JP6207365B2

JP6207365B2 - フェーズドアレーアンテナ装置及び通信システム

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Publication number: JP6207365B2
Application number: JP2013249264A
Authority: JP
Inventors: 高山　直久; 直久高山; 英之中溝; 川上　憲司; 憲司川上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: JP2015106878A

Description

この発明は、複数の送信系を有するフェーズドアレーアンテナ装置と、フェーズドアレーアンテナ装置及び受信装置からなる通信システムとに関するものである。

図７及び図８は以下の非特許文献１に開示されているフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。
このフェーズドアレーアンテナ装置では、Ｎ個のアンテナ素子が平面上に並んでおり、Ｎ個のアンテナ素子のそれぞれには、増幅器や移相器等からなる送信回路が接続されている。
したがって、１つの信号源から出力された同一周波数の高周波信号がＮ個の送信回路に分配され、Ｎ個の送信回路に接続されているアンテナ素子から高周波信号が受信装置に向けて放射される。

ここで、Ｎ個のアンテナ素子のうち、例えば、ｎ番目のアンテナ素子が故障して、高周波信号を送信することができない場合、受信装置が受信できる信号の数が、Ｎ個から（Ｎ−１）個に減少するため、受信信号の総電力が低下する。
したがって、受信装置が受信信号の総電力の低下を検出することができれば、いずれかのアンテナ素子が故障していることを検知することができる。

Young-Bae Jung、Soon-Young Eom、Soon-Ik Jeon、Chang-Joo and Seong-Ook Park、"T/RX Channel Design of X-band Shipboard APAA System for Mobile Communications via Satellite"IEEE Conference Publications、10．1109/EUMC．2003．1262944、pp．527-530、Oct 2003

従来のフェーズドアレーアンテナ装置は以上のように構成されているので、受信装置が受信信号の総電力の低下を検出することができれば、いずれかのアンテナ素子が故障していることを検知することができるが、どのアンテナ素子が故障しているかを特定することができない課題があった。また、故障に伴うアンテナ性能の劣化を元に戻すことができない課題があった。

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、どのアンテナ素子が故障しているかを特定することができるフェーズドアレーアンテナ装置及び通信システム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ーアンテナ装置は、送信信号を放射する複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第１の周波数に設定して、故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第２の周波数に設定する送信信号設定手段とを設け、故障診断手段が、複数のアンテナ素子から放射された送信信号が受信装置で受信された際の信号スペクトルから、故障診断対象のアンテナ素子が故障しているか否かを判定するようにしたものである。

この発明によれば、送信信号を放射する複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第１の周波数に設定して、故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第２の周波数に設定する送信信号設定手段とを設け、故障診断手段が、複数のアンテナ素子から放射された送信信号が受信装置で受信された際の信号スペクトルから、故障診断対象のアンテナ素子が故障しているか否かを判定するように構成したので、どのアンテナ素子が故障しているかを特定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ーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図である。通常動作時の受信装置２における受信信号のスペクトルを示す説明図である。故障診断時の受信装置２における受信信号のスペクトル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ーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図である。故障診断時の受信装置２における受信信号のスペクトルを示す説明図である。この発明の実施の形態４によるフェーズドアレーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図である。非特許文献１に開示されているフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。非特許文献１に開示されているフェーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。

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ーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図である。
図１において、フェーズドアレーアンテナ装置１は複数の送信系を有しており、複数の送信系のアンテナ素子から高周波信号を放射する装置である。
受信装置２は複数のアンテナ素子から放射された送信信号を受信する装置である。

アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは同一の平面上に配置されて、フェーズドアレーアンテナを構成している。
高周波モジュールである送信回路１２−ｎは信号源１３−ｎ及び増幅器１４−ｎを備えており、送信信号設定部１７の制御下で、送信信号である高周波信号をアンテナ素子１１−ｎに出力する回路である。
ただし、ｎ＝１，２，・・・，Ｎである。

