JP6104476B2 - フェーズドアレイアンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は、変調波信号を増幅する電力増幅器における信号の非線形性を補償する機能を有するフェーズドアレイアンテナ装置に関するものである。

フェーズドアレイアンテナ装置を用いるマイクロ波送受信装置は、レーダー用途に用いられる場合、送信機については線形性を求められることがないが、通信用途に用いられる場合、送信機について線形性が求められる。
フェーズドアレイアンテナ装置を用いるマイクロ波送受信装置では、各素子アンテナに接続される送受信機モジュールを小さくする必要があるため、送信機に含まれる電力増幅器の効率を上げる必要がある。
しかし、電力増幅器の効率を上げると、一般的には非線形性が大きくなり、歪みが発生する。

以下の特許文献１には、フェーズドアレイアンテナ装置を用いるマイクロ波送受信装置の線形性を高める技術が開示されている。
即ち、特許文献１には、フェーズドアレイアンテナ装置を用いるマイクロ波送受信装置が、送信信号であるマイクロ波を送信したのち、そのマイクロ波を受信した受信端末から当該マイクロ波の受信信号をフィードバック信号として収集し、そのフィードバック信号を用いて、送信信号に対する歪補償処理を実施することで、線形性を高める技術が開示されている。

以下の特許文献２〜６には、フェーズドアレイアンテナ装置を構成しているアンテナモジュールの線形性を高める技術が開示されている。
即ち、特許文献２，４には、各アンテナモジュールに接続しているスイッチを切り替えることで、各アンテナモジュールから送信される信号をフィードバック信号として戻し、アンテナモジュール毎に、そのフィードバック信号を用いて、送信信号に対する歪補償処理を実施することで、各アンテナモジュールの線形性を高める技術が開示されている。
特許文献３には、フェーズドアレイアンテナ装置を構成している各アンテナモジュールの動作がすべて同じ特性であると仮定して、ＲＦ部における合成器が、逆歪み信号を送信信号に加算する歪補償処理を実施し、歪補償処理後の送信信号を複数のアンテナモジュールに分配する技術が開示されている。

特許文献５には、各アンテナモジュールに接続されている分配器によって、各アンテナモジュールから送信される信号の一部をフィードバック信号として取り出し、アンテナモジュール毎に、そのフィードバック信号を用いて、送信信号に対する歪補償処理を実施することで、各アンテナモジュールの線形性を高める技術が開示されている。
特許文献６には、フェーズドアレイアンテナ装置を構成している複数のアンテナモジュールのうち、一部のアンテナモジュールの中に歪み補償装置を実装している技術が開示されている。

特開２０１０−２３２８６６号公報 特開２００６−９４０４３号公報 特開２００６−６７４２８号公報 特開２０１１−１９０２９号公報 特開２００２−１９０７１２号公報 特開２００４−１３５２６３号公報

従来のフェーズドアレイアンテナ装置は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、受信端末から受信信号をフィードバック信号として収集することができれば、送信信号に対する歪補償処理を実施して、線形性を高めることができる。しかし、例えば、受信端末が移動体端末等の場合には、フィードバック信号を収集することができるとは限らず、マイクロ波に対する歪補償処理を実施することができないことがあるという課題があった。
また、特許文献２〜６の場合、個々のアンテナモジュールの線形性を高めることができるが、アンテナパターンのサイドローブを抑圧するために振幅分布をつけると、各アンテナモジュールの線形性を高めたとしても、振幅分布をつけない場合よりも、小さな出力電力で歪み発生してしまうという課題があった。

ここで、図１５は４×４のアンテナモジュールからなるフェーズドアレイアンテナのアンテナパターンの一例を示す説明図である。
特に図１５（ａ）は振幅分布をつけない場合のアンテナパターン及び所要振幅分布を示し、図１５（ｂ）は振幅分布をつけた場合のアンテナパターン及び所要振幅分布を示している。
図１５（ａ）と図１５（ｂ）を比較すると、振幅分布をつけた場合の方がアンテナパターンのサイドローブを抑圧できることが分かる。
各アンテナモジュールから放射される信号の電力を変化させる場合、各アンテナモジュールに実装されている可変利得器の利得又は可変減衰器の減衰量を調整するが、通常、フェーズドアレイアンテナを構成する各アンテナモジュールは同じ素子を用いるため、各アンテナモジュールに実装されている最終段増幅器の飽和出力は同じである。
このため、各アンテナモジュールの線形性を高めたとしても、フェーズドアレイアンテナ全体の出力電力を高めていくと、振幅分布をつけているか否かにかかわらず、所要振幅分布が０ｄＢのアンテナモジュールに実装されている最終段増幅器が先に非線形動作して歪みが発生する。図１５（ａ）の例では、全てのアンテナモジュールの所要振幅分布が０ｄＢである。図１５（ｂ）の例では、１６個のアンテナモジュールのうち、中心部分に配置されている４個のアンテナモジュールの所要振幅分布が０ｄＢである。

また、振幅分布をつけた場合のフェーズドアレイアンテナは、所要振幅分布が０ｄＢより小さいアンテナモジュールを含む分だけ、全体の出力電力が、振幅分布をつけない場合のフェーズドアレイアンテナ全体の出力電力より小さい。
したがって、所要振幅分布が０ｄＢのアンテナモジュールに実装されている最終段増幅器が非線形動作して歪みが発生する際の全体の出力電力は、振幅分布をつけた場合のフェーズドアレイアンテナの方が、振幅分布をつけない場合のフェーズドアレイアンテナより小さくなる。
図１６は振幅分布をつけた場合と振幅分布をつけない場合の出力電力の一例を示す説明図である。
図１６の例では、振幅分布をつけた場合、振幅分布をつけない場合より、歪みの悪化が約６ｄＢ早くなっていることを示している。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができるフェーズドアレイアンテナ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置は、送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する歪補償部と、歪補償部による歪補償処理後の送信信号を分配する分配部と、分配部により分配された送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、その送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから信号処理後の送信信号を放射する一方、信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、そのフィードバック信号の振幅及び位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成する合成部と、合成部により合成されたフィードバック信号と歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を歪補償部に出力する歪補償信号出力部とを備え、複数のアンテナモジュールが、フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされており、振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュールの中で、代表のアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を合成部に出力し、代表以外のアンテナモジュールはフィードバック信号を合成部に出力しないようにしたものである。

この発明によれば、複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成する合成部を設け、歪補償信号出力部が、合成部により合成されたフィードバック信号と歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を歪補償部に出力するように構成したので、振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 ４個のアンテナモジュール４を含む４個のアレイアンテナモジュール３からなるフェーズドアレイアンテナを示す説明図である。 アレイアンテナモジュール３に含まれている４個のアンテナモジュール４の移相器４１，５３を示す説明図である。 個々のアンテナモジュール４毎に歪補償処理を実施する一般的なフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示す説明図である。 １６個（＝４×４個）のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号の合成信号の振幅位相特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるフェーズドアレイアンテナ装置のモデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１を示す構成図である。 モデム１−１〜１−ＮのＰＤ部１３によるフェーズドアレイアンテナの放射信号の歪み補償を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 ある一定の歪み値に対する各系統の振幅バラツキに伴う歪み補償量の劣化を示す説明図である。 この発明の実施の形態５によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態６によるフェーズドアレイアンテナ装置のモデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１を示す構成図である。 ４×４のアンテナモジュールからなるフェーズドアレイアンテナのアンテナパターンの一例を示す説明図である。 振幅分布をつけた場合と振幅分布をつけない場合の出力電力の一例を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。
図１のフェーズドアレイアンテナ装置は、時分割複数通信であるデュプレクス通信が可能な装置であり、モデム１、信号変換部２及び４個の単位モジュールであるアンテナモジュール４を含む４個のアレイアンテナモジュール３から構成されている。
図１の例では、アレイアンテナモジュール３の個数が４個である例を示しているが、アレイアンテナモジュール３の個数は１個以上であれば何個でもよい。また、アレイアンテナモジュール３に含まれるアンテナモジュール４の個数が４個である例を示しているが、アンテナモジュール４の個数は１個以上であれば何個でもよい。

図１において、モデム１のＤＳＰ１１は送信信号であるディジタル信号を変調部１２に出力するとともに、復調部１８により直交復調された受信信号に対する所定のディジタル信号処理を実施するディジタル信号処理部である。このディジタル信号処理は、例えば、通信装置が信号を受信する際に行う一般的な信号処理が想定される。
変調部１２はＤＳＰ１１から出力されたディジタル信号を直交変調し、直交変調後のディジタル信号であるベースバンド信号をプリディストーション部（以下、「ＰＤ部」と称する）１３及び歪補償信号出力部１５に出力する。ここでは、変調部１２がＤＳＰ１１から出力されたディジタル信号を直交変調して、直交変調後のディジタル信号であるベースバンド信号を出力する例を示しているが、これは一例に過ぎず、例えば、ディジタル信号を直交変調して、直交変調後のディジタル信号であるＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を出力するようにしてもよい。
ＰＤ部１３は変調部１２から出力されたベースバンド信号に対して、歪補償信号出力部１５から出力される歪補償信号であるプリディストーション信号を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する歪補償部である。

