JP3414698B2 - アレーアンテナ送受信装置 - Google Patents
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Description
信装置に関し、特に、アレーアンテナ送受信装置の各素
子アンテナの送受信装置における基準信号供給方式に関
する。
素子毎に送受信部と、それらを制御する送受信部制御回
路を持つ。受信時には、各アンテナ素子で受信した信号
を送受信部で周波数変換などの受信処理をして送受信部
制御回路へ送り、重み付け合成を行う。送信時には、送
受信部制御回路で重み付けを行った信号を送受信部に送
って周波数変換などの送信処理をして各アンテナ素子か
ら送信する。
のブロック図である。図2を参照すると、従来のアレー
アンテナ送受信装置は、アンテナ部201、N個の送受
信部202−1〜202−N、基準信号203−1〜2
03−N、送受信部制御回路204、ハイブリッド20
5、共通基準信号生成部206、同期信号入力によって
構成されている。通常、送受信部はアンテナ部の入出力
と同数用意され、この従来例ではNとしている。
通基準信号生成部206に入力する。発生させた基準信
号をハイブリッド205でN分配して、N個の送受信部
202−1〜202−Nに入力する。この方法により、
すべての送受信部に供給される基準信号は共通基準信号
生成部206によって発生されるので、全送受信部に共
通の基準信号を供給することができる。
送受信装置においては、基準信号源として各送受信部の
外部に共通基準信号生成部を用意し、その出力を分配し
て各送受信部へ分配して入力し、送受信部間の同期を確
立している。このように送受信部間の同期をとる理由
は、アレーアンテナ送受信装置ではアンテナ素子数と同
数の送受信部が同期していなければ、精度の高い送受信
信号の重み付けや合成を行うことができないからであ
る。
送受信部毎に個別に基準信号を生成する方法も考えられ
るが、この方法においては、各送受信部に対して位相、
振幅、周波数の異なる基準信号が入力される可能性があ
る。したがって、各送受信部間の同期を確立するために
は別途にキャリブレーションを行う必要がある。
送受信装置においては共通基準信号生成部を用いてすべ
ての送受信部に共通の信号を供給する。それによって、
キャリブレーションを行わなくとも精度の高い送受信信
号の重み付けや合成が可能である。
ンテナ送受信装置の問題点は、共通基準信号生成部が故
障などによって非動作状態になったとき、すべての送受
信ブロックにおいて信号の送受信を行うことができなく
なることである。本発明の目的は、この問題を解決して
共通基準信号生成部が故障などで停止した場合でも、送
受信を行うことができるアレーアンテナ送受信装置を提
供することにある。
送受信装置は、前掲の従来のアレーアンテナ送受信装置
の構成に加えて、各送受信ブロックの送受信部に正常に
共通基準信号が入力されないことを検知する異常検出手
段と、該異常検出手段が異常を検出したときに送受信ブ
ロック毎に個別に基準信号を生成して当該送受信部に供
給する個別基準信号生成部とを有する。
信装置は、アンテナ素子毎に送受信部を持つアレーアン
テナ送受信装置の各送受信部に基準信号を供給するため
に、共通基準信号生成部に加えて個別基準信号生成部と
いう冗長構成を備えている。アレーアンテナ送受信装置
は、共通基準信号生成部が故障などで非動作状態の場合
および送受信ブロックにおいて共通基準信号生成部から
供給される信号が検出できない場合には、その異常を自
動的に検知し、個別基準信号生成部により、送受信部毎
独立に基準信号を供給するように構成されている。
号切り換え手段を有し、基準信号切り換え手段は、異常
検出手段が異常を検出していないときには、共通基準信
号を当該ブロックの送受信部に接続し、異常検出手段が
異常を検出したときには個別基準信号生成部の出力を当
該ブロックの送受信部に接続する。
場合を想定している。第1の異常状態は、共通基準信号
生成部が故障などにより非動作状態になるか、基準信号
の周波数ずれなどの異常を起こした状態である。第2の
異常状態は、共通基準信号生成部から送受信部に至るま
でに、信号線が断線している等の障害によって基準信号
が検出できない状態(基準信号未検出状態)である。
明は、第1、第2の異常検出手段を備えている。すなわ
ち、異常検出手段は、共通基準信号生成部の異常を検出
する第1の異常検出手段を備え、第1の異常検出手段が
異常を検出したときには、総ての送受信ブロックの基準
信号切り換え手段は、共通基準信号生成部からそれぞれ
