JP3292322B2 - アンテナ給電回路 - Google Patents
アンテナ給電回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間的な光信号処理技
術を用いてアンテナビームパターンを形成するアレーア
ンテナの給電回路において、同技術を用いてアレーアン
テナをマルチビームアンテナとして機能させるアンテナ
給電回路に関する。
術を用いてアンテナビームパターンを形成するアレーア
ンテナの給電回路において、同技術を用いてアレーアン
テナをマルチビームアンテナとして機能させるアンテナ
給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】アレーアンテナは、放射素子ごとに高周
波信号の振幅および位相を設定することにより、所定の
アンテナビームパターンを形成することができる。その
アンテナビームパターンは、アンテナ開口に与える電界
分布の空間的なフーリエ変換として表される。したがっ
て、必要なアンテナビームパターンを逆フーリエ変換
し、それから求まる振幅および位相を有する高周波信号
を各放射素子に給電すればそのアンテナビームパターン
を実現することができる。
波信号の振幅および位相を設定することにより、所定の
アンテナビームパターンを形成することができる。その
アンテナビームパターンは、アンテナ開口に与える電界
分布の空間的なフーリエ変換として表される。したがっ
て、必要なアンテナビームパターンを逆フーリエ変換
し、それから求まる振幅および位相を有する高周波信号
を各放射素子に給電すればそのアンテナビームパターン
を実現することができる。
【０００３】アレーアンテナの給電回路は、各放射素子
に与える高周波信号の振幅および位相を設定する回路で
あり、その設定に応じたアンテナビームパターンが形成
されることからアンテナビーム形成回路とも言われてい
る。その構成法については各種提案されているが、近年
提案されているアレーアンテナの給電回路には、空間的
な光信号処理技術を用いたものがある（L.P.Anderson,
F.Boldissar, D.C.D.Chang, "Phased array antenna be
amforming using optical processor", proc.of AIAA '
92, pp.1279-1288,Washinton D.C.,March 1992)。これ
は、レンズその他の光学系を用いてアンテナビームパタ
ーンに対応する高周波信号の振幅および位相を設定する
ものである。
に与える高周波信号の振幅および位相を設定する回路で
あり、その設定に応じたアンテナビームパターンが形成
されることからアンテナビーム形成回路とも言われてい
る。その構成法については各種提案されているが、近年
提案されているアレーアンテナの給電回路には、空間的
な光信号処理技術を用いたものがある（L.P.Anderson,
F.Boldissar, D.C.D.Chang, "Phased array antenna be
amforming using optical processor", proc.of AIAA '
92, pp.1279-1288,Washinton D.C.,March 1992)。これ
は、レンズその他の光学系を用いてアンテナビームパタ
ーンに対応する高周波信号の振幅および位相を設定する
ものである。
【０００４】すなわち、レンズはフーリエ変換機能を有
するので、アンテナビームパターンに対応するマスクパ
ターンを用意してレンズを通すことにより、マスクパタ
ーンに対応するフーリエ変換像を得ることができる。こ
のフーリエ変換像に応じた振幅および位相を有する高周
波信号を各放射素子に与えれば、マスクパターンに対応
するアンテナビームパターンを実現することができる。
このような原理に基づくアンテナ給電回路について、以
下「空間光信号処理型アンテナビーム形成回路」とい
う。
するので、アンテナビームパターンに対応するマスクパ
ターンを用意してレンズを通すことにより、マスクパタ
ーンに対応するフーリエ変換像を得ることができる。こ
のフーリエ変換像に応じた振幅および位相を有する高周
波信号を各放射素子に与えれば、マスクパターンに対応
するアンテナビームパターンを実現することができる。
このような原理に基づくアンテナ給電回路について、以
下「空間光信号処理型アンテナビーム形成回路」とい
う。
【０００５】図４は、空間光信号処理型アンテナビーム
形成回路の構成例を示すブロック図である。なお、ここ
に示す構成はマッハツェンダー干渉計を応用したもので
ある。
形成回路の構成例を示すブロック図である。なお、ここ
に示す構成はマッハツェンダー干渉計を応用したもので
ある。
【０００６】図において、レーザ光源４１から出力され
たレーザ光は、ピンホールマスク４２1 からコリメート
レンズ４３1 を通って平行光となり、ハーフミラー４４
1 によって２経路に分配され、それぞれアンテナビーム
パターンに応じた空間的な変調と、伝送すべき高周波信
号を重畳する時間的な変調に供される。
たレーザ光は、ピンホールマスク４２1 からコリメート
レンズ４３1 を通って平行光となり、ハーフミラー４４
1 によって２経路に分配され、それぞれアンテナビーム
パターンに応じた空間的な変調と、伝送すべき高周波信
号を重畳する時間的な変調に供される。
【０００７】ハーフミラー４４1 で分配された一方のレ
ーザ光は、ハーフミラー４４2 で反射して反射型空間光
