JP6399256B1 - 局部発振装置及びアレーアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

従来の局部発振装置は、通信装置の周囲の状況に応じた信号対雑音比の要求の変化に関わらず、複数の局部発振器が全て動作しているため、信号対雑音比の要求が低い場合に、消費電力が高い状態を維持したまま過剰な性能で動作してしまう課題があった。本発明の局部発振装置は、基準信号に同期した第１の局部発振波を出力し、制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１の局部発振器と、基準信号に同期し、かつ前記第１の局部発振波と周波数及び位相が同一である第２の局部発振波を出力し、制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２の局部発振器と、第１の局部発振器及び第２の局部発振器に接続され、制御信号または制御信号に同期する信号に応じて第１の局部発振波及び第２の局部発振波の経路を切り替える経路切替回路とを備える。

Description

本発明は、無線通信、レーダなどに用いられる局部発振装置及びアレーアンテナ装置に関するものである。

従来から、通信装置の高速大容量化の要求が高まっており、この要求に対して近年、特定のユーザに向けて電波を絞り込み、電波の干渉を抑えることで高速化を狙ったビームフォーミング技術の開発が盛んに行われている。ビームフォーミングを行うためには、複数のアンテナを配列したアレーアンテナが用いられる。

通信の高速大容量化のもう一つの技術として、変調の多値化、すなわちユーザに一度に送信できる情報量を多くする技術の開発が行われてきた。しかし、変調の多値数を大きくするにつれて雑音に弱くなる問題があり、信号対雑音比の改善が課題であった。

信号対雑音比を改善する構成の一つとして、特許文献１にアレーアンテナを構成する複数の送信機あるいは受信機ごとに独立した局部発振器を設ける構成が示されている。独立した局部発振器から出力する局部発振波に含まれる雑音成分（位相雑音）はそれぞれ独立していることから、複数の送信機あるいは受信機が出力する信号を合成すると、所望の信号成分は振幅合成されるのに対して、雑音成分は電力合成される。このため、単一の局部発振器を用いる構成と比べて信号の位相雑音特性が改善し、信号対雑音比が改善する。

特許第５３７７７５０号公報

通信装置には、高速大容量化に加えて低消費電力化が求められている。特許文献１に記載の構成は複数の局部発振器を用いるため、局部発振器の数だけ消費電力が増加する問題がある。

一つの通信装置から同時に送受信できる情報量には、限りがある。例えば、通信装置の周囲のユーザが少ない場合は、変調の多値数を大きくすることによりユーザ一人あたりの通信速度を高速にできる。この場合、通信装置に対する信号対雑音比の要求は高くなる。逆に、通信装置の周囲のユーザが多い場合は、変調の多値数を小さくすることによりユーザ一人あたりの通信速度を低速にする必要がある。この場合、通信装置に対する信号対雑音比の要求は低くなる。

特許文献１に記載の構成を用いる場合、通信装置の周囲の状況に応じた信号対雑音比の要求の変化に関わらず、複数の局部発振器が全て動作している。そのため、信号対雑音比の要求が低い場合に、消費電力が高い状態を維持したまま過剰な性能で動作してしまう問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、通信装置の周囲の状況に応じた信号対雑音比の要求の変化に応じて、局部発振装置の消費電力を変化させることができるアレーアンテナを得ることを目的とする。

本発明の局部発振装置は、基準信号に同期した第１の局部発振波を出力し、制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１の局部発振器と、基準信号に同期し、かつ第１の局部発振波と周波数及び位相が同一である第２の局部発振波を出力し、制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２の局部発振器と、第１の局部発振器及び第２の局部発振器に接続され、制御信号または制御信号に同期する信号に応じて第１の局部発振波及び第２の局部発振波の経路を切り替える経路切替回路とを備える。

この発明によれば、信号対雑音比の要求の変化に応じて、局部発振装置の消費電力を変化させることができる。

この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の一構成例を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の状態を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の一構成例を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の一構成例を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の状態を示す図である。 この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の他の構成例の状態を示す図である。

実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の一構成例を示す構成図である。
本アレーアンテナは、アンテナ１ａ及び１ｂ、低雑音増幅器２ａ及び２ｂ、フィルタ３ａ及び３ｂ、ミクサ４ａ及び４ｂ、フィルタ５ａ及び５ｂ、増幅器６ａ及び６ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）７ａ及び７ｂ（アナログデジタル変換器の一例）、信号処理回路８、基準発振器９、局部発振波生成回路１０、制御信号生成回路１４を備える。

局部発振波生成回路１０は、局部発振器１１ａ及び１１ｂ、経路切替回路１２、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂを備える。

アンテナ１ａ及び１ｂは、電波を受信するアンテナである。アンテナ１ａ及び１ｂは、それぞれ、ユーザが送信した電波を受信し、低雑音増幅器２ａ及び２ｂに出力するアンテナである。例えば、アンテナ１ａ及び１ｂには、ダイポールアンテナやパッチアンテナなどが用いられる。

低雑音増幅器２ａ及び２ｂは、それぞれ、信号を低雑音に増幅する増幅器である。低雑音増幅器２ａ及び２ｂは、アンテナ１ａ及び１ｂが受信した信号を低雑音に増幅し、フィルタ３ａ及び３ｂに出力する低雑音増幅器である。例えば、低雑音増幅器２ａ及び２ｂには、ＧａＡｓ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉｄｅ）やＳｉＧｅ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの半導体プロセスで集積化されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、トランジスタや抵抗、コンデンサなどの部品を基板上に実装したハイブリッドＩＣが用いられる。なお、低雑音増幅器２ａ及び２ｂは、信号を増幅する利得を可変できる可変利得増幅器であっても良い。