の送受信ブロックへの共通基準信号の信号パスを遮断し
てそれぞれの送受信ブロックの個別基準信号生成部の出
力を当該ブロックの送受信部に接続する。
出力信号が正常にそれぞれの送受信ブロックに接続され
ていないことを検出する第2の異常検出手段を有し、第
2の異常検出手段が異常を検出したときには、その異常
が検出された送受信ブロックの基準信号切り換え手段
は、共通基準信号生成部から当該送受信ブロックへの共
通基準信号の信号パスを遮断して当該送受信ブロックの
個別基準信号生成部の出力を当該ブロックの送受信部に
接続する。
基準信号の切り換えを制御する切り換え制御回路とを有
する。スイッチ装置は、個別基準信号生成部の出力とハ
イブリッドの出力(すなわち共通基準信号)の何れか一
方と送受信部との接続を切り換える。切り換え制御回路
は第1および第2の異常検出手段がいずれも異常を検出
しないときには、ハイブリッドの出力を送受信部に接続
し、第1および第2の異常検出手段の少なくともいずれ
か一方が異常を検出したときには、個別基準信号生成部
の出力を送受信部に接続するように、スイッチ装置を切
り替える。
て、送受信部制御回路は、基準信号が個別基準信号生成
部から供給されている送受信ブロックについてはアンテ
ナ素子毎に個別に送受信のための処理を実行し、基準信
号が共通基準信号生成部から供給されている送受信ブロ
ックについてアレーアンテナとして送受信処理を実行す
る。
などの非動作時においても、個別基準信号生成部に切り
替えて基準信号を供給し、アンテナ素子毎に個別に送受
信を行うことによって送受信を継続することができる。
置は、共通基準信号生成部の他に個別基準信号生成部を
備えるという冗長構成をとっている。共通基準信号生成
部が非動作状態のとき、または、共通基準信号生成部の
出力が正常に送受信ブロックに伝達されないときには、
基準信号源を共通基準信号生成部から個別基準信号生成
部に切り替えて使用する。前記したように、個別基準信
号生成部を用いる送受信は、アレーアンテナとしての動
作による送受信には適当ではないが、何かの異常によっ
て共通基準信号を入力できなくなった送受信ブロックが
あるとき、当該送受信ブロックに結合しているアンテナ
素子毎に独立に送受信を行うことができる。このように
して、共通基準信号生成部が故障などで停止した場合で
も、共通基準信号生成部を交換などの方法で復旧させる
までの間、送受信装置は、送受信を停止することなくア
ンテナ素子毎に独立して送受信を行うことができる。
テナ送受信装置の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。本実施形態のアレーアンテナ送受信装置は、共通
基準信号生成部が正常に動作しないとき、または送受信
部において共通基準信号生成部から供給される信号が検
出できないときに、個別基準信号生成部を用いた系に切
り替えるように、基準信号供給のための冗長構成を備え
ている。
装置は、アンテナ部101、N個の送受信ブロック10
2−1〜102−N、送受信部制御回路109、アラー
ム信号検出回路110、ハイブリッド回路(分配器)1
11, 113、共通基準信号生成部112を備えてい
る。通常、送受信ブロックはアンテナ部の入出力と同数
用意され、本実施例ではNとしている。ただし、本発明
では、アンテナ部の入出力および送受信ブロックの数N
は任意である。
テナを構成する複数のアンテナ素子毎に設けられ、それ
ぞれのアンテナ素子による送信および受信を行う。共通
基準信号生成部112は、基準信号を生成し、該基準信
号を共通基準信号として出力する。基準信号は、各送受
信ブロック102−n(n=1、2・・・N)がアンテ
ナ部101によって信号を受信するときには、受信した
搬送周波伝送信号からベースバンド信号を取り出す変換
処理、およびアンテナ部101から信号を送信するとき
には、送信する情報信号のベースバンド信号から搬送周
波伝送信号を生成する変換処理を行うための変換用信号
であって所定の同期信号に同期している。共通基準信号
生成部112は、また、正常に基準信号を生成すること
が出来ないときには、異常を示すアラーム信号を出力す
る。
成部112の出力を各送受信ブロック102−nに分配
する。ハイブリッド回路113は、共通基準信号生成部
112に入力されている同期信号と同一の同期信号を入
力し、該同期信号を各送受信ブロック102−nの個別
基準信号生成部106−n(後述)に供給する。
信号生成部112がアラーム信号を出力したとき、該ア
ラーム信号を検出し、総ての送受信ブロック102−n
に共通基準信号生成部112の異常を通知する。