基準信号源１５は基準信号Ｒｅｆを発振する信号源である。
制御装置１６は送信信号設定部１７及び故障診断部１８を備え、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの故障診断を行う装置である。
送信信号設定部１７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、送信回路１２−１〜１２−Ｎを制御する制御部である。
即ち、送信信号設定部１７はアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍ（ｍ＝１→２→・・・→Ｎ）を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される高周波信号の周波数をｆ１（第１の周波数）に設定して、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍから放射される高周波信号の周波数をｆ２（第２の周波数）に設定する処理を実施する。
なお、送信回路１２−１〜１２−Ｎ及び送信信号設定部１７から送信信号設定手段が構成されている。

故障診断部１８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンから構成されており、また、受信装置２から受信信号のスペクトルを取得するインタフェースを備えており、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射された高周波信号を受信する受信装置２で受信された際の信号スペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定する処理を実施する。なお、故障診断部１８は故障診断手段を構成している。

次に動作について説明する。
最初に、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの故障診断を行わない通常時の動作を説明する。
制御装置１６の送信信号設定部１７は、送信回路１２−１〜１２−Ｎの信号源１３−１〜１３−Ｎから発振される信号の周波数を同一の周波数に設定する。
また、送信信号設定部１７は、送信回路１２−１〜１２−Ｎの増幅器１４−１〜１４−Ｎの利得を制御する。

送信回路１２−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、図示せぬ装置から送信対象の高周波信号が与えられると、基準信号源１５により発振される基準信号Ｒｅｆの周波数と信号源１３−１〜１３−Ｎにより発振される信号の周波数（送信信号設定部１７により設定された周波数）から、送信対象の高周波信号の周波数を設定する。例えば、基準信号Ｒｅｆの周波数と信号源１３−１〜１３−Ｎにより発振される信号の周波数をミキシングすることで、送信対象の高周波信号の周波数を設定する。ここでは、説明の便宜上、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定しているものとする。
送信回路１２−ｎは、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定すると、増幅器１４−ｎで、その高周波信号を増幅してからアンテナ素子１１−ｎに出力する。
これにより、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから周波数ｆ１の高周波信号が受信装置２に向けて放射される。

受信装置２は、フェーズドアレーアンテナ装置１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射された周波数ｆ１の高周波信号を受信する。
ここで、図２は通常動作時の受信装置２における受信信号のスペクトルを示す説明図であり、受信装置２における受信信号のスペクトルは、図２に示すように、ピーク電力の周波数が周波数ｆ１になる。

次に、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの故障診断時の動作を説明する。
制御装置１６の送信信号設定部１７は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍ（ｍ＝１→２→・・・→Ｎ）を順番に選択する。
ここでは、説明の便宜上、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍとして、アンテナ素子１１−１を選択しているものとする。

送信信号設定部１７は、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍとして、アンテナ素子１１−１を選択すると、現在故障診断対象ではないアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射される高周波信号の周波数がｆ１になるように、信号源１３−２〜１３−Ｎから発振される信号の周波数を設定する。
また、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から放射される高周波信号の周波数がｆ２になるように、信号源１３−１から発振される信号の周波数を設定する。

送信回路１２−２〜１２−Ｎは、図示せぬ装置から送信対象の高周波信号が与えられると、基準信号源１５により発振される基準信号Ｒｅｆの周波数と信号源１３−２〜１３−Ｎにより発振される信号の周波数（送信信号設定部１７により設定された周波数）から、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定する。
送信回路１２−２〜１２−Ｎは、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定すると、増幅器１４−２〜１４−Ｎで、その高周波信号を増幅してからアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎに出力する。

