JPH01212003A - 光制御型フェーズドアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、光制御型フェーズドアレーアンテナに関する
。

［従来の技術］ 近年、移動体衛星通信システムの自動車等の陸上移動局
アンテナ及び衛星搭載用アンテナとして、小型・軽量で
あって振動に耐えることができるとともに、相手局を追
尾するために広角かつ高速でビーム走査を行うことがで
き、しかも通信条件に応じて所望形状のビームパターン
の形成が行える高性能、高機能のアンテナが要求される
。これらの要求は、一般に、放射方向を変化させるビー
ム走査のために、複数のアンテナが並置された７エーズ
ドアレーアンテナにおいて、ビーム方向が所望の方向に
なるように、上記複数のアンテナを用いて送受信する各
送信信号又は各受信信号の位相を適当に移相させ（以下
、位相シフトという。）、また、所望のビームパターン
を形成するために、上記複数のアンテナを励振させる各
送信信号又は各受信信号の振幅に対して適当な重み付け
（以下、信号振幅の重み付けという。）を行うことによ
って実現できる。例えば送信装置から出力される送信周
波数ωｒを有する送信信号を次式で表されるものとする
と、 ｃｏｓａ＋ｒｔ　　　　　　　　　　　　−（１）フェ
ーズドアレーアンテナにおける複数ｎ個のアンテナに出
力する励振電流を次式で表されるようにする必要がある
。

Ａｋｃｏｓ（ａ＋ｒｔ＋θｋ）。

ｋ−１，２，３，・＝、ｎ　　　　　−（２）ここで、
Ａｋは所望のビームパターンの形成を行うために各アン
テナの励振電流に与える振幅係数であり、θには所望の
ビーム方向を得るために各アンテナの励振電流に与える
移相量である。従って、上記送信信号から、上記Ａｋと
θｎを独立して制御可能な上記（２）式で表される各励
振電流を形成し、該各励振電流を各アンテナに出力する
ことによって送信７エーズドアレーアンテナを構成する
ことができる。

第４図は、従来例の送信フェーズドアレーアンテナ装置
のブロック図である。

第４図において、半導体レーザダイオード３１はコヒー
レントな光をビームスプリッタ３２に出力する。ビーム
スプリッタ３２は、入射された光を２分配し、分配した
一方の光を光周波数シフタ３３に出力するととともに、
他方の光をミラニ３６を介してマスク３７に出力する。

例えばベースバンド信号によって周波数変調された例え
ば１００ＭＨｚの高周波信号は、送信装置４１から、音
響光学素子（ＡＯＭ）で構成される光周波数シフタ３３
に入力され、これに応答して光周波数シ７り３３は、入
射する光の波長を入力された上記高周波信号の周波数だ
け偏移させて、ミラー、３４を介してスペーシャルフィ
ルタ３５に出力する。スペーシャルフィルタ３５は入射
された光を平行光にコリメートしてビームスプリッタ３
９に出力する。

マスク３７は、アンテナ４５ａないし４５ｅから放射さ
れる高周波信号の放射パターン分布が７−リエ変換され
たパターンの光透過率分布を有し、入射された光を上記
パターンの強度分布を有する光に変換してコリメートレ
ンズ３８を介してビームスプリッタ３９に出力する。こ
こで、コリメートレンズ３８は、マスク３７とビームス
プリッタ３９の間であって、マスク３７から出力される
光の分布が光学的に逆７−リエ変換されて該光がビーム
スプリッタ３９に入射するような位置に設けられる。

ビームスプリッタ３９は、入射された２つの光を合波し
て集光用レンズアレー４０に出力する。

この集光用レンズアレー４０は、それぞれ同一の受光面
積を有しアンテナ４３ａないし４３ｅの個数と同一の個
数の集光レンズを備え、上記ビームスプリッタ３９から
入射する光を上記各集光レンズで集光して光フアイバケ
ーブル４２ａないし４２ｅを介してそれぞれ光電変換器
４３ａないし４３ｅに出力する。

なお、レーザーダイオード３１、ビームスプリッタ３２
．３９、光周波数シフタ３３、ミラー３４゜３６、マス
ク３７、コリメートレンズ３８、集光用レンズアレー４
０は、レーザーダイオード３１から出力される光以外の
光が外部から入射することを遮断できる筐体３０内に収
容される。

