JP3541923B2 - アクティブフェーズドアレーアンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、位相を設定して任意の方向にビームを形成し送受信する半導体アンプを用いたアクティブフェーズドアレーアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、１はアクティブフェーズドアレーアンテナであり、２はアクティブフェーズドアレーアンテナ１に送信信号を入力するための送信機、３はアクティブフェーズドアレーアンテナ１で受信した電波を受信する受信機、４はアクティブフェーズドアレーアンテナ１の送信と受信の切換を制御する送受切換制御部、５はアクティブフェーズドアレーアンテナ１の位相を制御する位相制御部、６はアクティブフェーズドアレーアンテナ１を冷却するための冷却部である。
【０００３】
アクティブフェーズドアレーアンテナ１の内部については、図において、１１ａ〜１１ｃは送受切換制御部４からの信号により送信と受信を切り換える送受切換器、１２は送信時に送信信号を送受信モジュール１３に分配し受信時に送受信モジュール１３からの受信信号を合成する合成・分配器、１３は送信時に送信信号を増幅し受信時に受信信号を増幅する送受信モジュール、１４は送信信号及び受信信号の位相を制御する移相器、１５は送信信号を増幅する増幅器Ａ、１６は受信信号を増幅する増幅器Ｂ、１７は送信信号を空中へ送信し空中の信号を受信するアンテナ素子、１８は増幅器Ａ１５及び増幅器Ｂ１６を冷却するための冷却板である。
【０００４】
次に動作について説明する。送信時、送信機２からアクティブフェーズドアレーアンテナ１に入力された信号は、送受切換器１１ａを介して合成・分配器１２に入力される。合成・分配器１２は、送信する信号を送受信モジュール１３の数に分配する。分配された信号は、送受信モジュール１３の中の移相器１４に入力され、位相制御部５により位相を制御され、送受切換器１１ｂを介して増幅器Ａ１５に入力される。増幅器Ａ１５で増幅された信号は送受切換器１１ｃを介してアンテナ素子１７に送られ空中へ送信される。アンテナ素子１７から送信された送信波は、それぞれ空中で合成されて、位相制御部５により意図された方向に送信ビームを形成する。
【０００５】
次に受信時は、アンテナ素子１７で受信された信号が送受切換器１１ｃを介して増幅器Ｂ１６で増幅され、送受切換器１１ｂを介して移相器１４に入力される。移相器１４では位相制御部５からの制御信号により受信信号の位相を変換して合成・分配器１２で各アンテナ素子１７からの受信信号を合成する。この時、位相制御の結果として、受信ビームが形成される。この合成された受信信号は送受切換器１１ａを介して受信機３へ出力される。
【０００６】
増幅器Ａ１５及び増幅器Ｂ１６は、動作時に発熱するため冷却する必要がある。このため、送受信モジュール１３を冷却板１８に取り付け冷却する。冷却板１８は、冷却部６から送られる冷却液を循環させて冷却する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアクティブフェーズドアレーアンテナは、以上のように冷却液の温度変化に伴い送受信モジュールの出力振幅及び位相が変化することを想定していない。従って冷却液の温度が変化した場合、位相の変化によってサイドローブレベルが高くなったり、ビーム幅が広がったりすることになり、所要の性能を達成できなくなる等の問題があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、予め冷却液の温度変化に対する位相のズレを測定しておき、実際に冷却液の温度が変化した場合そのズレ量を補正することによって、常に安定した性能を確保できるアクティブフェーズドアレーアンテナを得ることを目的としている。
この発明に係るアクティブフェーズドアレーアンテナでは、冷却液の温度変化またはそれに伴う振幅の変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、この冷却板に供給される冷却液の温度を測定する温度測定手段と、上記冷却液温度に従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１０】
またこの発明は、上記温度測定手段が上記冷却板から出てくる冷却液の温度を測定することを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１１】
またこの発明は、上記冷却板が上記各送受信モジュールごとの複数枚で構成され、上記温度測定手段が各冷却板から出てくる冷却液の温度をそれぞれ測定し、上記位相制御補正手段が測定されたそれぞれの温度に従って各送受信モジュールの位相補正量を決めることを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１２】
またこの発明は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、送信時および受信時の少なくとも一方における上記送受信モジュールから出力される信号の振幅レベルに従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１３】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、分岐された全てのＲＦ信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１４】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、この分岐されたＲＦ信号の振幅レベルに従って全ての上記送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１５】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１６】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１７】