また、送信回路１２−１は、図示せぬ装置から送信対象の高周波信号が与えられると、基準信号源１５により発振される基準信号Ｒｅｆの周波数と信号源１３−１により発振される信号の周波数（送信信号設定部１７により設定された周波数）から、送信対象の高周波信号の周波数をｆ２に設定する。
送信回路１２−１は、送信対象の高周波信号の周波数をｆ２に設定すると、増幅器１４−１で、その高周波信号を増幅してからアンテナ素子１１−１に出力する。
これにより、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから周波数ｆ１の高周波信号が受信装置２に向けて放射され、アンテナ素子１１−１から周波数ｆ２の高周波信号が受信装置２に向けて放射される。

受信装置２は、フェーズドアレーアンテナ装置１のアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射された周波数ｆ１の高周波信号を受信するとともに、アンテナ素子１１−１から放射された周波数ｆ２の高周波信号を受信する。
ここで、図３は故障診断時の受信装置２における受信信号のスペクトルを示す説明図であり、受信装置２における受信信号のスペクトルは、図３に示すように、ピーク電力の周波数が周波数ｆ１と周波数ｆ２になる。
ただし、周波数ｆ１のスペクトルＡは、（Ｎ−１）個分の高周波信号の電力Ｐ×（Ｎ−１）／Ｎがあるため、大きな電力となっているが、周波数ｆ２のスペクトルＢは、１個分の高周波信号の電力Ｐ／Ｎしかないため、小さな電力となっている。

受信装置２は、受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータを制御装置１６の故障診断部１８に通知する。
スペクトルデータの通知方法は特に問わないが、例えば、受信装置２が送信機の機能を有し、送信回路１２−１〜１２−Ｎが受信回路の機能を有していれば、高周波信号の送信と逆方向の通信を行うことで、スペクトルデータを送信することができる。
ここでは、スペクトルデータを制御装置１６の故障診断部１８に通知するものとしているが、受信装置２の受信信号を制御装置１６の故障診断部１８に送信するようにしてもよい。

制御装置１６の故障診断部１８は、受信装置２から受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータの通知を受けると、その受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−１が故障しているか否かを判定する。
図３に示すように、受信信号のスペクトル内に、周波数ｆ２のピーク電力が存在している場合、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から周波数ｆ２の高周波信号が正常に放射されていることを表しているので、故障診断対象のアンテナ素子１１−１は故障していない（正常である）と判定される。
一方、受信信号のスペクトル内に、周波数ｆ２のピーク電力が存在していない場合、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から周波数ｆ２の高周波信号が放射されていないことを表しているので、故障診断対象のアンテナ素子１１−１は故障していると判定される。

なお、アンテナ素子１１−１が故障していなくても、例えば、送信回路１２−１の増幅器１４−１等に故障が発生している場合、極めて小さなピーク電力が周波数ｆ２に現われることがあるが、周波数ｆ２のピーク電力について閾値処理を実施して、周波数ｆ２のピーク電力が閾値より小さければ、故障が発生していると判定するようにしてもよい。
また、アンテナ素子１１−１が故障していなくても、例えば、送信回路１２−１の信号源１３−１等に故障が発生している場合、周波数ｆ２からずれている周波数にピーク電力が現われることがあるが、そのピーク電力の周波数はｆ２ではないので、故障が発生していると判定することができる。

制御装置１６の送信信号設定部１７は、アンテナ素子１１−１の故障診断が完了すると、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から、未だ故障診断対象になっていないアンテナ素子１１−ｍを選択する。
以下、当該アンテナ素子１１−ｍについて、アンテナ素子１１−１と同様の故障診断を実施する。
全てのアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの故障診断が完了するまで、同様の故障診断を繰り返し実施する。

このように、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍを順番に切り替えながら、当該アンテナ素子１１−ｍの故障診断を実施すれば、どのアンテナ素子が故障しているかを特定することができる。
なお、故障診断時の周波数ｆ１のピーク電力Ｐ×（Ｎ−１）／Ｎは、通常動作時の周波数ｆ１のピーク電力Ｐと比べて、Ｐ／Ｎの電力だけ低下しているが、Ｎが大きければ、電力低下は僅かであり、実運用に並行して故障診断を実施しても、実運用への影響は少ないものと考えられる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍ（ｍ＝１→２→・・・→Ｎ）を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される高周波信号の周波数をｆ１に設定して、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍから放射される高周波信号の周波数をｆ２に設定する送信信号設定部１７を設け、故障診断部１８が、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射された高周波信号を受信する受信装置２で受信された際の信号スペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するように構成したので、どのアンテナ素子が故障しているかを特定することができる効果を奏する。