信号変換部２のＤＡコンバータ（以下、「ＤＡＣ」と称する）２１はモデム１のＰＤ１３による歪補償処理後のベースバンド信号をディジタル／アナログ変換して、アナログのベースバンド信号を出力する。
周波数変換部２２はＤＡＣ２１から出力されたアナログのベースバンド信号の周波数を無線周波数に変換することで、無線周波数の信号であるＲＦ信号を出力する。
分配器２３は周波数変換部２２から出力されたＲＦ信号を４個のアレイアンテナモジュール３に分配する。
アレイアンテナモジュール３の分配器３１は信号変換部２の分配器２３により分配されたＲＦ信号を４個のアンテナモジュール４に分配する。なお、分配器２３及び分配器３１から分配部が構成されている。

アンテナモジュール４の移相器４１はアレイアンテナモジュール３の分配器３１により分配されたＲＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＲＦ信号を可変利得器４２に出力する。移相器４１によるＲＦ信号の移相量は、フェーズドアレイアンテナの指向方向によって決定される。
可変利得器４２は移相器４１から出力されたＲＦ信号の振幅を調整し、振幅調整後のＲＦ信号を電力増幅器４３に出力する。各アンテナモジュール４には、フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧する目的で振幅分布がつけられており、可変利得器４２の利得は、図１５（ｂ）に示すような各アンテナモジュール４の所要振幅分布によって決定される。
なお、移相器４１及び可変利得器４２によってＲＦ信号の位相と振幅が適宜調整されることで、送信系における各アンテナモジュール４の振幅位相誤差が抑圧される。

電力増幅器４３は可変利得器４２から出力されたＲＦ信号の電力を増幅する。
アイソレータ４４はフェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナ４７のアクティブインピーダンスや反射の影響を低減するために入出力間を絶縁している。ただし、アクティブインピーダンスの影響を受けない場合はアイソレータ４４を省略するようにしてもよい。
フィルタ４５は電力増幅器４３で発生した高調波を低減し、高調波低減後のＲＦ信号を出力する。
スイッチ４６はＲＦ信号を送信する場合、フィルタ４５と素子アンテナ４７を接続する。これにより、フィルタ４５から出力されたＲＦ信号が素子アンテナ４７に与えられるが、そのＲＦ信号の一部はフィードバック信号として可変減衰器４８に出力される。
スイッチ４６はＲＦ信号を受信する場合、素子アンテナ４７とフィルタ４９を接続する。
素子アンテナ４７はスイッチ４６から出力されたＲＦ信号を空間に放射する一方、到来してきたＲＦ信号を受信し、そのＲＦ信号である受信信号をスイッチ４６に出力する。

可変減衰器４８はスイッチ４６から出力されたフィードバック信号の振幅を減衰し、振幅減衰後のフィードバック信号を出力する。
フィルタ４９はスイッチ４６から出力された受信信号に重畳されている高調波を低減し、高調波低減後の受信信号を出力する。
低雑音増幅器５０はフィルタ４９から出力された受信信号の電力を増幅する。
スイッチ５１はＲＦ信号を送信する場合、可変減衰器４８と可変利得器５２を接続し、ＲＦ信号を受信する場合、低雑音増幅器５０と可変利得器５２を接続する。

可変利得器５２はスイッチ５１から出力されたフィードバック信号又は受信信号の振幅を調整する。
移相器５３は可変利得器５２により振幅が調整されたフィードバック信号又は受信信号の位相を調整する。
移相器５３によるフィードバック信号又は受信信号の移相量は、そのフィードバック信号又は受信信号の位相が、他のアンテナモジュール４から合成器３２に出力されるフィードバック信号又は受信信号の位相と同位相になるように決定される。
なお、可変利得器５２及び移相器５３によってフィードバック信号又は受信信号の振幅と位相が適宜調整されることで、受信系における各アンテナモジュール４の振幅位相誤差が抑圧される。

アレイアンテナモジュール３の合成器３２は４個のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号又は受信信号を合成する。
信号変換部２の合成器２４は４個のアレイアンテナモジュール３の合成器３２により合成されたフィードバック信号又は受信信号を合成する。なお、合成器３２及び合成器２４から合成部が構成されている。
周波数変換部２５は合成器２４により合成されたフィードバック信号又は受信信号の周波数を変換して、ベースバンドのフィードバック信号又は受信信号を出力する。
ＡＤコンバータ（以下、「ＡＤＣ」と称する）２６は周波数変換部２５から出力されたフィードバック信号又は受信信号をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルのフィードバック信号又は受信信号を出力する。

モデム１のスイッチ１４はＲＦ信号を送信する場合、ＡＤＣ２６と歪補償信号出力部１５を接続し、ＲＦ信号を受信する場合、ＡＤＣ２６と復調部１８を接続する。
歪補償信号出力部１５は変調部１２から出力されたベースバンド信号と、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。
歪補償信号出力部１５によるプリディストーション信号の求める方式として、ＬＵＴ方式、多項式方式、メモリポリナミナル方式などが考えられる。
どの方式でプリディストーション信号を求めてもよいが、この実施の形態１では、ＬＵＴ方式で求める例を説明する。

歪補償信号出力部１５の信号比較部１６は変調部１２から出力されたベースバンド信号と、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号との差分を算出する。
ＰＤ信号生成部１７は、予めベースバンド信号とフィードバック信号の差分に対応する歪補償係数を格納しているルックアップテーブルを保持しており、そのルックアップテーブルから信号比較部１６により算出された差分に対応する歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。
復調部１８はＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたディジタルの受信信号を直交復調し、直交復調後の受信信号をＤＳＰ１１に出力する。

図２は４個のアンテナモジュール４を含む４個のアレイアンテナモジュール３からなるフェーズドアレイアンテナを示す説明図である。
この実施の形態１では、サブアレイである４個のアレイアンテナモジュール３が、互いに異なる方向（Ａの方向、Ｃの方向、Ｇの方向、Ｉの方向）にビームを向けて、デュプレクス通信を行うものとする。

次に動作について説明する。
最初に信号を送信する場合の動作を説明する。
モデム１のＤＳＰ１１は、送信信号であるディジタル信号を変調部１２に出力する。
モデム１の変調部１２は、ＤＳＰ１１からディジタル信号を受けると、そのディジタル信号を直交変調し、直交変調後のディジタル信号であるベースバンド信号をＰＤ部１３及び歪補償信号出力部１５に出力する。

モデム１のＰＤ部１３は、変調部１２からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号に対して、後述する歪補償信号出力部１５から出力されるプリディストーション信号を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する。
ＰＤ部１３による歪補償処理は、単位モジュールであるアンテナモジュール４から放射される信号の歪みを個別に補償するものではなく、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを一体的に補償するものである。即ち、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与えるプリディストーション信号をベースバンド信号に乗算することで、所要振幅分布が０ｄＢのアンテナモジュール４に実装されている電力増幅器４３の非線形動作を起因とする歪みを補償するものである。

信号変換部２のＤＡＣ２１は、モデム１のＰＤ部１３から歪補償処理後のベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル／アナログ変換して、アナログのベースバンド信号を出力する。
信号変換部２の周波数変換部２２は、ＤＡコンバータ２１からアナログのベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号の周波数を無線周波数に変換することで、無線周波数の信号であるＲＦ信号を出力する。
信号変換部２の分配器２３は、周波数変換部２２からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号を４個のアレイアンテナモジュール３に分配する。
各アレイアンテナモジュール３の分配器３１は、信号変換部２の分配器２３からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号を４個のアンテナモジュール４に分配する。

各アンテナモジュール４の移相器４１は、アレイアンテナモジュール３の分配器３１からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＲＦ信号を可変利得器４２に出力する。
移相器４１によるＲＦ信号の移相量は、フェーズドアレイアンテナの指向方向によって決定されるが、その具体例については後述する。
各アンテナモジュール４の可変利得器４２は、移相器４１から位相調整後のＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号の振幅を調整し、振幅調整後のＲＦ信号を電力増幅器４３に出力する。可変利得器４２の利得は、図１５（ｂ）に示すような各アレイアンテナモジュール３の所要振幅分布によって決定される。

各アンテナモジュール４の電力増幅器４３は、可変利得器４２から振幅調整後のＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号の電力を増幅する。
これにより、電力増幅器４３によって電力が増幅されたＲＦ信号がアイソレータ４４に出力されるが、電力増幅器４３が非線形動作している場合には、電力増幅器４３から出力されるＲＦ信号には歪みが発生する。
素子アンテナ４７のアクティブインピーダンスや反射の影響を低減するために、入出力間が絶縁されているアイソレータ４４が、電力増幅器４３とフィルタ４５の間に設けられている。
各アンテナモジュール４のフィルタ４５は、アイソレータ４４を通過してきたＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号に重畳されている電力増幅器４３で発生した高調波を低減し、高調波低減後のＲＦ信号を出力する。