またこの発明は、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１８】
またこの発明は、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、１〜６、１１〜１８は従来装置と同一もしくは相当部分を示すものであり、説明を省略する。７は冷却部６から冷却板に送られる冷却液の温度を測定する温度センサ、８ａは温度センサ７で感知した温度をもとに位相のズレを補正するためのデータを位相制御部５に出力する補正部Ａである。
【００２０】
補正データは、送信系の場合、図２に示すようにアンテナ素子１７を外した計測系により事前に冷却板入口の冷却液温度を変化させて、図３に示すような冷却温度に対する位相の変化を測定しておく。図２において２０ａは位相差測定装置であり、アクティブフェーズドアレイアンテナ１の入力信号の位相を基準として送受信モジュール１３の出力信号との位相差を測定する。２１は温度測定部であり、温度センサ７で検出した温度を表示する。冷却部６により、冷却液が変化する温度範囲で冷却温度を変化させて、一定温度間隔で位相差を測定し、図３に示す冷却温度に対する位相変化を測定する。各送受信モジュール１３の全てについて図３に示すデータを測定する。図３に示すデータをもとに、図１に示すシステムにおいて、補正部Ａ８ａが温度に対応して各送受信モジュール１３の位相補正量を位相制御部５に出力し、位相制御部５はこれらの位相補正量を考慮して位相制御を行う。
【００２１】
受信系の場合、図４に示すように信号発生装置２２により、基準となる信号を受信入力端から送受信モジュール１３に入力する。基準信号とアクティブフェーズドアレイアンテナ１の出力との位相差を位相差測定装置２０ａで測定して図３と同様な補正データを取得する。後の処理は、送信系と同様である。
【００２２】
これにより、冷却液の温度変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００２３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態では、温度センサ７は、冷却板１８の冷却液出口における冷却液温度を測定する。つまり、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それにより補正を実施するものである。
【００２４】
これにより、冷却液の冷却板出口温度に対する位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態では、冷却板１８が例えば各送受信モジュール１３毎に分割された複数枚の冷却板からなり、各冷却板１８の出口の温度を測定する。各冷却板１８の出口温度とその冷却板１８に対応した送受信モジュール１３の位相を測定し、実施の形態２と同様の処理によって補正を実施するものである。
【００２６】
これにより、各送受信モジュール毎に、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができ、より細かい補正が行える。
【００２７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図において、１９ａは入力ＲＦ信号の一部を分岐する分配器である。
【００２８】
上記実施の形態１〜３では、位相の変化を冷却液の温度を測定することにより補正するものであるが、ここでは、送信時のＲＦ出力レベルの変化に対する位相の変化により補正するものである。すなわち送受信モジュール１３は、冷却液温度の変化に対して振幅と位相が変化するため、送信出力の振幅変化を測定することにより、図８に示す通り一義的に位相の変化量が定まる。
【００２９】
補正データは、図９に示す構成により取得する。２０ｂは、振幅・位相測定装置であり、送信機２からの基準信号と分配器１９ａから分岐されてくる送信信号との位相差を測定し、同時に分配器１９ａから分岐されてくる送信信号の振幅を測定する。冷却液の温度を変化させて、位相の変化を測定し、同時に振幅を測定することにより、図８に示す補正データが得られる。この補正データを各送受信モジュール出力に関して取得し、これに基づいて各送受信モジュール１３の位相を補正する。上記の補正は、図７に示す補正部Ｂ８ｂにて行う。
【００３０】
これにより、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３１】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態４では、全送受信モジュール１３の出力の振幅を測定していたが、比較的冷却液温度が安定したシステムの場合は、測定するモジュール出力を減らすことが可能である。実施の形態５では、１つの送受信モジュール出力の振幅変化に対する各送受信モジュールの位相の変化を補正データとして取得することにより、位相補正を行う。
【００３２】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００３３】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態４、５では、送信時の位相補正について述べたが、実施の形態６は、受信時の位相補正に関するものである。信号発生装置２２により基準信号を発生させ、切換器１９ｂで受信信号と基準信号を切り換えて送受信モジュール１３に入力し、基準信号に切り換えた時に各送受信モジュール１３の出力信号の振幅を計測する。計測した振幅の値により、実施の形態４と同様に位相を補正する。
【００３４】
これにより、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３５】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態６では、全送受信モジュール出力の振幅を測定していたが、比較的冷却液温度が安定したシステムの場合は、測定するモジュール出力を減らすことが可能である。実施の形態７では、１つの送受信モジュール１３の出力の振幅変化に対する各送受信モジュール１３の位相の変化を補正データとして取得することにより、位相補正を行う。
