JPH02181503A - フェイズドアレイアンテナ装置 - Google Patents
フェイズドアレイアンテナ装置Info
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- JPH02181503A JPH02181503A JP69689A JP69689A JPH02181503A JP H02181503 A JPH02181503 A JP H02181503A JP 69689 A JP69689 A JP 69689A JP 69689 A JP69689 A JP 69689A JP H02181503 A JPH02181503 A JP H02181503A
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 3
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Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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。
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]
この発明は、マイクロ波を放射するアンテナ素子を有す
るフェイズドアレイアンテナ装置に関するものである。
るフェイズドアレイアンテナ装置に関するものである。
[従来の技術]
フェイズドアレイアンテナ装置は、2次元アレイ状に並
べられた各アンテナ素子に入力するマイクロ波の位相と
振幅を制御して、放射ビームの形状と方向を電気的に制
御する。また、フェイズドアレイアンテナ装置は、電気
的に放射ビームの形状と方向を制御できるので、アンテ
ナの形状によっで放射ビームの形状が決まり、機械的走
査によって放射ビームの方向を制御するアンテナ装置に
比べ、機能性、高速性に優れたアンテナ装置である。
べられた各アンテナ素子に入力するマイクロ波の位相と
振幅を制御して、放射ビームの形状と方向を電気的に制
御する。また、フェイズドアレイアンテナ装置は、電気
的に放射ビームの形状と方向を制御できるので、アンテ
ナの形状によっで放射ビームの形状が決まり、機械的走
査によって放射ビームの方向を制御するアンテナ装置に
比べ、機能性、高速性に優れたアンテナ装置である。
しかしながら、アンテナ装置を構成する多数のアンテナ
素子に信号を供給する配分器、各アンテナ素子それぞれ
に移相器が必要となり、アンテナ装置が大型化し重量が
増大するという課題があった。
素子に信号を供給する配分器、各アンテナ素子それぞれ
に移相器が必要となり、アンテナ装置が大型化し重量が
増大するという課題があった。
また放射ビームの形状に関してはアンテナ面の遠方にお
けるファーフィールドパターンについて要求されるが、
各アンテナ素子を励起するマイクロ波信号の振幅と位相
はアンテナ面近傍におけるニアフィールドパターンに変
換して入力する必要があり、遠方で要求される放射ビー
ム形状から各アンテナ素子に入力する振幅と位相を求め
る演算の高速化が要求される。
けるファーフィールドパターンについて要求されるが、
各アンテナ素子を励起するマイクロ波信号の振幅と位相
はアンテナ面近傍におけるニアフィールドパターンに変
換して入力する必要があり、遠方で要求される放射ビー
ム形状から各アンテナ素子に入力する振幅と位相を求め
る演算の高速化が要求される。
近年、これらの課題を解決すべく、光波とマイクロ波の
相互作用及び、光波の信号処理機能を利用したフェイズ
ドアレイアンテナ装置の提案が成されできている。
相互作用及び、光波の信号処理機能を利用したフェイズ
ドアレイアンテナ装置の提案が成されできている。
第3図は例えば、D、 5Lilvell et at
、、 IEEEAntenna and Propag
ation p、345. (1986)に示された光
波を利用した従来のフェイズドアレイアンテナ装置を示
すブロック図であり、図において、1は周波数flのマ
イクロ波を発生する第1の信号源、2は第1の信号源1
によって変調されたマスタレーザ、3はマスタレーザ2
のレーザ電源、4はマスタレーザ2の正面放射光、5は
音響光変調器(以下AO変調器と呼び図中ではAOMと
略記する。)、6はマスタレーザ2の裏面放射光、7は
ファラデイアイソレータ、8はスレーブレーザ、9はス
レーブレーザ8のレーザ電源、10はスレーブレーザ8
の裏面放射光、11はマスタレーザ2の裏面放射光6と
スレーブレーザ8の裏面放射光10との結合光、12は
結合光11の波長をモニタするファブリベロー干渉計、
13はAPD型の光検出器(図中ではAPDと略記する
)、14は結合光11の強度変化をモニタするスペクト
ラムアナライザ、15はスレーブレーザ8の発振波長を
制御するための発振波長フィードバック系、16はスレ
ーブレーザ8の正面放射光、17はAO変調器、18は
AO変調器5及び17を励振するラジオ周波数f2の信
号を発生する第2の信号源、19は2次元アレイ状に多
数の光ファイバを並べたファイバアレイ、19aはファ
イバアレイ19のうちの1本のファイバ、2゜はAPD
型の光検出器(図中ではAPDと略記する)、21は光