各アンテナモジュール４のスイッチ４６は、ＲＦ信号を送信する場合、フィルタ４５と素子アンテナ４７を接続しているので、フィルタ４５から出力されたＲＦ信号が素子アンテナ４７に与えられる。
これにより、素子アンテナ４７からＲＦ信号が空間に放射されるが、フィルタ４５から出力されたＲＦ信号の一部はフィードバック信号として、スイッチ４６を通って可変減衰器４８に与えられる。

各アンテナモジュール４の可変減衰器４８は、スイッチ４６からフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号の振幅を減衰し、振幅減衰後のフィードバック信号を出力する。
各アンテナモジュール４のスイッチ５１は、ＲＦ信号を送信する場合、可変減衰器４８と可変利得器５２を接続しているので、可変減衰器４８から出力されたフィードバック信号が可変利得器５２に与えられる。

各アンテナモジュール４の可変利得器５２は、スイッチ５１からフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号の振幅を調整する。
各アンテナモジュール４の移相器５３は、可変利得器５２から振幅調整後のフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号の位相を調整する。
移相器５３によるフィードバック信号の移相量は、そのフィードバック信号の位相が、他のアンテナモジュール４から合成器３２に出力されるフィードバック信号の位相と同位相になるように決定される。
４個のアレイアンテナモジュール３において、各アンテナモジュール４の移相器５３によるフィードバック信号の移相量が同様に決定されることで、４個のアレイアンテナモジュール３の合成器３２から出力される合成後のフィードバック信号の位相が同位相になる。

ここで、各アンテナモジュール４の移相器４１，５３によるフィードバック信号の移相量の具体例を明示する。
図３はアレイアンテナモジュール３に含まれている４個のアンテナモジュール４の移相器４１，５３を示す説明図である。ただし、図３では、説明の簡単化のため、移相器４１，５３及び素子アンテナ４７以外の要素の記述を省略している。また、図３では、４個のアンテナモジュール４を（１）〜（４）で区別している。
図３の例では、（１）〜（４）のアンテナモジュール４の移相器４１の移相量φ１〜φ４を下記のように設定している。
φ１＝６０ｄｅｇ
φ２＝４０ｄｅｇ
φ３＝２０ｄｅｇ
φ４＝ ０ｄｅｇ
また、（１）〜（４）のアンテナモジュール４から合成器３２に出力されるフィードバック信号の位相が同位相になるようにするため、（１）〜（４）のアンテナモジュール４の移相器５３の移相量φ１〜φ４を下記のように設定している。
φ’１＝ ０ｄｅｇ
φ’２＝２０ｄｅｇ
φ’３＝４０ｄｅｇ
φ’４＝６０ｄｅｇ

各アレイアンテナモジュール３の合成器３２は、４個のアンテナモジュール４からフィードバック信号を受けると、４個のフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号を出力する。
信号変換部２の合成器２４は、４個のアレイアンテナモジュール３の合成器３２から合成後のフィードバック信号を受けると、４個の合成後のフィードバック信号を更に合成し、合成後のフィードバック信号を出力する。
これにより、１６個（＝４×４個）のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号が合成され、合成後のフィードバック信号が周波数変換部２５に出力される。

信号変換部２の周波数変換部２５は、合成器２４から合成後のフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号の周波数を変換して、ベースバンドのフィードバック信号を出力する。
信号変換部２のＡＤＣ２６は、周波数変換部２５からベースバンドのフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルのフィードバック信号を出力する。

モデム１のスイッチ１４は、ＲＦ信号を送信する場合、ＡＤＣ２６と歪補償信号出力部１５を接続しているので、ＡＤＣ２６から出力されたディジタルのフィードバック信号が歪補償信号出力部１５に与えられる。
モデム１の歪補償信号出力部１５は、スイッチ１４からディジタルのフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号と、変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。

即ち、歪補償信号出力部１５の信号比較部１６は、変調部１２から出力されたベースバンド信号と、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号との差分を算出する。この差分はフェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み成分に相当する。
歪補償信号出力部１５のＰＤ信号生成部１７は、予め、ベースバンド信号とフィードバック信号の差分に対応する歪補償係数を格納しているルックアップテーブルを保持しており、そのルックアップテーブルから信号比較部１６により算出された差分に対応する歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。
ここでは、歪補償信号出力部１５が、ＬＵＴ方式でプリディストーション信号を求める例を示しているが、多項式方式やメモリポリナミナル方式などの方式で、プリディストーション信号を求めるようにしてもよい。
なお、フェーズドアレイアンテナでビームを振る場合において、プリディストーションするための歪補償系数を算出するだけの十分な時間がない場合（収束時間よりもビームを制御する時間の方が短い場合）については、予め、ビームを振る角度毎に、ベースバンド信号とフィードバック信号の差分に対応する歪補償係数をルックアップテーブルに格納しておき、ビームを振る度に、当該ビームの角度に対応するルックアップテーブルから、ベースバンド信号とフィードバック信号の差分に対応する歪補償係数を読み出すようにしてもよい。その際、変調部１２から出力されたベースバンド信号と、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号との差分を算出し、その差分に対応する歪補償係数を計算する。そして、ルックアップテーブルの更新のために十分な差分の値が集まったら、それらの差分に対応する歪補償係数をルックアップテーブルに格納することで当該ルックアップテーブルを更新する。次のタイミングでは、更新後のルックアップテーブルから歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力するようにする。

モデム１のＰＤ部１３は、歪補償信号出力部１５からプリディストーション信号を受けると、上述したように、変調部１２から出力されたベースバンド信号に対して、そのプリディストーション信号を乗算することで、アンテナモジュール４に実装されている電力増幅器４３の非線形動作を起因とするフェーズドアレイアンテナの放射信号の歪みを補償する。

次に信号を受信する場合の動作を説明する。
各アンテナモジュール４のスイッチ４６は、ＲＦ信号を受信する場合、素子アンテナ４７とフィルタ４９を接続しているので、素子アンテナ４７の受信信号がフィルタ４９に与えられる。
各アンテナモジュール４のフィルタ４９は、スイッチ４６から受信信号を受けると、その受信信号に重畳されている高調波を低減し、高調波低減後の受信信号を出力する。
各アンテナモジュール４の低雑音増幅器５０は、フィルタ４９から高調波低減後の受信信号を受けると、その受信信号の電力を増幅し、電力増幅後の受信信号を出力する。
各アンテナモジュール４のスイッチ５１は、ＲＦ信号を受信する場合、低雑音増幅器５０と可変利得器５２を接続するので、低雑音増幅器５０から出力された電力増幅後の受信信号が可変利得器５２に与えられる。

各アンテナモジュール４の可変利得器５２は、スイッチ５１から受信信号を受けると、その受信信号の振幅を調整する。
各アンテナモジュール４の移相器５３は、可変利得器５２から振幅調整後の受信信号を受けると、その受信信号の位相を調整する。
移相器５３による受信信号の移相量は、その受信信号の位相が、他のアンテナモジュール４から合成器３２に出力される受信信号の位相と同位相になるように決定される。
移相器５３による受信信号の移相量は、フィードバック信号の移相量と同様であるため、具体例の説明は省略する。

各アレイアンテナモジュール３の合成器３２は、４個のアンテナモジュール４から受信信号を受けると、４個の受信信号を合成し、合成後の受信信号を出力する。
信号変換部２の合成器２４は、４個のアレイアンテナモジュール３の合成器３２から合成後の受信信号を受けると、４個の合成後の受信信号を更に合成し、合成後の受信信号を出力する。
これにより、１６個（＝４×４個）のアンテナモジュール４から出力された受信信号が合成され、合成後の受信信号が周波数変換部２５に出力される。

信号変換部２の周波数変換部２５は、合成器２４から合成後の受信信号を受けると、その受信信号の周波数を変換して、ベースバンドの受信信号を出力する。
信号変換部２のＡＤＣ２６は、周波数変換部２５からベースバンドの受信信号を受けると、その受信信号をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの受信信号を出力する。

モデム１のスイッチ１４は、ＲＦ信号を受信する場合、ＡＤＣ２６と復調部１８を接続しているので、ＡＤＣ２６から出力されたディジタルの受信信号が復調部１８に与えられる。
モデム１の復調部１８は、スイッチ１４からディジタルの受信信号を受けると、その受信信号を直交復調し、直交復調後の受信信号をＤＳＰ１１に出力する。
モデム１のＤＳＰ１１は、復調部１８から直交復調後の受信信号を受けると、その受信信号に対する所定のディジタル信号処理を実施する。