変調器４５に投影される。反射型空間光変調器４５に
は、実現したいアンテナビームパターンの形状が描かれ
ている。投影されたレーザ光の振幅は、それに応じて空
間的に変調されて反射される。変調されたレーザ光は、
フーリエ変換レンズ４６，ハーフミラー４４3 を介して
レンズアレー４７に入射し、複数の光伝送路（光ファイ
バ束）４８に導かれる。このとき、フーリエ変換レンズ
４６の前焦点面に反射型空間光変調器４５が配置され、
後焦点面にレンズアレー４７が配置され、反射型空間光
変調器４５に描かれたアンテナビームパターンのフーリ
エ変換像がレンズアレー４７の位置（フーリエ変換面）
に得られる。
ーザ光は、ハーフミラー４４2 で反射して反射型空間光
変調器４５に投影される。反射型空間光変調器４５に
は、実現したいアンテナビームパターンの形状が描かれ
ている。投影されたレーザ光の振幅は、それに応じて空
間的に変調されて反射される。変調されたレーザ光は、
フーリエ変換レンズ４６，ハーフミラー４４3 を介して
レンズアレー４７に入射し、複数の光伝送路（光ファイ
バ束）４８に導かれる。このとき、フーリエ変換レンズ
４６の前焦点面に反射型空間光変調器４５が配置され、
後焦点面にレンズアレー４７が配置され、反射型空間光
変調器４５に描かれたアンテナビームパターンのフーリ
エ変換像がレンズアレー４７の位置（フーリエ変換面）
に得られる。
【０００８】ハーフミラー４４1 で分配された他方のレ
ーザ光は、コリメートレンズ４３2を介して集束されて
光周波数シフタ４９に入力される。光周波数シフタ４９
は、高周波信号入力端子５０から入力される高周波信号
の周波数だけ入力光の周波数をシフトして出力する機能
を有する。光周波数シフタ４９から出力された信号光
は、ピンホールマスク４２2 からコリメートレンズ４３
3 を通って平行光に戻され、ミラー５１で反射してハー
フミラー４４3 に照射される。
ーザ光は、コリメートレンズ４３2を介して集束されて
光周波数シフタ４９に入力される。光周波数シフタ４９
は、高周波信号入力端子５０から入力される高周波信号
の周波数だけ入力光の周波数をシフトして出力する機能
を有する。光周波数シフタ４９から出力された信号光
は、ピンホールマスク４２2 からコリメートレンズ４３
3 を通って平行光に戻され、ミラー５１で反射してハー
フミラー４４3 に照射される。
【０００９】この２経路の光はハーフミラー４４3 で合
波され、ともにレンズアレー４７から複数の光伝送路４
８を介して、光／電気変換器アレー（Ｏ／Ｅ）５２に導
かれる。光／電気変換器アレー５２の出力には、この２
経路の光のビート信号が得られる。このビート信号は、
高周波信号入力端子５０から入力された高周波信号と同
じ周波数を有し、かつアンテナビームパターンに対応し
た振幅および位相情報を有する。
波され、ともにレンズアレー４７から複数の光伝送路４
８を介して、光／電気変換器アレー（Ｏ／Ｅ）５２に導
かれる。光／電気変換器アレー５２の出力には、この２
経路の光のビート信号が得られる。このビート信号は、
高周波信号入力端子５０から入力された高周波信号と同
じ周波数を有し、かつアンテナビームパターンに対応し
た振幅および位相情報を有する。
【００１０】光／電気変換器アレー５２から高周波伝送
路５３に出力されるビート信号は、それぞれ高周波増幅
器モジュール５４で増幅され、各放射素子５５から放射
される。各放射素子５５に供給される高周波信号には、
アンテナビームパターンに対応した振幅および位相情報
が含まれているので、反射型空間光変調器４５に描かれ
た図形と相似なアンテナビームパターンが形成される。
路５３に出力されるビート信号は、それぞれ高周波増幅
器モジュール５４で増幅され、各放射素子５５から放射
される。各放射素子５５に供給される高周波信号には、
アンテナビームパターンに対応した振幅および位相情報
が含まれているので、反射型空間光変調器４５に描かれ
た図形と相似なアンテナビームパターンが形成される。
【００１１】通常、アレーアンテナで任意のアンテナビ
ームパターンを形成するには、放射素子数に対応した数
の増幅器（または減衰器）および位相器が必要となる。
上述の空間光信号処理型アンテナビーム形成回路では、
これらの素子に対応する機能を反射型空間光変調器４５
とフーリエ変換レンズ４６によって実現しており、構成
素子数の大幅な低減が図られている。
ームパターンを形成するには、放射素子数に対応した数
の増幅器（または減衰器）および位相器が必要となる。
上述の空間光信号処理型アンテナビーム形成回路では、
これらの素子に対応する機能を反射型空間光変調器４５
とフーリエ変換レンズ４６によって実現しており、構成
素子数の大幅な低減が図られている。
【００１２】図５は、空間光信号処理型アンテナビーム
形成回路の原理構成を示すブロック図であり、図４に示
す各部を機能ごとに集約したものである。図において、
レーザ光源４１，複数の光伝送路４８，高周波信号入力
端子５０，光／電気変換器アレー（Ｏ／Ｅ）５２，高周
波伝送路５３，高周波増幅器モジュール５４，放射素子
５５はそのまま対応する。
形成回路の原理構成を示すブロック図であり、図４に示
す各部を機能ごとに集約したものである。図において、
レーザ光源４１，複数の光伝送路４８，高周波信号入力
端子５０，光／電気変換器アレー（Ｏ／Ｅ）５２，高周
波伝送路５３，高周波増幅器モジュール５４，放射素子
５５はそのまま対応する。
【００１３】光分配器５６は、レーザ光源４１から出力
されるレーザ光を２経路に分配するハーフミラー４４1