検出器20からの電気信号を増幅する増幅器、22は2
次元アレイ状に並べられたアンテナ素子のうちの1つ、
t、、、 、 t、2. Ll及びL4はコリメータレ
ンズ、L5は集光レンズ、L6はビームエキスパンダ、
HMl、8M2及びHM3はハーフミラ−1M1 +
M2 、・M3.M4、M5及びM6は反射鏡である。
、、 IEEEAntenna and Propag
ation p、345. (1986)に示された光
波を利用した従来のフェイズドアレイアンテナ装置を示
すブロック図であり、図において、1は周波数flのマ
イクロ波を発生する第1の信号源、2は第1の信号源1
によって変調されたマスタレーザ、3はマスタレーザ2
のレーザ電源、4はマスタレーザ2の正面放射光、5は
音響光変調器(以下AO変調器と呼び図中ではAOMと
略記する。)、6はマスタレーザ2の裏面放射光、7は
ファラデイアイソレータ、8はスレーブレーザ、9はス
レーブレーザ8のレーザ電源、10はスレーブレーザ8
の裏面放射光、11はマスタレーザ2の裏面放射光6と
スレーブレーザ8の裏面放射光10との結合光、12は
結合光11の波長をモニタするファブリベロー干渉計、
13はAPD型の光検出器(図中ではAPDと略記する
)、14は結合光11の強度変化をモニタするスペクト
ラムアナライザ、15はスレーブレーザ8の発振波長を
制御するための発振波長フィードバック系、16はスレ
ーブレーザ8の正面放射光、17はAO変調器、18は
AO変調器5及び17を励振するラジオ周波数f2の信
号を発生する第2の信号源、19は2次元アレイ状に多
数の光ファイバを並べたファイバアレイ、19aはファ
イバアレイ19のうちの1本のファイバ、2゜はAPD
型の光検出器(図中ではAPDと略記する)、21は光
検出器20からの電気信号を増幅する増幅器、22は2
次元アレイ状に並べられたアンテナ素子のうちの1つ、
t、、、 、 t、2. Ll及びL4はコリメータレ
ンズ、L5は集光レンズ、L6はビームエキスパンダ、
HMl、8M2及びHM3はハーフミラ−1M1 +
M2 、・M3.M4、M5及びM6は反射鏡である。
なお、第2図中において、実線はレーザ光の光路を示し
、破線は電気的接続を示す。
、破線は電気的接続を示す。
次に動作について説明する。レーザ電源3及び第1の信
号#lで変調駆動されたマスタレーザ2は、周波数f及
びfthflで発振するやここで発振周波数fff1の
光は、第1の信号源の周波数flによって生じるサイド
バンドである。fは光の周波数(100THzオーダ)
、flはマイクロ波の周波数(GHzオーダ)でf、)
f、であるので、メインバンドとサイドバンドの発振周
波数の差は微かであり、以下サイドバンド光の発振周波
数をf±Δfと表す。マスタレーザ2の正面放射光4は
、コリメータレンズL!で平行光に変換され、第2の信
号源18で励振されたAO変調器5に入射し、回折する
。回折光は発振周波数に応じて偏向し、正面放射光4の
うち発振周波数f+Δfの光は、発振周波数fの光と渭
向角θを成して分離され、反射鏡M、に入射する。
号#lで変調駆動されたマスタレーザ2は、周波数f及
びfthflで発振するやここで発振周波数fff1の
光は、第1の信号源の周波数flによって生じるサイド
バンドである。fは光の周波数(100THzオーダ)
、flはマイクロ波の周波数(GHzオーダ)でf、)
f、であるので、メインバンドとサイドバンドの発振周
波数の差は微かであり、以下サイドバンド光の発振周波
数をf±Δfと表す。マスタレーザ2の正面放射光4は
、コリメータレンズL!で平行光に変換され、第2の信
号源18で励振されたAO変調器5に入射し、回折する
。回折光は発振周波数に応じて偏向し、正面放射光4の
うち発振周波数f+Δfの光は、発振周波数fの光と渭
向角θを成して分離され、反射鏡M、に入射する。
一方、マスタレーザ2の裏面放射光6はコリメータレン
ズL2により平行光に変換後、反射鏡M2で反射し、フ
ァラデイアイソレータ7によって偏波面を90°回転後
ハーフミラーHM、に入射する。ハーフミラ−HM、で
反射したマスタレーザ2の裏面放射光6は、コリメータ
レンズL3で集光され、スレーブレーザ8に裏面から入
射し、マスタレーザ2の放射光とスレーブレーザ8の放
射光との同期をとる。
ズL2により平行光に変換後、反射鏡M2で反射し、フ
ァラデイアイソレータ7によって偏波面を90°回転後
ハーフミラーHM、に入射する。ハーフミラ−HM、で
反射したマスタレーザ2の裏面放射光6は、コリメータ
レンズL3で集光され、スレーブレーザ8に裏面から入
射し、マスタレーザ2の放射光とスレーブレーザ8の放
射光との同期をとる。
マスタレーザ2によって注入同期されたスレーブレーザ
8の裏面放射光10は、コリメータレンズL3で平行光
に変換後ハーフミラ−HM1を透過し、ハーフミラ−H
M、を通過後反射鏡Msで折り返されハーフミラ−HM
、で反射したマスタレーザ2の裏面放射光6と結合し、
ハーフミラ−8M2に入射する。次にファブリペロ−干
渉計12によりハーフミラ−8M2で反射した結合光1
1の発振周波数をモニタするとともに、ハーフミラ−8
M2透過光を反射鏡M4で反射後、集光レンズL5で集
光し、光検出器13で0/E(光/電気)変換してマス
タレーザ2の裏面放射光6とスレーブレーザ8の裏面放
射光10の干渉によって生じるビート信号を検出する。