フィルタ３ａ及び３ｂは、入力信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させるフィルタである。フィルタ３ａ及び３ｂは、それぞれ、低雑音増幅器２ａ及び３ｂが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。例えば、フィルタ３ａ及び３ｂには、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ、低域通過フィルタ、高域通過フィルタなどが用いられる。なお、フィルタ３ａ及び３ｂは、通過あるいは除去する信号帯域を可変できる可変フィルタであっても良い。

ミクサ４ａ及び４ｂは、信号と局部発振波とを混合し、その混合波を出力するミクサである。ミクサ４ａ及び４ｂは、それぞれ、フィルタ３ａ及び３ｂが出力した信号と局部発振波生成回路１０が出力した局部発振波とを混合し、その混合波をフィルタ５ａ及び５ｂに出力する。例えば、ミクサ４ａ及び４ｂは、ダイオードを用いたダイオードミクサや、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたＦＥＴミクサなどが用いられる。

フィルタ５ａ及び５ｂは、入力信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させるフィルタである。フィルタ５ａ及び５ｂは、それぞれ、ミクサ４ａ及び４ｂが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、増幅器６ａ及び６ｂに出力する。例えば、フィルタ５ａ及び５ｂには、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ、低域通過フィルタ、高域通過フィルタなどが用いられる。なお、フィルタ５ａ及び５ｂは、通過あるいは除去する信号帯域を可変できる可変フィルタであっても良い。

増幅器６ａ及び６ｂは、それぞれ、信号を増幅する増幅器である。増幅器６ａ及び６ｂは、フィルタ５ａ及び５ｂが出力した信号を増幅し、ＡＤＣ７ａ及び７ｂに出力する増幅器である。例えば、増幅器６ａ及び６ｂには、ＧａＡｓやＳｉＧｅ、ＣＭＯＳなどの半導体プロセスで集積化されたＩＣや、トランジスタや抵抗、コンデンサなどの部品を基板上に実装したハイブリッドＩＣが用いられる。なお、増幅器６ａ及び６ｂは、信号を増幅する利得を可変できる可変利得増幅器であっても良い。

ＡＤＣ７ａ及び７ｂは、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤＣである。ＡＤＣ７ａ及び７ｂは、それぞれ、増幅器６ａ及び６ｂが出力したアナログ信号を、ディジタル信号に変換する。例えば、ＡＤＣ７ａ及び７ｂには、逐次比較形、パイプライン形、デルタシグマ形などのＡＤＣが用いられる。

信号処理回路８は、入力したディジタル信号から演算により必要な情報を得る信号処理回路である。信号処理回路８は、ＡＤＣ７ａ及び７ｂが出力したディジタル信号から、ユーザが送信した電波に含まれる情報を演算により得る。加えて、情報を正しく得ることができたかどうかに応じて、局部発振波生成回路１０の状態を切り替える状態切替信号を、制御信号生成回路１４に出力する。ここで、局部発振波生成回路１０の状態とは、後述する図２に示す状態、つまり、局部発振波生成回路１０を構成する局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得との組合せを表す状態を言う。例えば、信号処理回路８は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、論理演算回路などで構成される。

基準発振器９は、基準信号を出力する基準発振器である。基準発振器９は、複数の局部発振器１１ａ及び１１ｂを同期するための基準信号を出力する。例えば、基準発振器９には、水晶発振器、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）発振器などが用いられる。

局部発振波生成回路１０は、ミクサ４ａ及び４ｂに対して局部発振波を出力する回路である。局部発振波生成回路１０は、局部発振器１１ａ、局部発振器１１ｂ、経路切替回路１２、可変利得増幅器１３ａ、可変利得増幅器１３ｂを備える。局部発振波生成回路１０は、基準発振器９が出力する基準信号に同期し、アレーアンテナに対する信号対雑音比の要求の変化に応じて制御信号生成回路１４が出力する複数の制御信号に基づいて、局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得とを制御する。

局部発振器１１ａ及び１１ｂは、経路切替回路１２を介してミクサ４ａ及び４ｂに局部発振波を出力する局部発振器である。局部発振器１１ａ及び１１ｂは、制御信号生成回路１４が出力する電源制御信号に基づいて電源をＯＮ／ＯＦＦし、基準発振器９が出力する基準信号に同期し、ミクサ４ａ及び４ｂに対する局部発振波を経路切替回路１２に出力する。ここで、局部発振器１１ａ及び１１ｂから出力する２つの局部発振波は、いずれも信号成分と雑音成分から構成される。このうち、２つの局部発振波の信号成分の周波数及び位相は同一である。一方、雑音成分はそれぞれ独立したランダムな成分である。つまり、局部発振器１１ａが出力する局部発振波の信号成分と局部発振器１１ｂが出力する局部発振波の信号成分とは、コヒーレントな関係であり、局部発振器１１ａが出力する局部発振波の雑音成分と局部発振器１１ｂが出力する局部発振波の雑音成分とは、インコヒーレントな関係である。
なお、電源制御信号は、局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号であっても良いし、局部発振器１１ａ及び１１ｂに対して電源を投入するかしないかを制御する信号であっても良い。つまり、（１）電源回路を局部発振器１１ａ及び１１ｂに持たせて「電源制御信号＝電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号」としても良いし、（２）電源回路を制御信号生成回路１４に持たせて「電源制御信号＝局部発振器１１ａ及び１１ｂを駆動する電圧」として、局部発振器１１ａ及び１１ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御しても良い。例えば、局部発振器１１ａ及び１１ｂには、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）、ＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）などが用いられる。

経路切替回路１２は、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力した局部発振波の経路を切り替える回路である。経路切替回路１２は、制御信号生成回路１４が出力する経路制御信号に基づいて経路を切り替え、局部発振波の出力先を変更する。例えば、経路切替回路１２は、スイッチ、信号分配器、信号合成器などから構成される。

可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、制御信号生成回路１４が出力する制御信号に応じて利得を可変して、入力信号を増幅する増幅器である。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、それぞれ、経路切替回路１２が出力する信号を、制御信号生成回路１４が出力する利得制御信号に応じた利得で増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。例えば、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂには、には、ＧａＡｓやＳｉＧｅ、ＣＭＯＳなどの半導体プロセスで集積化されたＩＣや、トランジスタや抵抗、コンデンサなどの部品を基板上に実装したハイブリッドＩＣが用いられる。

制御信号生成回路１４は、信号処理回路８が出力する信号に応じて制御信号を生成する回路である。制御信号生成回路１４は、信号処理回路８が出力する状態切替信号に基づき、局部発振波生成回路１０の動作を制御する複数の制御信号を局部発振波生成回路１０に出力する。具体的には、制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ及び１１ｂに電源制御信号を出力し、局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦを変化させる。また、制御信号生成回路１４は、経路切替回路１２に経路制御信号を出力し、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の経路を切り替える。また、制御信号生成回路１４は、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに利得制御信号を出力し、利得を変化させる。例えば、制御信号生成回路１４は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、論理演算回路などで構成される。

次に、この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナの動作を説明する。

アンテナ１ａ及び１ｂは、それぞれ、ユーザが送信したパイロット信号（決められたパターンの信号）を受信し、低雑音増幅器２ａ及び２ｂに出力する。

低雑音増幅器２ａ及び２ｂは、それぞれ、アンテナ１ａ及び１ｂが受信した信号を低雑音に増幅し、フィルタ３ａ及び３ｂに出力する。フィルタ３ａ及び３ｂは、低雑音増幅器２ａ及び２ｂが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、それぞれミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

ミクサ４ａ及び４ｂは、それぞれ、フィルタ３ａ及び３ｂが出力した信号と局部発振波生成回路１０が出力した局部発振波とを混合し、その混合波をフィルタ５ａ及び５ｂに出力する。フィルタ５ａ及び５ｂは、それぞれ、ミクサ４ａ及び４ｂが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、増幅器６ａ及び６ｂに出力する。

増幅器６ａ及び６ｂは、それぞれ、フィルタ５及び５ｂが出力した信号を増幅し、ＡＤＣ７ａ及び７ｂに出力する。ＡＤＣ７ａ及び７ｂは、それぞれ、増幅器６ａ及び６ｂが出力したアナログ信号をディジタル信号に変換する。信号処理回路８は、ＡＤＣ７ａ及び７ｂが出力したディジタル信号から、ユーザが送信した電波に含まれる情報を演算により得る。

一方、基準発振器９は、局部発振波生成回路１０に基準信号を出力する。局部発振波生成回路１０は、基準発振器９が出力する基準信号に同期し、互いに周波数及び位相が同一である局部発振波をそれぞれミクサ４ａ及び４ｂに出力する。ユーザが送信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足しているかどうかに応じて、信号処理回路８は、局部発振波生成回路１０の状態を切り替える状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。

制御信号生成回路１４は、信号処理回路８が出力する状態切替信号に基づいて、局部発振波生成回路１０の動作を制御する複数の制御信号を局部発振波生成回路１０に出力する。具体的には、制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ及び１１ｂに電源制御信号を出力することで局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦを制御し、経路切替回路１２に経路制御信号を出力することで局部発振波の経路を切り替え、可変利得増幅器１３ａ及び１３に利得制御信号を出力することで、可変利得増幅器１３ａ及び１３の利得を変化させる。これらの制御信号は、例えば、全てディジタル信号で構成されるが、アナログ信号であっても良い。

図２は、この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の状態を示す図である。図２（ａ）及び（ｂ）において、経路切替回路１２は、信号分配器１５及びスイッチ１６から構成される。

図２（ａ）は、局部発振波生成回路１０の状態の１つを示している。局部発振器１１ａ及び１１ｂは、ともに電源がＯＮである。経路切替回路１２は、スイッチ１６を局部発振器１１ｂ側に切り替えることにより、局部発振器１１ａを可変利得増幅器１３ａに、局部発振器１１ｂを可変利得増幅器１３ｂに接続している。ここで、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、ともに図２（ｂ）に比べて利得が低い状態である。

図２（ａ）に示す状態は、信号対雑音比の要求が高い場合に用いる。例えば、通信装置の周囲にユーザが少なく、ユーザ一人あたりの通信速度を高速にするために変調の多値数を大きくする場合に用いる。この場合、局部発振器１１ａ及び１１ｂが、互いに信号成分の周波数及び位相が同一であって雑音成分が独立したランダムな成分を有する局部発振波をそれぞれ出力することにより、ＡＤＣ７ａ及び７ｂが出力するディジタル信号に含まれる雑音成分はそれぞれ独立したランダムな成分になるので、ＡＤＣ７ａ及びＡＤＣ７ｂが出力する受信ディジタル信号を信号処理回路８で積算した後に得られる信号成分と雑音成分の比である信号対雑音比を、図２（ｂ）に示す単一の局部発振器を用いる構成と比べて、３ｄＢ高めることができる。つまり、ＡＤＣ７ａ及び７ｂが出力するディジタル信号に含まれる信号成分についてはコヒーレント合成し、雑音成分についてはインコヒーレント合成するので、信号対雑音比を３ｄＢ改善できる。

図２（ｂ）は、局部発振波生成回路１０のもう一つの状態を示している。局部発振器１１ａ及び１１ｂのうち、局部発振器１１ａの電源がＯＮであり、局部発振器１１ｂの電源はＯＦＦである。経路切替回路１２は、スイッチ１６を局部発振器１１ａ側に切り替えることにより、局部発振器１１ａを可変利得増幅器１３ａと可変利得増幅器１３ｂの両方に接続し、局部発振器１１ｂは開放状態にする。ここで、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図２（ａ）に比べて利得が高い状態である。

図２（ｂ）に示す状態は、信号対雑音比の要求が低い場合に用いる。例えば、通信装置の周囲にユーザが多く、限られたリソースを分配するために変調の多値数を小さくし、ユーザ一人あたりの通信速度を低速にする場合に用いる。この場合、局部発振器１１ａから局部発振波を出力することにより、必要最低限の信号対雑音比で動作しつつ、局部発振器１１ｂを駆動する分の消費電力を抑制することができる。なお、図２（ｂ）に示す状態は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波を分配して２つの可変利得増幅器１３ａ、１３ｂに出力するため、それぞれの可変利得増幅器に入力する局部発振波の電力が図２（ａ）に示す状態の半分となる。そのため、２つの可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得を図２（ａ）より３ｄＢ高い状態とする。

図２（ａ）の代わりに図２（ｃ）に示す回路としても、図２（ａ）と同様の効果が得られる。図２（ｃ）は、経路切替回路１２を信号分配器１５、スイッチ１６、及び信号合成器１７から構成している。局部発振器１１ｂに接続したスイッチ１６は、信号合成器１７側に経路を切り替えている。局部発振器１１ａ及び１１ｂが、互いに信号成分の周波数及び位相が同一で雑音成分が独立したランダムな成分を有する局部発振波をそれぞれ出力するので、図２（ａ）の場合と同様に、受信信号の信号対雑音比を改善できる。

図２（ｂ）の代わりに図２（ｄ）に示す回路としても、図２（ｂ）と同様の効果が得られる。図２（ｄ）において、スイッチ１６は信号合成器１７側に切り替わっていないため、局部発振器１１ａが出力する局部発振波のみを信号合成器１７に入力する。この場合、局部発振器１１ｂには電源を投入しないため、局部発振器１１ｂを駆動する消費電力を抑制することができる。なお、スイッチ１６が、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｕａｌ Ｔｈｒｏｗ）スイッチの場合について説明したが、２状態を切り替えることができれば、ＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｈｒｏｗ）を２個使う構成であっても良い。

次に、図２に示した局部発振波生成回路１０の状態を切り替える手順を示す。

はじめに、局部発振波生成回路１０が図２（ａ）の状態であったとする。アンテナ１ａ及び１ｂが受信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足している場合、信号処理回路８は図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に切り替える状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。

制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ及び１１ｂ、経路切替回路１２、並びに可変利得増幅器１３にそれぞれ電源制御信号、経路制御信号、及び利得制御信号を出力し、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に切り替える。

図２（ｂ）の状態において、アンテナ１ａ及び１ｂが受信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足している場合は、図２（ｂ）の状態を維持し、アレーアンテナ装置を低消費電力な状態で動作させた上で、通信を開始する。

逆に、目標とする信号対雑音比を満足しない場合は、図２（ｂ）の状態から再び図２（ａ）の状態に戻すための状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力し、これ以降は図２（ａ）の状態を維持した上で通信を開始する。

以上のように、実施の形態１によれば、信号対雑音比の要求に合わせて、局部発振波生成回路１０を構成する局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得とを変化させるので、信号対雑音比の要求の変化に応じて、局部発振波生成回路１０の消費電力を変化させることができる。

なお、以上の説明では、信号を受信するアンテナ（アンテナ１ａ及び１ｂ）が２つの場合について説明したが、Ｎ個であっても良い。Ｎ個のアンテナを用いる場合、局部発振器もＮ個必要となる。この場合も、信号対雑音比の要求に合わせて、使用する局部発振器の数を適応的に変えることにより、複数の局部発振器を必要最低限の消費電力で動作させることができる。

また、以上の説明では、アンテナの数と同数のフィルタ、増幅器及びＡＤＣを用いる構成について説明したが、ミクサの出力を合成し、フィルタ、増幅器、及びＡＤＣを１つだけ用いる構成としても良い。同様に、フィルタの出力を合成する構成や、増幅器の出力を合成する構成としても良く、いずれの構成であっても、使用する局部発振器の数を適応的に変えることにより、複数の局部発振器を必要最低限の消費電力で動作させることができる。

実施の形態２.
実施の形態１では、受信機に用いる局部発振波生成回路の消費電力の最適化について説明した。実施の形態２では、送信機に用いる局部発振波生成回路の消費電力の最適化について説明する。

図３は、この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナの一構成例を示す構成図である。図３において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。本アレーアンテナは、送信アンテナ１ｃ及び１ｄ、高出力増幅器２ｃ及び２ｄ、フィルタ３ｃ及び３ｄ、ミクサ４ｃ及び４ｄ、フィルタ５ｃ及び５ｄ、増幅器６ｃ及び６ｄ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）７ｃ及び７ｄ（デジタルアナログ変換器の一例）、信号処理回路２１、基準発振器９、局部発振波生成回路１０、制御信号生成回路１４、受信アンテナ２５、及び受信機２６を備える。

図３において、送信アンテナ１ｃ及び１ｄ、高出力増幅器２ｃ及び２ｄ、フィルタ３ｃ及び３ｄ、ミクサ４ｃ及び４ｄ、フィルタ５ｃ及び５ｄ、増幅器６ｃ及び６ｄは、送信機と受信機との違いはあるが、それぞれ、図１における、アンテナ１ａ及び１ｂ、低雑音増幅器２ａ及び２ｂ、フィルタ３ａ及び３ｂ、ミクサ４ａ及び４ｂ、フィルタ５ａ及び５ｂ、増幅器６ａ及び６ｂに対応している。

信号処理回路２１は、演算によりディジタル信号を出力し、また、入力したディジタル信号から演算により必要な情報を得る信号処理回路である。信号処理回路２１は、ユーザに送信したい信号をディジタル信号としてＤＡＣ７ｃ及び７ｄに出力する。また、受信機２６が出力したディジタル信号から、ユーザが送信した電波に含まれる情報を演算により得る。加えて、情報を正しく得ることができたかどうかに応じて局部発振波生成回路１０の状態を切り替える状態切替信号を、制御信号生成回路１４に出力する。例えば、信号処理回路２１は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、論理演算回路などで構成される。

ＤＡＣ７ｃ及び７ｄは、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣである。ＤＡＣ７ｃ及び７ｄは、信号処理回路２１が出力したディジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅器６ｃ及び６ｄに出力するＤＡＣである。例えば、ＤＡＣ７ｃ及び７ｄには、抵抗ラダー形、電流出力形、デルタシグマ形などのＤＡＣが用いられる。

受信アンテナ２５は、電波を受信するアンテナである。受信アンテナ２５は、ユーザが送信した電波を受信し、受信機２６に出力する受信アンテナである。例えば、受信アンテナ２５には、ダイポールアンテナやパッチアンテナなどが用いられる。受信アンテナ２５は、図１に示すアンテナ１ａ及び１ｂと同じものを用いても良い。

受信機２６は、入力した信号を増幅し、信号に含まれる不要波を除去し、信号の周波数を信号処理回路で処理できる周波数に変換し、ディジタル信号に変換する受信機である。受信機２６は、受信アンテナ２５が受信した信号を増幅し、信号に含まれる不要波を除去し、信号の周波数を信号処理回路２１で処理できる周波数に変換し、ディジタル信号に変換し、信号処理回路２１に出力する。なお、受信機２６は、図１に示すアンテナ１ａ及び１ｂ〜ＡＤＣ７ａ及び７ｂ、基準発振器９及び局部発振波生成回路１０から構成される受信機を用いても良いし、局部発振波生成回路１０の代わりに単一の局部発振器を用いた構成でも良い。図３には、受信アンテナ２５及び受信機２６を１つずつ用いる構成を示しているが、受信アンテナ２５及び受信機２６をＮ個ずつ用いる構成でも良い。

次に、この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の動作を説明する。

信号処理回路２１は、ユーザに送信するパイロット信号をディジタル信号としてＤＡＣ７ｃ及び７ｄに出力する。ＤＡＣ２２は、信号処理回路２１が出力したディジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅器６ｃ及び６ｄに出力する。増幅器６ｃ及び６ｄは、それぞれ、ＤＡＣ７ｃ及び７ｄが出力した信号を増幅し、フィルタ５ｃ及び５ｄに出力する。

フィルタ５ｃ及び５ｄは、それぞれ、増幅器６ｃ及び６ｄが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、ミクサ４ｃ及び４ｄに出力する。

ミクサ４ｃ及び４ｄは、それぞれ、フィルタ５ｃ及び５ｄが出力した信号と局部発振波生成回路１０が出力した局部発振波とを混合し、その混合波をフィルタ３ｃ及び３ｄに出力する。

フィルタ３ｃ及び３ｄは、それぞれ、ミクサ４ｃ及び４ｄが出力した信号に含まれる不要波を除去し、所望波を通過させ、高出力増幅器２ｃ及び２ｄに出力する。

高出力増幅器２ｃ及び２ｄは、それぞれ、フィルタ３ｃ及び３ｄが出力した信号を高出力に増幅し、送信アンテナ１ｃ及び１ｄに出力する。送信アンテナ１ｃ及び１ｄは、それぞれ、高出力増幅器２ｃ及び２ｄが出力した信号を電波としてユーザに送信する。

ユーザは、送信アンテナ１ｃ及び１ｄが送信したパイロット信号を受信し、所望の通信品質が得られたかどうかを判断し、その結果が含まれた応答信号を受信アンテナ２５に送信する。

受信アンテナ２５は、ユーザが送信した応答信号を受信し、受信機２６に出力する。受信機２６は、受信アンテナ２５が受信した応答信号を増幅し、信号に含まれる不要波を除去し、信号の周波数を信号処理回路２１で処理できる周波数に変換するとともにディジタル信号に変換し、信号処理回路２１に出力する。

信号処理回路２１は、受信機２６が出力したディジタル信号から応答信号の内容を読み取り、所望の通信品質が得られたかどうかに応じて、局部発振波生成回路１０の状態を切り替える状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。例えば、信号処理回路２１は、応答信号を復調したディジタルのビット列の中で、特定のビットの値が“１”か“０”かによって、ユーザが正しく受信できたか否かを判断する。また、ここで、状態切替信号とは、図２に示す状態を切り替える信号である。つまり、局部発振波生成回路１０を構成する局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得との組合せを表す状態を切り替える信号である。例えば、状態切替信号は、１ビットのディジタル信号であり、“ＨＩＧＨ”なら図２（ａ）の状態、“ＬＯＷ”なら図２（ｂ）の状態を示す。

制御信号生成回路１４は、信号処理回路２１が出力する状態切替信号に基づいて、局部発振波生成回路１０の状態を制御する複数の制御信号を局部発振波生成回路１０に出力する。

はじめに、局部発振波生成回路１０が図２（ａ）の状態であったとする。送信アンテナ１ｃ及び１ｄが送信したパイロット信号をユーザが受信し、所望の通信品質が得られた場合、信号処理回路２１は、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に切り替えるための状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。

制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ及び１１ｂ、経路切替回路１２、並びに可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂにそれぞれ電源制御信号、経路制御信号及び利得制御信号を出力し、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に切り替える。

図２（ｂ）の状態において、送信アンテナ１ｃ及び１ｄが送信したパイロット信号をユーザが受信した結果、所望の通信品質が得られた場合は、図２（ｂ）の状態を維持し、アレーアンテナを低消費電力な状態で動作させた上で通信を開始する。

逆に、所望の通信品質が得られなかった場合は、図２（ｂ）の状態から再び図２（ａ）の状態に戻すための状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力し、これ以降は図２（ａ）の状態を維持した上で通信を開始する。

以上のように、実施の形態２によれば、送信アンテナ１ｃ及び１ｄからユーザに対して送信する信号の信号対雑音比の要求に合わせて、局部発振波生成回路１０を構成する局部発振器１１ａ及び１１ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ及び１１ｂが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得を変化させるので、信号対雑音比の要求の変化に応じて、複数の局部発振器（局部発振器１１ａ及び１１ｂ）を必要最低限の消費電力で動作することができる。

なお、以上の説明では、送信アンテナが２つの場合について説明したが、Ｎ個であってもよい。Ｎ個のアンテナ１を用いる場合、局部発振器もＮ個必要となる。この場合も、信号対雑音比の要求に合わせて、使用する局部発振器の数を適応的に変えることにより、複数の局部発振器を必要最低限の消費電力で動作するアレーアンテナを得ることができる。

また、以上の説明では、送信アンテナの数と同数のＤＡＣ、増幅器、及びフィルタを用いる構成について説明したが、１つのＤＡＣの出力を複数の増幅器に分配する構成としても良い。同様に、ＤＡＣと増幅器とを１つだけ用いて、増幅器の出力を複数のフィルタに分配する構成や、ＤＡＣと増幅器とフィルタを１つだけ用いてフィルタの出力を複数のミクサに分配する構成としても良く、いずれの構成であっても、使用する局部発振器の数を適応的に変えることにより、複数の局部発振器を必要最低限の消費電力で動作することができる。

実施の形態３.
実施の形態１及び実施の形態２では、アンテナ１の数と同数の局部発振器１１を配置することで、アンテナ１の数と同数の局部発振波生成回路１０の状態を実現し、信号対雑音比の要求に合わせて、複数の局部発振器を必要最低限の消費電力で動作するアレーアンテナについて説明した。実施の形態３では、アンテナ１の数よりも多くの局部発振器を配置することで、信号対雑音比の要求がより高い高速通信に対応した局部発振波生成回路の状態を実現する構成について説明する。

図４は、この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナの一構成例を示す構成図である。図４において、図１から図３と同一符号は、同一または相当部分を示している。本アレーアンテナは、図１と同様にアンテナ１ａ及び１ｂ、低雑音増幅器２ａ及び２ｂ、フィルタ３ａ及び３ｂ、ミクサ４ａ及び４ｂ、フィルタ５ａ及び５ｂ、増幅器６ａ及び６ｂ、ＡＤＣ７ａ及び７ｂ、信号処理回路８、基準発振器９、局部発振波生成回路１０、制御信号生成回路１４を備える。局部発振波生成回路１０は、局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、経路切替回路１２、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂを備える。図１との違いは、局部発振波生成回路１０が局部発振器を３つ備えている点である。

図５は、この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の状態を示す図である。図５（ａ）から図５（ｃ）において、経路切替回路１２はスイッチ１６ａ及び１６ｂ、信号合成器１７、信号分配器１５から構成される。

図５（ａ）は、局部発振波生成回路１０の状態の一つを示している。局部発振器１１ａから１１ｃのうち、局部発振器１１ａの電源がＯＮであり、局部発振器１１ｂ及び１１ｃの電源はＯＦＦである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａ及び１６ｂをともに開放状態にする。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波を信号合成器１７及び信号分配器１５を介して可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図５（ｂ）及び図５（ｃ）と比べて利得が高い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

図５（ａ）に示す状態は、信号対雑音比の要求が低い場合に用いる。この場合、局部発振器１１ａから局部発振波を出力することにより、必要最低限の信号対雑音比で動作しつつ、局部発振器１１ｂ及び１１ｃを駆動する消費電力を抑制することができる。

図５（ｂ）は、局部発振波生成回路１０の状態の一つを示している。局部発振器１１ａから１１ｃのうち、局部発振器１１ａ及び局部発振器１１ｂの電源がＯＮであり、１１ｃの電源はＯＦＦである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａを局部発振器１１ｂ側に切り替え、１６ｂは開放状態にする。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波と、局部発振器１１ｂからスイッチ１６ａを介して出力する局部発振波とを信号合成器１７で合成した後、信号分配器１５で再び分配し、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図５（ｃ）と比べて利得が高いが図５（ａ）と比べて利得が低い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

図５（ｂ）に示す状態は、信号対雑音比の要求が高い場合に用いる。この場合、局部発振器１１ａ及び１１ｂから互いに信号成分の周波数と位相が同一で、雑音成分が独立したランダムな成分を有する局部発振波をそれぞれ出力することにより、信号成分はコヒーレント合成され、雑音成分はインコヒーレント合成されるので、信号合成器１７が出力する局部発振波の信号成分と雑音成分の比である信号対雑音比を、図５（ａ）に示す単一の局部発振器を用いる構成と比べて３ｄＢ高めることができる。信号対雑音比の向上した局部発振波をミクサ４ａ及び４ｂに入力することにより、ＡＤＣ７ａ及びＡＤＣ７ｂが出力する受信ディジタル信号を信号処理回路８で積算した後に得られる信号成分と雑音成分との比である信号対雑音比を、図５（ａ）に示す単一の局部発振器を用いる構成と比べて３ｄＢ高めることができる。また、局部発振器１１ｃを駆動する消費電力を抑制することができる。

図５（ｃ）は、局部発振波生成回路１０の状態の一つを示している。局部発振器１１ａから１１ｃのすべての電源がＯＮである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａ及び１６ｂをともに局部発振器１１ｂ側に切り替える。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波と、局部発振器１１ｂからスイッチ１６ａを介して出力する局部発振波と、局部発振器１１ｃからスイッチ１６ｂを介して出力する局部発振波とを信号合成器１７で合成した後、信号分配器１５で再び分配し、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図５（ａ）及び図５（ｂ）と比べて利得が高い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