この実施の形態１では、受信装置２が、受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータを制御装置１６の故障診断部１８に通知し、故障診断部１８が、スペクトルデータが示す受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するものを示したが、受信装置２が故障診断部１８に相当する故障診断部を備え、その故障診断部が、受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するようにしてもよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるフェーズドアレーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図であり、図４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。
変調器２０−１〜２０−Ｎは送信信号設定部１７の指示の下、送信信号である高周波信号を変調する。
なお、送信信号設定部１７及び変調器２０−１〜２０−Ｎから送信信号設定手段が構成されている。

以下、この実施の形態２の内容を具体的に説明する。
ただし、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの故障診断を行わない通常時の動作は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
送信信号設定部１７は、全てのアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射される高周波信号の周波数がｆ１になるように、信号源１３−１〜１３−Ｎから発振される信号の周波数を設定する。
次に、制御装置１６の送信信号設定部１７は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍを選択する。
ここでは、説明の便宜上、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍとして、アンテナ素子１１−１を選択しているものとする。

送信信号設定部１７は、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍとして、アンテナ素子１１−１を選択すると、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から放射される高周波信号の変調指令を送信回路１２−１の変調器２０−１に出力する。
送信回路１２−１〜１２−Ｎは、図示せぬ装置から送信対象の高周波信号が与えられると、基準信号源１５により発振される基準信号Ｒｅｆの周波数と信号源１３−１〜１３−Ｎにより発振される信号の周波数（送信信号設定部１７により設定された周波数）から、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定する。
また、送信回路１２−１〜１２−Ｎは、送信対象の高周波信号の周波数をｆ１に設定すると、増幅器１４−１〜１４−Ｎで、その高周波信号を増幅してからアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに出力する。

このとき、送信回路１２−１は、送信信号設定部１７から高周波信号の変調指令を受けているので、増幅器１４−１により増幅された高周波信号を変調し、その高周波信号の変調信号をアンテナ素子１１−１に出力する。
あるいは、増幅器１４−１により増幅される前の高周波信号を変調し、その高周波信号の変調信号を増幅器１４−１に出力する。
これにより、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから周波数ｆ１の高周波信号が受信装置２に向けて放射され、アンテナ素子１１−１から周波数ｆ１の変調信号が受信装置２に向けて放射される。

受信装置２は、フェーズドアレーアンテナ装置１のアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射された周波数ｆ１の高周波信号を受信するとともに、アンテナ素子１１−１から放射された周波数ｆ１の変調信号を受信する。
ここで、図５は故障診断時の受信装置２における受信信号のスペクトルを示す説明図であり、受信装置２における受信信号のスペクトルは、図５に示すように、（Ｎ−１）個分の高周波信号が重なっているスペクトルＡと、変調信号のスペクトルＣとなっている。

受信装置２は、上記実施の形態１と同様に、受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータを制御装置１６の故障診断部１８に通知する。
制御装置１６の故障診断部１８は、受信装置２から受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータの通知を受けると、その受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−１が故障しているか否かを判定する。
図５に示すように、周波数ｆ１に変調信号のスペクトルＣが存在している場合、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から周波数ｆ１の変調信号が正常に放射されていることを表しているので、故障診断対象のアンテナ素子１１−１は故障していない（正常である）と判定される。
一方、周波数ｆ１に変調信号のスペクトルＣが存在していない場合、故障診断対象のアンテナ素子１１−１から周波数ｆ１の変調信号が放射されていないことを表しているので、故障診断対象のアンテナ素子１１−１は故障していると判定される。