ック102−nが生成したベースバンド信号を重み付け
合成して復調信号として出力し、および送信しようとす
る情報信号に各送受信ブロック102−n毎の重み付け
して各送受信ブロック102−n毎のベースバンド信号
を生成して対応する送受信ブロック102−nに出力す
る。
ら構成され、アンテナ素子数分の送受信信号の入出力を
持つ。本実施形態では、アンテナ素子数や配置などのア
ンテナ部の構成および形状は特定しない。また、送受共
用アンテナであるか送受別アンテナであるかも特定しな
い。
・・N)は、送受信部103−n、基準信号入力104
−n、スイッチ105−n、個別基準信号生成部106
−n、切り替え制御回路107−n、検出回路108−
nを備えている。
成は任意で、送受信部103−nは、共通基準信号生成
部112または個別基準信号生成部106−nから基準
信号を入力して、送信時にはベースバンド信号を搬送周
波信号に変換してアンテナ素子を励振し、受信時には受
信した搬送周波信号をベースバンド信号に変換する。
信号生成部112とは、LO信号(局部発振信号)発生
器、標本化信号発生器、ベースバンド基準信号発生器を
含んでいる。LO信号は、搬送周波数信号を中間周波数信
号に変換し、または、その逆変換に用いられる。ベース
バンド基準信号は、中間周波数信号をベースバンド周波
数帯域信号に変換し、または、その逆変換に用いられ
る。標本化信号はアナログベースバンド信号をA/D変
換してデジタルベースバンド信号を生成し、または、デ
ジタルベースバンド信号をD/A変換してアナログベー
スバンド信号を生成するための標本化周期を与える。本
実施形態においては、それぞれの基準信号と基準信号発
生の形態およびLO信号発生器、標本化信号発生器、ベー
スバンド基準信号発生器の構成は任意である。また、個
別基準信号生成部と共通基準信号生成部へ入力される同
期信号の形態も任意である。
111の各出力信号が正常にそれぞれの送受信ブロック
に接続されていないことを検出する。スイッチ105−
nは、ハイブリッド回路111の出力と、個別基準信号
生成部の出力106−nとを入力し、切り替え制御信号
(後述)に応答してそれらのうちの1つを送受信部10
3−nの基準信号入力104−nに接続する。
信号検出回路110の出力と検出回路108−nの出力
を入力し、アラーム信号検出回路110と検出回路10
8−nとがいずれも異常を検出しないときには、ハイブ
リッド回路111の出力を基準信号入力104−nに接
続し、アラーム信号検出回路110と検出回路108−
nとの少なくともいずれか一方が異常を検出したときに
は、個別基準信号生成部の出力を基準信号入力104−
nに接続するように切り替え制御信号を生成して、スイ
ッチ105−nの切り換えを制御する。また、切り替え
制御回路107−nの出力は送受信部制御回路109に
接続されている。それによって、送受信部制御回路10
9は、現在、どの送受信ブロック102−nが共通基準
信号によって動作しているかを知ることができる。
信装置は、受信時には、送受信部103−nに共通基準
信号生成部から基準信号を供給して動作する。例えば、
送受信部が無線帯域の受信信号をベースバンド帯域に周
波数変換するとき、アンテナ部101から入力された受
信信号をベースバンド帯域に周波数変換し、アナログ信
号からディジタル信号へと標本化して送受信部制御回路
109へ送る。このとき、共通信号生成部112からLO
信号と標本化信号を生成して送受信部に入力する。LO信
号は周波数変換の際に用いられ、標本化信号は標本化の
際に用いられる。このような無線受信信号を扱う一般的
な送受信部は、ミキサとLO信号入力からなる周波数変換
部と、標本化信号入力を持つA/D変換器から構成され
る。周波数変換部の一例として、第1中間帯域と第2中
間帯域の2段でLO信号をミキサに入力して変換する、ダ
ブルヘテロダイン受信機がある。
ナ送受信装置は、送信時には、送受信部103−nに共
通基準信号生成部から基準信号を供給して動作する。例
えば、送受信部がベースバンド信号を無線帯域の送信信
号に変換するとき、送受信部制御回路109から入力さ
れた変調信号をアナログ信号化してベースバンド信号を
生成し、無線帯域に周波数変換してアンテナ部101へ
送る。このとき、共通基準信号生成部112はLO信号と
標本化信号を生成して送受信部に入力する。LO信号は周
波数変換に用いられ、標本化信号はデジタル変調信号の
アナログ信号化に用いられる。このような無線送信信号
を扱う一般的な送受信部は、ミキサとLO信号入力からな
る周波数変換部と、標本化信号入力を持つD/A変換器を