8の裏面放射光10は、コリメータレンズL3で平行光
に変換後ハーフミラ−HM1を透過し、ハーフミラ−H
M、を通過後反射鏡Msで折り返されハーフミラ−HM
、で反射したマスタレーザ2の裏面放射光6と結合し、
ハーフミラ−8M2に入射する。次にファブリペロ−干
渉計12によりハーフミラ−8M2で反射した結合光1
1の発振周波数をモニタするとともに、ハーフミラ−8
M2透過光を反射鏡M4で反射後、集光レンズL5で集
光し、光検出器13で0/E(光/電気)変換してマス
タレーザ2の裏面放射光6とスレーブレーザ8の裏面放
射光10の干渉によって生じるビート信号を検出する。
また、スペクトラムアナライザ14でビート信号をモニ
タするとともに、発振波長フィードバック系15により
レーザ電源9を制御してスレーブレーザ8の発振周波数
をf−Δfにロックする。
タするとともに、発振波長フィードバック系15により
レーザ電源9を制御してスレーブレーザ8の発振周波数
をf−Δfにロックする。
スレーブレーザ8の正面放射光16はコリメータレンズ
L4で平行光に変換後、AO変調器17に入射し、発振
周波数fの光に対し、−θだけ偏向される。AO変調器
17で偏向されたスレーブレーザ8の正面放射光16は
、反射鏡M、及びM6で反射後、ハーフミラ−8M3を
透過し、反射鏡M1及びハーフミラ−HM、で反射した
マスタレーザ2の正面放射光4と結合し、ビームエキス
パンダL6によってファイバアレイ19を照射する。こ
のとき、マスタレーザ2の正面放射光4とスレーブレー
ザ8の正面放射光16とはそれぞれ偏向角±θで入射す
るため、ファイバアレイ19面上には干渉縞が生じる。
L4で平行光に変換後、AO変調器17に入射し、発振
周波数fの光に対し、−θだけ偏向される。AO変調器
17で偏向されたスレーブレーザ8の正面放射光16は
、反射鏡M、及びM6で反射後、ハーフミラ−8M3を
透過し、反射鏡M1及びハーフミラ−HM、で反射した
マスタレーザ2の正面放射光4と結合し、ビームエキス
パンダL6によってファイバアレイ19を照射する。こ
のとき、マスタレーザ2の正面放射光4とスレーブレー
ザ8の正面放射光16とはそれぞれ偏向角±θで入射す
るため、ファイバアレイ19面上には干渉縞が生じる。
第4図は、ファイバアレイ19面上の強度分布を示す図
である。ファイバが並べられている一方向をy方向とす
ると、ファイバアレイ19面上の光強度分布I (t、
y)は、第1式 %式% で表され、y方向と垂直な干渉縞の間隔d、は第2式 %式% で与えられる。ここで工0は平均光強度、tは時間、C
は光速度である。
である。ファイバが並べられている一方向をy方向とす
ると、ファイバアレイ19面上の光強度分布I (t、
y)は、第1式 %式% で表され、y方向と垂直な干渉縞の間隔d、は第2式 %式% で与えられる。ここで工0は平均光強度、tは時間、C
は光速度である。
ファイバアレイ19面上に生じた干渉縞は、速イバ19
aの端面に入射する光強度はビート周波数2Δfで振動
し、光検出器20でO/E変換することにより周波数2
Δf、すなわち第1の信号源1の周波数f1の2倍の周
波数のマイクロ波を生成し、増幅器21で増幅後、各ア
ンテナ素子22から放射される。
aの端面に入射する光強度はビート周波数2Δfで振動
し、光検出器20でO/E変換することにより周波数2
Δf、すなわち第1の信号源1の周波数f1の2倍の周
波数のマイクロ波を生成し、増幅器21で増幅後、各ア
ンテナ素子22から放射される。
また、ファイバアレイ19のファイバ間隔をdlとする
と、隣り合うファイバに入射する光強度変動は、各ファ
イバ間で常に位相差φ=2πd。
と、隣り合うファイバに入射する光強度変動は、各ファ
イバ間で常に位相差φ=2πd。
□を生じており、各アンテナ素子22を励振すr
るマイクロ波にも位相差φを生じ、アレイアンテナの放
射ビームの方向がφに応じて漏向する。
射ビームの方向がφに応じて漏向する。
アンテナ素子22間の位相差φは、ファイバアレイ19
上の干渉縞の間隔dfにより変化する。
上の干渉縞の間隔dfにより変化する。
干渉縞の間隔drは第2式に示したように、マスタレー
ザ2の正面放射光4及びスレーブレーザ8の正面放射光
16のA○変調器5及び17による偏向角θによって変
化する。正面放射光4及び16の偏向角θは、AO変調
器5及び17を励振する第2の信号源18の変調周波数
f2によって変化すするので、周波数f2によってアレ
イアンテナの放射ビームの方向を制御することができる
。
ザ2の正面放射光4及びスレーブレーザ8の正面放射光
16のA○変調器5及び17による偏向角θによって変
化する。正面放射光4及び16の偏向角θは、AO変調
器5及び17を励振する第2の信号源18の変調周波数
f2によって変化すするので、周波数f2によってアレ
イアンテナの放射ビームの方向を制御することができる
。
例えば周波数f2を掃引することにより、ビーム走査が
可能である。
可能である。
[発明が解決しようとする課題]
以上のように構成されている従来のフェイズドアレイア
ンテナ装置では、各アンテナ素子22に入力するマイク
ロ波信号の位相を光波を利用して制御し、放射ビームの
方向を制御することができるが、ファイバアレイ19上
に生じる干渉縞の強度振幅が概略−様に限られ、各アン