この実施の形態１によれば、アンテナパターンのサイドローブを抑圧するために振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができるが、以下、振幅分布をつけた場合の歪み補償結果と、振幅分布をつけない場合の歪み補償結果について説明する。
図４は個々のアンテナモジュール４毎に歪補償処理を実施する一般的なフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図である。
また、図５は歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示す説明図である。ＡＣＰＲは隣接チャネル漏洩電力比を意味し、ＡＣＰＲが高いほど、歪みが悪いことを表している。

特に図５（ａ）は図４の構成において、図１５（ａ）に示すように所要振幅分布をつけない場合の歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示し、図５（ｂ）は実施の形態１における図１の構成において、図１５（ａ）に示すように所要振幅分布をつけない場合の歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示している。
また、図５（ｃ）は図４の構成において、図１５（ｂ）に示すように所要振幅分布をつけた場合の歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示し、図５（ｄ）は実施の形態１における図１の構成において、図１５（ｂ）に示すように所要振幅分布をつけた場合の歪補償処理前後のＡＣＰＲ特性を示している。

所要振幅分布をつけていない場合、歪補償処理後のＡＣＰＲ特性は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、図４の構成と、実施の形態１における図１の構成との間で大きな変化がない。
しかし、所要振幅分布をつけた場合、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、実施の形態１における図１の構成は、図４の構成より、歪補償処理後のＡＣＰＲ特性が大きく改善していることが分かる。
具体的には、ＡＣＰＲ＝−５０ｄＢｃを規定とする場合、図４の構成では、バックオフ電力の改善が約４．１ｄＢにとどまっているが、実施の形態１における図１の構成では、バックオフ電力の改善が約９．６ｄＢになっている。
実施の形態１における図１の構成では、バックオフ電力の改善が大きいため、図４の構成よりも、歪みが発生する最小の出力電力が大きくなる。

図６は１６個（＝４×４個）のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号の合成信号の振幅位相特性を示す説明図である。
図６（ａ）は合成信号の振幅特性を示し、図６（ｂ）は合成信号の位相特性を示している。
図６より、所要振幅分布の有無によってフィードバック信号の合成信号の振幅位相特性が変化することが分かる。
このように、フィードバック信号の合成信号の振幅位相特性が変化するので、単位モジュールであるアンテナモジュール４毎に歪補償処理を実施するのではなく、フェーズドアレイアンテナの全体で歪補償処理を実施する必要があることが分かる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、複数のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号を合成する合成器３２，２４を設け、歪補償信号出力部１５が、合成器３２，２４により合成されたフィードバック信号と、変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力するように構成したので、各アンテナモジュール４の可変利得器４２がアンテナパターンのサイドローブを抑圧するために振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができる効果を奏する。

この実施の形態１では、４個のアンテナモジュール４を含む４個のアレイアンテナモジュール３を実装しているものを示したが、アレイアンテナモジュール３を実装せずに、１６個のアンテナモジュール４を実装するようにしてもよい。
この場合には、信号変換部２の分配器２３が周波数変換部２２から出力されたＲＦ信号を１６個のアンテナモジュール４に分配するようにし、また、信号変換部２の合成器２４が１６個のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号を合成するようにすればよい。
なお、この実施の形態１では、説明の簡単化のために、増幅器が信号変換部２に実装されていないが、増幅器が信号変換部２に実装されていてもよいことは言うまでもない。
また、この実施の形態１では、フェーズドアレイアンテナとして必要な送受信の振幅位相を合わせるキャリブレーション機能や可変部の制御等についての記述を省略しているが、一般的な技術として、キャリブレーション機能等を有している。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、モデム１及び信号変換部２が１個ずつ実装されているものを示したが、モデム１及び信号変換部２がフェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナ４７の本数分だけ実装されているものであってもよい。
図７はこの発明の実施の形態２によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図であり、図７において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
モデム１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はフェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナ４７毎に設けられているが、モデム１−１〜１−ＮのＤＳＰ１１から変調部１２に出力される送信信号は、同一のディジタル信号である。
この実施の形態２では、説明の便宜上、Ｎ＝１６である場合を想定して説明するが、Ｎは２以上であれば、いくつでもよい。

モデム１−ｎの歪補償信号出力部６１は信号変換部２−１〜２−ＮのＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。
歪補償信号出力部６１によるプリディストーション信号の求める方式として、ＬＵＴ方式、多項式方式、メモリポリナミナル方式などが考えられる。
どの方式でプリディストーション信号を求めてもよいが、この実施の形態２では、ＬＵＴ方式で求める例を説明する。

モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１の信号比較部６２は、同じ系統（ｎ）の信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号と、他の系統のＡＤＣ２６から出力されたフィードバックと信号を合成する。
例えば、モデム１−１の信号比較部６２は、信号変換部２−１のＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号と、モデム１−１の通信部６４により取得された信号変換部２−２〜２−ＮのＡＤＣ２６から出力されたＮ−１個のフィードバック信号とを合成する。
また、モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１の信号比較部６２は合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。
モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のＰＤ信号生成部６３は、予めベースバンド信号と合成後のフィードバック信号との差分に対応する歪補償係数を格納しているルックアップテーブルを保持しており、そのルックアップテーブルから信号比較部６２により算出された差分に対応する歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をモデム１−ｎのＰＤ部１３に出力する。

モデム１−ｎの通信部６４は、同じ系統（ｎ）の信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する一方、他の系統の通信部６４から送信されたＮ−１個のフィードバック信号を受信して、Ｎ−１個のフィードバック信号をモデム１−ｎの信号比較部６２に出力する。
例えば、モデム１−１の通信部６４は、信号変換部２−１のＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号をモデム１−２〜１−Ｎの通信部６４に送信する一方、モデム１−２〜１−Ｎの通信部６４から送信されたＮ−１個のフィードバック信号を受信して、Ｎ−１個のフィードバック信号をモデム１−１の信号比較部６２に出力する。

信号変換部２−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はフェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナ４７毎に設けられており、図１の信号変換部２と異なり、分配器２３及び合成器２４が設けられていない。
アンテナモジュール４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は図１のアンテナモジュール４と同様の構成であり、フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナ４７毎に設けられている。

図８はこの発明の実施の形態２によるフェーズドアレイアンテナ装置のモデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１を示す構成図である。
図８において、フィードバック信号取得部６２ａは同じ系統（ｎ）の信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力されたフィードバック信号を取得して、そのフィードバック信号をフィードバック信号合成部６２ｃに出力するとともに、そのフィードバック信号を通信部６４に出力することで、そのフィードバック信号を他の系統の歪補償信号出力部６１に出力する。
フィードバック信号記憶部６２ｂは通信部６４により受信された他の系統のフィードバック信号を記憶する。

フィードバック信号合成部６２ｃはフィードバック信号取得部６２ａから出力されたフィードバック信号と、フィードバック信号記憶部６２ｂにより記憶されている他の系統のフィードバック信号とを合成する。
差分算出部６２ｄはフィードバック信号合成部６２ｃにより合成されたフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。

次に動作について説明する。
最初に信号を送信する場合の動作を説明する。
モデム１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のＤＳＰ１１は、送信信号であるディジタル信号を変調部１２に出力する。
モデム１−ｎの変調部１２は、ＤＳＰ１１からディジタル信号を受けると、そのディジタル信号を直交変調し、直交変調後のディジタル信号であるベースバンド信号をＰＤ部１３及び歪補償信号出力部６１に出力する。

モデム１−ｎのＰＤ部１３は、変調部１２からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号に対して、後述する歪補償信号出力部６１から出力されるプリディストーション信号を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する。
ＰＤ部１３による歪補償処理は、上記実施の形態１と同様に、単位モジュールであるアンテナモジュール４から放射される信号の歪みを個別に補償するものではなく、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを一体的に補償するものである。

信号変換部２−ｎのＤＡＣ２１は、モデム１−ｎのＰＤ部１３から歪補償処理後のベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をディジタル／アナログ変換して、アナログのベースバンド信号を出力する。
信号変換部２−ｎの周波数変換部２２は、ＤＡコンバータ２１からアナログのベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号の周波数を無線周波数に変換することで、無線周波数の信号であるＲＦ信号を出力する。

アンテナモジュール４−ｎの移相器４１は、信号変換部２−ｎの周波数変換部２２からＲＦ信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのＲＦ信号の位相を調整し、位相調整後のＲＦ信号を可変利得器４２に出力する。
アンテナモジュール４−ｎの可変利得器４２は、移相器４１から位相調整後のＲＦ信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのＲＦ信号の振幅を調整し、振幅調整後のＲＦ信号を電力増幅器４３に出力する。