光電変換器４３ａないし４３ｅはそれぞれ、例えばフォ
トダイオードで構成され、入力された多光を検波して、
検波して得られる各高周波信号を電力増幅器４４ａない
し４４ｅを介して１列に並置された５個のアンテナ４５
ａないし４５ｅに出力して放射させる。ここで、アンテ
ナ４５ａないし４５ｅから放射される高周波信号の遠方
界におけるアンテナの放射パターンは、マスク３７の光
透過率分布に対応している。なぜなら、第５図に示すよ
うに、遠方界のアンテナの放射パターンは、アンテナ４
５ａないし４５ｅにおける開口面の電流分布に対してフ
リー二変換されたパターンであり、また、レンズアレー
４０から光電変換器４３ａないし４３ｅまでは偏波面が
保持されているので、上記アンテナ開口面の電流分布は
レンズアレー４０の受光面の光強度（電力）分布に対応
し、さらに、レンズアレー４０の受光面の光強度（電界
）分布は上記マスク３７の光透過率分布ト対して逆フリ
ーエ変換されたパターンであるためである。

以上のように構成された送信フェーズドアレーアンテナ
において、マスク３７の光透過率分布を変化することに
より、上述のように上記信号振幅の重み付けを行うこと
ができるので、遠方界のアンテナ放射パターンを変化す
ることができる。また、マスク３７を光軸に対して垂直
な方向にわずかにずらすことによって、ミラー３６から
出力された光が集光用レンズアレー４０の各集光レンズ
に入射するまでの多光に光路差を生じさせることができ
るので、集光用レンズアレー４０の各集光レンズで受光
される多光に位相差を生じさせ、これによって、上記位
相シフトを行うことができる。

従って、上記信号振幅の重み付は及び位相シフトにより
、上記７エーズドアレーアンテナにおいて、放射パター
ンの変更及びビームの走査を行うことができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のフェーズドアレーアンテナにおいては、筐体３０
内に収容される光学機器３１ないし３９から構成される
マツハ・ツエンダ−型光干渉計を含むために、２つの光
に分配された多光をビームスプリッタ３９を用いて合波
する際に高い精度で多光の光軸をあわせる必要がある。

従って、わずかでも振動が存在する環境のもとでは、上
記光干渉計を動作させることが難しい。また、上述のよ
うに多くの光学機器３１ないし３９を含むために装置の
形状が比較的大きくなるという問題点があった。

さらに、上述のフェーズドアレーアンテナにおいて、マ
スク３７を光軸と垂直な方向にずらすことによって上記
位相シフトを実現しているが、この方法を用いて集光用
レンズアレー４０の各集光レンズで集光される多光の光
路差を高い精度を実現することができず、従って、アン
テナに要求される所望のビーム走査を行うことは難しい
という問題点があった。

従って、上記従来例のフェーズドアレーアンテナを、小
を・軽量であって振動の影響を受けない安定な特性が要
求される移動体又は衛星用のアンテナとして用いること
は不適当である。

またさらに、上記光周波数シフタ３３は上述のように音
響光学素子で構成されているため、入射される光の周波
数を最大的３００ＭＨｚまでのＶＨＦ帯の高周波信号の
周波数だけシフトさせることができるが、上記周波数シ
フタ３３をそれ以上の、例えばマイクロ波帯の周波数で
動作させることができない。従って、上述の７二−ズド
アレーアンテナを、マイクロ波帯以上の周波数でアンテ
ナを励振させることができないという問題点があった。

本発明の目的は以上の課題を解決し、高い精度で上記位
相シフトを行いビーム走査を行うことができるとともに
、従来例に比較して小型・軽量であってマイクロ波帯以
上の周波数において用いることができ、しかも振動の影
響を受けにくいフェーズドアレーアンテナを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、コヒーレントな光信号を出力する光信号出力
手段と、上記光信号出力手段から出力される光信号を７
エーズドアレーアンテナの所定の放射パターンに対応し
たパターンで複数の光信号に分配する第１の分配手段と
、送信信号を出力する送信信号出力手段と、上記送信信
号出力手段から出力される送信信号を複数の送信信号に
分配する第２の分配手段と、上記第１の分配手段から出
力される複数の光信号に対してそれぞれ、上記第２の分
配手段から出力される複数の送信信号の周波数だけ周波
数偏移させるとともに、入力されるフェーズドアレーア
ンテナのビーム方向に対応した各移相量だけそれぞれ移
相させる複数の移相手段と、上記各移相手段からそれぞ
れ出力される複数の光信号を検波し送信信号を出力する
複数の光電変換手段と、上記各光電変換、手段からそれ
ぞれ出力される各送信信号をそれぞれ放射する複数のア
ンテナとを備えたことを特徴とする。

