
光ＧＢｒとによって形成される干渉縞について説明す
る。ここで、ガウス分布ビーム光ＧＢｍは、光軸３０か
らｒｏだけ離れた位置から放射されるものとし、ガウス
分布ビーム光ＧＢｒは、光軸３０上のＧＲＩＮレンズ２
−ｒから放射されるものとすると、ガウス分布ビーム光
ＧＢｒとガウス分布ビーム光ＧＢｍとがそれぞれ入力面
Ｐ１２上の光軸３０から距離ｘの位置に励起する電界ベ
クトルＥ_r，Ｅ_mは、次の数１、数２で表される。ここ
で、第１の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテ
ナにおいて、ビーム光を用いて入力高周波信号を安定し
てかつ効率よく処理するためには、異なる入射角で入力
面Ｐ１２に入射する２つのビーム光は、同一の偏波面を
持つように設定されるので、電界ベクトルＥ_r，Ｅ_mは、
光軸３０に対して垂直の同一方向を有する。

【００３２】

【数１】Ｅ_r＝Ａ_rｅｘｐ（ｊ・２π・ｆｏ・ｔ）

【数２】Ｅ_m＝Ａ_mｅｘｐ（ｊ・２π・ｆ１・ｔ＋ｊ・ｋ・ｘ・
ｓｉｎθ）

【００３３】ここで、入射角θは、ガウス分布ビーム光
ＧＢｍの入射方向と光軸３０との間の角度であり、ｋは
当該ビーム光ＧＢｍの波長λを用いてｋ＝２π／λで表
される波長定数である。従って、入力面Ｐ１２における
光軸３０から距離ｘの位置での合計の電界ベクトルＥ_T
は、数１で表される電界ベクトルＥ_rと数２で表される
電界ベクトルＥ_mとの和として次の数３で表すことがで
き、当該位置における干渉縞の光の強度は、電界ベクト
ルＥ_Tと電界ベクトルＥ_Tの共役ベクトルＥ_T*を用いて次
の数４で表すことができる。

【００３４】

【数３】Ｅ_T ＝Ｅ_m＋Ｅ_r ＝Ａ_mｅｘｐ(ｊ・2π・ｆｏ・ｔ)＋Ａ_rｅｘｐ(ｊ・2π・ｆ１
・ｔ＋ｊ・ｋ・ｘ・sinθ)

【数４】Ｉ ＝Ｅ_T・Ｅ_T* ＝{Ａ_mexp(j・2π・ｆｏ・t)+Ａ_rexp(j・2π・ｆ１・t+j・k・ｘ
・sinθ)} ×{Ａ_mexp(-j・2π・ｆｏ・t)+Ａ_rexp(-j・2π・ｆ１・t-j・k・
ｘ・sinθ)} ＝２Ａ_m・Ａ_r＋２Ａ_m・Ａ_rｃｏｓ{(2π・ｆ_m・ｔ＋２π・ｒ
ｏ・ｘ／(λ・Ｆ)}

【００３５】ここで、ｆ１はガウス分布ビーム光ＧＢｍ
の周波数であり、ｒｏはガウス分布ビーム光ＧＢｍを放
射するＧＲＩＮレンズの軸から光軸３０までの距離であ
り、ｆｏはガウス分布ビーム光ＧＢｒの周波数である。
すなわち、入力高周波信号の周波数ｆ_m＝ｆ１−ｆｏの
関係がある。また、λは基準のガウス分布ビーム光ＧＢ
ｒの波長であり、Ｆは、フーリエ変換レンズ８の焦点距
離であり、波長λと焦点距離Ｆとはいずれも定数であ
る。数４から明らかなように、強度Ｉは、入力高周波信
号の周波数ｆ_mと等しい周波数で正弦波振動をする。従
って、この混合された光の信号が光電変換器に入力され
ると、光電変換器から、Ａ_mＡ_rに比例する振幅と周波数
ｆ_mを有する無線信号を生成することができる。

【００３６】ここで、一般的にＧＲＩＮレンズから放射
されるガウス分布ビーム光の断面における振幅は、ガウ
ス分布をしていて、また理想的なレンズはビームサイズ
を変更するだけでビームモードは変化しないので、フー
リエ変換レンズ８を介して伝搬するガウス分布ビーム光
はそのままのガウスモードを保持していく。従って、入
力面Ｐ１２においても、ガウス分布ビーム光ＧＢｍとガ
ウス分布ビーム光ＧＢｒとはガウス分布しているので、
数１，数２の中の振幅Ａ_m，Ａ_rはそれぞれ、次の数５、
数６で表すことができる。ここで、入力面Ｐ１２におけ
る集光部分の径ω₁は数７で表すことができる。

【００３７】

【数５】Ａ_m＝Ａ_m0ｅｘｐ（−ｘ²／ω₁ ²）

【数６】Ａ_r＝Ａ_r0ｅｘｐ（−ｘ²／ω₁ ²）

【数７】ω₁＝λＦ／（πω₀）

【００３８】ここで、ω₀はガウス分布ビーム光ＧＢ
ｍ，ＧＢｒのビームウエストであり、Ｆはフーリエ変換
レンズ８の焦点距離である。ガウス分布ビーム光ＧＢｍ
を放射するＧＲＩＮレンズの軸から光軸３０までの距離
ｒｏがフーリエ変換レンズ８の焦点距離Ｆよりはるかに
短い場合は、ｓｉｎθ＝ｒｏ／Ｆ≒θで表すことができ
る。従って、入力面Ｐ１２における干渉光による光励振
強度分布は、図６において、Ｇｉｒ、Ｇｉ１及びＧｉＭ
の符号を付して示すように位置ｘの関数として表され
る。詳細は、図１２のグラフを用いて後述する。ここ
で、図６において、Ｇｉｒの符号を付して示すパターン
は変化しない固定されたガウス分布を示し、当該固定ガ
ウス分布Ｇｉｒの中にＧｉ１及びＧｉＭの符号を付して
示す点線は、正弦波振動をする光励振強度分布を示して
いる。