【００３６】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００３７】
実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図において、１９ｃは送信時は分配器として働き受信時は切換器として働く分配・切換器である。実施の形態８は、実施の形態４と実施の形態６を組合せ、全送受信モジュール出力の振幅を測定して、送信時及び受信時にとも位相補正を行うものである。
【００３８】
これにより、受信時および受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３９】
実施の形態９．
図１４はこの発明の実施の形態９によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態９は、実施の形態５と実施の形態７を組合せ、送信時及び受信時にとも位相補正を行うものである。
【００４０】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４１】
【発明の効果】
上記のようにこの発明では、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、この冷却板に供給される冷却液の温度を測定する温度測定手段と、上記冷却液温度に従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナとしたので、冷却液の温度変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４２】
またこの発明では、上記温度測定手段が上記冷却板から出てくる冷却液の温度を測定するようにしたので、冷却液の冷却板出口温度に対する位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができる。
【００４３】
またこの発明では、上記冷却板が上記各送受信モジュールごとの複数枚で構成され、上記温度測定手段が各冷却板から出てくる冷却液の温度をそれぞれ測定し、上記位相制御補正手段が測定されたそれぞれの温度に従って各送受信モジュールの位相補正量を決めるようにしたので、各送受信モジュール毎に、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができ、より細かい補正が行える。
【００４４】
またこの発明では、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、送信時および受信時の少なくとも一方における上記送受信モジュールから出力される信号の振幅レベルに従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナとしたので、送信時および受信時の少なくとも一方における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４５】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、分岐された全てのＲＦ信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４６】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、この分岐されたＲＦ信号の振幅レベルに従って全ての上記送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４７】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４８】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４９】
またこの発明では、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むようにしたので、送信時および受信時における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００５０】
またこの発明では、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むようにしたので、送信時および受信時における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１において送信系における冷却液温度に対する送信時の位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１において冷却液温度に対する位相の変化の測定値の例を示す図である。
【図４】実施の形態１において受信系における冷却液温度に対する受信時の位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図８】実施の形態４において冷却液温度が変化した時の振幅と位相の変化の測定値の例を示す図である。
【図９】実施の形態４において冷却液温度に対する送信時の振幅と位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態６によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態７によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態８によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態９によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１５】従来のアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ アクティブフェーズドアレーアンテナ、２ 送信機、３ 受信機、４ 送受切換制御部、５ 位相制御部、６ 冷却部、７ 温度センサ、８ａ 補正部Ａ、８ｂ 補正部Ｂ、１１ａ〜１１ｃ 送受切換器、１２ 合成・分配器、１３ 送受信モジュール、１４ 