アンテナモジュール４−ｎの電力増幅器４３は、可変利得器４２から振幅調整後のＲＦ信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのＲＦ信号の電力を増幅する。
これにより、電力増幅器４３によって電力が増幅されたＲＦ信号がアイソレータ４４に出力されるが、電力増幅器４３が非線形動作している場合には、電力増幅器４３から出力されるＲＦ信号には歪みが発生する。
素子アンテナ４７のアクティブインピーダンスや反射の影響を低減するために、入出力間が絶縁されているアイソレータ４４が、電力増幅器４３とフィルタ４５の間に設けられている。
アンテナモジュール４−ｎのフィルタ４５は、アイソレータ４４を通過してきたＲＦ信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのＲＦ信号に重畳されている電力増幅器４３で発生した高調波を低減し、高調波低減後のＲＦ信号を出力する。

アンテナモジュール４−ｎのスイッチ４６は、ＲＦ信号を送信する場合、フィルタ４５と素子アンテナ４７を接続しているので、フィルタ４５から出力されたＲＦ信号が素子アンテナ４７に与えられる。
これにより、素子アンテナ４７からＲＦ信号が空間に放射されるが、フィルタ４５から出力されたＲＦ信号の一部はフィードバック信号として、スイッチ４６を通って可変減衰器４８に与えられる。

アンテナモジュール４−ｎの可変減衰器４８は、スイッチ４６からフィードバック信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのフィードバック信号の振幅を減衰し、振幅減衰後のフィードバック信号を出力する。
アンテナモジュール４−ｎのスイッチ５１は、ＲＦ信号を送信する場合、可変減衰器４８と可変利得器５２を接続しているので、可変減衰器４８から出力されたフィードバック信号が可変利得器５２に与えられる。

アンテナモジュール４−ｎの可変利得器５２は、スイッチ５１からフィードバック信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのフィードバック信号の振幅を調整する。
アンテナモジュール４の移相器５３は、可変利得器５２から振幅調整後のフィードバック信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのフィードバック信号の位相を調整する。
アンテナモジュール４−ｎの移相器５３によるフィードバック信号の移相量は、そのフィードバック信号の位相が、他のアンテナモジュール４から出力されるフィードバック信号の位相と同位相になるように決定される。

信号変換部２−ｎの周波数変換部２５は、アンテナモジュール４から位相調整後のフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号の周波数を変換して、ベースバンドのフィードバック信号を出力する。
信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６は、周波数変換部２５からベースバンドのフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルのフィードバック信号を出力する。

モデム１−ｎのスイッチ１４は、ＲＦ信号を送信する場合、ＡＤＣ２６と歪補償信号出力部６１を接続しているので、ＡＤＣ２６から出力されたディジタルのフィードバック信号が歪補償信号出力部６１に与えられる。
モデム１−ｎの歪補償信号出力部６１は、信号変換部２−１〜２−ＮのＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をモデム１−ｎのＰＤ部１３に出力する。

即ち、モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のフィードバック信号取得部６２ａは、同じ系統（ｎ）の信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６からスイッチ１４を介してフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号をフィードバック信号合成部６２ｃに出力するとともに、そのフィードバック信号を通信部６４に出力する。
モデム１−ｎの通信部６４は、フィードバック信号取得部６２ａからフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する。
また、モデム１−ｎの通信部６４は、他の系統の通信部６４から送信されたＮ−１個のフィードバック信号を受信し、Ｎ−１個のフィードバック信号をフィードバック信号記憶部６２ｂに格納する。

モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｃは、フィードバック信号記憶部６２ｂから他の系統のＮ−１個のフィードバック信号を読み出し、Ｎ−１個のフィードバック信号とフィードバック信号取得部６２ａから出力されたフィードバック信号とを合成する。
モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１の差分算出部６２ｄは、フィードバック信号合成部６２ｃがＮ個のフィードバック信号を合成すると、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。

モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のＰＤ信号生成部６３は、予めベースバンド信号と合成後のフィードバック信号との差分に対応する歪補償係数を格納しているルックアップテーブルを保持しており、そのルックアップテーブルから差分算出部６２ｄにより算出された差分に対応する歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をモデム１−ｎのＰＤ部１３に出力する。
この実施の形態２では、歪補償信号出力部６１が、ＬＵＴ方式でプリディストーション信号を求める例を示しているが、多項式方式やメモリポリナミナル方式などの方式で、プリディストーション信号を求めるようにしてもよい。

モデム１−ｎのＰＤ部１３は、モデム１−ｎの歪補償信号出力部６１からプリディストーション信号を受けると、上述したように、変調部１２から出力されたベースバンド信号に対して、そのプリディストーション信号を乗算することで、アンテナモジュール４に実装されている電力増幅器４３の非線形動作を起因とするフェーズドアレイアンテナの放射信号の歪みを補償する。

ここで、図９はモデム１−１〜１−ＮのＰＤ部１３によるフェーズドアレイアンテナの放射信号の歪み補償を示す説明図である。
図９（ａ）は１６個のアンテナモジュール４につけられている所要振幅分布を示している。
図９（ａ）の例では、１６個のアンテナモジュール４に対する所要振幅分布が０ｄＢ、−７．７ｄＢ、−１５．３ｄＢの３つに分けられている。以下、説明の便宜上、０ｄＢの振幅分布を分類Ａ、−７．７ｄＢの振幅分布を分類Ｂ、−１５．３ｄＢの振幅分布を分類Ｃで表すものとする。
図９（ａ）の例では、分類Ａに属するアンテナモジュール４が４個、分類Ｂに属するアンテナモジュール４が８個、分類Ｃに属するアンテナモジュール４が４個である。
図９（ｂ）は系統（１）〜（１６）のアンテナモジュール４における素子アンテナ４７の２次元上の配置位置を示している。

図９（ｃ）は分類Ａ，Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４の入出力振幅特性を示し、図９（ｄ）は分類Ａ，Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４の入出力位相特性を示している。
図９（ｅ）は分類Ａ，Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４の入出力振幅特性を合成することで得られる入出力振幅特性を示し、図９（ｆ）は分類Ａ，Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４の入出力位相特性を合成することで得られる入出力位相特性を示している。
この実施の形態２では、モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｃが、系統（１）〜（１６）のフィードバック信号を合成しており、この合成後のフィードバック信号の入出力振幅特性は、図９（ｅ）に示す入出力振幅特性に相当するものとなる。
また、この合成後のフィードバック信号の入出力位相特性は、図９（ｆ）に示す入出力位相特性に相当するものとなる。

したがって、モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１の差分算出部６２ｄにより算出された差分、即ち、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分は、１６本の素子アンテナ４７からなるフェーズドアレイアンテナの放射信号の歪み成分に相当するものとなる。
このため、差分算出部６２ｄにより算出された差分から、フェーズドアレイアンテナの放射信号の歪み特性を把握して、その歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求めることが可能になり、ＰＤ部１３が当該歪補償係数を示すプリディストーション信号を変調部１２から出力されたベースバンド信号に乗算することで、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償することができる。
なお、上記の構成により、ある系統のアンテナモジュール４の入出力振幅位相特性が、例えば、熱などの要因によって変化したとしても、フェーズドアレイアンテナの放射信号の歪み特性を把握して、その歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求めることが可能であるため、フェーズドアレイアンテナの放射信号の歪みを正確に補償することができる。

次に信号を受信する場合の動作を説明する。
アンテナモジュール４−ｎのスイッチ４６は、ＲＦ信号を受信する場合、素子アンテナ４７とフィルタ４９を接続しているので、素子アンテナ４７の受信信号がフィルタ４９に与えられる。
アンテナモジュール４−ｎのフィルタ４９は、スイッチ４６から受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信信号に重畳されている高調波を低減し、高調波低減後の受信信号を出力する。
アンテナモジュール４−ｎの低雑音増幅器５０は、フィルタ４９から高調波低減後の受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信信号の電力を増幅し、電力増幅後の受信信号を出力する。
アンテナモジュール４−ｎのスイッチ５１は、ＲＦ信号を受信する場合、低雑音増幅器５０と可変利得器５２を接続するので、低雑音増幅器５０から出力された電力増幅後の受信信号が可変利得器５２に与えられる。

アンテナモジュール４−ｎの可変利得器５２は、スイッチ５１から受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信信号の振幅を調整する。
アンテナモジュール４−ｎの移相器５３は、可変利得器５２から振幅調整後の受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信信号の位相を調整する。
アンテナモジュール４−ｎの移相器５３による受信信号の移相量は、その受信信号の位相が、他のアンテナモジュール４から出力される受信信号の位相と同位相になるように決定される。

信号変換部２−ｎの周波数変換部２５は、アンテナモジュール４−ｎの移相器５３から位相調整後の受信信号を受けると、その受信信号の周波数を変換して、ベースバンドの受信信号を出力する。
信号変換部２−ｎのＡＤＣ２６は、周波数変換部２５からベースバンドの受信信号を受けると、その受信信号をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの受信信号を出力する。