【００３９】第１の実施形態において、上述した正弦波
振動をする光励振強度分布を、入力面Ｐ１２において空
間的にサンプリングしているので、サンプリング間隔
は、正弦波振動をする光励振強度に対応する無線信号を
検出するために、少なくとも１つのサンプリング光ファ
イバ１２−ｍが、数４で表される干渉縞の隣接するヌル
の間に位置するように設けることが好ましい。このため
に、我々は、隣接するサンプリング光ファイバ１２−ｍ
の間隔ｄ₁を、数８を満足するように設定した。従っ
て、本光学信号処理装置１０を用いて、形成することが
できるビームの最大数Ｍ_maxは、数９で表すことができ
る。

【００４０】

【数８】ｄ₁・ｒｏ／Ｆ≦λ／２

【数９】Ｍ_max＝λＦ／（ｄｏ・ｄ₁）

【００４１】ここで、ｄｏは隣接するＧＲＩＮレンズ間
の間隔である。次に、片側の焦点面に於けるガウス分布
ビーム光の空間的な放射位置が反対側の焦点面に於い
て、距離ｘに対して線形の位相の変化をもたらす、とい
う集束レンズに関する周知のシフト原理を用いると、ガ
ウス分布ビーム光ＧＢｒと任意のガウス分布ビーム光Ｇ
Ｂｍとが混合されて形成された干渉縞に対応して励起さ
れる入力面Ｐ１２に於ける電界である光励振強度分布
は、次の数１０のように表すことができる。

【００４２】

【数１０】Ｅ₀（ｘ） ＝Ａ_m0Ａ_r0exp(−２ｘ²／ω₁ ²)・exp｛ｊ・2π・ｘ・ｒｏ/
（λ・F)｝

【００４３】ここで、数１０は数４から導くこともで
き、数１０の虚数部は、２つのビーム光の間の周波数差
に等しい周波数で時間とともに変化する干渉縞の瞬時値
に関連する。また、混合ビームの約９５％のエネルギー
は、径ω₁の集光部に集中しているので、サンプリング
光ファイバ１２−ｎの数Ｎ、すなわちアンテナ素子数Ｎ
は次の数１１を用いて決定される。

【００４４】

【数１１】Ｎ＝２ω₁／ｄ₁＝２λ・Ｆ／（π・ｄ₁・ω₀）

【００４５】以上、詳細に説明したように入力面Ｐ１２
に形成される干渉縞は、数４及び数１０に示すように、
ガウス分布ビーム光の放射位置ｒｏと入力面Ｐ１２にお
けるサンプリング光ファイバーの位置ｘに対応した強度
と位相とを有し、周波数ｆｍで振動する。すなわち、数
４から明らかなように、当該干渉縞は、位置ｘに比例し
た位相を有し周波数ｆｍで振動し、当該位相の比例係数
は放射位置ｒｏに比例する。従って、上述の振動する干
渉縞の強度をサンプリングして光電変換することによ
り、ガウス分布ビーム光の放射位置ｒｏとサンプリング
光ファイバーの位置ｘに対応した強度と位相とを有し、
周波数ｆｍを有する高周波信号を生成することができ
る。以上が光学信号処理装置１０の基本的な動作であ
る。

【００４６】次に、上述した光学信号処理装置１０の基
本的な動作をもとに、本実施形態の光制御型アレーアン
テナにおける受信動作を説明し、次いで送信動作につい
て説明する。まず、所定の方向から到来する電波Ｒｗ
（ｍ）に対応して、各アンテナ素子１７−ｎで受信され
る受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）は、次の数１２で表すこ
とができ、当該受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）に対応して
入力される入力高周波信号Ｓ（ｍ）に基づいて光学信号
処理装置１０で生成され位相が反転された後の参照信号
Ｒｃ（ｎ）に含まれる参照信号成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）
は、次の数１３で表すことができる。

【００４７】

【数１２】Ｅ_Rmn＝Ａｅｘｐ（−ｊω_Rmｔ−ｊｎβ_m）

【数１３】Ｅ_Lmn＝Ｂｅｘｐ（−ｊω_Lmｔ−ｊｎα_m）

【００４８】ここで、数１２のω_Rmは電波Ｒｗ（ｍ）の
角周波数であり、β_mは電波Ｒｗ（ｍ）を隣接するアン
テナ素子で受信したときの位相差である。また、数１３
のω_Lmは入力高周波信号Ｓ（ｍ）の角周波数であり、α
_mは隣接するサンブリングファイバーでサンプリングさ
れたサンプリングビーム光を光電変換して得られる、高
周波信号Ｓ（ｍ）に対応した参照信号成分間の位相差で
ある。従って、受信信号成分Ｒｅ（ｍ，ｎ）と参照信号
成分Ｒｃｅ（ｍ，ｎ）とが混合されて出力される中間周
波数信号成分ＩＦ_A（ｍ，ｎ）は、次の数１４で表すこ
とができ、合成器６６で合成された後、すなわち、高周
波ビームＢｍに対応して、各アンテナ素子１７−ｎで受
信された中間周波数信号成分ＩＦ（ｍ，ｎ）の総和であ
る中間周波数信号ＩＦ_B（ｍ）は、次の数１５で表すこ
とができる。