テナ素子22に入力されるマイクロ波信号の強度を制御
できないので、放射ビームの形状を制御することができ
ないという問題点があった。
ンテナ装置では、各アンテナ素子22に入力するマイク
ロ波信号の位相を光波を利用して制御し、放射ビームの
方向を制御することができるが、ファイバアレイ19上
に生じる干渉縞の強度振幅が概略−様に限られ、各アン
テナ素子22に入力されるマイクロ波信号の強度を制御
できないので、放射ビームの形状を制御することができ
ないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、光波を利用して各アンテナ素子に入力するマ
イクロ波信号の強度と位相を制御して放射ビームの形状
と方向を制御し、サイドローブを低減したビームやマル
チビームなどの形状でビーム走査を可能とするフェイズ
ドアレイアンテナ装!を得ることを目的とする。
たもので、光波を利用して各アンテナ素子に入力するマ
イクロ波信号の強度と位相を制御して放射ビームの形状
と方向を制御し、サイドローブを低減したビームやマル
チビームなどの形状でビーム走査を可能とするフェイズ
ドアレイアンテナ装!を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明に係るフェイズドアレイアンテナ装置は、ラジ
オ周波数等の被変調周波数を発生する第2の信号源18
により励振される音響光変調器5と、マスタレーザ2あ
るいはスレーブレーザ8からの正面放射光4あるいは1
6の反射率の空間分布を可変させる空間振幅変調素子2
3と、この空間振幅変調素子23面及びファイバアレイ
19面をそれぞれ物体側焦点面及び像側焦点面とし空間
振幅変調素子23の変調形状をフーリエ変換してファイ
バアレイ19面上に投影するフーリエ変換レンズL9と
を備え、上記空間振幅変調素子23及び上記フーリエ変
換レンズL9を上記スレーブレーザ8の正面放射光16
の光路中に設置すると共に上記マスタレーザ2の正面放
射光4を上記音響光変調器5によって偏向し、あるいは
上記空間振幅変調素子23及び上記フーリエ変換レンズ
L9を上記マスタレーザ2の正面放射光4の光路中に設
置すると共に上記スレーブレーザ8の正面放射光16を
上記音響光変調器5によって偏向することを特徴とする
ものである。
オ周波数等の被変調周波数を発生する第2の信号源18
により励振される音響光変調器5と、マスタレーザ2あ
るいはスレーブレーザ8からの正面放射光4あるいは1
6の反射率の空間分布を可変させる空間振幅変調素子2
3と、この空間振幅変調素子23面及びファイバアレイ
19面をそれぞれ物体側焦点面及び像側焦点面とし空間
振幅変調素子23の変調形状をフーリエ変換してファイ
バアレイ19面上に投影するフーリエ変換レンズL9と
を備え、上記空間振幅変調素子23及び上記フーリエ変
換レンズL9を上記スレーブレーザ8の正面放射光16
の光路中に設置すると共に上記マスタレーザ2の正面放
射光4を上記音響光変調器5によって偏向し、あるいは
上記空間振幅変調素子23及び上記フーリエ変換レンズ
L9を上記マスタレーザ2の正面放射光4の光路中に設
置すると共に上記スレーブレーザ8の正面放射光16を
上記音響光変調器5によって偏向することを特徴とする
ものである。
[作用]
音響光変調器5は第2の信号源18から発生するラジオ
周波数信号によって励振される。空間振幅変調素子23
はマスタレーザ2あるいはスレーブレーザ8からの正面
放射光4あるいは16の例えば反射率の空間分布を可変
させる。すなわち、空間振幅変調素子23は、上記正面
放射光4あるいは16の空間強度分布を変調させ、ファ
イバアレイ19面上の干渉縞の強度分布を制御する。フ
ーリエ変換レーザL9は、空間振幅変調素子23面を物
体側焦点面とし、ファイバアレイ19面を像側焦点面と
し、空間振幅変調素子23の変調形状をフーリエ変換し
てファイバアレイ19面上に投影する。例えば、空間振
幅変調素子23及びフーリエ変換レンズL9をスレーブ
レーザ8の正面放射光16の光路中に設置し、マスタレ
ーザ2の正面放射光4を音響光変調器5によって偏向す
ると、スレーブレーザ8の正面放射光16とマスタレー
ザ2の正面放射光4とが干渉する。
周波数信号によって励振される。空間振幅変調素子23
はマスタレーザ2あるいはスレーブレーザ8からの正面
放射光4あるいは16の例えば反射率の空間分布を可変
させる。すなわち、空間振幅変調素子23は、上記正面
放射光4あるいは16の空間強度分布を変調させ、ファ
イバアレイ19面上の干渉縞の強度分布を制御する。フ
ーリエ変換レーザL9は、空間振幅変調素子23面を物
体側焦点面とし、ファイバアレイ19面を像側焦点面と
し、空間振幅変調素子23の変調形状をフーリエ変換し
てファイバアレイ19面上に投影する。例えば、空間振
幅変調素子23及びフーリエ変換レンズL9をスレーブ
レーザ8の正面放射光16の光路中に設置し、マスタレ
ーザ2の正面放射光4を音響光変調器5によって偏向す
ると、スレーブレーザ8の正面放射光16とマスタレー
ザ2の正面放射光4とが干渉する。
[発明の実施例]
第1図はこの発明の一実施例に係るフェイズドアレイア
ンテナ装置の構成を示すブロック図であり、1〜22及
びL1〜Lう、HM1〜HM、。
ンテナ装置の構成を示すブロック図であり、1〜22及