に対応する。空間光変調装置５７は、レーザ光に対して
アンテナビームパターンに応じた空間的な変調を行う反
射型空間光変調器４５，フーリエ変換レンズ４６および
その前後焦点面までの空間伝送路に対応し、さらにレン
ズアレー４７の機能も含む。レーザ光変調装置５８は、
レーザ光に伝送すべき高周波信号を重畳する光周波数シ
フタ４９に対応する。両変調信号光を合成する光合成器
５９は、フーリエ変換レンズ４６とレンズアレー４７と
の間に配置されるハーフミラー４４3 に対応する。ま
た、各部を結合する光伝送路６０1〜６０4は、図４では
コリメートレンズその他を用いて形成される空間光伝送
路に対応する。
されるレーザ光を２経路に分配するハーフミラー４４1
に対応する。空間光変調装置５７は、レーザ光に対して
アンテナビームパターンに応じた空間的な変調を行う反
射型空間光変調器４５，フーリエ変換レンズ４６および
その前後焦点面までの空間伝送路に対応し、さらにレン
ズアレー４７の機能も含む。レーザ光変調装置５８は、
レーザ光に伝送すべき高周波信号を重畳する光周波数シ
フタ４９に対応する。両変調信号光を合成する光合成器
５９は、フーリエ変換レンズ４６とレンズアレー４７と
の間に配置されるハーフミラー４４3 に対応する。ま
た、各部を結合する光伝送路６０1〜６０4は、図４では
コリメートレンズその他を用いて形成される空間光伝送
路に対応する。
【００１４】ところで、空間光変調装置５７とレーザ光
変調装置５８に入力されるレーザ光は、互いにコヒーレ
ントであれば、図４，図５に示すように必ずしも同一光
源からとる必要はない。なお、ここに示すコヒーレント
は時間的にコヒーレントであることを意味し、別光源を
用いても容易に実現することができる。この原理に基づ
く空間光信号処理型アンテナビーム形成回路の構成は、
文献（小西，中條，藤瀬、「光制御アレーアンテナの励
振分布と放射特性」、電子情報通信学会技術報告Ａ-P90
-102,RCS90-32,1990) に説明されている。
変調装置５８に入力されるレーザ光は、互いにコヒーレ
ントであれば、図４，図５に示すように必ずしも同一光
源からとる必要はない。なお、ここに示すコヒーレント
は時間的にコヒーレントであることを意味し、別光源を
用いても容易に実現することができる。この原理に基づ
く空間光信号処理型アンテナビーム形成回路の構成は、
文献（小西，中條，藤瀬、「光制御アレーアンテナの励
振分布と放射特性」、電子情報通信学会技術報告Ａ-P90
-102,RCS90-32,1990) に説明されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図４および図５に示す
空間光信号処理型アンテナビーム形成回路は、シングル
ビームのためのものである。
空間光信号処理型アンテナビーム形成回路は、シングル
ビームのためのものである。
【００１６】一方、アレーアンテナをマルチビームアン
テナとして使用する場合には、給電回路において各アン
テナビームに伝送すべき高周波信号を対応付けるが、そ
れは電気的に処理される構成になっていた。
テナとして使用する場合には、給電回路において各アン
テナビームに伝送すべき高周波信号を対応付けるが、そ
れは電気的に処理される構成になっていた。
【００１７】本発明は、空間的な光信号処理技術を用い
てアンテナビームパターンを形成する技術を用いて、複
数の高周波信号と各アンテナビームが１対１に対応した
マルチビームを形成することができるアンテナ給電回路
を提供することを目的とする。
てアンテナビームパターンを形成する技術を用いて、複
数の高周波信号と各アンテナビームが１対１に対応した
マルチビームを形成することができるアンテナ給電回路
を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、異なる周波数のレーザ光を出力する複数のレーザ光
源と、各周波数のレーザ光をそれぞれ２経路に分配する
光分配器と、一方の経路に分配された各周波数のレーザ
光に対して、一括してアンテナビームパターンに応じた
空間的な変調を行う単一の空間光変調装置と、他方の経
路に分配された各周波数のレーザ光に対して、各アンテ
ナビームに対応し、異なる周波数の高周波信号を重畳す
る時間的な変調を行い、各変調信号光を光周波数多重化
して出力するレーザ光変調装置と、空間光変調装置とレ
ーザ光変調装置で生成された信号光を合波し、アレーア
ンテナの各放射素子対応に出力する単一の光合波器と、
各放射素子対応の信号光をそれぞれ電気信号に変換し、
各アンテナビームに対応する高周波信号を抽出して各放
射素子に供給する光／電気変換器とを備える。
は、異なる周波数のレーザ光を出力する複数のレーザ光
源と、各周波数のレーザ光をそれぞれ２経路に分配する
光分配器と、一方の経路に分配された各周波数のレーザ
光に対して、一括してアンテナビームパターンに応じた
空間的な変調を行う単一の空間光変調装置と、他方の経
路に分配された各周波数のレーザ光に対して、各アンテ
ナビームに対応し、異なる周波数の高周波信号を重畳す
る時間的な変調を行い、各変調信号光を光周波数多重化
して出力するレーザ光変調装置と、空間光変調装置とレ
ーザ光変調装置で生成された信号光を合波し、アレーア
ンテナの各放射素子対応に出力する単一の光合波器と、
各放射素子対応の信号光をそれぞれ電気信号に変換し、
各アンテナビームに対応する高周波信号を抽出して各放
射素子に供給する光／電気変換器とを備える。
【００１９】請求項２に記載の発明は、光分配器を用い