【００４９】

【数１４】Ｅ_IFmn＝ＡＢｅｘｐ｛−ｊ（ω_Rm−ω_L）ｔ
−ｊｎ（α_m−β_m）｝

【数１５】 Ｅ_IFm N-1 ＝ＡＢexp(-jω_IFmｔ) Σexp{-jｎ(α_m-β_m)} ｎ=0 ＝ＡＢexp(-jω_IFmｔ){1-exp(-ｊNσ_m)}{1-exp(-ｊNσ_m)} ＝ＡＢexp｛-jω_IFmｔ-j(N-1)σ_m/2}・sin（Nσ_m/2)/sin(σ_m/2)

【００５０】ここで、ω_IFm＝ω_Rm−ω_Lmであり、σ_m＝
α_m−β_mである。また、数１５におけるsin（Nσ_m/2)/s
in(σ_m/2)は、σ_m＝ｑ・２π（ｑ＝０，１，２，…）の
ときに最大値Ｎをとる。また、アンテナ素子の間隔が１
／２波長より小さい場合のみを考えると、ｑ≧１になる
場合はない。従って、sin（Nσ_m/2)/sin(σ_m/2)は、σ_m
＝０のときに最大値Ｎをとる。本実施形態では、各電波
Ｒｗ（ｍ）の到来方向に対応してサンブリング光ファイ
バー１２−ｎの位置ｘと間隔ｄ₁及びガウス分布ビーム
光ＧＢｍの放射位置を設定して、所定の方向から到来す
る電波Ｒｗ（ｍ）を受信して、当該電波Ｒｗ（ｍ）に対
応する各中間周波数信号ＩＦ（ｍ）を出力するように構
成している。

【００５１】また、送信時も同様に、光学信号処理装置
１０を用いて、サンブリング光ファイバー１２−ｎの位
置ｘと間隔ｄ₁及びガウス分布ビーム光ＧＢｍの放射位
置ｒｏに対応した所定の位相傾斜を有する各アンテナ放
射信号Ｔ_A（ｎ）を対応するアンテナ素子１７−ｎから
送信することにより、所定の方向に高周波ビームＢ
（ｍ）を形成して送信している。ここで、本実施形態で
は各参照信号Ｒｃ（ｎ）の位相を位相反転器６１−ｎを
用いて反転させているが、これは、到来する電波Ｒｗ
（ｍ）の到来方向に送信信号Ｔ（ｍ）の高周波ビームＢ
（ｍ）を形成するためである。本発明では、これに限ら
ず、アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）の位相を反転させるこ
とにより、電波Ｒｗ（ｍ）の到来方向と送信信号Ｔ
（ｍ）の高周波ビームＢ（ｍ）の形成方向とを一致する
ようにしてもよい。

【００５２】また、アンテナ素子１７−ｎによってアン
テナ放射信号Ｔ_A（ｎ）が放射されることによって形成
される高周波ビームＢ（ｍ）の遠視野放射パターンは、
ファイバアレー１２によって検出された干渉縞の瞬間の
パターンは、光電変換器１４−１〜１４−Ｎによって、
ガウス分布として時間平均されるので、数１０に基づい
て次の数１６で表すことができる。

【００５３】

【数１６】 Ｅ_R（θ） N/2 ＝ Σ Ａ_m0Ａ_r0exp(-２ｍ²ｄ₁ ²/ω₁ ²)・exp(j・ｍ・ｋ(d_mcosθ-d₁・ro/F) m=-N/2

【００５４】ここで、ｄ_mは隣接するアレーアンテナ素
子間の間隔である。すなわち、以上の原理を用いると、
ガウス分布ビーム光ＧＢｍを放射する位置の光軸３０か
らの距離ｒｏに対応して数１６で表されるビームを所定
の方向に形成することができる。

【００５５】すなわち、送信時には、図１の光制御型フ
ェーズドアレーアンテナにおいて、ＧＲＩＮレンズ２−
ｍから放射されてフーリエ変換レンズ８に入射されるガ
ウス分布ビームＧＢｍは、フーリエ変換レンズ８によっ
て１回フーリエ変換されて、入力面Ｐ１２におけるガウ
ス分布ビームＧＢｍのフーリエ変換像（すなわち、フラ
ウンホーファ回折像）となり、当該フーリエ変換像がフ
ァイバアレー１２によって、空間的にサンプリングされ
る。その後、アンテナ素子１７−１〜１７−Ｎからなる
アレーアンテナから放射されることにより、当該アレー
アンテナの放射パターンは、当該アレーアンテナの開口
における振幅位相分布のフーリエ変換像（すなわち、フ
ラウンホーファ回折像）となる。すなわち、フーリエ変
換レンズ８に入射されるガウス分布ビームＧＢｍの振幅
位相分布は２回フーリエ変換されるので、公知の通り、
フーリエ変換レンズ８に入射されるガウス分布ビームＧ
Ｂｍの振幅位相分布は、アレーアンテナによって放射さ
れた遠方界の無線信号Ｓｍの振幅位相分布に一義的に対
応することになる。

【００５６】ここで、フーリエ変換レンズ８に入射され
るガウス分布ビームＧＢｍの振幅位相分布は、ガウス分
布ビームＧＢｋを放射するＧＲＩＮレンズ２−ｍの光軸
３０からの距離ｒｏに一義的に対応する。これによっ
て、ＧＲＩＮレンズ２−ｍから放射されるガウス分布ビ
ームＧＢｍに対応してアレーアンテナから放射される無
線信号Ｓｍの放射ビームは、ＧＲＩＮレンズ２−ｍの光
軸３０からの距離ｒｏに対応する所定の放射方向（図１
の右側に示す）で放射される。