びL1〜Lう、HM1〜HM、。
M1〜M5は、上記従来例と同一のものである。
第1図において、23は反射鏡M5で反射したスレーブ
レーザ8の正面放射光16の光路中に設置した空間振幅
変調素子(LV)、24は上記空間振幅変調素子23の
反射率の空間分布を変える駆動回路、L7はマスタレー
ザ2の正面放射光4の光路中に設置したビームエキスパ
ンダ、L8は反射境M5と上記空間振幅変調素子23と
の間の正面放射光16の光路中に設置したビームエキス
パンダ、L9はハーフミラ−HM、と空間振幅変調素子
23との間の正面放射光16の光路中に設置され、空間
振幅変調素子23面及びファイバアレ素子23と上記フ
ーリエ変換レンズL9との間に設置されたハーフミラ−
である。
レーザ8の正面放射光16の光路中に設置した空間振幅
変調素子(LV)、24は上記空間振幅変調素子23の
反射率の空間分布を変える駆動回路、L7はマスタレー
ザ2の正面放射光4の光路中に設置したビームエキスパ
ンダ、L8は反射境M5と上記空間振幅変調素子23と
の間の正面放射光16の光路中に設置したビームエキス
パンダ、L9はハーフミラ−HM、と空間振幅変調素子
23との間の正面放射光16の光路中に設置され、空間
振幅変調素子23面及びファイバアレ素子23と上記フ
ーリエ変換レンズL9との間に設置されたハーフミラ−
である。
上記のように構成されたこの実施例では、マスタレーザ
2の正面放射光4がOA変調器5で偏向され反射鏡M1
に入射するまでの動作と、マスタレーザ2によって注入
同期されたスレーブレーザ8の正面放射光16がコリメ
ータレンズL4によって平行光に変換されるまでの動作
は上記従来例と同様である。コリメータレンズL4で平
行光に変換されたスレーブレーザ8の正面放射光16は
反射鏡M5に入射する。
2の正面放射光4がOA変調器5で偏向され反射鏡M1
に入射するまでの動作と、マスタレーザ2によって注入
同期されたスレーブレーザ8の正面放射光16がコリメ
ータレンズL4によって平行光に変換されるまでの動作
は上記従来例と同様である。コリメータレンズL4で平
行光に変換されたスレーブレーザ8の正面放射光16は
反射鏡M5に入射する。
以下、マスタレーザ2の正面放射光4及びスレーブレー
ザ8の正面放射光16がそれぞれ反射鏡M1及び反射鏡
M5で反射した後の動作について説明する。
ザ8の正面放射光16がそれぞれ反射鏡M1及び反射鏡
M5で反射した後の動作について説明する。
反射鏡M5で反射したスレーブレーザ8の正面放射光1
6は、ビームエキスパンダL8によって光束径がm倍に
拡大されてハーフミラ−8M4に入射する。ビームエキ
スパンダL8で拡大後の光束径は、ハーフミラ−HM
4で反射後の光束が空間振幅変調素子23の全面を照射
するようにする。ハーフミラ−8M4で反射したスレー
ブレーザ8の正面放射光16は、空間振幅変調素子23
に入射する。空間振幅変調素子23は、例えば2次元ア
レイ状に並べられた多数の液晶セルで構成され、各液晶
セルの反射率を駆動回路24によって変1ヒさせること
ができる。空間振幅変調素子23で反射したスレーブレ
ーザ8の正面放射光16は、ハーフミラ−HM 4を透
過し、フーリエ変換レンズL9に入射する。
6は、ビームエキスパンダL8によって光束径がm倍に
拡大されてハーフミラ−8M4に入射する。ビームエキ
スパンダL8で拡大後の光束径は、ハーフミラ−HM
4で反射後の光束が空間振幅変調素子23の全面を照射
するようにする。ハーフミラ−8M4で反射したスレー
ブレーザ8の正面放射光16は、空間振幅変調素子23
に入射する。空間振幅変調素子23は、例えば2次元ア
レイ状に並べられた多数の液晶セルで構成され、各液晶
セルの反射率を駆動回路24によって変1ヒさせること
ができる。空間振幅変調素子23で反射したスレーブレ
ーザ8の正面放射光16は、ハーフミラ−HM 4を透
過し、フーリエ変換レンズL9に入射する。
フーリエ変換レンズL9は、空間振幅変調素子23面及
びファイバアレイ19面の両方から焦点圧1IIfI離
れて設置されており、フーリエ変換レンズを透過したス
レーブレーザ8の正面放射光16はファイバアレイ19
面上に空間振幅変調素子23のフーリエ変換像を投影す
る。空間振幅変調素子23面上のスレーブレーザ8の正
面放射光16の複数振幅は、強度が一様であるので、位
相項のみexp [j (ω−Δω)L]で表すことが
できる。ここでω〜Δωは、スレーブレーザ8の正面放
射光16の各周波数、ω−Δω=2π(f−Δf)であ
る。また、後の説明で出てくるkは波数、y、は空間振
幅変調素子23面上でファイバアレイ19面上のy軸と
平行にとった座標軸で表した座標、θ、はビームエキス
パンダL8により1/m倍された偏向角である。空間振
幅変調素子23の振幅反射率をr < XO、yo )
とすると、空間振幅変調素子23の反射光の振幅U
。
びファイバアレイ19面の両方から焦点圧1IIfI離
れて設置されており、フーリエ変換レンズを透過したス
レーブレーザ8の正面放射光16はファイバアレイ19
面上に空間振幅変調素子23のフーリエ変換像を投影す
る。空間振幅変調素子23面上のスレーブレーザ8の正
面放射光16の複数振幅は、強度が一様であるので、位
相項のみexp [j (ω−Δω)L]で表すことが
できる。ここでω〜Δωは、スレーブレーザ8の正面放