て複数のレーザ光源から出力される各周波数のレーザ光
を２経路に分配する代わりに、各周波数のレーザ光がコ
ヒーレントの関係になるようにした２組の複数のレーザ
光源を用意し、それぞれ空間光変調装置およびレーザ光
変調装置に供給する。この構成は、請求項１に記載のも
のと同様である。
て複数のレーザ光源から出力される各周波数のレーザ光
を２経路に分配する代わりに、各周波数のレーザ光がコ
ヒーレントの関係になるようにした２組の複数のレーザ
光源を用意し、それぞれ空間光変調装置およびレーザ光
変調装置に供給する。この構成は、請求項１に記載のも
のと同様である。
【００２０】
【作用】図１は、請求項１に記載のアンテナ給電回路の
原理構成を示すブロック図である。
原理構成を示すブロック図である。
【００２１】ここに示す構成は、ｎ個のアンテナビーム
（マルチビーム）を形成する一般的なものであり、発振
周波数が異なるｎ個のレーザ光源と、各アンテナビーム
に割り当てるｎ個の高周波信号が用意されている。
（マルチビーム）を形成する一般的なものであり、発振
周波数が異なるｎ個のレーザ光源と、各アンテナビーム
に割り当てるｎ個の高周波信号が用意されている。
【００２２】図において、レーザ光源４１1 〜４１n か
ら出力された角周波数（以下「周波数」という。）ωL1
〜ωLnの各レーザ光は、光分配器５６1 〜５６n でそれ
ぞれ２経路に分配される。空間光変調装置１１は、その
一方の各レーザ光を入力してアンテナビームパターンに
応じた空間的な変調と光周波数多重化を行って出力す
る。
ら出力された角周波数（以下「周波数」という。）ωL1
〜ωLnの各レーザ光は、光分配器５６1 〜５６n でそれ
ぞれ２経路に分配される。空間光変調装置１１は、その
一方の各レーザ光を入力してアンテナビームパターンに
応じた空間的な変調と光周波数多重化を行って出力す
る。
【００２３】また、レーザ光変調装置１２は、分配され
た他方の各レーザ光に対して、それぞれ対応する高周波
信号（周波数ωRF1 〜ωRFn ）を重畳する時間的な変調
を行い、各変調信号光を光周波数多重化して出力する。
ここでは、各光周波数シフタ４９1 〜４９n が分配され
た他方の各レーザ光に対して、高周波信号入力端子５０
1 〜５０n から入力される周波数ωRF1 〜ωRFn の高周
波信号に応じた時間的な変調を行い、それぞれ（ωL1＋
ωRF1 ）〜（ωLn＋ωRFn ）の周波数成分を有する信号
光に変換する。光マルチプレクサ１３は、各信号光を光
周波数多重化して出力する。
た他方の各レーザ光に対して、それぞれ対応する高周波
信号（周波数ωRF1 〜ωRFn ）を重畳する時間的な変調
を行い、各変調信号光を光周波数多重化して出力する。
ここでは、各光周波数シフタ４９1 〜４９n が分配され
た他方の各レーザ光に対して、高周波信号入力端子５０
1 〜５０n から入力される周波数ωRF1 〜ωRFn の高周
波信号に応じた時間的な変調を行い、それぞれ（ωL1＋
ωRF1 ）〜（ωLn＋ωRFn ）の周波数成分を有する信号
光に変換する。光マルチプレクサ１３は、各信号光を光
周波数多重化して出力する。
【００２４】この２経路の光は光合成器５９で合波さ
れ、各放射素子５５に対応した複数の光伝送路（光ファ
イバ束）４８を介して、光／電気変換器アレー（Ｏ／
Ｅ）５２に導かれる。このとき、光／電気変換器アレー
５２には周波数が異なる２ｎの数の信号光が入力され
る。
れ、各放射素子５５に対応した複数の光伝送路（光ファ
イバ束）４８を介して、光／電気変換器アレー（Ｏ／
Ｅ）５２に導かれる。このとき、光／電気変換器アレー
５２には周波数が異なる２ｎの数の信号光が入力され
る。
【００２５】光／電気変換器アレー５２は、入出力特性
として２乗特性をもつ光検出器を構成要素として含むの
で、原理的には入力された２ｎのすべての信号光につい
て、各周波数の和と差の周波数成分をもつ信号（ビート
信号）を出力する。このビート信号には、アンテナビ
ームパターンに関する空間的な変調を行った光ビーム間
の干渉、高周波信号を重畳した光ビーム間の干渉、
両者の光ビーム間の干渉があり、それぞれｉ＝１，２，
…，ｎ、ｊ＝１，２，…，ｎとすると、 ωLi±ωLj （ωLi＋ωRFi)±(ωLj＋ωRFj) （ωLi＋ωRFi)±ωLj と表すことができる。そのうち、 （ωLi＋ωRFi)−ωLj の組み合わせにおいて、ｉ＝ｊのときの周波数成分をも
つ信号、すなわち周波数ωRFi （ｉ＝１，２，…，ｎ）
のｎ個の高周波信号のみを光／電気変換器アレー５２の
出力とする。
として２乗特性をもつ光検出器を構成要素として含むの
で、原理的には入力された２ｎのすべての信号光につい
て、各周波数の和と差の周波数成分をもつ信号（ビート
信号）を出力する。このビート信号には、アンテナビ
ームパターンに関する空間的な変調を行った光ビーム間
の干渉、高周波信号を重畳した光ビーム間の干渉、
両者の光ビーム間の干渉があり、それぞれｉ＝１，２，
…，ｎ、ｊ＝１，２，…，ｎとすると、 ωLi±ωLj （ωLi＋ωRFi)±(ωLj＋ωRFj) （ωLi＋ωRFi)±ωLj と表すことができる。そのうち、 （ωLi＋ωRFi)−ωLj の組み合わせにおいて、ｉ＝ｊのときの周波数成分をも
つ信号、すなわち周波数ωRFi （ｉ＝１，２，…，ｎ）
のｎ個の高周波信号のみを光／電気変換器アレー５２の
出力とする。
【００２６】このようにして得られたｎ個の高周波信号
は、高周波伝送路５３を介して高周波増幅器モジュール
５４に入力され、そこで増幅されてそれぞれ対応する放