モデム１−ｎのスイッチ１４は、ＲＦ信号を受信する場合、ＡＤＣ２６と復調部１８を接続しているので、ＡＤＣ２６から出力されたディジタルの受信信号が復調部１８に与えられる。
モデム１−ｎの復調部１８は、スイッチ１４からディジタルの受信信号を受けると、その受信信号を直交復調し、直交復調後の受信信号をＤＳＰ１１に出力する。
モデム１−ｎのＤＳＰ１１は、復調部１８から直交復調後の受信信号を受けると、その受信信号に対する所定のディジタル信号処理を実施する。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、モデム１−ｎの歪補償信号出力部６１が、信号変換部２−１〜２−ＮのＡＤＣ２６から出力されたフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分から、そのベースバンド信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力するように構成したので、アンテナモジュール４−ｎの可変利得器４２がアンテナパターンのサイドローブを抑圧するために振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができる効果を奏する。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、ＲＦ信号を送信する場合、各アレイアンテナモジュール３に含まれる全てのアンテナモジュール４がフィードバック信号を出力するものを示したが、各アレイアンテナモジュール３に含まれる一部のアンテナモジュール４だけがフィードバック信号を出力するようにしてもよい。

図１０はこの発明の実施の形態３によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図であり、図１０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１０の例では、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているアンテナモジュール４と、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していないアンテナモジュール４とが混在している。
即ち、フィードバック信号を出力する必要があるアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しており、フィードバック信号を出力する必要がないアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していない。

具体的には、フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧する目的で、可変利得器４２によって各アンテナモジュール４に振幅分布がつけられている場合において、各アンテナモジュール４が、つけられている振幅分布によってグループ分けされており、振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュールの中で、代表のアンテナモジュールは、振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力するために、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているが、代表以外のアンテナモジュールは、フィードバック信号を出力しないため、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していない。
図１０では、フィードバック信号を出力する必要がないアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していない例を示しているが、フィードバック信号を出力する必要があるアンテナモジュール４と同様に、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装し、その可変減衰器４８の減衰量を調整することで、フィードバック信号を出力しないようにしてもよい。

この実施の形態３では、説明の便宜上、系統（１）〜（１６）のアンテナモジュール４の素子アンテナ４７が図９（ｂ）のように配置されており、また、系統（１）〜（１６）のアンテナモジュール４に対する所要振幅分布が図９（ａ）のようにつけられているものとする。
このため、４個のアレイアンテナモジュール３のうち、例えば、第１のアレイアンテナモジュール３が系統（１）〜（４）のアンテナモジュール４を実装し、第２のアレイアンテナモジュール３が系統（５）〜（８）のアンテナモジュール４を実装し、第３のアレイアンテナモジュール３が系統（９）〜（１２）のアンテナモジュール４を実装し、第４のアレイアンテナモジュール３が系統（１３）〜（１６）のアンテナモジュール４を実装しているとすると、第１〜第４のアレイアンテナモジュール３は、それぞれ分類Ａに属するアンテナモジュール４を１個、分類Ｂに属するアンテナモジュール４を２個、分類Ｃに属するアンテナモジュール４を１個実装していることになる。

分類Ａに属する４個のアンテナモジュール４、即ち、系統（４）（７）（１０）（１３）のアンテナモジュール４は、第１のグループに分類され、分類Ｂに属する８個のアンテナモジュール４、即ち、系統（２）（３）（５）（８）（９）（１２）（１４）（１５）のアンテナモジュール４は、第２のグループに分類され、分類Ｃに属する４個のアンテナモジュール４、即ち、系統（１）（６）（１１）（１６）のアンテナモジュール４は、第３のグループに分類される。
このとき、同一のグループに属している複数のアンテナモジュール４には、同一の振幅分布がつけられているので、複数のアンテナモジュール４から出力されるフィードバック信号の振幅位相特性はほぼ同様である。
このため、同一のグループに属している複数のアンテナモジュール４のうち、いずれか１個以上のアンテナモジュール４を代表のアンテナモジュール４として、代表のアンテナモジュール４がフィードバック信号を出力するようにすれば、そのフィードバック信号を、残りのアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号として取り扱うことができる。
したがって、代表のアンテナモジュール４がフィードバック信号を出力するようにすれば、残りのアンテナモジュール４がフィードバック信号を出力しなくても、上記実施の形態１と同様に、１６個のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号を合成することができる。

そこで、この実施の形態３では、第１のグループに属している４個のアンテナモジュール４のうち、例えば、系統（４）のアンテナモジュール４を代表のアンテナモジュール４とする。
また、第２のグループに属している８個のアンテナモジュール４のうち、例えば、系統（２）（３）のアンテナモジュール４を代表のアンテナモジュール４とし、第３のグループに属している４個のアンテナモジュール４のうち、例えば、系統（１）のアンテナモジュール４を代表のアンテナモジュール４とする。
この場合、系統（１）〜（４）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装され、振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力するようにする。
残りの系統（５）〜（１６）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されず、振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力しないようにする。

これにより、アレイアンテナモジュール３の合成器３２及び信号変換部２の合成器２４によって、系統（１）〜（４）のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号が合成され、合成後のフィードバック信号は、周波数変換部２５、ＡＤＣ２６及びスイッチ１４を介して、歪補償信号出力部１５の信号比較部１６に出力される。
歪補償信号出力部１５の信号比較部１６に与えられる合成後のフィードバック信号は、分類Ａに属する１個のアンテナモジュール４のフィードバック信号と、分類Ｂに属する２個のアンテナモジュール４のフィードバック信号と、分類Ｃに属する１個のアンテナモジュール４のフィードバック信号とを合成したものであり、１６個のフィードバック信号を合成する場合と振幅分布の割合が同一、即ち、分類Ａと分類Ｂと分類Ｃの割合が同一であるため、１６個のフィードバック信号を合成した場合と同様の合成フィードバック信号が与えられる。
歪補償信号出力部１５及びＰＤ部１３の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、複数のアンテナモジュール４が、フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされており、振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュール４の中で、代表のアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、代表以外のアンテナモジュール４はフィードバック信号を出力しないように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほかに、代表以外のアンテナモジュール４の構成の簡略化を図ることができる効果が得られる。

実施の形態４．
この実施の形態４では、上記実施の形態３のように、各アンテナモジュール４が振幅分布によってグループ分けされており、さらに、複数のグループが、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されているものとする。
この実施の形態４では、複数のグループの中で、他のグループと比較して影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、他のグループと比較して影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を出力しないようにするものについて説明する。

図１１はこの発明の実施の形態４によるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図であり、図１１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
モデム１はメモリ７１を実装しており、歪補償信号出力部１５は信号比較部７２とＰＤ信号生成部１７から構成されている。
メモリ７１及び信号比較部７２については後述する。
図１１の例では、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているアンテナモジュール４と、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していないアンテナモジュール４とが混在している。
即ち、フィードバック信号を出力する必要があるアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しており、フィードバック信号を出力する必要がないアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していない。

図１２はある一定の歪み値に対する各系統の振幅バラツキに伴う歪み補償量の劣化を示す説明図である。
図１２において、（１）〜（１８）は分類Ａ、分類Ｂ及び分類Ｃに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキの組み合わせを示す番号である。
図１２では、振幅バラツキの組み合わせ毎に、Ｂ．Ｏ．改善量と劣化量を示している。
振幅バラツキはｄＢで表記しており、振幅バラツキが０ｄＢの場合には空欄になっている。
Ｂ．Ｏ．改善量は、ある一定の歪み値に対して歪み補償処理を実施したとき、歪み補償処理を実施しない場合と比べて、フェーズドアレイアンテナの出力電力が何ｄＢ改善するかを表している。
また、劣化量は、ある一定の歪み値に対する歪み補償処理が、理想的な歪み補償処理でない場合に、何ｄＢ劣化するかを表している。

例えば、組み合わせ番号（１）の振幅バラツキが生じている場合、仮に、２ｄＢの劣化量まで許容されるとすれば、分類Ａ、分類Ｂ及び分類Ｃに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを、例えば、組み合わせ番号（２）や（３）のように調整すれば、劣化量が４．３ｄＢから１ｄＢや０．３ｄＢに減少するため、劣化量が許容範囲に収まる。
しかし、分類Ａに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを調整すれば、分類Ｂ及び分類Ｃに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを調整しなくても、組み合わせ番号（１６）に示すように、劣化量を許容範囲に収めることができる。
なお、分類Ａに属するアンテナモジュール４は、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度が、分類Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４と比較して相対的に高いため、分類Ａに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを調整するだけで、劣化量を許容範囲に収めることができるが、分類Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４は、歪み特性に対する影響度が、分類Ａに属するアンテナモジュール４と比較して相対的に低いため、分類Ｂに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを調整するだけでは、劣化量を許容範囲に収めることができないことがある。また、分類Ｃに属するアンテナモジュール４の振幅バラツキを調整するだけでは、組み合わせ番号（１３）に示すように、劣化量を許容範囲に収めることができないことがある。