移相器、１５ 増幅器Ａ、１６ 増幅器Ｂ、１７ アンテナ素子、１８ 冷却板、１９ａ 分配器、１９ｂ 切換器、１９ｃ 分配・切換器、２０ａ 位相差測定装置、２０ｂ 振幅・位相測定装置、２１ 温度測定部、２２ 信号発生装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、位相を設定して任意の方向にビームを形成し送受信する半導体アンプを用いたアクティブフェーズドアレーアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、１はアクティブフェーズドアレーアンテナであり、２はアクティブフェーズドアレーアンテナ１に送信信号を入力するための送信機、３はアクティブフェーズドアレーアンテナ１で受信した電波を受信する受信機、４はアクティブフェーズドアレーアンテナ１の送信と受信の切換を制御する送受切換制御部、５はアクティブフェーズドアレーアンテナ１の位相を制御する位相制御部、６はアクティブフェーズドアレーアンテナ１を冷却するための冷却部である。
【０００３】
アクティブフェーズドアレーアンテナ１の内部については、図において、１１ａ〜１１ｃは送受切換制御部４からの信号により送信と受信を切り換える送受切換器、１２は送信時に送信信号を送受信モジュール１３に分配し受信時に送受信モジュール１３からの受信信号を合成する合成・分配器、１３は送信時に送信信号を増幅し受信時に受信信号を増幅する送受信モジュール、１４は送信信号及び受信信号の位相を制御する移相器、１５は送信信号を増幅する増幅器Ａ、１６は受信信号を増幅する増幅器Ｂ、１７は送信信号を空中へ送信し空中の信号を受信するアンテナ素子、１８は増幅器Ａ１５及び増幅器Ｂ１６を冷却するための冷却板である。
【０００４】
次に動作について説明する。送信時、送信機２からアクティブフェーズドアレーアンテナ１に入力された信号は、送受切換器１１ａを介して合成・分配器１２に入力される。合成・分配器１２は、送信する信号を送受信モジュール１３の数に分配する。分配された信号は、送受信モジュール１３の中の移相器１４に入力され、位相制御部５により位相を制御され、送受切換器１１ｂを介して増幅器Ａ１５に入力される。増幅器Ａ１５で増幅された信号は送受切換器１１ｃを介してアンテナ素子１７に送られ空中へ送信される。アンテナ素子１７から送信された送信波は、それぞれ空中で合成されて、位相制御部５により意図された方向に送信ビームを形成する。
【０００５】
次に受信時は、アンテナ素子１７で受信された信号が送受切換器１１ｃを介して増幅器Ｂ１６で増幅され、送受切換器１１ｂを介して移相器１４に入力される。移相器１４では位相制御部５からの制御信号により受信信号の位相を変換して合成・分配器１２で各アンテナ素子１７からの受信信号を合成する。この時、位相制御の結果として、受信ビームが形成される。この合成された受信信号は送受切換器１１ａを介して受信機３へ出力される。
【０００６】
増幅器Ａ１５及び増幅器Ｂ１６は、動作時に発熱するため冷却する必要がある。このため、送受信モジュール１３を冷却板１８に取り付け冷却する。冷却板１８は、冷却部６から送られる冷却液を循環させて冷却する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアクティブフェーズドアレーアンテナは、以上のように冷却液の温度変化に伴い送受信モジュールの出力振幅及び位相が変化することを想定していない。従って冷却液の温度が変化した場合、位相の変化によってサイドローブレベルが高くなったり、ビーム幅が広がったりすることになり、所要の性能を達成できなくなる等の問題があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、予め冷却液の温度変化に対する位相のズレを測定しておき、実際に冷却液の温度が変化した場合そのズレ量を補正することによって、常に安定した性能を確保できるアクティブフェーズドアレーアンテナを得ることを目的としている。
この発明に係るアクティブフェーズドアレーアンテナでは、冷却液の温度変化またはそれに伴う振幅の変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、この冷却板に供給される冷却液の温度を測定する温度測定手段と、上記冷却液温度に従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１０】
またこの発明は、上記温度測定手段が上記冷却板から出てくる冷却液の温度を測定することを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１１】
またこの発明は、上記冷却板が上記各送受信モジュールごとの複数枚で構成され、上記温度測定手段が各冷却板から出てくる冷却液の温度をそれぞれ測定し、上記位相制御補正手段が測定されたそれぞれの温度に従って各送受信モジュールの位相補正量を決めることを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１２】
またこの発明は、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、送信時および受信時の少なくとも一方における上記送受信モジュールから出力される信号の振幅レベルに従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１３】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、分岐された全てのＲＦ信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１４】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、この分岐されたＲＦ信号の振幅レベルに従って全ての上記送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１５】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１６】
またこの発明は、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１７】
またこの発明は、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１８】
またこの発明は、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナにある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、１〜６、１１〜１８は従来装置と同一もしくは相当部分を示すものであり、説明を省略する。７は冷却部６から冷却板に送られる冷却液の温度を測定する温度センサ、８ａは温度センサ７で感知した温度をもとに位相のズレを補正するためのデータを位相制御部５に出力する補正部Ａである。
【００２０】
補正データは、送信系の場合、図２に示すようにアンテナ素子１７を外した計測系により事前に冷却板入口の冷却液温度を変化させて、図３に示すような冷却温度に対する位相の変化を測定しておく。図２において２０ａは位相差測定装置であり、アクティブフェーズドアレイアンテナ１の入力信号の位相を基準として送受信モジュール１３の出力信号との位相差を測定する。２１は温度測定部であり、温度センサ７で検出した温度を表示する。冷却部６により、冷却液が変化する温度範囲で冷却温度を変化させて、一定温度間隔で位相差を測定し、図３に示す冷却温度に対する位相変化を測定する。各送受信モジュール１３の全てについて図３に示すデータを測定する。図３に示すデータをもとに、図１に示すシステムにおいて、補正部Ａ８ａが温度に対応して各送受信モジュール１３の位相補正量を位相制御部５に出力し、位相制御部５はこれらの位相補正量を考慮して位相制御を行う。
【００２１】
受信系の場合、図４に示すように信号発生装置２２により、基準となる信号を受信入力端から送受信モジュール１３に入力する。基準信号とアクティブフェーズドアレイアンテナ１の出力との位相差を位相差測定装置２０ａで測定して図３と同様な補正データを取得する。後の処理は、送信系と同様である。
【００２２】
これにより、冷却液の温度変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００２３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態では、温度センサ７は、冷却板１８の冷却液出口における冷却液温度を測定する。つまり、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それにより補正を実施するものである。
【００２４】
これにより、冷却液の冷却板出口温度に対する位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態では、冷却板１８が例えば各送受信モジュール１３毎に分割された複数枚の冷却板からなり、各冷却板１８の出口の温度を測定する。各冷却板１８の出口温度とその冷却板１８に対応した送受信モジュール１３の位相を測定し、実施の形態２と同様の処理によって補正を実施するものである。
【００２６】
これにより、各送受信モジュール毎に、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができ、より細かい補正が行える。
【００２７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図において、１９ａは入力ＲＦ信号の一部を分岐する分配器である。
【００２８】
上記実施の形態１〜３では、位相の変化を冷却液の温度を測定することにより補正するものであるが、ここでは、送信時のＲＦ出力レベルの変化に対する位相の変化により補正するものである。すなわち送受信モジュール１３は、冷却液温度の変化に対して振幅と位相が変化するため、送信出力の振幅変化を測定することにより、図８に示す通り一義的に位相の変化量が定まる。
【００２９】
補正データは、図９に示す構成により取得する。２０ｂは、振幅・位相測定装置であり、送信機２からの基準信号と分配器１９ａから分岐されてくる送信信号との位相差を測定し、同時に分配器１９ａから分岐されてくる送信信号の振幅を測定する。冷却液の温度を変化させて、位相の変化を測定し、同時に振幅を測定することにより、図８に示す補正データが得られる。この補正データを各送受信モジュール出力に関して取得し、これに基づいて各送受信モジュール１３の位相を補正する。上記の補正は、図７に示す補正部Ｂ８ｂにて行う。
【００３０】
これにより、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３１】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態４では、全送受信モジュール１３の出力の振幅を測定していたが、比較的冷却液温度が安定したシステムの場合は、測定するモジュール出力を減らすことが可能である。実施の形態５では、１つの送受信モジュール出力の振幅変化に対する各送受信モジュールの位相の変化を補正データとして取得することにより、位相補正を行う。
【００３２】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００３３】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態４、５では、送信時の位相補正について述べたが、実施の形態６は、受信時の位相補正に関するものである。信号発生装置２２により基準信号を発生させ、切換器１９ｂで受信信号と基準信号を切り換えて送受信モジュール１３に入力し、基準信号に切り換えた時に各送受信モジュール１３の出力信号の振幅を計測する。計測した振幅の値により、実施の形態４と同様に位相を補正する。
【００３４】