図５（ｃ）に示す状態は、図５（ｂ）に示す状態よりも信号対雑音比の要求がさらに高い場合に用いることができる。この場合、局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから互いに信号成分の周波数と位相が同一で、雑音成分が独立したランダムな成分を有する局部発振波をそれぞれ出力することにより、信号成分はコヒーレント合成され、雑音成分はインコヒーレント合成されるので、信号合成器１７が出力する局部発振波の信号成分と雑音成分との比である信号対雑音比を、図５（ｂ）に示す単一の局部発振器を用いる構成と比べてさらに２ｄＢ高めることができる。信号対雑音比の向上した局部発振波をミクサ４ａ及び４ｂに入力することにより、ＡＤＣ７ａ及びＡＤＣ７ｂが出力する受信ディジタル信号を信号処理回路８で積算した後に得られる信号成分と雑音成分の比である信号対雑音比を、図５（ｂ）に示す単一の局部発振器を用いる構成と比べてさらに２ｄＢ高めることができる。

図５（ａ）から（ｃ）の代わりに、以下に示す図６（ａ）から（ｃ）の回路を用いても、同様の効果が得られる。

図６は、この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナ装置を構成する局部発振波生成回路１０の他の構成例の状態を示す図である。図６（ａ）から図６（ｃ）において、経路切替回路１２はスイッチ１６ａ及び１６ｂ、信号合成器１７ａ、１７ｂ、信号分配器１５から構成される。

図６（ａ）は、図５（ａ）に対応した局部発振波生成回路１０の状態を示している。局部発振器１１ａから１１ｃのうち、局部発振器１１ａの電源がＯＮであり、局部発振器１１ｂ及び１１ｃの電源はＯＦＦである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａ及び１６ｂをともに開放状態にする。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波を信号合成器１７ａ、１７ｂ及び信号分配器１５を介して可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図６（ｂ）及び図６（ｃ）と比べて利得が高い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

図６（ｂ）は、図５（ｂ）に対応した局部発振波生成回路１０の状態を示している。局部発振器１１ａから１１ｃのうち、局部発振器１１ａ及び局部発振器１１ｂの電源がＯＮであり、１１ｃの電源はＯＦＦである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａを局部発振器１１ｂ側に切り替え、１６ｂは開放状態にする。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波と、局部発振器１１ｂからスイッチ１６ａを介して出力する局部発振波とを信号合成器１７ａで合成した後、信号合成器１７ｂを介して信号分配器１５で再び分配し、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図６（ｃ）と比べて利得が高いが、図６（ａ）と比べて利得が低い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

図６（ｃ）は、図５（ｃ）に対応した局部発振波生成回路１０の状態を示している。局部発振器１１ａから１１ｃのすべての電源がＯＮである。経路切替回路１２は、スイッチ１６ａ及び１６ｂをともに局部発振器１１ｂ側に切り替える。経路切替回路１２は、局部発振器１１ａから出力する局部発振波と、局部発振器１１ｂからスイッチ１６ａを介して出力する局部発振波とを信号合成器１７ａで合成し、局部発振器１１ｃからスイッチ１６ｂを介して出力する局部発振波と信号合成器１７ｂで再び合成した後に、信号分配器１５で再び分配し、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂに出力する。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、図６（ａ）及び図６（ｂ）と比べて利得が高い状態となっている。可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂは、信号分配器１５が出力した局部発振波を増幅し、ミクサ４ａ及び４ｂに出力する。

次に、図６に示した局部発振波生成回路１０の状態を切り替える手順を示す。

はじめに、局部発振波生成回路１０が図６（ｃ）の状態であったとする。アンテナ１ａ及び１ｂが受信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足している場合、信号処理回路８は図５（ｃ）の状態から図５（ｂ）の状態に切り替える状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。

制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、経路切替回路１２、並びに可変利得増幅器１３にそれぞれ電源制御信号、経路制御信号、及び利得制御信号を出力し、図６（ｃ）の状態から図６（ｂ）の状態に切り替える。

図６（ｂ）の状態において、アンテナ１ａ及び１ｂが受信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足している場合は、信号処理回路８は図６（ｂ）の状態から図６（ａ）の状態に切り替える状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力する。

制御信号生成回路１４は、局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、経路切替回路１２、並びに可変利得増幅器１３にそれぞれ電源制御信号、経路制御信号、及び利得制御信号を出力し、図６（ｂ）の状態から図６（ａ）の状態に切り替える。

逆に、目標とする信号対雑音比を満足しない場合は、図６（ｂ）の状態から再び図６（ｃ）の状態に戻すための状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力し、これ以降は図６（ｃ）の状態を維持した上で通信を開始する。

図６（ａ）の状態において、アンテナ１ａ及び１ｂが受信したパイロット信号を最終的に信号処理回路８で処理した結果、目標とする信号対雑音比を満足している場合は、図６（ａ）の状態を維持し、アレーアンテナ装置を低消費電力な状態で動作させた上で、通信を開始する。

逆に、目標とする信号対雑音比を満足しない場合は、図６（ａ）の状態から再び図５（ｂ）の状態に戻すための状態切替信号を制御信号生成回路１４に出力し、これ以降は図６（ｂ）の状態を維持した上で通信を開始する。

以上のように、実施の形態３によれば、アンテナ１ａ及び１ｂよりも多くの局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを配置し、信号対雑音比の要求に合わせて、局部発振波生成回路１０を構成する局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの電源のＯＮ／ＯＦＦと、局部発振器１１ａ、１１ｂ、１１ｃが出力する局部発振波の出力先と、可変利得増幅器１３ａ及び１３ｂの利得とを変化させるので、信号対雑音比の要求の変化に応じて、局部発振波生成回路１０の消費電力を変化させることができ、信号対雑音比の要求がより高い高速通信に対応した局部発振波生成回路の状態を実現することができる。