そこで、この実施の形態４では、歪み特性に対する影響度が高い分類Ａに属する４個のアンテナモジュール４、即ち、系統（４）（７）（１０）（１３）のアンテナモジュールには、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装され、振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力するようにする。
一方、歪み特性に対する影響度が低い分類Ｂ，Ｃに属する１２個のアンテナモジュール４、即ち、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のアンテナモジュールには、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されず、振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力しないようにする。

これにより、アレイアンテナモジュール３の合成器３２及び信号変換部２の合成器２４によって、系統（４）（７）（１０）（１３）のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号が合成され、合成後のフィードバック信号は、周波数変換部２５、ＡＤＣ２６及びスイッチ１４を介して、歪補償信号出力部１５の信号比較部７２に出力される。
この実施の形態４では、歪み特性に対する影響度が低い分類Ｂ，Ｃに属する１２個のアンテナモジュール４からフィードバック信号が出力されないので、例えば、製品検査時等に測定された分類Ｂ，Ｃに属する１２個のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号がモデム１のメモリ７１に格納されている。このフィードバック信号は、例えば、熱などの要因によって、分類Ｂ，Ｃに属するアンテナモジュール４の入出力振幅位相特性が変化しても変わらないので、以下、「固定フィードバック信号」と称する。

歪補償信号出力部１５の信号比較部７２は、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して系統（４）（７）（１０）（１３）に係る合成後のフィードバック信号を受けると、そのフィードバック信号とメモリ７１に格納されているフィードバック信号とを合成する。
即ち、信号比較部７２は、ＡＤＣ２６からスイッチ１４を介して出力された分類Ａに属する４個のアンテナモジュール４のフィードバック信号と、メモリ７１に格納されている分類Ｂに属する８個のアンテナモジュール４の固定フィードバック信号と、メモリ７１に格納されている分類Ｃに属する４個のアンテナモジュール４の固定フィードバック信号とを合成することで、１６個のアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号を合成した場合の合成フィードバック信号に相当する合成フィードバック信号を生成する。

歪補償信号出力部１５の信号比較部７２は、合成フィードバック信号を生成すると、その合成フィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。
歪補償信号出力部１５のＰＤ信号生成部１７は、予め、ベースバンド信号とフィードバック信号の差分に対応する歪補償係数を格納しているルックアップテーブルを保持しており、そのルックアップテーブルから信号比較部７２により算出された差分に対応する歪補償係数を読み出し、その歪補償係数を示すプリディストーション信号をＰＤ部１３に出力する。
ＰＤ部１３の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、複数のグループが、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されており、複数のグループの中で、他のグループと比較して影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、他のグループと比較して影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を出力しないように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほかに、歪み特性に対する影響度が低いグループに属するアンテナモジュール４の構成の簡略化を図ることができる効果が得られる。

実施の形態５．
上記実施の形態２では、ＲＦ信号を送信する場合、全てのアンテナモジュール４がフィードバック信号を出力するものを示したが、一部のアンテナモジュール４だけがフィードバック信号を出力するようにしてもよい。

図１３この発明の実施の形態５よるフェーズドアレイアンテナ装置を示す構成図であり、図１３おいて、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１３の例では、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているアンテナモジュール４と、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していないアンテナモジュール４とが混在している。
即ち、フィードバック信号を出力する必要があるアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しており、フィードバック信号を出力する必要がないアンテナモジュール４は、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していない。
図１３の例では、説明の便宜上、アンテナモジュール４−１が可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装し、アンテナモジュール４−Ｎが可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していないものを示しているが、これはあくまでも一例であり、アンテナモジュール４−１が可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しておらず、アンテナモジュール４−Ｎが可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているものであってもよい。
具体的には、上記実施の形態３と同様に、系統（１）〜（４）のアンテナモジュール４−１〜４−４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されて、系統（５）〜（１６）のアンテナモジュール４−５〜４−１６には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されない構成などが想定される。

系統（１）〜（４）のアンテナモジュール４−１〜４−４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されて、系統（５）〜（１６）のアンテナモジュール４−５〜４−１６には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されない構成では、系統（１）〜（４）のモデム１−１〜１−４には、アンテナモジュール４−１〜４−４から信号変換部２−１〜２−４を介してフィードバック信号が与えられる。
系統（１）〜（４）のモデム１−１〜１−４の通信部６４は、アンテナモジュール４−１〜４−４から出力されたフィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する。
系統（５）〜（１６）のモデム１−５〜１−１６の通信部６４は、アンテナモジュール４−５〜４−１６からフィードバック信号が出力されないので、フィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する処理を行わない。

また、系統（１）〜（４）のモデム１−１〜１−４の通信部６４は、他の系統の通信部６４から送信された３個のフィードバック信号を受信し、３個のフィードバック信号をフィードバック信号記憶部６２ｂに格納する。
系統（５）〜（１６）のモデム１−５〜１−１６の通信部６４は、系統（１）〜（４）の通信部６４から送信された４個のフィードバック信号を受信し、４個のフィードバック信号をフィードバック信号記憶部６２ｂに格納する。

系統（１）〜（４）における歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｃは、フィードバック信号記憶部６２ｂから他の系統の３個のフィードバック信号の読み出しを行う。例えば、系統（１）のフィードバック信号合成部６２ｃであれば、系統（２）〜（４）のアンテナモジュール４−２〜４−４から出力された３個のフィードバック信号の読み出しを行い、系統（２）のフィードバック信号合成部６２ｃであれば、系統（１）（３）（４）のアンテナモジュール４−１，４−３，４−４から出力された３個のフィードバック信号の読み出しを行う。
系統（１）〜（４）のフィードバック信号合成部６２ｃは、読み出した３個のフィードバック信号とフィードバック信号取得部６２ａから出力されたフィードバック信号とを合成する。
系統（１）〜（４）における歪補償信号出力部６１の差分算出部６２ｄは、フィードバック信号合成部６２ｃが４個のフィードバック信号を合成すると、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。

系統（５）〜（１６）における歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｃは、フィードバック信号記憶部６２ｂから系統（１）〜（４）のフィードバック信号を読み出し、系統（１）〜（４）のフィードバック信号を合成する。
系統（１）〜（１６）における歪補償信号出力部６１の差分算出部６２ｄは、フィードバック信号合成部６２ｃが４個のフィードバック信号を合成すると、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。
モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のＰＤ信号生成部６３及びＰＤ部１３の処理内容は、上記実施の形態２と同様であるため詳細な説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、複数のアンテナモジュール４が、フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされており、振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュール４の中で、代表のアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、代表以外のアンテナモジュール４はフィードバック信号を出力しないように構成したので、上記実施の形態２と同様の効果が得られるほかに、代表以外のアンテナモジュール４の構成の簡略化を図ることができる効果が得られる。

実施の形態６．
この実施の形態６では、上記実施の形態４のように、各アンテナモジュール４が振幅分布によってグループ分けされるとともに、複数のグループが、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されているものとする。
この実施の形態６では、複数のグループの中で、他のグループと比較して影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、他のグループと比較して影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を出力しないようにするものについて説明する。

この実施の形態６によるフェーズドアレイアンテナ装置の構成図は、上記実施の形態５における図１３と同様である。
図１４はこの発明の実施の形態６によるフェーズドアレイアンテナ装置のモデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１を示す構成図であり、図１４において、図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
フィードバック信号記憶部６２ｅは通信部６４により受信された他の系統のフィードバック信号を記憶するとともに、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されないアンテナモジュール４に係る固定フィードバック信号を記憶する。
フィードバック信号合成部６２ｆはフィードバック信号取得部６２ａから出力されたフィードバック信号と、フィードバック信号記憶部６２ｂにより記憶されている他の系統のフィードバック信号及び固定フィードバック信号とを合成する。

この実施の形態６でも、上記実施の形態４のように、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装しているアンテナモジュール４と、可変減衰器４８及びスイッチ５１を実装していないアンテナモジュール４とが混在している。
具体的には、上記実施の形態４と同様に、歪み特性に対する影響度が高い分類Ａに属する４個のアンテナモジュール４、即ち、系統（４）（７）（１０）（１３）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装され、歪み特性に対する影響度が低い分類Ｂ，Ｃに属する１２個のアンテナモジュール４、即ち、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されない構成などが想定される。

系統（４）（７）（１０）（１３）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されて、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のアンテナモジュール４には、可変減衰器４８及びスイッチ５１が実装されない構成では、系統（４）（７）（１０）（１３）のモデム１には、接続関係があるアンテナモジュール４から信号変換部２を介してフィードバック信号が与えられる。
系統（４）（７）（１０）（１３）のモデム１の通信部６４は、接続関係があるアンテナモジュール４から出力されたフィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する。
系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のモデム１の通信部６４は、接続関係があるアンテナモジュール４からフィードバック信号が出力されないので、フィードバック信号を他の系統の通信部６４に送信する処理を行わない。