射光16の各周波数、ω−Δω=2π(f−Δf)であ
る。また、後の説明で出てくるkは波数、y、は空間振
幅変調素子23面上でファイバアレイ19面上のy軸と
平行にとった座標軸で表した座標、θ、はビームエキス
パンダL8により1/m倍された偏向角である。空間振
幅変調素子23の振幅反射率をr < XO、yo )
とすると、空間振幅変調素子23の反射光の振幅U
。
(xo 、 yo )は
uo (Xo 、’10 ) =r (Xo −’p’
o )exp[j(ω−Δω)tl ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(31と表せる。ファイバアレ
イ19面上におけるスレーブレーザ8の正面放射光16
の振幅u (x。
o )exp[j(ω−Δω)tl ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(31と表せる。ファイバアレ
イ19面上におけるスレーブレーザ8の正面放射光16
の振幅u (x。
y)は第3式のフーリエ変換で表される。
exp[j(ω −Δ ω ) t コ ・・・(4)
8の正面放射光16と結合してファイバアレイ19に入
射する。ファイバアレイ19の面上では、マスタレーザ
2の正面放射光4とスレーブレーザ8の正面放射光16
と干渉し、光の振幅A(x、y)はそれぞれの振幅の和
で表される。
8の正面放射光16と結合してファイバアレイ19に入
射する。ファイバアレイ19の面上では、マスタレーザ
2の正面放射光4とスレーブレーザ8の正面放射光16
と干渉し、光の振幅A(x、y)はそれぞれの振幅の和
で表される。
A (x、 y) =exp [j (ω+Δω)t
+ky・sin θ1 ]±exe[j(ω−Δω)
tコr (xo 、 3’o )のフーリエ変換である
。
+ky・sin θ1 ]±exe[j(ω−Δω)
tコr (xo 、 3’o )のフーリエ変換である
。
ファイバアレイの19面上の光強度I (x、y)は
dx、dy、 ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(ラ一方、マスタレーザ2の正面放射光4
は反射境M1で反射後、ビームエキスパンダL7で光束
径をm倍に拡大され、ハーフミラ−8M3で反射してハ
ーフミラ−HM、を透過したスレーブレーザXcos[
2Δωt+kysin θm−φ。]−171となり
。空間振幅変調素子19の振幅反射率r(xo 、 3
’o )のフーリエ変換の絶対値れな干渉縞が得られる
。ただし、第7式ではの位相項であり、r=lrlXe
xp[jφ。]である。
・・・・・・(ラ一方、マスタレーザ2の正面放射光4
は反射境M1で反射後、ビームエキスパンダL7で光束
径をm倍に拡大され、ハーフミラ−8M3で反射してハ
ーフミラ−HM、を透過したスレーブレーザXcos[
2Δωt+kysin θm−φ。]−171となり
。空間振幅変調素子19の振幅反射率r(xo 、 3
’o )のフーリエ変換の絶対値れな干渉縞が得られる
。ただし、第7式ではの位相項であり、r=lrlXe
xp[jφ。]である。
第2図は、ファイバアレイ19面上の光強度分布の例を
示す。
示す。
干渉縞の間隔d、/は
m倍されることと、従来例で設置されていたA○変調器
17を取りはずし、スレーブレーザ8の正面放射光16
の偏向を行わなかったことによる。
17を取りはずし、スレーブレーザ8の正面放射光16
の偏向を行わなかったことによる。
上記従来例と同様にスレーブレーザ8の正面放射光16
をAO変調器5によって偏向した場合は、ファイバアレ
イ19面上におけるスレーブレーザとなり、第2式に示
した従来例の干渉縞の間隔drに比べdt’/dt倍 df’ C2fsinθ dt fsin 8m λ 反射率1− (x、 、 yo )のフーリエ変換では
あるが、偏向角θmによってy方向に移動してしまうた
め、スレーブレーザ8の正面放射光16を偏向させない
構成としている。
をAO変調器5によって偏向した場合は、ファイバアレ
イ19面上におけるスレーブレーザとなり、第2式に示
した従来例の干渉縞の間隔drに比べdt’/dt倍 df’ C2fsinθ dt fsin 8m λ 反射率1− (x、 、 yo )のフーリエ変換では
あるが、偏向角θmによってy方向に移動してしまうた
め、スレーブレーザ8の正面放射光16を偏向させない
構成としている。
ファイバアレイ19面上に生じた干渉縞は速度となる。
この差はビームエキスパンダL7によってマスタレーザ
2の正面放射光4の偏向角が1/倍となる。
2の正面放射光4の偏向角が1/倍となる。
υ/ 2Δf−c fsinθ
v f−sinθ■ Δf−c
sin θ
すなわち、干渉縞の間隔比dt’/dtと同じであるの
で、1本のファイバ19aの端面に入射する光強度の周
波数はビート周波数2Δfとなり、従来例と同様に第1
の信号源1の周波数flの2倍の周波数のマイクロ波が
生成され、アンテナ素子22から放射される。
で、1本のファイバ19aの端面に入射する光強度の周
波数はビート周波数2Δfとなり、従来例と同様に第1
の信号源1の周波数flの2倍の周波数のマイクロ波が
生成され、アンテナ素子22から放射される。
第9式に示したように、干渉縞の間隔が従来例に比べ広
がるので、ファイバアレイ19のファイバ間隔を従来例
と同じd、とじた場合、隣り合うファイバ間で生じるマ
イクロ波の位相差φ′はdf/df倍となる。アンテナ
素子22の素子間隔も従来例と同じとすると、アンテナ
放射ビームの方向を従来と同じ範囲走査するためには、
第2の信号源18の周波数f2の掃引範囲を広げAO変
調器5によってマスタレーザ2の正面放射光4に生じる
偏向角θを増大すればよい。
がるので、ファイバアレイ19のファイバ間隔を従来例
と同じd、とじた場合、隣り合うファイバ間で生じるマ
イクロ波の位相差φ′はdf/df倍となる。アンテナ
素子22の素子間隔も従来例と同じとすると、アンテナ
放射ビームの方向を従来と同じ範囲走査するためには、
第2の信号源18の周波数f2の掃引範囲を広げAO変
調器5によってマスタレーザ2の正面放射光4に生じる
偏向角θを増大すればよい。
ファイバアレイ19面上の干渉縞の強度振幅は空間振幅
変調素子23の振幅反射率r (x、 。
変調素子23の振幅反射率r (x、 。
ンテナ素子22が放射するマイクロ波の強度はってアレ
イアンテナの放射するビームの遠方における形状は、空
間振幅変調素子23の振幅反射率r (xo + 3’
o )の形状で直接界えられ、要求される放射ビームの
遠方ビーム形状から、アンテナ素子22面の近傍ビーム
形状を求める演算が不要である。
イアンテナの放射するビームの遠方における形状は、空
間振幅変調素子23の振幅反射率r (xo + 3’
o )の形状で直接界えられ、要求される放射ビームの
遠方ビーム形状から、アンテナ素子22面の近傍ビーム
形状を求める演算が不要である。
なお、上記実施例ではスレーブレーザ8の正面放射光1
6の光路中に空間振幅変調素子23及びフーリエ変換レ
ンズL9を設置し、マスタレーザ2の正面放射光4をA
O変調器5で偏向する構成としたが、空間振幅変調素子
23とフーリエ変換レンズL9をマスタレーザ2の正面
放射光4の光路中に設置し、スレーブレーザ8の正面放
射光16をA○変調器5によって偏向する構成としても
同様の効果が得られる。また、上記実施例では、空間振
幅変調素子23として反射率の空間分布を可変させる反
射型のものを設置した場合について説明したが、空間振
幅変調素子23は透過率の空間分布を可変させる透過型
のものであってもよく、この場合はハーフミラ−HM4
を設置する必要がない。また、上記実施例では空間振幅
変調素子23として、液晶セルを用いた場合について説
明したが、BSO等ほかの振幅変調素子を用いてもよく
、また、Kerrセル等を用いて偏光状態を変化させ、
ファイバアレイ19面上で干渉する偏光成分を変調して
もよい。
6の光路中に空間振幅変調素子23及びフーリエ変換レ
ンズL9を設置し、マスタレーザ2の正面放射光4をA
O変調器5で偏向する構成としたが、空間振幅変調素子
23とフーリエ変換レンズL9をマスタレーザ2の正面
放射光4の光路中に設置し、スレーブレーザ8の正面放
射光16をA○変調器5によって偏向する構成としても
同様の効果が得られる。また、上記実施例では、空間振
幅変調素子23として反射率の空間分布を可変させる反
射型のものを設置した場合について説明したが、空間振
幅変調素子23は透過率の空間分布を可変させる透過型
のものであってもよく、この場合はハーフミラ−HM4
を設置する必要がない。また、上記実施例では空間振幅
変調素子23として、液晶セルを用いた場合について説
明したが、BSO等ほかの振幅変調素子を用いてもよく
、また、Kerrセル等を用いて偏光状態を変化させ、
ファイバアレイ19面上で干渉する偏光成分を変調して
もよい。
[発明の効果]
以上のように本発明によれば、マスタレーザ及びこのマ
スタレーザによって同期注入されたスレーブレーザの正
面放射光の一方の光路中に、設置した空間振幅変調素子
、及び空間振幅変調素子面とファイバアレイ面とをそれ
ぞれ物体側焦点面と像側焦点面とするフーリエ変換レン
ズにより振幅変調した後、音響光変調器により偏向され
た他方の光路の正面放射光と上記一方の光路の正面放射
光とを干渉させる構成としたので、マスタレーザ及びス
レーブレーザのビート周波数で生成されたマイクロ波信
号、すなわち光波を利用して各アンテナ素子に入力する
マイクロ波信号の強度と位相を制御して放射ビームの形
状と方向を制御でき、また、空間振幅変調素子の振幅変
調形状により直接に放射ビームの遠方形状を制御でき、
したがってサイドローブを低減したビームやマルチビー
ムなどの形状でビーム走査が可能となるという効果が得
られる。
スタレーザによって同期注入されたスレーブレーザの正
面放射光の一方の光路中に、設置した空間振幅変調素子
、及び空間振幅変調素子面とファイバアレイ面とをそれ
ぞれ物体側焦点面と像側焦点面とするフーリエ変換レン
ズにより振幅変調した後、音響光変調器により偏向され
た他方の光路の正面放射光と上記一方の光路の正面放射
光とを干渉させる構成としたので、マスタレーザ及びス
レーブレーザのビート周波数で生成されたマイクロ波信
号、すなわち光波を利用して各アンテナ素子に入力する
マイクロ波信号の強度と位相を制御して放射ビームの形
状と方向を制御でき、また、空間振幅変調素子の振幅変
調形状により直接に放射ビームの遠方形状を制御でき、
したがってサイドローブを低減したビームやマルチビー
ムなどの形状でビーム走査が可能となるという効果が得