備えている。周波数変換部の一例として、第1中間帯域
と第2中間帯域の2段でLO信号をミキサに入力して変換
するダブルヘテロダイン送信機がある。
て、共通基準信号生成部112と個別基準信号生成部1
06−nとを用い、それぞれをスイッチ105−nによ
って切り替える。また、検出回路108−n、アラーム
信号検出回路110によって切り替え判別を行い、切り
替え制御回路107−nを用いて、自動的に切り替えを
行う。
号生成部112を用いるときには、同期信号を共通基準
信号生成部112に入力して基準信号を生成する。生成
された基準信号は、ハイブリッド111でN分配され、
N個のスイッチ105−1〜105−Nを介して送受信
部103−1〜103−Nに供給される。この方法によ
って、すべての送受信部の基準信号が同一の共通基準信
号生成部112によって生成されるので、すべての送受
信部に共通の基準信号が供給される。
号生成部106−1〜106−Nを用いる場合には、同
期信号をハイブリッド113でN分配し、N個の個別基
準信号生成部106−1〜106−Nに入力する。生成
された個別基準信号はそれぞれの送受信ブロック102
−nのスイッチ105−nを介して送受信部103−n
に供給される。この方法により、基準信号は送受信ブロ
ック毎に個別基準信号生成部106−nによって生成さ
れるので、各送受信部には、各送受信部毎に独立した基
準信号が供給される。
なって共通基準信号生成部112からアラーム信号が発
せられると、アラーム信号はアラーム信号検出回路11
0によって検出される。アラーム信号検出回路110は
アラーム信号の検出を知らせるアラーム信号検出信号を
出力し、総ての送受信ブロック102−nに分配してそ
れぞれの送受信ブロック102−nの切り替え制御回路
107−nに入力する。一方、検出回路108−nが共
通基準信号生成部112からの基準信号を検出できない
ときには、検出回路108−nは基準信号未検出を知ら
せる基準信号未検出信号を切り替え制御回路107−n
に入力する。基準信号未検出信号とアラーム信号検出信
号との少なくともどちらか一方が切り替え制御回路10
7−nに入力されると、切り替え制御回路107−nは
トリガー信号をスイッチ105−nへ出力して、基準信
号供給源を共通基準信号生成部112から個別基準信号
生成部106−nへ切り替える。
動作しているときには、送受信装置103−nは共通基
準信号生成部112から基準信号の供給を受けている
が、アラーム信号検出回路110がアラーム信号を検出
したとき、および、検出回路108−nが基準信号未検
出信号を出力したときには、以下のように、基準信号の
信号源の切り替えが行われる。共通基準信号生成部11
2がアラーム信号を出力した場合には、すべての送受信
部103−1〜103−Nが、個別基準信号生成部10
6−1〜106−Nから基準信号の供給を受けるように
切り替えが行われる。検出回路108−nが共通基準信
号生成部112からの基準信号を検出できない場合に
は、当該送受信部103−nが個別基準信号生成部10
6−nから基準信号の供給を受けるように切り替えが行
われる。
2が故障などにより非動作状態になるか、基準信号の周
波数ずれなどの異常を起こしたときに出力される。一
方、検出回路108−nは、共通基準信号生成部112
から送受信部103−nに至るまでに、信号線が断線し
ている等の障害によって基準信号が検出できないとき
に、基準信号未検出を知らせる信号を出力する。
−Nのうち、個別基準信号生成部106−nから基準信
号が供給されているブロックは、アンテナ素子毎に独立
に送受信を行い、共通基準信号生成部112から基準信
号が供給されているブロックはアレーアンテナとして送
受信を行うよう動作する。切り替え制御回路107−n
からスイッチ105−nへのトリガー信号出力を分配し
て送受信部制御回路109に入力することによって、ど
のアンテナ素子がアレーアンテナとして送受信し、どの
アンテナ素子が素子毎に送受信を行うかを送受信部制御
回路109に知らせる。送受信部制御回路109は各送
受信ブロックについて、切り替え制御回路107−nの
トリガー信号出力に応じ、アレーアンテナとしての送受
信またはアンテナ素子毎に独立の送受信制御を行う。送
受信部制御回路109は、受信時には復調信号を出力
し、送信時には変調信号を入力する。なお、送受信部制
御回路109の構成およびアレーアンテナとしての送受
信制御、またはアンテナ素子毎に独立な送受信制御の方
式に制限はない。
回路108−nとアラーム信号検出回路110の両方を
用いて切り替えの判別をするよう構成したが、どちらか