なお、アンテナ素子１１−１が故障していなくても、例えば、送信回路１２−１の増幅器１４−１等に故障が発生している場合、極めて電力が小さい変調信号が周波数ｆ１に現われることがあるが、変調信号の電力について閾値処理を実施して、その変調信号の電力が閾値より小さければ、故障が発生していると判定するようにしてもよい。
また、アンテナ素子１１−１が故障していなくても、例えば、送信回路１２−１の信号源１３−１等に故障が発生している場合、周波数ｆ１からずれている周波数に変調信号のスペクトルＣが現われることがあるが、その変調信号の周波数はｆ１ではないので、故障が発生していると判定することができる。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射される高周波信号の周波数をｆ１に設定するとともに、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍ（ｍ＝１→２→・・・→Ｎ）を順番に切り替えながら、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍから放射される高周波信号を変調し、故障診断部１８が、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射された高周波信号を受信する受信装置２で受信された際の信号スペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するように構成したので、どのアンテナ素子が故障しているかを特定することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態２では、全てのアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射される高周波信号の周波数をｆ１に設定しているものを示したが、故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍから放射される高周波信号の周波数をｆ２に設定して、その高周波信号を変調するようにしてもよい。

この実施の形態２では、受信装置２が、受信信号のスペクトルを示すスペクトルデータを制御装置１６の故障診断部１８に通知し、故障診断部１８が、スペクトルデータが示す受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するものを示したが、受信装置２が故障診断部１８に相当する故障診断部を備え、その故障診断部が、受信信号のスペクトルから故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障しているか否かを判定するようにしてもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎをグループ分けせずに、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの中から故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍ（ｍ＝１→２→・・・→Ｎ）を順番に切り替えるものを示したが、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎをグループ分けし、グループ毎に、当該グループ内の複数のアンテナ素子１１の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えて、当該アンテナ素子の故障診断を実施するようにしてもよい。
このとき、上記実施の形態１，２では、故障診断対象ではないアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数がｆ１になるように、信号源１３から発振される信号の周波数を設定しているが、この実施の形態３では、当該高周波信号の周波数がグループ毎に異なるように設定する。

例えば、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎを３つのグループ（１）〜（３）に分類した場合、グループ（１）に含まれている故障診断対象以外のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ１−１、グループ（２）に含まれている故障診断対象以外のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ１−２、グループ（３）に含まれている故障診断対象以外のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ１−３のように設定する。
また、グループ（１）に含まれている故障診断対象のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ２−１、グループ（２）に含まれている故障診断対象のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ２−２、グループ（３）に含まれている故障診断対象のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数をｆ２−３のように設定する。

このように、グループ毎に、アンテナ素子１１から放射される高周波信号の周波数を変えることで、グループ単位で並行して、アンテナ素子の故障診断を実施することができる。
また、一つのフェーズドアレーアンテナ装置で複数のモードの運用が可能になる。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるフェーズドアレーアンテナ装置を適用する通信システムを示す構成図であり、図６において、図４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。
信号調整部３０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、故障診断部１８により故障診断対象のアンテナ素子１１−ｍが故障していると判定された場合、故障診断対象以外のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の位相又は振幅を調整する処理を実施する。なお、信号調整部３０は信号調整手段を構成している。

次に動作について説明する。
信号調整部３０を設けている点以外は、上記実施の形態１〜３と同様であるため、ここでは、主に信号調整部３０の処理内容を説明する。
ここでは説明の便宜上、故障診断部１８によりアンテナ素子１１−１が故障していると判定されたものとする。
図６では、アンテナ素子１１−１が故障しているため、アンテナ素子１１−１から高周波信号のビーム６１が放射されていない様子を示している（高周波信号のビーム６１を破線で表している）。
また、図６では、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎは故障していないため、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから高周波信号のビーム６２〜６４が放射されている様子を示している（高周波信号のビーム６２〜６４を実線で表している）。