射素子５５から放射される。なお、このｎ個の高周波信
号はアンテナビームパターンの形状に応じた振幅および
位相を有しており、入力された各高周波信号がそれぞれ
対応するアンテナビーム（スポットビーム）に割り当て
られることになる。
は、高周波伝送路５３を介して高周波増幅器モジュール
５４に入力され、そこで増幅されてそれぞれ対応する放
射素子５５から放射される。なお、このｎ個の高周波信
号はアンテナビームパターンの形状に応じた振幅および
位相を有しており、入力された各高周波信号がそれぞれ
対応するアンテナビーム（スポットビーム）に割り当て
られることになる。
【００２７】ところで、アンテナビームパターンのフー
リエ変換像を形成する空間光変調装置１１に入力するレ
ーザ光と、高周波信号を重畳するレーザ光変調装置１２
に入力するレーザ光はコヒーレントでなければならな
い。以上の構成では、異なる周波数ωL1〜ωLnのレーザ
光を出力する複数のレーザ光源４１1 〜４１n を用意
し、各周波数のレーザ光を２分配してコヒーレントな２
系統のレーザ光を生成している。
リエ変換像を形成する空間光変調装置１１に入力するレ
ーザ光と、高周波信号を重畳するレーザ光変調装置１２
に入力するレーザ光はコヒーレントでなければならな
い。以上の構成では、異なる周波数ωL1〜ωLnのレーザ
光を出力する複数のレーザ光源４１1 〜４１n を用意
し、各周波数のレーザ光を２分配してコヒーレントな２
系統のレーザ光を生成している。
【００２８】請求項２に記載のアンテナ給電回路は、図
２に示すように、異なる周波数ωL1〜ωLnのレーザ光を
出力する複数のレーザ光源４１11〜４１1nと、同様の複
数のレーザ光源４１21〜４１2nを用意し、制御回路２１
1 〜２１n により各周波数のレーザ光同士がコヒーレン
トになるように発振周波数および位相を制御する。これ
により、１つの光源から分配して得られた２つのレーザ
光と同等のものを得ることができる。その他は請求項１
に記載のものと同様に機能する。なお、２つのレーザ光
源間のコヒーレント制御は、例えば両レーザ光をヘテロ
ダイン検波してその位相誤差を制御する公知の位相同期
ループ（ＰＬＬ）技術を利用することができる。
２に示すように、異なる周波数ωL1〜ωLnのレーザ光を
出力する複数のレーザ光源４１11〜４１1nと、同様の複
数のレーザ光源４１21〜４１2nを用意し、制御回路２１
1 〜２１n により各周波数のレーザ光同士がコヒーレン
トになるように発振周波数および位相を制御する。これ
により、１つの光源から分配して得られた２つのレーザ
光と同等のものを得ることができる。その他は請求項１
に記載のものと同様に機能する。なお、２つのレーザ光
源間のコヒーレント制御は、例えば両レーザ光をヘテロ
ダイン検波してその位相誤差を制御する公知の位相同期
ループ（ＰＬＬ）技術を利用することができる。
【００２９】
【実施例】図３は、請求項１に記載のアンテナ給電回路
の実施例構成を示すブロック図である。なお、本実施例
の構成は、図１に示す原理構成に対応するものである。
また、本実施例では、マルチビームアンテナとして、サ
ービスエリアを３個の円形スポットビームで覆うような
場合を想定しているが、３ビーム以上への拡張も可能で
ある。
の実施例構成を示すブロック図である。なお、本実施例
の構成は、図１に示す原理構成に対応するものである。
また、本実施例では、マルチビームアンテナとして、サ
ービスエリアを３個の円形スポットビームで覆うような
場合を想定しているが、３ビーム以上への拡張も可能で
ある。
【００３０】図において、レーザ光源４１1 〜４１3 か
ら出力された周波数ωL1〜ωL3の各レーザ光は、それぞ
れコリメートレンズ４３11〜４３13を通って平行光とな
り、ハーフミラー４４11〜４４13によって２経路に分配
される。
ら出力された周波数ωL1〜ωL3の各レーザ光は、それぞ
れコリメートレンズ４３11〜４３13を通って平行光とな
り、ハーフミラー４４11〜４４13によって２経路に分配
される。
【００３１】ハーフミラー４４11〜４４13で分配された
一方の３レーザ光は、マスクパターン３１を通過し、フ
ーリエ変換レンズ４６，ハーフミラー４４3 を介してレ
ンズアレー４７に入射し、光周波数多重化されて複数の
光伝送路（光ファイバ束）４８に導かれる。マスクパタ
ーン３１は、各レーザ光とアンテナビーム（スポットビ
ーム）に対応する３個のピンホールを有し、フーリエ変
換レンズ４６の前焦点面に配置される。その後焦点面に
はレンズアレー４７が配置され、マスクパターン３１に
対応するフーリエ変換像がレンズアレー４７の位置（フ
ーリエ変換面）に得られる。
一方の３レーザ光は、マスクパターン３１を通過し、フ
ーリエ変換レンズ４６，ハーフミラー４４3 を介してレ
ンズアレー４７に入射し、光周波数多重化されて複数の
光伝送路（光ファイバ束）４８に導かれる。マスクパタ
ーン３１は、各レーザ光とアンテナビーム（スポットビ
ーム）に対応する３個のピンホールを有し、フーリエ変
換レンズ４６の前焦点面に配置される。その後焦点面に
はレンズアレー４７が配置され、マスクパターン３１に
対応するフーリエ変換像がレンズアレー４７の位置（フ
ーリエ変換面）に得られる。
【００３２】ハーフミラー４４11〜４４13で分配された
他方の３レーザ光は、ミラー５１1で反射し、コリメー
トレンズ４３21〜４３23を介して集束され、それぞれ光
周波数シフタ４９1 〜４９3 に入力される。各光周波数
シフタ４９1 〜４９3 は、それぞれ高周波信号入力端子