なお、以上の説明では、信号を受信するアンテナ（アンテナ１ａ及び１ｂ）が２つの場合について説明したが、Ｎ個であっても良い。Ｎ個のアンテナを用いる場合、Ｎ＋１個以上の局部発振器を配置することで、信号対雑音比の要求がより高い高速通信に対応した局部発振波生成回路の状態を実現することができる。

また、以上の説明では、図５及び図６に示す局部発振波生成回路１０を受信機に適用した場合について説明したが、送信機に適用しても同様の効果が得られる。

１ａ １ｂ アンテナ、１ｃ １ｄ 送信アンテナ、２ａ ２ｂ 低雑音増幅器、２ｃ ２ｄ 高出力増幅器、３ａ ３ｂ ３ｃ ３ｄ フィルタ、４ａ ４ｂ ４ｃ ４ｄ ミクサ、５ａ ５ｂ ５ｃ ５ｄ フィルタ、６ａ ６ｂ ６ｃ ６ｄ 増幅器、７ａ ７ｂ ＡＤＣ、７ｃ ７ｄ ＤＡＣ、８ 信号処理回路、９ 基準発振器、１０ 局部発振波生成回路、１１ａ １１ｂ １１ｃ 局部発振器、１２ 経路切替回路、１３ａ １３ｂ 可変利得増幅器、１４ 制御信号生成回路、１５ 信号分配器、１６ １６ａ １６ｂ スイッチ、１７ １７ａ １７ｂ 信号合成器、２１ 信号処理回路、２５ 受信アンテナ、２６ 受信機。

Claims (7)

1. 基準信号に同期した第１の局部発振波を出力し、制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１の局部発振器と、
   前記基準信号に同期し、かつ前記第１の局部発振波と周波数及び位相が同一である第２の局部発振波を出力し、前記制御信号に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２の局部発振器と、
   前記第１の局部発振器及び前記第２の局部発振器に接続され、前記制御信号または前記制御信号に同期する信号に応じて前記第１の局部発振波及び前記第２の局部発振波の経路を切り替える経路切替回路と、
   を備えたことを特徴とする局部発振装置。
2. 前記経路切替回路は、前記第２の局部発振器の電源がＯＮの場合に前記第１の局部発振波及び前記第２の局部発振波をそれぞれ出力し、前記第２の局部発振器の電源がＯＦＦの場合に前記第１の局部発振波を分配して出力するように、経路を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の局部発振装置。
3. 前記経路切替回路は、
   前記第１の局部発振器に接続される第１の入力端子、第２の入力端子、及び出力端子を備える信号分配器と
   前記第２の局部発振器に接続される第１の端子、前記信号分配器の前記第２の入力端子に接続される第２の端子、及び出力端子である第３の端子を備え、接続を切り替えるスイッチと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の局部発振装置。
4. 前記経路切替回路は、
   前記第１の局部発振器に接続され、信号を合成する信号合成器と、
   前記第２の局部発振器及び前記信号合成器に接続され、接続を切り替えるスイッチと、
   前記信号合成器の出力端子に接続され、前記信号合成器の出力信号を分配する信号分配器と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の局部発振装置。
5. 請求項１に記載の局部発振装置と、
   第１の受信信号を受信する第１のアンテナと、
   第２の受信信号を受信する第２のアンテナと、
   前記第１の受信信号と前記局部発振装置が出力する前記第１の局部発振波または前記第２の局部発振波とを混合し、第１の混合波を出力する第１の混合器と、
   前記第２の受信信号と前記局部発振装置が出力する前記第１の局部発振波または前記第２の局部発振波とを混合し、第２の混合波を出力する第２の混合器と、
   前記第１の混合波を第１のデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換器と、
   前記第２の混合波を第２のデジタル信号に変換する第２のアナログデジタル変換器と、
   前記第１のデジタル信号及び前記第２のデジタル信号を処理し、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号の雑音特性を算出する信号処理回路と、
   前記信号処理回路が算出した雑音特性にしたがって、前記制御信号を前記第１の局部発振器及び前記第２の局部発振器に出力し、前記制御信号または前記制御信号に同期する信号を出力する制御信号生成回路と、
   を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
6. 請求項１に記載の局部発振装置と、
   デジタル信号を出力する信号処理回路と、
   前記信号処理回路が出力する前記デジタル信号の雑音特性にしたがって、前記制御信号を前記第１の局部発振器及び前記第２の局部発振器に出力し、前記制御信号または前記制御信号に同期する信号を出力する制御信号生成回路と、
   前記デジタル信号を第１のアナログ信号に変換する第１のデジタルアナログ変換器と、
   前記デジタル信号を第２のアナログ信号に変換する第２のデジタルアナログ変換器と、
   前記第１のアナログ信号と前記局部発振装置が出力する前記第１の局部発振波または前記第２の局部発振波とを混合し、第１の混合波を出力する第１の混合器と、
   前記第２のアナログ信号と前記局部発振装置が出力する前記第１の局部発振波または前記第２の局部発振波とを混合し、第２の混合波を出力する第２の混合器と、
   前記第１の混合波を送信する第１のアンテナと、
   前記第２の混合波を送信する第２のアンテナと、
   を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
7. 前記信号処理回路が出力したパイロット信号に対する応答信号を受信する受信アンテナと、
   前記応答信号の周波数を変換する受信機と、
   を備え、
   前記信号処理回路は、周波数を変換した前記応答信号を受信し、受信結果にしたがって、前記制御信号生成回路を制御することを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ装置。

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