また、系統（４）（７）（１０）（１３）のモデム１の通信部６４は、他の系統の通信部６４から送信された３個のフィードバック信号を受信し、３個のフィードバック信号をフィードバック信号記憶部６２ｅに格納する。
系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のモデム１の通信部６４は、系統（４）（７）（１０）（１３）の通信部６４から送信された４個のフィードバック信号を受信し、４個のフィードバック信号をフィードバック信号記憶部６２ｅに格納する。

系統（４）（７）（１０）（１３）における歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｆは、フィードバック信号記憶部６２ｅから他の系統の３個のフィードバック信号の読み出しを行うとともに、フィードバック信号記憶部６２ｅから固定フィードバック信号、即ち、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）に係る固定フィードバック信号の読み出しを行う。
例えば、系統（４）のフィードバック信号合成部６２ｆであれば、系統（７）（１０）（１３）のアンテナモジュール４から出力された３個のフィードバック信号の読み出しを行うとともに、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）に係る固定フィードバック信号の読み出しを行う。系統（７）のフィードバック信号合成部６２ｆであれば、系統（４）（１０）（１３）のアンテナモジュール４から出力された３個のフィードバック信号の読み出しを行うとともに、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）に係る固定フィードバック信号の読み出しを行う。
系統（４）（７）（１０）（１３）のフィードバック信号合成部６２ｆは、読み出した３個のフィードバック信号及び固定フィードバック信号と、フィードバック信号取得部６２ａから出力された接続関係があるアンテナモジュール４のフィードバック信号とを合成する。

系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）における歪補償信号出力部６１のフィードバック信号合成部６２ｆは、フィードバック信号記憶部６２ｅから系統（４）（７）（１０）（１３）の４個のフィードバック信号の読み出しを行うとともに、フィードバック信号記憶部６２ｅから固定フィードバック信号、即ち、系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）に係る固定フィードバック信号の読み出しを行う。
系統（１）〜（３）（５）（６）（８）（９）（１１）（１２）（１４）〜（１６）のフィードバック信号合成部６２ｆは、読み出した４個のフィードバック信号と固定フィードバック信号とを合成する。

系統（１）〜（１６）における歪補償信号出力部６１の差分算出部６２ｄは、フィードバック信号合成部６２ｆが１６個のフィードバック信号を合成すると、合成後のフィードバック信号と変調部１２から出力されたベースバンド信号との差分を算出する。
モデム１−ｎにおける歪補償信号出力部６１のＰＤ信号生成部６３及びＰＤ部１３の処理内容は、上記実施の形態２と同様であるため詳細な説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、複数のグループが、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されており、複数のグループの中で、他のグループと比較して影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を出力し、他のグループと比較して影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を出力しないように構成したので、上記実施の形態２と同様の効果が得られるほかに、歪み特性に対する影響度が低いグループに属するアンテナモジュール４の構成の簡略化を図ることができる効果が得られる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るフェーズドアレイアンテナ装置は、送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する歪補償部と、歪補償部による歪補償処理後の送信信号を分配する分配部と、分配部により分配された送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、その送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから信号処理後の送信信号を放射する一方、信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、そのフィードバック信号の振幅及び位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成する合成部とを設け、歪補償信号出力部が、合成部により合成されたフィードバック信号と歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、その歪補償係数を歪補償部に出力するようにしたので、振幅分布をつけた場合でも、振幅分布をつけない場合と同等の出力電力まで、歪みの発生を防止することができ、変調波信号を増幅する電力増幅器における信号の非線形性を補償するのに適している。

１，１−ｎ モデム、２，２−ｎ 信号変換部、３ アレイアンテナモジュール、４，４−ｎ アンテナモジュール、１１ ＤＳＰ、１２ 変調部、１３ ＰＤ部（歪補償部）、１４ スイッチ、１５ 歪補償信号出力部、１６ 信号比較部、１７ ＰＤ信号生成部、１８ 復調部、２１ ＤＡＣ、２２ 周波数変換部、２３ 分配器（分配部）、２４ 合成器（合成部）、２５ 周波数変換部、２６ ＡＤＣ、３１ 分配器（分配部）、３２ 合成器（合成部）、４１ 移相器、４２ 可変利得器、４３ 電力増幅器、４４ アイソレータ、４５ フィルタ、４６ スイッチ、４７ 素子アンテナ、４８ 可変減衰器、４９ フィルタ、５０ 低雑音増幅器、５１ スイッチ、５２ 可変利得器、５３ 移相器、６１ 歪補償信号出力部、６２ 信号比較部、６２ａ フィードバック信号取得部、６２ｂ フィードバック信号記憶部、６２ｃ フィードバック信号合成部、６２ｄ 差分算出部、６２ｅ フィードバック信号記憶部、６２ｆ フィードバック信号合成部、６３ ＰＤ信号生成部、６４ 通信部、７１ メモリ、７２ 信号比較部。

Claims (6)

1. 送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する歪補償部と、
   前記歪補償部による歪補償処理後の送信信号を分配する分配部と、
   前記分配部により分配された送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、前記フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから前記信号処理後の送信信号を放射する一方、前記信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、前記フィードバック信号の振幅を調整するとともにそれぞれのフィードバック信号の位相が同位相になるよう位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、
   前記複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成する合成部と、
   前記合成部により合成されたフィードバック信号と前記歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、前記歪補償係数を前記歪補償部に出力する歪補償信号出力部とを備え、
   前記複数のアンテナモジュールが、前記フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされており、
   前記振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュールの中で、代表のアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を前記合成部に出力し、代表以外のアンテナモジュールはフィードバック信号を前記合成部に出力しないことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
2. 送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する歪補償部と、
   前記歪補償部による歪補償処理後の送信信号を分配する分配部と、
   前記分配部により分配された送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、前記フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから前記信号処理後の送信信号を放射する一方、前記信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、前記フィードバック信号の振幅を調整するとともにそれぞれのフィードバック信号の位相が同位相になるよう位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、
   前記複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成する合成部と、
   前記合成部により合成されたフィードバック信号と前記歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、前記歪補償係数を前記歪補償部に出力する歪補償信号出力部とを備え、
   前記複数のアンテナモジュールが、前記フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされるとともに、前記複数のグループが、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されており、
   前記複数のグループの中で、他のグループと比較して前記影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を前記合成部に出力し、他のグループと比較して前記影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を前記合成部に出力しないことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
3. 前記複数のアンテナモジュールは、前記素子アンテナにより受信された信号の振幅及び位相を調整して、調整後の受信信号を出力し、
   前記合成部は、前記複数のアンテナモジュールから出力された受信信号を合成することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
4. 送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する複数の歪補償部と、
   前記歪補償部による歪補償処理後の送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、前記フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから前記信号処理後の送信信号を放射する一方、前記信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、前記フィードバック信号の振幅を調整するとともにそれぞれのフィードバック信号の位相が同位相になるよう位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、
   前記複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号と前記歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、前記歪補償係数を前記歪補償部に出力する複数の歪補償信号出力部とを備え、
   前記複数のアンテナモジュールが、前記フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされており、
   前記振幅分布が同一のグループに属する１つ以上のアンテナモジュールの中で、代表のアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を前記歪補償部に出力し、代表以外のアンテナモジュールはフィードバック信号を前記歪補償部に出力しないことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
5. 送信信号に対して、歪補償係数を用いる歪補償処理を実施して、フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪みを補償する複数の歪補償部と、
   前記歪補償部による歪補償処理後の送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記送信信号の電力を増幅する信号処理を実施して、前記フェーズドアレイアンテナを構成している素子アンテナから前記信号処理後の送信信号を放射する一方、前記信号処理後の送信信号の一部をフィードバック信号として、前記フィードバック信号の振幅を調整するとともにそれぞれのフィードバック信号の位相が同位相になるよう位相を調整し、調整後のフィードバック信号を出力する複数のアンテナモジュールと、
   前記複数のアンテナモジュールから出力されたフィードバック信号を合成し、合成後のフィードバック信号と前記歪補償部による歪補償処理前の送信信号との差分から、当該送信信号に対して、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与える歪補償係数を求め、前記歪補償係数を前記歪補償部に出力する複数の歪補償信号出力部とを備え、
   前記複数のアンテナモジュールが、前記フェーズドアレイアンテナにおけるアンテナパターンのサイドローブを抑圧するためにつけられている振幅分布によってグループ分けされるとともに、前記複数のグループが、前記フェーズドアレイアンテナから放射される信号の歪み特性に対する影響度によって分類されており、
   前記複数のグループの中で、他のグループと比較して前記影響度が相対的に高いグループに属するアンテナモジュールは振幅及び位相調整後のフィードバック信号を前記歪補償部に出力し、他のグループと比較して前記影響度が相対的に低いグループに属するアンテナモジュールはフィードバック信号を前記歪補償部に出力しないことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
6. 前記複数のアンテナモジュールは、前記素子アンテナにより受信された信号の振幅及び位相を調整して、調整後の受信信号を出力することを特徴とする請求項４または請求項５記載のフェーズドアレイアンテナ装置。

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