５０1 〜５０3 から入力される高周波信号の周波数だけ
入力光の周波数をシフトして出力する機能を有する。光
周波数シフタ４９1 〜４９3 から出力された信号光は、
光マルチプレクサ１３で光周波数多重化され、コリメー
トレンズ４３3 ，ピンホール４２2 ，ミラー５１2 ，コ
リメートレンズ４３4 を介してハーフミラー４４3 に照
射される。
他方の３レーザ光は、ミラー５１1で反射し、コリメー
トレンズ４３21〜４３23を介して集束され、それぞれ光
周波数シフタ４９1 〜４９3 に入力される。各光周波数
シフタ４９1 〜４９3 は、それぞれ高周波信号入力端子
５０1 〜５０3 から入力される高周波信号の周波数だけ
入力光の周波数をシフトして出力する機能を有する。光
周波数シフタ４９1 〜４９3 から出力された信号光は、
光マルチプレクサ１３で光周波数多重化され、コリメー
トレンズ４３3 ，ピンホール４２2 ，ミラー５１2 ，コ
リメートレンズ４３4 を介してハーフミラー４４3 に照
射される。
【００３３】この光周波数多重化された２経路の光はハ
ーフミラー４４3 で合波され、ともにレンズアレー４７
から複数の光伝送路４８を介して、光／電気変換器アレ
ー（Ｏ／Ｅ）５２に導かれる。光／電気変換器アレー５
２の出力には、この光周波数多重化された２経路の光の
ビート信号が得られる。このビート信号は、高周波信号
入力端子５０1 〜５０3 から入力された各高周波信号と
同じ周波数を有し、かつアンテナビームパターンのフー
リエ変換に対応した振幅および位相情報を有する。光／
電気変換器アレー５２から高周波伝送路５３に出力され
るビート信号は、それぞれ高周波増幅器モジュール５４
で増幅され、各放射素子５５から放射される。このと
き、入力された各高周波信号はそれぞれマスクパターン
３１に対応するアンテナビーム（スポットビーム）に割
り当てられる。
ーフミラー４４3 で合波され、ともにレンズアレー４７
から複数の光伝送路４８を介して、光／電気変換器アレ
ー（Ｏ／Ｅ）５２に導かれる。光／電気変換器アレー５
２の出力には、この光周波数多重化された２経路の光の
ビート信号が得られる。このビート信号は、高周波信号
入力端子５０1 〜５０3 から入力された各高周波信号と
同じ周波数を有し、かつアンテナビームパターンのフー
リエ変換に対応した振幅および位相情報を有する。光／
電気変換器アレー５２から高周波伝送路５３に出力され
るビート信号は、それぞれ高周波増幅器モジュール５４
で増幅され、各放射素子５５から放射される。このと
き、入力された各高周波信号はそれぞれマスクパターン
３１に対応するアンテナビーム（スポットビーム）に割
り当てられる。
【００３４】以下、図１に示す空間光変調装置１１に対
応するマスクパターン３１，フーリエ変換レンズ４６お
よびレンズアレー４７において、アンテナビームパター
ンに対応したフーリエ変換像形成過程について説明す
る。
応するマスクパターン３１，フーリエ変換レンズ４６お
よびレンズアレー４７において、アンテナビームパター
ンに対応したフーリエ変換像形成過程について説明す
る。
【００３５】レンズアレー４７の位置にあるフーリエ変
換面における座標系を（ｆx , ｆy)とすると、各レーザ
光源４１1 〜４１n から出力されたレーザ光は、このフ
ーリエ変換面では、
換面における座標系を（ｆx , ｆy)とすると、各レーザ
光源４１1 〜４１n から出力されたレーザ光は、このフ
ーリエ変換面では、
【００３６】
【数１】
【００３７】となる。ただし、添字ｋは、ｋ番目のレー
ザ光源４１k から出力されたレーザ光に対応し、ｎはレ
ーザ光源の数であり、本実施例ではｎ＝３である。ωk
およびφa,k は、それぞれレーザ光源４１k から出力さ
れるレーザ光の周波数および位相である。ａk(fx , fy)
およびψ(fx , fy) は、それぞれレーザ光源４１k から
出力されるレーザ光が形成するフーリエ変換像の振幅成
分および位相成分である。この (1)式は、複数のレーザ
光のフーリエ変換が１枚のレンズにより一括してできる
ことを示している。
ザ光源４１k から出力されたレーザ光に対応し、ｎはレ
ーザ光源の数であり、本実施例ではｎ＝３である。ωk
およびφa,k は、それぞれレーザ光源４１k から出力さ
れるレーザ光の周波数および位相である。ａk(fx , fy)
およびψ(fx , fy) は、それぞれレーザ光源４１k から
出力されるレーザ光が形成するフーリエ変換像の振幅成
分および位相成分である。この (1)式は、複数のレーザ
光のフーリエ変換が１枚のレンズにより一括してできる
ことを示している。
【００３８】次に、それぞれ対応する高周波信号が重畳
された各レーザ光のフーリエ変換面における様子につい
て説明する。各レーザ光は、各高周波信号の周波数ω
RF1 ，ωRF2 ，ωRF3 だけシフトし、光マルチプレクサ
１３で光周波数多重化されてフーリエ変換面に到達す
る。この信号光はフーリエ変換面では、
された各レーザ光のフーリエ変換面における様子につい
て説明する。各レーザ光は、各高周波信号の周波数ω
RF1 ，ωRF2 ，ωRF3 だけシフトし、光マルチプレクサ
１３で光周波数多重化されてフーリエ変換面に到達す
る。この信号光はフーリエ変換面では、
【００３９】
【数２】
【００４０】となる。ただし、ｂk は定数であり、φ
b,k はレーザ光源４１k から出力されるレーザ光に対す
る光路の位相長である。フーリエ変換面に表れる像は、
(1),(2) 式に示す２つの信号光を重ね合わせたものとな