また本発明は、コヒーレントな光信号を出力する光信号
出力手段と、上記光信号出力手段から出力される光信号
を７二−ズドアレーアンテナの所定の受信パターンに対
応したパターンで複数の光信号に分配する分配手段と、
受信信号を受信する複数のアンテナと、上記分配手段か
ら出力される複数の光信号に対してそれぞれ、上記各ア
ンテナから出力される複数の受信信号の周波数だけ周波
数偏移させるとともに、入力されるフェーズドアレーア
ンテナのビーム方向に対応した各移相量だけそれぞれ移
相させる複数の移相手段と、上記各移相手段から出力さ
れる複数の光信号を合波する合波手段と、上記合波手段
から出力される光信号を検波し受信信号を出力する光電
変換手段とを備えたことを特徴とする。

［作用］ 前者のように構成することにより、上記光出力手段がコ
ヒーレントな光信号を出力した後、上記第１の分配手段
が上記光信号出力手段から出力される光信号を７二−ズ
ドアレーアンテナの所定の放射パターンに対応したパタ
ーンで複数の光信号に分配する。一方、上記送信信号出
力手段が送信信号を出力した後、上記第２の分配手段が
上記送信信号出力手段から出力される送信信号を、複数
の送信信号に分配する。

上記各移相手段は、上記第１の分配手段から出力される
複数の光信号に対してそれぞれ、上記第２の分配手段か
ら出力される複数の送信信号の周波数だけ周波数偏移さ
せるとともに、入力されるフェーズドアレーアンテナの
ビーム方向に対応した各移相量だけそれぞれ移相させる
。次いで、上記光電変換手段は、上記各移相手段からそ
れぞれ出力される複数の光信号を検波し送信信号を出力
した後、上記各アンテナが上記各光電変換手段からそれ
ぞれ出力される各送信信号をそれぞれ放射する。従って
、上記移相手段によって上記各移相量を変化することに
よりビーム方向を制御可能な光制御型送信フェーズドア
レーアンテナを構成できる。

後者のように構成することにより、上記光信号出力手段
がコヒーレントな光信号を出力した後、上記分配手段が
上記光信号出力手段から出力される光信号をフェーズド
アレーアンテナの所定の受信パターンに対応したパター
ンで複数の光信号に分配する。一方、上記各アンテナは
、受信信号を受信する。上記各移相手段が、上記分配手
段から出力される複数の光信号に対してそれぞれ、上記
各アンテナから出力される複数の受信信号の周波数だけ
周波数偏移させるとともに、入力されるフェーズドアレ
ーアンテナのビーム方向に対応した各移相量だけそれぞ
れ移相させる。次いで、上記合波手段は、上記各移相手
段から出力される複数の光信号を合波した後、上記光電
変換手段が上記合波手段から出力される光信号を検波し
受信信号を出力する。従って、上記移相手段によって上
記各移相量を変化することによりビーム方向を制御可能
な光制御型受信フェーズドアレーアンテナを構成できる
。

［実施例］ 第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例である光制御型送信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図である。

この第１の実施例の光制御型送信フェーズドアレーアン
テナは、光制御信号発生器ｌＯから出力される放射パタ
ーンに対応した５個の光制御信号の周波数を、送信装置
ｌから出力された後５分配されたマイクロ波信号の周波
数だけシフトする光周波数シフタ２５と、上記各光制御
信号の位相を可変電圧源１７から出力される直流電圧に
よって制御する光移相器２２をそれぞれ有する光制御型
移相器４ａないし４ｅを、備えたことを特徴とする。

第１図において、送信装置ｌは、所定の周波数のマイク
ロ波信号を入力されるベースバンド信号で周波数変調し
た後、分配器２に出力する。分配器２は、入力されたマ
イクロ波信号を、分配されたマイクロ波信号の電力が等
分となるように５分配して、分配された各マイクロ波信
号をそれぞれ増幅器３ａないし３ｅを介して光制御型移
相器４ａないし４ｅに出力する。