られる。
第1図はこの発明の一実施例に係るフェイズドアレイア
ンテナ装置の構成を示すブロック図、第2図はこの実施
例におけるファイバアレイ面上の光強度分布例を示す図
、第3図は従来のフェイズドアレイアンテナ装置の構成
を示すブロック図、第4図はこの従来例におけるファイ
バアレイ面上の光強度分布例を示す図である。 1・・・・・・第1の信号源、2・・・・・・マスタレ
ーザ、4・・・・・・マスタレーザの正面放射光、5・
・・・・・音響光変調器、8・・・・・・スレーブレー
ザ、16・・・・・・スレーブレーザの正面放射光、1
8・・・・・・第2の信号源、19・・・・・・ファイ
バアレイ、19a・・・・・・ファイバ20・・・・・
・光検出器、22・旧・・アンテナ素子、23・・・・
・・空間振幅変調素子、L7.L8・・・・・・ビーム
エキスパンダ、L9・・団・フーリエ変換レンズ、HM
、・・・・・・ハーフミラ−
ンテナ装置の構成を示すブロック図、第2図はこの実施
例におけるファイバアレイ面上の光強度分布例を示す図
、第3図は従来のフェイズドアレイアンテナ装置の構成
を示すブロック図、第4図はこの従来例におけるファイ
バアレイ面上の光強度分布例を示す図である。 1・・・・・・第1の信号源、2・・・・・・マスタレ
ーザ、4・・・・・・マスタレーザの正面放射光、5・
・・・・・音響光変調器、8・・・・・・スレーブレー
ザ、16・・・・・・スレーブレーザの正面放射光、1
8・・・・・・第2の信号源、19・・・・・・ファイ
バアレイ、19a・・・・・・ファイバ20・・・・・
・光検出器、22・旧・・アンテナ素子、23・・・・
・・空間振幅変調素子、L7.L8・・・・・・ビーム
エキスパンダ、L9・・団・フーリエ変換レンズ、HM
、・・・・・・ハーフミラ−
Claims (1)
- マイクロ波を発生する第1の信号源と、この第1の信号
源によって変調されたマスタレーザと、このマスタレー
ザの裏面放射光の一部を注入することにより注入同期さ
れたスレーブレーザとを備え、上記マスタレーザ及び上
記スレーブレーザの各正面放射光を結合して干渉させて
得られる干渉光束を、ファイバアレイを構成するそれぞ
れの光ファイバに入射した後、その出射光を光検出器で
検出するようにしたフェイズドアレイアンテナ装置にお
いて、ラジオ周波数等の被変調周波数を発生する第2の
信号源により励振される光変調器と、上記マスタレーザ
又は上記スレーブレーザからの正面放射光の反射率又は
透過率又は偏光状態の空間分布を可変させる空間振幅変
調素子と、この空間振幅変調素子及び上記ファイバアレ
イ面をそれぞれ物体側焦点面及び像側焦点面とし空間振
幅変調素子の変調形状をフーリエ変換してファイバアレ
イ面上に投影するフーリエ変換レンズとを設け、上記空
間振幅変調素子及び上記フーリエ変換レンズを、上記ス
レーブレーザ又はマスタレーザのいずれかの正面放射光
の光路中に設置すると共に上記当該設置された側のレー
ザの正面放射光を上記光変調器によって偏向することを
特徴とするフェイズドアレイアンテナ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP69689A JPH02181503A (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | フェイズドアレイアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP69689A JPH02181503A (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | フェイズドアレイアンテナ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02181503A true JPH02181503A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11480929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP69689A Pending JPH02181503A (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | フェイズドアレイアンテナ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02181503A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006506855A (ja) * | 2002-11-13 | 2006-02-23 | レイセオン・カンパニー | 光学的および周波数走査アレイ |
-
1989
- 1989-01-05 JP JP69689A patent/JPH02181503A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006506855A (ja) * | 2002-11-13 | 2006-02-23 | レイセオン・カンパニー | 光学的および周波数走査アレイ |
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