【００５７】図１に示すように、放射レンズアレー２０
の中央に位置するＧＲＩＮレンズ２−ｍから放射される
ガウス分布ビームＧＢｍに対応してアレーアンテナから
放射される送信信号Ｔ（ｍｃ）の高周波ビームＢ（ｍ
ｃ）は、アレーアンテナの放射面に対して垂直方向の放
射方向を有し、放射レンズアレー２０において光軸３０
から最も離れて位置するＧＲＩＮレンズ２−１及びＧＲ
ＩＮレンズ２−Ｍから放射されるガウス分布ビームＧＢ
１及びガウス分布ビームＧＢＭに対応してアレーアンテ
ナから放射される送信信号Ｔ（１）及びＴ（Ｍ）に対応
する各高周波ビームＢ（１），Ｂ（ｍｃ）は、アレーア
ンテナ１７の放射面の垂直方向に対して最も大きな角度
の放射方向を有する。

【００５８】以上詳述したように、第１の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナは、光学信号処理装置
１０を備えて、それぞれ複数Ｍ個の参照信号成分Ｒｃｅ
（ｍ，ｎ）を含む受信用の各参照信号Ｒｃ（ｎ）を生成
し、かつ複数Ｍ個の送信信号成分Ｔｅ（ｍ，ｎ）を含む
送信用の各アンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）を生成している
ので、それぞれ所定の方向から到来する複数Ｍ個の電波
Ｒｗ（ｍ）を受信することができ、かつそれぞれ所定の
方向に高周波ビームを形成して、複数Ｍ個の送信信号Ｔ
（ｍ）を送信することができる。

【００５９】また、第１の実施形態の光制御型フェーズ
ドアレーアンテナは、光学信号処理装置１０を備え、デ
ジタル信号処理を行うことなく送信及び受信信号処理を
しているので、高速でかつ簡単に信号処理をすることが
できる。

【００６０】また、以上の第１の実施形態の光制御型フ
ェーズドアレーアンテナは、ガウス分布ビーム光ＧＢ１
〜ＧＢＭ及び基準のガウス分布ビーム光ＧＢｒとを同一
面内で放射する放射レンズアレー２０を備えているの
で、ビーム合成器と分布調整器とを用いることなく構成
でき、従来例に比較して、アライメント調整が簡単でか
つ損失を小さくできしかも小型にできる。

【００６１】この第１の実施形態の光制御型フェーズド
アレーアンテナは、送受信モジュール６０において、ス
イッチＳＷ２−ｎ，ＳＷ３−ｎとを用いて送受信を切り
替えているので、電波Ｒｗ（ｍ）と当該電波に対応して
送信する送信信号Ｔ（ｍ）の周波数が互いに等しい場合
でも動作させることができる。

【００６２】＜第２の実施形態＞ 図８は、本発明に係る第２の実施形態の光制御型フェー
ズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。こ
の第２の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナ
は、図１の第１の実施形態の光制御型フェーズドアレー
アンテナにおいて、送受信モジュール６０に代えて送受
信モジュール７０を用いて構成したことを特徴とし、電
波Ｒｗ（ｍ）と当該電波に対応して送信する送信信号Ｔ
（ｍ）の周波数が互いに異なる場合に適用できる。

【００６３】すなわち、第２の実施形態の送受信モジュ
ール７０は、図８に示すように、各アンテナ素子１７−
ｎに対して、位相反転器６１−ｎと電力増幅器６２−ｎ
と混合器６３−ｎと帯域通過フィルタ７１−ｎ，７２−
ｎとサーキュレータ７３−ｎとからなる１組の回路を対
応させて構成する。ここで、サーキュレータ７３−ｎ
は、第１端子〜第３端子とを有し、その第１端子が各ア
ンテナ素子１７−ｎに接続される。そして、サーキュレ
ータ７３−ｎの第２端子と光学信号処理装置１０の帯域
通過フィルタ１５−ｎとの間に、帯域通過フィルタ７１
−ｎと位相反転器６１−ｎと電力増幅器６２−ｎとが直
列に接続され、サーキュレータ７３−ｎの第３端子に混
合器６３−ｎの一方の入力端子が接続され、当該混合器
６３−ｎの他方の入力端子と帯域通過フィルタ１５−ｎ
との間に位相反転器６１−ｎと帯域通過フィルタ７２−
ｎとが直列に接続される。

【００６４】この送受信モジュール７０において、サー
キュレータ７３−ｎは第１端子から入力される信号を第
３端子から出力し、第２端子から入力される信号を第１
端子から出力する。また、帯域通過フィルタ７１−ｎは
光学信号処理装置１０から出力されるアンテナ放射信号
Ｔ_A（ｎ）を通過させかつ参照信号Ｒｃ（ｎ）の通過を
阻止するような通過特性を有し、帯域通過フィルタ７２
−ｎは光学信号処理装置１０から出力される参照信号Ｒ
ｃ（ｎ）を通過させかつアンテナ放射信号Ｔ_A（ｎ）の
通過を阻止するような通過特性を有する。第２の実施形
態では、送信周波数と受信周波数とは互いに異なる周波
数に設定される。上述の点を除いて、第２の実施形態
は、第１の実施形態と同様に構成され、図８において、
図１と同様のものには、同様の符号を付して示す。

【００６５】以上の様に構成された第２の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、受信時は送
受信切換制御器６７によって、各スイッチＳＷ１−ｍが
ｂ接点に切換られる。これによって、第１の実施形態と
同様にして、参照信号Ｒｃ（ｎ）が生成されて出力され
る。当該参照信号Ｒｃ（ｎ）は帯域通過フィルタ７２−
ｎと位相反転器６１−ｎとを介して混合器６３−ｎに入
力されて、アンテナ素子１７−ｎで受信されサーキュレ
ータ７３−ｎを介して入力される受信信号Ｒ（ｎ）と混
合されて、第１の実施形態と同様に、混合後の中間周波
数信号ＩＦ_A（ｎ）が帯域通過フィルタ６４−ｎと中間
周波数信号増幅器６５−ｎとを介して、合成器６６に入
力されて合成され、復調器６８で復調された後出力され
る。

【００６６】また、送信時は、送受信切換制御器６７に
よって、各スイッチＳＷ１−ｍがａ接点に切換られる。
これによって、光学信号処理装置１０で、アンテナ放射
信号Ｔ_A（ｎ）が生成されて帯域通過フィルタ７１−
ｎ、電力増幅器６３−ｎ及びサーキュレータ７３−ｎを
介してアンテナ素子１７−ｎから空間に放射され、送信
信号Ｔ（ｍ）に対応した高周波ビームを所定の方向に形
成して送信する。

【００６７】以上のように構成された第２の実施形態の
光制御型フェーズドアレーアンテナは、第１の実施形態
と同様の効果を有する。

【００６８】＜第１の変形例＞ 図９は、本発明に係る第１の変形例の光制御型フェーズ
ドアレーアンテナの光学信号処理装置１０ａの構成を示
すブロック図である。当該光学信号処理装置１０ａは、
図２の光学信号処理装置１０においてさらに、放射レン
ズアレー２０を光軸３０に対して垂直な方向で１次元で
移動する移動機構５７と、当該移動機構５７の動作を制
御する制御装置５８とを設けたことを特徴とする。

【００６９】この第１の変形例の光制御型フェーズドア
レーアンテナにおいて、受信できる電波の到来方向及び
放射パターンの放射方向の制御は以下のように実行され
る。すなわち、電波の到来方向及び所望の放射方向に基
づいて、制御装置５８は、当該放射レンズアレー２０を
光軸３０に対して垂直な方向で１次元で移動するように
移動機構５７を制御する。当該変形例の光制御型フェー
ズドアレーアンテナは、上述の点を除いて図１の第１の
実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナと同様に
動作する。

【００７０】従って、図９の第１の変形例においては、
受信できる電波の到来方向及び送信信号の放射方向を移
動機構５７を用いて変更することができ、第１の実施形
態と同様の効果を有する。

【００７１】また、以上の図９の変形例の光制御型フェ
ーズドアレーアンテナでは、移動機構５７によって、放
射レンズアレー２０の全体を動かすようにしたが、本発
明はこれに限らず、放射レンズアレー２０のＧＲＩＮレ
ンズ２−１〜２−Ｍをそれぞれ、別々に動かすようにし
てもよい。

【００７２】＜他の変形例＞ また、以上の第１〜第３の実施形態では、ＧＲＩＮレン
ズ２−１〜２−Ｍが１次元方向に配列された放射レンズ
アレー２０と、サンプリング光ファイバ１２−１〜１２
−Ｎが１次元方向に配列されたファイバアレー１２と、
アンテナ素子１７−１〜１７−Ｎが１次元方向に配列さ
れたアレーアナテナを用いて構成した。しかしながら、
本発明はこれに限らず、図１０に示すように、複数のＧ
ＲＩＮレンズ２２０−１がマトリックス形状で２次元方
向に配列された放射レンズアレー２２０と、複数のサン
プリング光ファイバ２１２−１がマトリックス形状で２
次元方向に配列されたファイバアレー２１２と、複数の
アンテナ素子がマトリックス形状で２次元方向に配列さ
れたアレーアンテナ（図示せず。）とを用いて構成して
もよい。以上の様に構成することにより、受信できる電
波の到来方向及び送信信号の放射方向を３次元的に設定
することができ、第１及び第２の実施形態と同様の効果
を有する。

【００７３】さらに、第１の変形例では、放射レンズア
レー２０を１次元方向で移動させる移動機構５７と、移
動機構５７を制御する移動機構５７とを用いて構成した
が、本発明はこれに限らず、放射レンズアレー２０を２
次元で移動させる移動機構と、当該移動機構を制御する
移動機構とを用いて構成してもよい。この場合、複数の
ＧＲＩＮレンズ２−１〜２−Ｍがマトリックス形状で２
次元方向に配列された放射レンズアレーと、複数のサン
プリング光ファイバがマトリックス形状で２次元方向に
配列されたファイバアレーと、複数のアンテナ素子がマ
トリックス形状で２次元方向に配列されたアレーアンテ
ナとを用いて構成することにより、受信できる電波の到
来方向及び放射方向を３次元的に設定することができ、
第１の変形例と同様の効果を有する。

【００７４】以上の第１〜第３の実施形態において、フ
ァイバアレー１２はサンプリング光ファイバ１２−１〜
１２−Ｎを用いて構成しているが、本発明はこれに限ら
ず、基板上に形成された複数の光導波路を用いて構成し
てもよい。以上のように構成することにより、第１と第
２の実施形態と同様に動作して同様の効果を有するとと
もに、サンプリング光ファイバ１２−１〜１２−Ｎを用
いて配列した場合に比較して光導波路を狭い間隔で形成
できるので、合成ビーム光１１を狭い間隔で空間的にサ
ンプリングでき、入力面Ｐ１２に入力される合成ビーム
光１１を効率良くサンプリングできる。

【００７５】以上の第１と第２の実施形態では、位相同
期型光放射器１は、それぞれ周波数（ｆｏ＋ｆ
_m（１））〜（ｆｏ＋ｆ_m（Ｍ））を有する複数Ｍ個のビ
ーム光Ｌ１〜ＬＭを出力するように構成したが、本発明
はこれに限らず、それぞれ周波数（ｆｏ−ｆ_m（１））
〜（ｆｏ−ｆ_m（Ｍ））を有する複数Ｍ個のビーム光を
出力するように構成してもよい。

【００７６】また、以上の第１と第２の実施形態におい
て、アンテナ素子１７−１〜１７−Ｎとしては、ダイポ
ールアンテナ、誘電体基板上に形成された金属パッチア
ンテナ、ホーンアンテナなどを用いることができる。

【００７７】

【実施例】次に、以上の第１と第２の実施形態の光制御
型フェーズドアレーアンテナに関して実施した種々のシ
ミュレーション結果について説明する。図１１は、第１
と第２の実施形態の光学信号処理装置１０において、光
軸からの距離ｒｏ＝０、ｒｏ＝１２５μｍ及びｒｏ＝２
５０μｍの位置からそれぞれ、ガウス分布ビーム光を放
射したときの、入力面Ｐ１２における各ガウス分布ビー
ム光の位相傾斜を示すグラフである。図１１から明らか
なように、光軸上（ｒｏ＝０μｍ）でビーム光を放射し
た場合は、入力面Ｐ１２上のどの位置においても位相は
等しくなる。また、ビーム光の放射位置を光軸３０から
離すと（図１１においてはｒｏ＝１２５μｍとｒｏ＝２
５０μｍの場合）入力面Ｐ１２において光軸３０からの
距離ｘに対して位相は直線的に変化し、ビーム光の放射
位置を光軸３０から離す程、距離ｘに対する位相の傾き
は大きくなることがわかる。

【００７８】図１２は、第１と第２の実施形態の光学信
号処理装置１０において、ガウス分布ビーム光ＧＢｒの
放射位置を光軸３０からの距離ｒｏ＝０μｍに設定し、
ガウス分布ビーム光ＧＢｍの放射位置を光軸３０からの
距離ｒｏ＝１２５μｍ及びｒｏ＝２５０μｍに設定した
場合の干渉パターンを示すグラフである。図１２のグラ
フは、数１０を用いて計算し、距離ｒｏ以外の主要なパ
ラメータは、ガウス分布ビームのビームウエスト径ω₀
＝６２．５μｍ、フーリエ変換レンズ８の焦点距離Ｆ＝
１２０ｍｍ、ビーム光の波長λ₀＝１．３μｍに設定し
た。図１２において、ｒｏ＝０μｍを付して示している
実線は、干渉パターンの包絡線で、ガウス分布として時
間平均されたものを示している。また、ｒｏ＝１２５μ
ｍを付して示している点線は、光軸３０からの距離ｒｏ
＝１２５μｍの位置から放射されたガウス分布ビーム光
ＧＢｒとガウス分布ビーム光ＧＢｒとの時間的に変化す
る干渉パターンを示し、ｒｏ＝２５０μｍを付して示し
ている点線は、光軸３０からの距離ｒｏ＝２５０μｍの
位置から放射されたガウス分布ビーム光ＧＢｒとガウス
分布ビーム光ＧＢｒとの時間的に変化する干渉パターン
を示す。図１２のグラフから明らかなように、入力面Ｐ
１２において、ガウス分布ビーム光ＧＢｍの放射位置に
対応した光励振強度を有する干渉パターンが得られるこ
とがわかる。

【００７９】また、図１３は、ガウス分布ビーム光の放
射する位置を焦点面Ｐ２０において変化させたときの、
アレーアンテナから放射される放射ビームの放射角度に
対する相対振幅を示すグラフである。図１３のグラフ
は、数１６を用いて、光軸３０からの距離ｒｏ＝０μ
ｍ、ｒｏ＝１２５μｍ及びｒｏ＝２５０μｍの３つの異
なる位置からガウス分布ビームＧＢｍの放射した場合に
ついてシミュレーションをして示している。当該シミュ
レーションでは、基準のガウス分布ビーム光ＧＢｒは、
光軸３０から離して放射したものとし、距離ｒｏ以外の
主要なパラメータは、アンテナ素子数Ｎ＝９、サンプリ
ング光ファイバ間の間隔ｄ₁＝１２５μｍ、ガウス分布
ビームのビームウエスト径ω₀＝６２．５μｍ、フーリ
エ変換レンズ８の焦点距離Ｆ＝１２０ｍｍ、ビーム光の
波長λ₀＝１．３μｍに設定し、アンテナ素子間の間隔
は放射する無線信号の波長の１／２に設定した。また、
図１３において、相対振幅は光軸上（距離ｒｏ＝０μ
ｍ）から放射したガウス分布ビームに対応する放射ビー
ムの最大振幅を基準にして規格化して示している。図１
３のグラフから明らかなように、ガウス分布ビームの放
射する位置が焦点面Ｐ２０において光軸３０から離れる
ほど、アレーアンテナから放射される放射ビームのビー
ム角は大きくなることがわかる。すなわち、ガウス分布
ビームの放射する位置を所定の位置に設定することによ
り、アレーアンテナから放射される放射ビームのビーム
角を所定の値に設定することができることを示してい
る。ここで、ビーム角とは、放射ビームの主ビームの方
向とアレーアンテナの放射面の垂直方向との間の角度の
ことをいう。

【００８０】また、図１４は、図１３と同様、ガウス分
布ビームの放射する位置を焦点面Ｐ２０において変化さ
せたときの、アレーアンテナから放射される放射ビーム
の放射角度に対する相対振幅を示すグラフである。図１
４のグラフは、数１６を用いて、光軸３０からの距離ｒ
ｏ＝１２５μｍ、ｒｏ＝２５０μｍ及びｒｏ＝３７５μ
ｍの３つの異なる位置からガウス分布ビームの放射した
場合についてシミュレーションをして示している。当該
シミュレーションでは、基準ガウス分布ビーム光は、光
軸３０から放射したものとし、距離ｒｏ以外の主要なパ
ラメータは、図１３のシミュレーションと同様に設定し
た。図１３に示すｒｏ＝１２５μｍ及びｒｏ＝２５０μ
ｍに設定した場合のグラフと、図１４に示すｒｏ＝１２
５μｍ及びｒｏ＝２５０μｍに設定した場合のグラフと
を比較することにより、基準ガウス分布ビーム光の放射
位置に拘わらず、距離ｒｏのみに依存して所望の方向に
放射ビームを形成することができることがわかる。