光制御信号発生器１０は、半導体レーザダイオ−Ｆｉｌ
と、マスク１２と、コリメートレンズ１３と、集光用レ
ンズアレー１４を備え、ここで、各光学機器１１ないし
１４は、レーザーダイオード１１から出力される光以外
の光を遮断することができる筺体内に収容される。上記
半導体レーザダイオード１０は、コヒーレントであって
所定の波長を有する光を、マスク１２及びコリメートレ
ンズ１３を介して集光用レンズアレー１４に出力する。

マスク１２は、従来例と同様に遠方界のアンテナの放射
パターンに対応した透過率分布を有し、例えば、透過率
ｌのガラス板の板面上において光を遮断する領域に、ク
ロムにてなる黒色の光遮断材料を塗布して構成される。

ここで、上記光遮断材料が塗布されているガラス板面上
の領域の透過率が概ね０となり、一方、上記光遮断材料
が塗布されていないガラス板面上の領域の透過率が１と
なる。従って、レーザダイオード１１から出力されるコ
ヒーレントな光が、マスク１２の透過率ｌの領域を介し
てコリメートレンズ１３に出力される。コリメートレン
ズ１３は入射された光を平行光にコリメートして集光用
レンズアレー１４に出力する。ここで、コリメートレン
ズ１３は、マスク１２と集光用レンズアレー１４の間で
あって、マスク１２から出力される光の分布が光学的に
逆フーリエ変換されて該光が集光用レンズアレー１４に
入射するような位置に設けられる。

集光用レンズアレー１４は、それぞれ同一の受光面積を
有しアンテナ７ａないし７ｅの個数と同一の個数の集光
レンズを備え、上記入射する光を上記各集光レンズで集
光してそれぞれ、偏波面保持を光フアイバケーブル１５
ａないし１５ｅを介してそれぞれ光制御を移相器４ａな
いし４ｅに出力する。

光制御を移相器４ａないし４ｅはそれぞれ、第２図に示
すように、それぞれ誘電体基板２０上に形成された分岐
光導波路２１と、光移相器２２゜２４と、合波光導波路
２３と、光周波数シフタ２５と、光導波路６１ないし６
７を備え、各光制御型移相器４ａないし４ｅはそれぞれ
同様に構成される。光制御型移相器４ａないし４ｅにお
いて、集光型レンズアレー１４の各集光レンズから出力
される各党はそれぞれ、偏波面保持型光フアイバケーブ
ル１５ａないし１５ｅを介して、光制御型移相器４ａな
いし４ｅの入力端６０に入射された後、光導波路６１を
介して分岐光導波路２１の入力端に入射される。分岐光
導波路２１は、入射された光を分配された光強度が等分
になるように２分配して、分配された一方の光を光導波
路６２、光移相器２２、及び光導波路６３を介して合波
光導波路２３の第２の入力端に出力するとともに、分岐
された他方の光を光導波路６４、光移相器２４、光導波
路６５、光周波数シフタ２５、及び光導波路６６を介し
て合波光導波路２３の第１の入力端に出力する。合波光
導波路２３は、第１の入力端と第２の入力端にそれぞれ
入射される各党を合波して光導波路６７、光制御型移相
器４ａないし４ｅの出力端６８、及び光フアイバケーブ
ル１９ａないし１９ｅを介して光電変換器５ａないし５
ｅに出力する。

上記光移相器２２．２４はそれぞれ、直線形状の光導波
路の光軸に対して垂直な方向に電界を印加する電極を有
し、該電極は可変電圧源１６．１７に、接続される。従
って、可変電圧源１６．１７から出力される所定の直流
電圧が光移相器２２゜２４の各電極に印加され、光移相
器２２．２４内の光導波路を進行する光に対して所定の
電界が印加され、これによって、該進行する光の位相を
所定の移相量だけ移相させる。ここで、光移相器２２は
上記位相シフトを行うためのものであり、該光移相器２
２に移相量制御用の直流電圧を供給する上記可変電圧源
１７が、この７エーズドアレーアンテナのビーム方向を
制御する方向制御装置１８に接続され、該方向制御装置
１８は上記ビーム方向の情報を入力する入力装置８０に
接続される。

また、光移相器２４は、分岐先導波路２１の分岐部で２
分配された各党がそれぞれ上記合波光導波路２３の合波
部に到達するまでの各光路差が等しくなるように補正す
るための位相補正用の移相器である。