り、信号光各部の輝度および位相分布が、複数の光伝送
路５８を介してそのまま光／電気変換器アレー５２に到
達する。
b,k はレーザ光源４１k から出力されるレーザ光に対す
る光路の位相長である。フーリエ変換面に表れる像は、
(1),(2) 式に示す２つの信号光を重ね合わせたものとな
り、信号光各部の輝度および位相分布が、複数の光伝送
路５８を介してそのまま光／電気変換器アレー５２に到
達する。
【００４１】光／電気変換器アレー５２の各光検出器は
２乗特性をもつので、各入力信号光に対して、
２乗特性をもつので、各入力信号光に対して、
【００４２】
【数３】
【００４３】を出力する。このうち、２経路の信号光の
周波数ωk ，（ωk＋ωRFk) の差に相当する周波数成分
の信号（ビート信号）として、 ａk(fx , fy)・ｂk・cos｛ωRFkｔ＋ψ(fx , fy)＋(φa,k−φb,k) ｝ …(4) を取り出す。ここで、ｋは、１，２，…，ｎ（本実施例
では３）である。このｎ個の信号は、高周波帯域の信号
で周波数ωRFk を有し、アンテナビームパターンに対応
する振幅情報ａk(fx , fy)および位相情報ψ(fx , fy)
を有している。
周波数ωk ，（ωk＋ωRFk) の差に相当する周波数成分
の信号（ビート信号）として、 ａk(fx , fy)・ｂk・cos｛ωRFkｔ＋ψ(fx , fy)＋(φa,k−φb,k) ｝ …(4) を取り出す。ここで、ｋは、１，２，…，ｎ（本実施例
では３）である。このｎ個の信号は、高周波帯域の信号
で周波数ωRFk を有し、アンテナビームパターンに対応
する振幅情報ａk(fx , fy)および位相情報ψ(fx , fy)
を有している。
【００４４】これらの信号を高周波増幅器モジュール５
４で増幅し、各放射素子５５に供給すれば、周波数ω
RF1 ，ωRF2 ，…，ωRFn の各高周波信号がそれぞれ割
り当てられたｎ個のマルチビームが形成される。
４で増幅し、各放射素子５５に供給すれば、周波数ω
RF1 ，ωRF2 ，…，ωRFn の各高周波信号がそれぞれ割
り当てられたｎ個のマルチビームが形成される。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、周波数の
異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光源を用意し、
アンテナビームパターンに対応した空間光変調操作と高
周波信号重畳操作とを光周波数多重化して行うことによ
り、従来の空間光信号処理型アンテナビーム形成回路を
マルチビーム形成に用いることができる。
異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光源を用意し、
アンテナビームパターンに対応した空間光変調操作と高
周波信号重畳操作とを光周波数多重化して行うことによ
り、従来の空間光信号処理型アンテナビーム形成回路を
マルチビーム形成に用いることができる。
【００４６】すなわち、本発明によるアンテナ給電回路
では、一つのマッハツェッダ干渉計を光周波数多重化し
て利用し、複数の高周波信号と各アンテナビームが１対
１に対応したマルチビームを形成することにより、アレ
ーアンテナをマルチビームアンテナとして機能させるこ
とができる。
では、一つのマッハツェッダ干渉計を光周波数多重化し
て利用し、複数の高周波信号と各アンテナビームが１対
１に対応したマルチビームを形成することにより、アレ
ーアンテナをマルチビームアンテナとして機能させるこ
とができる。
【図１】請求項１に記載のアンテナ給電回路の原理構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】請求項２に記載のアンテナ給電回路の原理構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図３】請求項１に記載のアンテナ給電回路の実施例構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図４】空間光信号処理型アンテナビーム形成回路の構
成例を示すブロック図。
成例を示すブロック図。
【図５】空間光信号処理型アンテナビーム形成回路の原
理構成を示すブロック図。
理構成を示すブロック図。
１１，５７ 空間光変調装置 １２，５８ レーザ光変調装置 １３ 光マルチプレクサ ２１ 制御装置 ３１ マスクパターン ４１ レーザ光源 ４２ ピンホールマスク ４３ コリメートレンズ ４４ ハーフミラー ４５ 反射型空間光変調器 ４６ フーリエ変換レンズ ４７ レンズアレー ４８ 複数の光伝送路 ４９ 光周波数シフタ ５０ 高周波信号入力端子 ５１ ミラー ５２ 光／電気変換器（Ｏ／Ｅ） ５３ 高周波伝送路 ５４ 高周波増幅器モジュール ５５ 放射素子 ５６ 光分配器 ５９ 光合波器 ６０ 光伝送路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46
Claims (2)
- 【請求項１】 異なる周波数のレーザ光を出力する複数
のレーザ光源と、 各周波数のレーザ光をそれぞれ２経路に分配する光分配
器と、 一方の経路に分配された各周波数のレーザ光に対して、
一括してアンテナビームパターンに応じた空間的な変調
を行う単一の空間光変調装置と、 他方の経路に分配された各周波数のレーザ光に対して、
各アンテナビームに対応し、異なる周波数の高周波信号
を重畳する時間的な変調を行い、各変調信号光を光周波