【００８１】図１５は、数９を用いて計算した結果を示
すグラフである。すなわち、図１５は、サンプリング光
ファイバ１２−ｍの間隔ｄ₁に対する、形成することが
できるビームの最大数Ｍmaxを示している。また、図１
５では、フーリエ変換レンズ８の焦点距離Ｆを２０ｍ
ｍ、４０ｍｍ及び６０ｍｍに設定した場合についてそれ
ぞれ示している。図１５から明らかなように、サンプリ
ング光ファイバ１２−ｍの間隔を狭く設定する程、形成
することができるビームの最大数Ｍmaxを大きくできる
ことがわかる。また、焦点距離Ｆを長く設定するほど、
形成することができるビームの最大数Ｍmaxを大きくで
きることがわかる。また、受信することができる電波の
数も同様に説明できる。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る光制御型フェーズドアレーアンテナは、それぞれ
上記各電波の到来方向に対応するＭ個の信号成分を含む
光学処理信号を出力する光学信号処理手段と、対応する
アンテナ素子によって受信される受信信号と上記光学処
理信号とを混合して周波数変換信号を出力する複数Ｎ個
の混合器と、上記複数Ｎ個の周波数変換信号を合成する
合成器とを備えているので、所定の方向から到来する複
数の電波を受信することができる。

【００８３】また、本発明において、上記光学信号処理
手段を、基準周波数に設定された基準ビーム光と上記基
準周波数からそれぞれ入力高周波信号の周波数だけ異な
る周波数に設定された複数Ｍ個の信号処理ビーム光とを
発生して出力する光発生手段と、上記各信号処理ビーム
光を互いに異なる位置から互いに実質的に同一の方向に
放射し、かつ上記基準ビーム光を上記各信号処理ビーム
光と実質的に同一の方向に放射する光放射手段と、上記
各信号処理ビーム光と基準ビーム光とを、所定の像平面
に集光して、干渉縞を形成する集光手段と、上記干渉縞
を空間的にサンプリングして、上記各アンテナ素子に対
応した複数Ｎ個のサンプリングビーム光を出力するサン
プリングアレーと、上記各サンプリングビーム光を光電
変換する光電変換手段とを用いかつ、受信する電波の到
来方向に対応させて、上記光放射手段における上記各信
号処理ビーム光を放射する位置と、上記サンプリングア
レーにおける上記サンプリングビーム光をサンプリング
する位置とを設定して構成することにより、小型でかつ
構成を簡単にできる。

【００８４】また、本発明は、上記光放射手段を移動さ
せる移動手段を備えることにより、受信することができ
る電波の到来方向及び高周波ビームの形成方向とを変化
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態の光制御型フェ
ーズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の光学信号処理装置１０の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】 図１の位相同期型光放射器１の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】 図１の放射レンズアレー２０を拡大して示す
斜視図である。

【図５】 ファイバアレー１２の入力面Ｐ１２の平面図
である。

【図６】 図１の第１の実施形態における、放射レンズ
アレー２０とフーリエ変換レンズ８とファイバアレー１
２とからなる光学系での処理を説明するための平面図で
ある。

【図７】 図１の合成器６６から出力される中間周波数
信号ＩＦに含まれる中間周波数成分を示すグラフであ
る。

【図８】 本発明に係る第２の実施形態の光制御型フェ
ーズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。

【図９】 本発明に係る第１の変形例の光制御型フェー
ズドアレーアンテナにおける光学信号処理装置１０ａの
構成を示すブロック図である。

【図１０】 本発明に係る変形例の光制御型フェーズド
アレーアンテナにおける光学系を示す斜視図である。

【図１１】 ファイバアレー１２の入力面Ｐ１２におけ
るガウス分布ビーム光の位相傾斜を示すグラフである。

【図１２】 光学信号処理装置１０において、フーリエ
変換レンズ８の焦点面Ｐ２０の異なる位置から放射され
たガウス分布ビーム光によって励振された、入力面Ｐ１
２における光励振強度を示すグラフである。

【図１３】 基準のガウス分布ビーム光ＧＢｒを光軸３
０から離れた位置から放射した場合における、各ガウス
分布ビーム光ＧＢｍに対応してアレーアンテナから放射
される放射ビームの放射角度に対する相対振幅を示すグ
ラフである。

【図１４】 基準のガウス分布ビーム光ＧＢｒを光軸３
０から放射した場合における、各ガウス分布ビーム光Ｇ
Ｂｍに対応してアレーアンテナから放射される放射ビー
ムの放射角度に対する相対振幅を示すグラフである。