光周波数シフタ２５は、光導波路６５を介して入射する
光の波長を、上記増幅器３ａないし３ｅから入力された
上記マイクロ波信号の周波数だけ偏移させた後、光導波
路６６を介して合波光導波路２３の第１の入力端に出力
する。この光周波数シフタ２５は、それぞれ上記光移相
器２２．２４と同様の構成を有する複数の光移相器で構
成され、この光周波数シフタ２５の構成については、例
えば、井筒雅之ほかによる“集積化された光ＳＳＢ変調
器／周波数シフタ”、ＩＥＥＥ　　ジャーナル・オン・
クオンタム・エレクトロニクス、Ｖｏｌ。

ＱＥ−１７，Ｎｏ、１１．１９８１年１１月、２２２５
ページから２２２８ページに開示されている。

光電変換器５ａないし５ｅはそれぞれ、例えばＰＩＮフ
ォトダイオード又はアバランシェ７オトダイオードで構
成され２乗検波特性を有する光電変換器であり、入力さ
れた各党を検波しかつ直流成分を除去した後、上記検波
して得られる各マイクロ波信号を電力増幅器６ａないし
６ｅを介して１列に並置された５個のアンテナ７ａない
し７ｅに出力して放射させる。ここで、アンテナ７ａな
いし７ｅから放射されるマイクロ波信号の遠方界におけ
るアンテナの放射パターンは、マスク１２の光透過率分
布に対応している。なぜなら、従来例と同様に、遠方界
のアンテナの放射パターンは、アンテナ７ａないし７ｅ
における開口面の電流分布に対してフリー二変換された
パターンであり、また、集光用レンズアレー１４から光
電変換器５ａないし５ｅまでは偏波面が保持されている
ので、上記アンテナ開口面の電流分布は集光用レンズア
レー１４の受光面の光強度（電力）分布に対応し、さら
に、該集光用レンズアレー１４の受光面の光強度（電界
）分布はマスク１２の光透過率分布に対して逆７リー二
変換されたパターンであるためである。

以上のように構成された光制御を送信フェーズドアレー
アンテナの動作について以下に説明する。

ベースバンド信号で周波数変調されたマイクロ波信号（
以下、該マイクロ波信号を、便宜上ｃｏｓωｒｔで表す
。）が、送信装置ｌから分配器２に入力され、分配器２
において５分配された後、各分配されたマイクロ波信号
がそれぞれ、増幅器３ａないし３ｅ、光制御型移相器４
ａないし４ｅｓ光フアイバケーブル１９ａないし１９ｅ
、光電変換器５ａないし５ｅｓ及び電力増幅器６ａない
し６ｅを介して、アンテナ７ａないし７ｅに出力されて
放射される。

一方、ｃｏｓωｃｔで表される光信号が半導体レーザダ
イオード１１からマスク１２、コリメートレンズ１３、
集光用レンズアレー１４、及び偏波面保持型光フアイバ
ケーブル１５ａないし１５ｅを介して光制御型移相器４
ａないし４ｅの各入力端を入射される。光制御型移相器
４ａないし４ｅの入力端に入射された光信号は、光導波
路６１を介して分岐光導波路２１に入射された後、２分
配され、上記分配された一方の光信号が光導波路６４を
介して移相量補正用光移相器２４及び光導波路６５を介
して光周波数シフタ２５に入射され、また、上記分配さ
れた他方の光信号が光導波路６２を介して光移相器２２
に入射する。

上記光周波数シフタ２５において、該光信号の周波数ω
Ｃが上記増幅器３ａないし３ｅから入力されるマイクロ
波信号の周波数ωＣだけ偏移された後、上記周波数偏移
された光信号ｃｏｓ（ωＣ十ω「）ｔが光導波路６６を
介して合波光導波路２３の第１の入力端に入射される。

また、上記分配された他方の光信号が光導波路６２を介
して光′移相器２２に入射され、可変電圧源１７から印
加される直流電圧に対応する移相量θだけ移相された後
、該移相された光信号ｃｏｓ　（ωｃｔ＋θ）が、光導
波路６３を介して合波光導波路２３の第２の入力端に入
射される。

合波光導波路２３は、第１と第２の入力端に入射された
各光信号を合波した後、上記合波された光信号ｃｏｓ　
（ωａｔ＋θ）＋ｃｏｓ（ωＣ＋ωｒ）　ｔが光導波路
６７、光制御型移相器４ａないし４ｅの出力端６８、及
び各光フアイバケーブル１９ａないし１９ｅを介して、
光電変換器５ａないし５ｅに入射される。光電変換器５
ａないし５ｅはそれぞれ入力された光信号ｃｏｓ　（ω
ｃｔ十〇）　十ｃｏｓ　（ωＣ＋ωｒ）　ｔを２乗検波
しかつ直流成分を除去して、上記検波して得られた各マ
イクロ波信号Ｃ０５（ωｒｔ−θ）を各電力増幅器６ａ
ないし６ｅを介してアンテナ７ａないし７ｅに出力する
。これによって、各マイクロ波信号がアンテナ７ａない
し７ｅから放射される。