数多重化して出力するレーザ光変調装置と、前記空間光変調装置と前記レーザ光 変調装置で生成され
た信号光を合波し、アレーアンテナの各放射素子対応に
出力する単一の光合波器と、 前記各放射素子対応の信号光をそれぞれ電気信号に変換
し、各アンテナビームに対応する高周波信号を抽出して
前記各放射素子に供給する光／電気変換器と を備えたことを特徴とするアンテナ給電回路。 - 【請求項２】 異なる周波数のレーザ光を出力する第一
の複数のレーザ光源と、 前記第一の複数のレーザ光源から出力される各周波数の
レーザ光とそれぞれコヒーレントの関係を有するレーザ
光を出力する第二の複数のレーザ光源と、 前記第一の複数のレーザ光源から出力される各周波数の
レーザ光に対して、一括してアンテナビームパターンに
応じた空間的な変調を行う単一の空間光変調装置と、 前記第二の複数のレーザ光源から出力される各周波数の
レーザ光に対して、各アンテナビームに対応し、異なる
周波数の高周波信号を重畳する時間的な変調を行い、各
変調信号光を光周波数多重化して出力するレーザ光変調
装置と、前記空間光変調装置と前記レーザ光 変調装置で生成され
た信号光を合波し、アレーアンテナの各放射素子対応に
出力する単一の光合波器と、 前記各放射素子対応の信号光をそれぞれ電気信号に変換
し、各アンテナビームに対応する高周波信号を抽出して
前記各放射素子に供給する光／電気変換器と を備えたことを特徴とするアンテナ給電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06180593A JP3292322B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | アンテナ給電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06180593A JP3292322B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | アンテナ給電回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06276017A JPH06276017A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3292322B2 true JP3292322B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13181679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06180593A Expired - Fee Related JP3292322B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | アンテナ給電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292322B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4066379B2 (ja) * | 2003-05-29 | 2008-03-26 | 三菱電機株式会社 | 光制御型フェーズドアレーアンテナ装置 |
| JP4140734B2 (ja) * | 2003-07-04 | 2008-08-27 | 三菱電機株式会社 | 光制御型マイクロ波位相形成装置 |
| JP4121084B2 (ja) * | 2003-10-30 | 2008-07-16 | 三菱電機株式会社 | 光制御型アレーアンテナ及び光制御型アレーアンテナ測定方法 |
| JP4555218B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2010-09-29 | 三菱電機株式会社 | 光制御型反射鏡アンテナ装置 |
| JP4974871B2 (ja) * | 2007-12-20 | 2012-07-11 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置 |
| JP4999732B2 (ja) * | 2008-03-04 | 2012-08-15 | 三菱電機株式会社 | 光制御型フェーズドアレーアンテナ装置 |
| JP5067291B2 (ja) * | 2008-07-15 | 2012-11-07 | 三菱電機株式会社 | 光制御型マルチビームアンテナ装置 |
| GB2509701A (en) * | 2012-12-11 | 2014-07-16 | Bae Systems Plc | Optical switch arrangement for a time modulated antenna array |
| CN105048107B (zh) * | 2015-06-30 | 2018-01-05 | 南京理工大学 | 时间调制相位共轭方向回溯三功能可重构共孔径天线阵 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP06180593A patent/JP3292322B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06276017A (ja) | 1994-09-30 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |