JP5674694B2 - フェイズドアレイシーカ及びフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、フェイズドアレイシーカ及びフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法に関する。
従来の反射型アンテナを用いたフェイズドアレイシーカは、アンテナと、ＰＩＮダイオード及びマイクロストリップ線路を備える移相器と、を有する集積アンテナを数十から数百配列されたアレイを有する。
このフェイズドアレイシーカは、送信時には１次放射器から放射された高周波送信信号をアンテナにより受信し、移相器によって位相を制御して反射し、アンテナから任意の方向の空間に放射する。また、受信時には、アンテナによって高周波信号を受信し、移相器によって位相を制御して１次放射器に向けて反射する。
ここで、高周波信号は、送信時には移相器の挿入損失分の送信電力が低下し、受信時には移相器によって雑音指数が悪化する。この送信電力低下と雑音指数の悪化は移相器のＰＩＮダイオード及びマイクロストリップ線路における導体損失の影響が大きい。
従って、集積アンテナの移相器の挿入損失を低減させるフェイズドアレイシーカ及びフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法が求められている。
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、アンテナ、アンテナに一端が接続し、導体部が高温超伝導材料により形成され、直列接続される複数のマイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路にアノードが接続され、カソードが接地される複数のＰＩＮダイオードを備える移相器を備え、導電性のある断熱部材を介して筺体に係止される複数の反射型集積アンテナと、移相器を超伝導転移温度以下に冷却し、冷媒が液体窒素であり、反射型集積アンテナと接触する部分を除いて空隙により囲まれる冷却装置と、を備えるフェイズドアレイシーカを提供する。
以下、フェイズドアレイシーカ及びフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態のフェイズドアレイシーカは、アンテナ、アンテナに一端が接続し、導体部が超伝導材料により形成される直列接続される複数のマイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路にアノードが接続され、カソードが接地される複数のＰＩＮダイオードを備える移相器を備える複数の反射型集積アンテナと、移相器を超伝導転移温度以下に冷却する冷却装置と、を備える。
図１は、本実施形態のフェイズドアレイシーカ１００の斜視図である。図１に示すように、フェイズドアレイシーカ１００は、複数の集積アンテナ１０１を配列したアレイを備える。
フェイズドアレイシーカ１００は、１次放射器２００から放射された高周波信号Ｘ１を集積アンテナ１０１が受信し、集積アンテナ１０１が受信した高周波信号の位相を制御して反射し、送信高周波信号Ｘ２として任意の方向の空間に放射する。
また、フェイズドアレイシーカ１００は、高周波信号Ｙ１を集積アンテナ１０１によって受信し、集積アンテナ１０１が受信した高周波信号の位相を制御して反射し、受信高周波信号Ｙ２として１次放射器２００に向けて放射する。
図２は、集積アンテナ１０１の構成を示す図である。図２に示すように、集積アンテナ１０１は、導体部が超伝導材料により形成され、直列に接続される複数のマイクロストリップ線路１０３、このマイクロストリップ線路１０３毎に、マイクロストリップ線路１０３の入力高周波信号伝送方向下流の端部にアノードが接続され、カソードが接地されるＰＩＮダイオード１０４、及び直列に接続されたマイクロストリップ線路１０３の他端に接続する接地部１０５を備える移相器と、この移相器を超伝導転移温度以下に冷却する冷却装置１０６と、直列に接続されたマイクロストリップ線路１０３の一端に接続するアンテナ１０２と、を備える。
マイクロストリップ線路１０３は、例えば３個接続され、接続されるマイクロストリップ線路１０３の長さは送受信する高周波信号の波長λの４分の１である。
マイクロストリップ線路１０３を形成する超伝導材料は、高温超電導材料であることが望ましい。超伝導転移温度が液体窒素の沸点である７７Ｋ°より高いため、液体窒素にて冷却が可能であるからである。
高温超電導材料は、公知の高温超電導材料を用いることができる。公知の高温超電導材料としては、例えば、Ｈｇ１２Ｔｌ３Ｂａ３０Ｃａ３０Ｃｕ４５Ｏ１２７、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７などを用いることができる。
ＰＩＮダイオード１０３は、集積アンテナ１０１を統括制御する制御部によってスイッチングされる。
このスイッチングにより、高周波信号の移相器内での反射位置が変化するため、位相を制御することが可能となる。
冷却装置１０６は、マイクロストリップ線路１０３に高温超電導材料を用いた場合には冷媒として液体窒素を用いることができる。
冷却装置１０６は、冷媒を格納するタンクと、タンクに冷媒を注入する注入孔と、気化した冷媒を排出する排出孔と、を備える。
冷却装置１０６は、移相器を冷却するため、移相器の挿入損失が低減し、送信電力が上がり、受信時の雑音指数が低減する。
図３は、フェイズドアレイシーカ１００の集積アンテナ１０１周辺の部分平面図である。図４は、フェイズドアレイシーカ１００の図３におけるＡＡ線断面図である。
図３に示すように、フェイズドアレイシーカ１００は、複数の集積アンテナ１０１が一つの冷却装置１０６を共有していてもよい。
図３及び図４に示すように、フェイズドアレイシーカ１００は、集積アンテナ１０１と、移相器を冷却する冷却装置１０６と、集積アンテナ１０１を支持する断熱部材１０９と、断熱部材１０９を支持し、冷却装置１０６を非接触に格納する空隙部１１２を有する筺体１１１と、ＰＩＮダイオード１０４のスイッチングを制御する位相制御端子１０８と、位相制御端子１０８が接続される基板１１０と、を備える。
断熱部材１０９は、熱抵抗の高い金属を用いることが望ましい、熱抵抗の高い金属としては、例えば、鉄ニッケル合金を用いることができる。断熱部材１０９は、接地を取るために導電性を有することが望ましい。
冷却装置１０６は、集積アンテナ１０１の移相器にできるだけ近づけて、望ましくは接触させて係止される。
冷却装置１０６は、集積アンテナ１０１に接触する部分を除いて空隙部１１２によって囲まれる。従って、筺体１１１の熱が冷却装置１０６に伝わりにくい。
基板１１０は、例えばガラスエポキシによって形成され、移相器の位相を制御する。
位相制御端子１０８は、空隙部１１２に挿通される。従って、位相制御端子１０８は筺体１１１と接触することがなく、筺体１１１の熱を移相器に伝えにくい。
以上述べたように、本実施形態のフェイズドアレイシーカ１００は、導体部が超伝導材料により形成され、直列に接続される複数のマイクロストリップ線路１０３、このマイクロストリップ線路１０３毎に、マイクロストリップ線路１０３の入力高周波信号伝送方向下流の端部にアノードが接続され、カソードが接地されるＰＩＮダイオード１０４、及び直列に接続されたマイクロストリップ線路１０３の他端に接続する接地部１０５を備える移相器と、この移相器を超伝導転移温度以下に冷却する冷却装置１０６と、直列に接続されたマイクロストリップ線路１０３の一端に接続するアンテナ１０２と、を備える複数の集積アンテナ１０１を備える。
従って、集積アンテナ１０１の移相器の挿入損失を低減させることが可能となるという効果がある。
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１０１：集積アンテナ
１０３：マイクロストリップ線路
１０４：ＰＩＮダイオード
１０６：冷却装置
１０９：断熱材
１１２：空隙部
１０３：マイクロストリップ線路
１０４：ＰＩＮダイオード
１０６：冷却装置
１０９：断熱材
１１２：空隙部
Claims (2)
- アンテナ、前記アンテナに一端が接続し、導体部が高温超伝導材料により形成され、直列接続される複数のマイクロストリップ線路、及び前記マイクロストリップ線路にアノードが接続され、カソードが接地される複数のＰＩＮダイオードを備える移相器を備え、導電性のある断熱部材を介して筺体に係止される複数の反射型集積アンテナと、
前記移相器を超伝導転移温度以下に冷却し、冷媒が液体窒素であり、前記反射型集積アンテナと接触する部分を除いて空隙により囲まれる冷却装置と、
を備えるフェイズドアレイシーカ。 - 導体部が高温超伝導材料により形成される複数のマイクロストリップ線路、及び前記マイクロストリップ線路にアノードが接続され、カソードが接地される複数のＰＩＮダイオードを備える移相器を備え、導電性のある断熱部材を介して筺体に係止される複数の反射型集積アンテナの前記移相器を冷媒が液体窒素であり、前記反射型集積アンテナと接触する部分を除いて空隙により囲まれる冷却装置により超伝導転移温度以下に冷却し、
前記反射型集積アンテナにより高周波信号を反射して送受信するフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012048140A JP5674694B2 (ja) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | フェイズドアレイシーカ及びフェイズドアレイシーカの高周波信号送受信方法 |
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