これにより、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３５】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態６では、全送受信モジュール出力の振幅を測定していたが、比較的冷却液温度が安定したシステムの場合は、測定するモジュール出力を減らすことが可能である。実施の形態７では、１つの送受信モジュール１３の出力の振幅変化に対する各送受信モジュール１３の位相の変化を補正データとして取得することにより、位相補正を行う。
【００３６】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００３７】
実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図において、１９ｃは送信時は分配器として働き受信時は切換器として働く分配・切換器である。実施の形態８は、実施の形態４と実施の形態６を組合せ、全送受信モジュール出力の振幅を測定して、送信時及び受信時にとも位相補正を行うものである。
【００３８】
これにより、受信時および受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００３９】
実施の形態９．
図１４はこの発明の実施の形態９によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。図において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。実施の形態９は、実施の形態５と実施の形態７を組合せ、送信時及び受信時にとも位相補正を行うものである。
【００４０】
これにより装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４１】
【発明の効果】
上記のようにこの発明では、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、この冷却板に供給される冷却液の温度を測定する温度測定手段と、上記冷却液温度に従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナとしたので、冷却液の温度変化を測定することによって、その温度変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４２】
またこの発明では、上記温度測定手段が上記冷却板から出てくる冷却液の温度を測定するようにしたので、冷却液の冷却板出口温度に対する位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができる。
【００４３】
またこの発明では、上記冷却板が上記各送受信モジュールごとの複数枚で構成され、上記温度測定手段が各冷却板から出てくる冷却液の温度をそれぞれ測定し、上記位相制御補正手段が測定されたそれぞれの温度に従って各送受信モジュールの位相補正量を決めるようにしたので、各送受信モジュール毎に、冷却液の冷却板出口温度に対して位相の変化を計測し、それに基づいて補正を実施することができ、より細かい補正が行える。
【００４４】
またこの発明では、送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、送信時および受信時の少なくとも一方における上記送受信モジュールから出力される信号の振幅レベルに従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナとしたので、送信時および受信時の少なくとも一方における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４５】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、分岐された全てのＲＦ信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４６】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、この分岐されたＲＦ信号の振幅レベルに従って全ての上記送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、送信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４７】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００４８】
またこの発明では、上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むようにしたので、受信時の位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【００４９】
またこの発明では、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むようにしたので、送信時および受信時における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができる。
【００５０】
またこの発明では、上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むようにしたので、送信時および受信時における位相補正に関し、冷却液の温度変化に伴う位相の変化と振幅の変化の関係を補正データとして予め求め、温度の代わりに振幅変化を測定することによって、その振幅変化に伴う位相のズレを補正し、冷却状況に左右されない性能を確保することができ、かつ装置の簡略化、簡素化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１において送信系における冷却液温度に対する送信時の位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１において冷却液温度に対する位相の変化の測定値の例を示す図である。
【図４】実施の形態１において受信系における冷却液温度に対する受信時の位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図８】実施の形態４において冷却液温度が変化した時の振幅と位相の変化の測定値の例を示す図である。