上記光制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、操作
者がこのフェーズドアレーアンテナのビーム方向の情報
を入力装置８０に入力したとき、該情報が方向制御装置
１８に出力され、これに応答して、方向制御装置１８は
、該ビーム方向の情報に基づいて、上記アンテナ７ａな
いし７ｅから放射されるマイクロ波信号のビーム方向が
上記入力されたビーム方向となるように、所定の各直流
電圧を上記可変電圧源１７から光制御型移相器４ａない
し４ｅの各光移相器２２の電極に出力させる。これによ
って、上記移相量θの位相シフトが行われ、上述のよう
に操作者が入力した所望のビーム方向でマイクロ波信号
をアンテナ７ａないし７ｅから放射させることができる
。また、マスク１２の光透過重分布を変化することによ
り、従来例と同様に、上記信号振幅の重み付けを行うこ
とができるので、遠方界のアンテナ放射パターンを変化
することができる。従って、第１図のように構成するこ
とにより、光制御型７エーズドアレーアンテナにおいて
、放射パターンの変更及びビームの走査を行うことがで
きる。

以上説明したように、本実施例の７二−ズドアレーアン
テナにおいては、従来例のようなマツハ・ツエンダ−型
光干渉計の構成を備えていないので、光軸合わせの必要
が無く、これによって、振動の影響を受けにくい。また
、光制御信号発生器ＩＯを、従来例における上記筐体３
０内の光干渉計に比べて小型・軽量にすることができる
ので、該光制御信号発生器１０を従来例に比較して大幅
に小を・軽量化することができる。

また、本実施例において、光制御型移相器４ａないし４
ｅ内の光移相器２２を用いて、先導波路内を進む光に対
して電界を印加することにより上記位相シフトを行って
いるので、従来例のようにマスク３７を光軸と垂直な方
向にずらす装置に比較して、高い精度で上記位相シフト
を行うことができ、これによって、所望のビーム走査を
高精度で行うことができるという利点がある。

さらに、光周波数シフタ２５を上述のように複数の光移
相器で構成しているので、従来例のように音響光学素子
で構成する場合に比較して、入射する光の周波数を、例
えばマイクロ波帯のようなより高い周波数で偏移させる
ことができ、これによって、上記光制御型送信フェーズ
ドアレーアンテナをマイクロ波帯以上の周波数帯で用い
ることができるという利点がある。

従って、本実施例の光制御型送信フエーズドアレーアン
テナは、従来例に比較して小型・軽量であってしかも振
動の影響を受けにくいので、移動体又は衛星搭載用のフ
ェーズドアレーアンテナとして用いることができる。

以上の第１の実施例において、コヒーレントな光を出力
する光源として半導体レーザダイオード１１を用いてい
るが、これに限らず、ガズレーザを用いてもよい。

以上の第１の実施例において、マスク１２はｌ及び０の
透過率を有しているが、これに限らず、透過率ｌのガラ
ス板の板面上において、放射パターンに対応する透過率
分布に応じて、濃淡をつけてクロムにてなる黒色の光遮
断材料を塗布するようにしてもよい。また、例えばエポ
キシ樹脂にてなる黒色の板に、放射パターンに対応する
形状の孔を形成したものを、上記マスク１２として用い
てもよい。

以上の第１の実施例において、マスク１２と集光用レン
ズアレー１４との間の光路長を短くするために上記コリ
メートレンズ１３を設けているが、これに限らず、コリ
メートレンズ１３を設けなくてもよい。このとき、マス
ク１２から出力された光が集光用レンズアレー１４に到
達するとき、線光のパターン分布が逆フーリエ変換され
るように、マスク１２と集光用レンズアレー１４を配置
する必要がある。

以上の第１の実施例において、集光用レンズアレー１４
の各集光レンズの受光面積が十分に小さいとき、コリメ
ートレンズ１３から出力される平行光を直接に光７アイ
バケーブル１５ａないし１５ｅの入力端に入射させるよ
うにしてもよい。