【図１５】 第１及び第２の実施形態において、サンプ
リングファイバの間隔ｄ₁に対して、形成することがで
きるビームの最大数Ｍmaxを示すグラフである。

【図１６】 従来例の光制御型フェーズドアレーアンテ
ナの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…位相同期型光放射器、 ２−１〜２−Ｍ，２−ｒ…ＧＲＩＮレンズ、 ３−１〜３−Ｍ…光ファイバケーブル、 ４−１〜４−Ｍ…高周波発振器、 ８…フーリエ変換レンズ、 ３３−１〜３３−Ｍ…ビーム合成器、 １２…ファイバアレー、 １２−１〜１２−Ｎ…サンプリング光ファイバ、 １４−１〜１４−Ｎ，３４−１〜３４−Ｍ…光電変換
器、 １７…アレーアンテナ、 １７−１〜１７−Ｎ…アンテナ素子、 １８−１〜１８−Ｍ，１９，５２…レーザダイオード、 ２０…放射レンズアレー、 ２１−１〜２１−Ｍ，２２，２３，５３，５４…光分配
器、 ３０…光軸、 ３５−１〜３５−Ｍ…信号比較器、 ５７…移動機構、 ５８…制御装置、 ６１−１〜６１−Ｎ…位相反転器、 ６２−１〜６２−Ｎ…電力増幅器、 ６３−１〜６３−Ｎ…混合器、 ６４−１〜６４−Ｎ，７１−１〜７１−Ｎ，７２−１〜
７２−Ｎ…帯域通過フィルタ、 ６５−１〜６５−Ｎ…中間周波数信号増幅器、 ６６…合成器、 ６７…送受信切換制御器、 ６８…復調器、 ７３−１〜７３−Ｎ…サーキュレータ、 ＳＷ１−１〜ＳＷ１−Ｍ，ＳＷ２−１〜ＳＷ２−Ｎ，Ｓ
Ｗ３−１〜ＳＷ３−Ｎ…スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 伸明 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 ５番地 株式会社エイ・ティ・アール環 境適応通信研究所内 (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 ５番地 株式会社エイ・ティ・アール環 境適応通信研究所内 (56)参考文献 特開 平４−332204（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170117（ＪＰ，Ａ) 柴田他，”光空間信号処理マルチビー ム受信アンテナの構成法”，電子情報通 信学会技術研究報告，ＮＷ96 40−52 （信学技報Ｖｏｌ．96，Ｎｏ．47），ｐ ｐ．45−50，1996年６月. 吉他，”光空間並列信号処理によるマ ルチビームアレーアンテナ”，電子情報 通信学会技術研究報告，Ａ・Ｐ95 76− 84（信学技報Ｖｏｌ．95，Ｎｏ．354）, ｐｐ．27−33，1995年11月. Ｙｕ Ｊｉ ｅｔ ａｌ．，”Ｏｐｔ ｉｃａｌ Ｆｅｅｄ ｆｏｒ Ｍｕｌｔ ｉｂｅａｍ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｒ ｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ”，Ａｎｔｅ ｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉ ｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｉｎｔｅｒｎａ ｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ａ Ｐ−Ｓ．Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌ．２，ｐ ｐ．1516−1519，Ｊｕｌｙ 1996. (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00 - 25/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレー
   アンテナを備え、それぞれ所定の方向から到来するＭ個
   の電波を受信して出力するフェーズドアレーアンテナで
   あって、 Ｍ個の入力高周波信号を光学的に信号処理することによ
   り、それぞれ上記各電波の到来方向に対応する位相と対
   応する入力高周波信号と同一の周波数とを有するＭ個の
   信号成分を含み、上記各アンテナ素子に対応する複数Ｎ
   個の光学処理信号を出力する光学信号処理手段と、 上記各アンテナ素子に対応して設けられ、対応するアン
   テナ素子によって受信される受信信号と、当該アンテナ
   素子に対応して上記光学信号処理手段から出力される上
   記光学処理信号とを混合して、当該受信信号の周波数と
   当該光学処理信号の周波数との差の周波数を有する周波
   数変換信号を出力する複数Ｎ個の周波数変換手段と、 上記複数Ｎ個の周波数変換手段から出力される複数Ｎ個
   の周波数変換信号を合成する合成器とを備え、 上記各電波の周波数とそれぞれ中間周波数だけ異なる周
   波数を有するＭ個の参照信号が上記入力高周波信号とし
   て入力されたときに、上記合成器から、それぞれ上記各
   中間周波数を有しかつ上記各電波に対応したＭ個の中間
   周波数信号を、受信信号として出力することを特徴とす
   る光制御型フェーズドアレーアンテナ。
2. 【請求項２】 上記光学信号処理手段が、 基準周波数に設定された基準ビーム光と、それぞれ上記
   基準ビーム光に等しい位相を有しかつ上記基準周波数か
   らそれぞれ入力高周波信号の周波数だけ異なる周波数に
   設定された複数Ｍ個の信号処理ビーム光とを発生して出
   力する光発生手段と、 上記各信号処理ビーム光を互いに異なる位置から互いに
   実質的に同一の方向に放射し、かつ上記基準ビーム光を
   上記各信号処理ビーム光と実質的に同一の方向に放射す
   る光放射手段と、 上記光放射手段から放射された上記各信号処理ビーム光
   と基準ビーム光とを、所定の像平面に集光して、当該像
   平面上に干渉縞を形成する集光手段と、 上記像平面上の上記各アンテナ素子に対応した位置にそ
   れぞれ設けられた複数Ｎ個の光検出手段によって、上記
   干渉縞を空間的にサンプリングして、上記各アンテナ素
   子に対応した複数Ｎ個のサンプリングビーム光を出力す
   るサンプリングアレーと、 上記各サンプリングビーム光を光電変換する光電変換手
   段とを備えかつ、 受信する電波の到来方向に対応させて、上記光放射手段
   における上記各信号処理ビーム光を放射する位置と、上
   記サンプリングアレーにおける上記サンプリングビーム
   光をサンプリングする位置とを設定して上記複数Ｎ個の
   光学処理信号を出力する請求項１記載の光制御型フェー
   ズドアレーアンテナ。
3. 【請求項３】 上記光学信号処理手段がさらに、上記光
   放射手段を移動させる移動手段を備えたことを特徴とす
   る請求項２記載の光制御型フェーズドアレーアンテナ。