信号調整部３０は、故障診断部１８によりアンテナ素子１１−１が故障していると判定されると、現在故障していない（Ｎ−１）個のアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射される高周波信号の電力が、アンテナ素子１１−１が故障していないときにＮ個のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射される高周波信号の電力と同じになるようにするため、例えば、増幅器１４−２〜１４−Ｎの増幅率をＮ／（Ｎ−１）倍することで、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射される高周波信号の電力を大きくする。
これにより、図６では、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから高周波信号のビーム７２〜７４が放射されている。
ここでは、増幅器１４−２〜１４−Ｎの増幅率をＮ／（Ｎ−１）倍している例を示しているが、信号源１３−２〜１３−Ｎを制御して、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射される高周波信号の位相を揃えることで、アンテナ素子１１−２〜１１−Ｎから放射される高周波信号の電力が、Ｎ個のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎから放射される高周波信号の電力と同じになるようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、信号調整部３０が、故障診断部１８により故障診断対象のアンテナ素子が故障していると判定された場合、故障診断対象以外のアンテナ素子１１から放射される高周波信号の位相又は振幅を調整するように構成したので、あるアンテナ素子１１−ｍの故障に伴うビームの劣化を他のアンテナ素子で補正することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態４では、故障しているアンテナ素子１１−ｍの数が１個である例を示しているが、故障しているアンテナ素子１１−ｍの数が２個以上であっても、同様にビームの劣化を他のアンテナ素子で補正することができる。

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。

１フェーズドアレーアンテナ装置、２受信装置、１１−１〜１１−Ｎアンテナ素子、１２−１〜１２−Ｎ送信回路（送信信号設定手段）、１３−１〜１３−Ｎ信号源、１４−１〜１４−Ｎ増幅器、１５基準信号源、１６制御装置、１７送信信号設定部（送信信号設定手段）、１８故障診断部（故障診断手段）、２０−１〜２０−Ｎ変調器（送信信号設定手段）、３０信号調整部（信号調整手段）、６１〜６４高周波信号のビーム、７２〜７４高周波信号のビーム。

Claims

送信信号を放射する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第１の周波数に設定して、前記故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第２の周波数に設定する送信信号設定手段と、
前記複数のアンテナ素子から放射された送信信号が受信装置で受信された際の信号スペクトルから、前記故障診断対象のアンテナ素子が故障しているか否かを判定する故障診断手段と
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
前記送信信号設定手段は、前記故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号を変調することを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
送信信号を放射する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子をグループ分けし、グループ毎に前記複数のアンテナ素子の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を同じ周波数に設定して、前記故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を、前記故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号に設定された周波数と異なる周波数に設定する送信信号設定手段と、
前記複数のアンテナ素子から放射された送信信号が受信装置で受信された際の信号スペクトルから、前記故障診断対象のアンテナ素子が故障しているか否かを判定する故障診断手段と
を備えたフェーズドアレーアンテナ装置。
前記故障診断手段により故障診断対象のアンテナ素子が故障していると判定された場合、前記故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の位相又は振幅を調整する信号調整手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のフェーズドアレーアンテナ装置。
送信信号を放射する複数のアンテナ素子を有するフェーズドアレーアンテナ装置と、前記複数のアンテナ素子から放射された送信信号を受信する受信装置とを備えた通信システムにおいて、
前記フェーズドアレーアンテナ装置は、前記複数のアンテナ素子の中から故障診断対象のアンテナ素子を順番に切り替えながら、故障診断対象以外のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第１の周波数に設定して、前記故障診断対象のアンテナ素子から放射される送信信号の周波数を第２の周波数に設定する送信信号設定手段を備え、
前記受信装置は、前記複数のアンテナ素子から放射された送信信号を受信し、その受信した信号のスペクトルから、前記故障診断対象のアンテナ素子が故障しているか否かを判定する故障診断手段を備えていることを特徴する通信システム。