以上の第１の実施例において、５個のアンテナ７ａない
し７ｅを一列に並置する場合について述べているが、こ
れに限らず、複数個のアンテナを一列又はマトリックス
状に並置するようにしてもよい。この場合、アンテナの
個数に応じて、増幅器３ａないし３ｅｓ光制御型移相器
４ａないし４ｅ１光電変換器５ａないし５ｅｓ電力増幅
器６ａないし６　ｅ　ｓ光ファイバケーブル１５ａない
し１５ｅ、１９ａないし１９ｅのそれぞれの個数分を設
ける必要がある。

第２の実施例 第３図は本発明の第２の実施例である光制御型受信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図であり、第３図にお
いて第１図と同一のものについては同一の符号を付して
いる。

この第２の実施例の光制御型受信フェーズドアレーアン
テナが第１の実施例の光制御盤送信７エーズドアレーア
ンテナと異なるのは、以下の構成である。すなわち、各
アンテナ５０ａないし５０ｅにおいて受信された各マイ
クロ波信号がそれぞれ各低雑音増幅器５１ａないし５１
ｅを介して各光制御型移相器４ａないし４ｅに入力され
、各光制御型移相器４ａないし４ｅからそれぞれ出力さ
れる各光信号がそれぞれ光フアイバケーブル１９ａない
し１９ｅを介して光合波器５２に入射されて合波された
後、上記合波された光信号が光電変換器５３に入射され
て検波され、上記検波されて得られたマイクロ波信号が
増幅器５４を介して受信装置５５に入力される。受信装
置５５は、入力されたマイクロ波信号に対して周波数復
調の処理を行った後、該処理で得られたベースバンド信
号を出力する。

以上のように構成された上記光制御型受信フェーズドア
レーアンテナにおいて、操作者がこのフェーズドアレー
アンテナのビーム方向の情報を入力装置８０に入力した
とき、該情報が方向制御装置１８に出力され、これに応
答して、方向制御装置１８は、該ビーム方向の情報に基
づいて、上記アンテナ５０ａないし５０ｅで受信される
マイクロ波信号のビーム方向が上記入力されたビーム方
向となるように、所定の各直流電圧を上記可変電圧源１
７から光制御型移相器４ａないし４ｅの各光移相器２２
の電極に出力させる。これによって、上記移相量θの位
相シフトが行われ、上述のように操作者が入力した所望
のビーム方向でマイクロ波信号をアンテナ５０ａないし
５０ｅを受信することができる。また、マスク１２の光
透過率分布を変化することにより、従来例と同様に、上
記信号振幅の重み付けを行うことができるので、遠方界
のアンテナ受信パターンを変化することができる。従っ
て、第３図のように構成することにより、光制御型受信
フェーズドアレーアンテナにおいて、放射パターンの変
更及びビームの走査を行うことができる。

以上のように構成した光制御型受信フェーズドアレーア
ンテナは、上述の第１図の第１の実施例と同様の効果を
有する。

以上の第２の実施例においては、光制御型移相器４ａな
いし４ｅから光フアイバケーブル１９ａないし１９ｅを
介して出力される各光信号を、光合波器５２で合波した
後光電変換器５３で光電変換しているが、これに限らず
、第６図に示すように、光制御型移相器４ａないし４ｅ
から光フアイバケーブル１９ａないし１９ｅを介して出
力される各光信号を、それぞれ光電変換器５３ａないし
５３ｅで光電変換した後、結合器５６で結合するように
してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、フェーズドアレー
アンテナの所定の放射パターンに対応したパターンで分
配された複数の光信号に対してそれぞれ、複数の送信信
号又は複数のアンテナで受信された複数の受信信号の周
波数だけ周波数偏移させるとともに、入力されるフェー
ズドアレーアンテナのビーム方向に対応した各移相量だ
けそれぞれ移相させた後、各光信号を光電変換して複数
のアンテナから放射し、もしくは上記移相された各光信
号を合波して光電変換して受信信号を得ることによりそ
れぞれ、上記各移相量を変化することによりビーム方向
を制御可能な光制御型送信フェーズドアレーアンテナ又
は光制御型受信フェーズドアレーアンテナを実現できる
。従って、本発明の７二−ズドアレーアンテナにおいて
は、従来例のようなマツハ・ツエンダ−型光干渉計を備
えていないので、光軸合わせの必要が無く、これによっ
て、振動の影響を受けにくく、また、従来例に比べて小
型・軽量にすることができるという利点がある。

また、本発明においては、各光信号を所定の移相量だけ
移相させる移相手段を用いているので、従来例に比較し
て、高い精度で上記位相シフトを行うことができ、これ
によって、所望のビーム走査を高精度で行うことができ
るという利点がある。

さらに、各光信号を周波数偏移させる上記移相手段を用
いているので、従来例のように音響光学素子で構成する
場合の従来例に比較して、入射する光の周波数を、例え
ばマイクロ波帯のようなより高い周波数で偏移させるこ
とができ、これによって、上記光制御をフェーズドアレ
ーアンテナをマイクロ波帯以上の周波数帯で用いること
ができるという利点がある。

従って、本発明の光制御型送信フェーズドアレーアンテ
ナ及び光制御型受信フェーズドアレーアンテナは、従来
例に比較して小型・軽量であってしかも振動の影響を受
けにくいので、移動体又は衛星搭載用の７二−ズドアレ
ーアンテナとして用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である光制御盤送信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図、第２図は第１図の
光周波数シフタのブロック図、第３図は本発明の第２の
実施例である光制御型受信７エーズドアレーアンテナの
ブロック図、第４図は従来例の送信７エーズドアレーア
ンテナのブロック図、 第５図は第１図、第２図及び第４図の７二−ズドアレー
アンテナにおけるマスクの光透過重分布と遠方界におけ
るアンテナの放射パターンとの関係を示す図、 第６図は第２の実施例の変形例である光制御型受信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図である。 ｌ・・・送信装置、 ２・・・分配器、 ３ａないし３ｅ・・・増幅器、 ４ａないし４ｅ・・・光制御型移相器、５ａないし５ｅ
、５３・・・光電変換器、６ａないし６ｅ・・・電力増
幅器、 ７ａないし７ｅ、５０ａないし５０ｅ・・・アンテ１０
・・・光制御信号発生器、 １１・・・レーザダイオード、 １２・・・マスク、 １３・・・コリメートレンズ、 １４・・・集光用レンズアレー、 １５ａないし１５ｅ、１９ａないし１９　ｅ　−光フア
イバケーブル、 １６．１７・・・可変電圧源、 １８・・・制御装置、 ２０・・・誘電体基板、 ２１・・・分岐光導波路、 ２２．２４・・・光移相器、 ２３・・・合波光導波路、 ２５・・・光周波数シック、 ５１・・・低雑音増幅器、 ５４・・・増幅器、 ５５・・・受信装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレントな光信号を出力する光信号出力手段
   と、 上記光信号出力手段から出力される光信号をフェーズド
   アレーアンテナの所定の放射パターンに対応したパター
   ンで複数の光信号に分配する第１の分配手段と、 送信信号を出力する送信信号出力手段と、 上記送信信号出力手段から出力される送信信号を複数の
   送信信号に分配する第２の分配手段と、上記第１の分配
   手段から出力される複数の光信号に対してそれぞれ、上
   記第２の分配手段から出力される複数の送信信号の周波
   数だけ周波数偏移させるとともに、入力されるフェーズ
   ドアレーアンテナのビーム方向に対応した各移相量だけ
   それぞれ移相させる複数の移相手段と、 上記各移相手段からそれぞれ出力される複数の光信号を
   検波し送信信号を出力する複数の光電変換手段と、 上記各光電変換手段からそれぞれ出力される各送信信号
   をそれぞれ放射する複数のアンテナとを備えたことを特
   徴とする光制御型送信フェーズドアレーアンテナ。
2. （２）コヒーレントな光信号を出力する光信号出力手段
   と、 上記光信号出力手段から出力される光信号をフェーズド
   アレーアンテナの所定の受信パターンに対応したパター
   ンで複数の光信号に分配する分配手段と、 受信信号を受信する複数のアンテナと、 上記分配手段から出力される複数の光信号に対してそれ
   ぞれ、上記各アンテナから出力される複数の受信信号の
   周波数だけ周波数偏移させるとともに、入力されるフェ
   ーズドアレーアンテナのビーム方向に対応した各移相量
   だけそれぞれ移相させる複数の移相手段と、 上記各移相手段から出力される複数の光信号を合波する
   合波手段と、 上記合波手段から出力される光信号を検波し受信信号を
   出力する光電変換手段とを備えたことを特徴とする光制
   御型受信フェーズドアレーアンテナ。