【図９】実施の形態４において冷却液温度に対する送信時の振幅と位相の変化を測定する時の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態６によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態７によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態８によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態９によるアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【図１５】従来のアクティブフェーズドアレーアンテナを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ アクティブフェーズドアレーアンテナ、２ 送信機、３ 受信機、４ 送受切換制御部、５ 位相制御部、６ 冷却部、７ 温度センサ、８ａ 補正部Ａ、８ｂ 補正部Ｂ、１１ａ〜１１ｃ 送受切換器、１２ 合成・分配器、１３ 送受信モジュール、１４ 移相器、１５ 増幅器Ａ、１６ 増幅器Ｂ、１７ アンテナ素子、１８ 冷却板、１９ａ 分配器、１９ｂ 切換器、１９ｃ 分配・切換器、２０ａ 位相差測定装置、２０ｂ 振幅・位相測定装置、２１ 温度測定部、２２ 信号発生装置。
Claims (10)
- 送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、
送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、
これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、
上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、
上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、
この冷却板に供給される冷却液の温度を測定する温度測定手段と、
上記冷却液温度に従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、
を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナ。 - 上記温度測定手段が上記冷却板から出てくる冷却液の温度を測定することを特徴とする請求項１に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記冷却板が上記各送受信モジュールごとの複数枚で構成され、上記温度測定手段が各冷却板から出てくる冷却液の温度をそれぞれ測定し、上記位相制御補正手段が測定されたそれぞれの温度に従って各送受信モジュールの位相補正量を決めることを特徴とする請求項１に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 送信時に送信信号を複数の信号に分配し、受信時に複数の受信信号を合成する合成・分配器と、
送信時に分配された複数の送信信号をそれぞれに増幅し、受信時には合成される前の複数の受信信号を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の送受信モジュールと、
これらの送受信モジュールにそれぞれ接続された信号の送受信を行うアンテナ素子と、
上記各送受信モジュールにおいて、上記複数のアンテナ素子によって所望の方向に送信ビームを発生させるように、また上記複数のアンテナ素子によって得られた複数の受信信号を合成した時に受信ビームが形成されるように上記複数の送信信号および受信信号の位相制御を行う位相制御手段と、
上記各送受信モジュールの増幅器を冷却するための冷却液が流れる冷却板と、送信時および受信時の少なくとも一方における上記送受信モジュールから出力される信号の振幅レベルに従って上記位相制御手段での位相補正量を決める位相制御補正手段と、
を備えたことを特徴とするアクティブフェーズドアレーアンテナ。 - 上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、分岐された全てのＲＦ信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記位相制御補正手段が送信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの送信出力端に接続された送信するＲＦ信号の一部を分岐する分配器と、この分岐されたＲＦ信号の振幅レベルに従って全ての上記送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記位相制御補正手段が受信時の位相補正を行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する補正部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、全ての上記送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、全ての上記送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
- 上記位相制御補正手段がさらに受信時の位相補正も行うものであって、１つの上記送受信モジュールの受信入力端に振幅の変化を測定するための基準信号を発生させる信号発生装置と、この送受信モジュールの受信入力端に接続し、受信信号と上記信号発生装置からの基準信号を切り換える切換器と、この送受信モジュールの出力信号の振幅レベルに従って全ての上記各送受信モジュールの位相の補正量を設定する第２補正部と、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のアクティブフェーズドアレーアンテナ。
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