のみの構成でも実現可能である。
共通基準信号生成部が故障などで非動作状態になった
時、信号の送受信を停止して共通基準信号生成部を交換
などの方法によって、復旧させる必要があった。本発明
により、共通基準信号生成部停止などの非動作時におい
ても、個別基準信号生成部に切り替えて基準信号を供給
し、アンテナ素子毎に送受信を行うことによって送受信
を継続することができる。
図である。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 アレーアンテナを構成する複数のアンテ
ナ素子毎に設けられ、それぞれのアンテナ素子による送
信および受信を行う送受信部を有する送受信ブロック
と、前記アレーアンテナによって信号を受信するときに
は、受信した搬送周波伝送信号からベースバンド信号を
取り出す変換処理、および前記アレーアンテナから信号
を送信するときには、送信する情報信号のベースバンド
信号から搬送周波伝送信号を生成する変換処理を行うた
めに必要な信号であって所定の同期信号に同期している
基準信号を生成し、該基準信号を共通基準信号として出
力する共通基準信号生成部と、前記共通基準信号生成部
の出力を各送受信ブロックに分配するハイブリッド回路
と、前記アレーアンテナによって信号を受信するときに
は、各送受信ブロックが生成したベースバンド信号の重
み付け合成を行って復調信号を生成し、前記アレーアン
テナから信号を送信するときには、送信する情報信号に
アンテナ素子毎に所定の重み付けを行い、その重み付け
を行った信号を当該情報信号の、当該送受信ブロックの
ベースバンド信号として、当該送受信ブロックに出力す
る送受信部制御回路とを有するアレーアンテナ送受信装
置において、 各送受信ブロックの送受信部に正常に共通基準信号が入
力されないことを検知する異常検出手段と、該異常検出
手段が異常を検出したときに送受信ブロック毎に個別に
基準信号を生成して当該送受信部に供給する個別基準信
号生成部とを有することを特徴とするアレーアンテナ送
受信装置。 - 【請求項2】 異常検出手段が異常を検出していないと
きには、共通基準信号を当該ブロックの送受信部に接続
し、異常検出手段が異常を検出したときには個別基準信
号生成部の出力を当該ブロックの送受信部に接続する基
準信号切り換え手段を各送受信ブロック毎に有する請求
項1に記載のアレーアンテナ送受信装置。 - 【請求項3】 前記異常検出手段は、共通基準信号生成
部の異常を検出する第1の異常検出手段を有し、第1の
異常検出手段が異常を検出したときには、総ての送受信
ブロックの基準信号切り換え手段は、共通基準信号生成
部からそれぞれの送受信ブロックへの共通基準信号の信
号パスを遮断してそれぞれの送受信ブロックの個別基準
信号生成部の出力を当該ブロックの送受信部に接続する
請求項2に記載のアレーアンテナ送受信装置。 - 【請求項4】 前記異常検出手段は、前記ハイブリッド
の各出力信号が正常にそれぞれの送受信ブロックに接続
されていないことを検出する第2の異常検出手段を有
し、第2の異常検出手段が異常を検出したときには、そ
の異常が検出された送受信ブロックの基準信号切り換え
手段は、共通基準信号生成部から当該送受信ブロックへ
の共通基準信号の信号パスを遮断して当該送受信ブロッ
クの個別基準信号生成部の出力を当該ブロックの送受信
部に接続する請求項3に記載のアレーアンテナ送受信装
置。 - 【請求項5】 送受信部制御回路は、基準信号が個別基
準信号生成部から供給されている送受信ブロックについ
てはアンテナ素子毎に個別に送受信のための処理を実行
し、基準信号が共通基準信号生成部から供給されている
送受信ブロックについてアレーアンテナとして送受信処
理を実行する、請求項2または4に記載のアレーアンテ
ナ送受信装置。 - 【請求項6】 前記基準信号切り換え手段は、個別基準
信号生成部の出力とハイブリッドの出力の何れか一方と
送受信部との接続を切り換えるスイッチ装置と、第1お
よび第2の異常検出手段がいずれも異常を検出しないと
きには、ハイブリッドの出力を送受信部に接続し、第1
および第2の異常検出手段の少なくともいずれか一方が
異常を検出したときには、個別基準信号生成部の出力を
送受信部に接続するように、スイッチ装置の切り換えを
制御する切り換え制御回路を有する請求項4に記載のア
レーアンテナ送受信装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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