JPH0227802A - アクティブアレーアンテナ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分計） 本発明は、送信用及び受信用のアンテナ素子を備えたア
クティブアレーアンテナであって、送信用アンテナ素子
から送信された電波が、受信用アンテナ素子で受信され
てもこれを除去できる回路を備えたアクティブアレーア
ンテナに関する。

（従来の技術） 衛星移動通信とは、衛星と地球局との通信を意味し、地
球局としては、陸上、海上、航空での移動体が対象とな
る。この様な通信の場合、地球局側のＣ／Ｎ　（キャリ
ア対ノイズ比）を向上させることが必要となる。

一方通信においては、送信、受信の２つの機能を持たせ
ることが必要な条件である。即ち、送信用及び受信用の
アンテナを備えていなければならない。この場合、送信
波及び受信波の２つの信号をどの様にして分離するかが
重要な問題となる。

例えば、Ｌ帯で受信動作する海事衛星通信では、受信周
波数は１．０ＧＨｚで受信レベルが約−１１０ｄＢｍに
対し、送信周波数は、１．５　ＧＨｚで送信レベルは３
５ｄＢｍ程度となる。この様に受信周波数と送信周波数
とは、割と隣接した周波数を用いており、受信レベルに
比べて送信レベルが大きいので、送信用アンテナから送
信された送信信号が受壷信用アンテナを介して受信側に
洩れ込み受信される場合が多くなる。

これを防止するために、従来は、グイプレクサを使い送
信及び受信の２つの信号を分離している。

第４図は、このダイプレクサを用いた従来の電子走査ア
ンテナの構成を示したものである。同図には、送受共用
の複数のアンテナ素子５０，５１．５２と、移相を可変
するための可変移相器５３．５４．５５と、電波を合成
するための合成器５６と、グイプレクサ５７と送信機６
０と受信機６１とが示されている。グイプレクサ５７は
、受信信号は通さず送信信号を通す第１のフィルタ５９
と送信信号は通さず受信信号を通す第２のフィルタ５８
とを備えている。このグイプレクサ５７により、送信信
号と受信信号とを分離している。

しかし、この構成では受信信号が受信機６１に到るまで
に、伝送線路やグイプレクサ５７内の損失により受信信
号が劣化してしまう。即ち、通信システムのＣ／Ｎを劣
化させることになる。また、送受共用アンテナを用いて
いる。このアンテナにおいては、送信、受信を同時に使
うことになり、第２のフィルタ５８は、送信信号は通さ
ないように設計していたとしても、送受を同時に用いて
いることにより、送信信号は、少なからず受信１機６１
に洩れ受信されてしまう。

この伝送線路の損失を改良する方法としては、各アンテ
ナ素子にアクティブ素子（低雑音増幅器ＬＮＡ　　Ｌｏ
ｗ　Ｎｏ１ｓｅ　ＡｍｐＪｉｔｉｅｖ　　）を挿入して
線路損失を補償するものがある。しかし、この方法にも
欠点がある。ＬＮＡは通常広帯域で動作するため、ＬＮ
Ａの飽和レベル以上の大きな送信波がアンテナを介して
入力されるとＬＮＡは正常に動作しない。このため、少
くともＬＮＡの増幅利得分程度の送信波を低下させるフ
ィルタが必要となる。十分低いＮＦ　（Ｎｏ　ｉｓｅ　
Ｆｉｇｕｖｅ）ｏ　ＬＮ　Ａを用いてもその前段にある
フィルターの損失はＣ／Ｎを劣化させる原因となる。現
状ではフィルターとして誘電体共振器型のものが最も損
失が低く、Ｌ帯の海事衛星通信の場合で約１ｄＢである
、しかもその物理的寸法は大きく用い奉るテンテナ径以
上のものとなってしまう。さらに近年は、移担器やＬＮ
ＡがＭＭＩＣＣモノリシ、クマイクロ波集積回路）化さ
れ小形になっており、アンテナにおいてもマイクロスト
リップアンテナのように薄形化が可能になってきている
。このためこれらを組み合わせた小形で薄いアクティブ
アレーアンテナが移動体への応用として望まれている。

しかし前記したようにアクティブアレーアンテナを小形
薄形化するためには低損失フィルターの物理的大きさを
克服しなければならない最大の問題につき当る。これは
、フィルタを小形にできる他の方法であるＧａＡｓやＳ
　Ａ　Ｗ　７４ルターではθが低く損失が多すぎ、はと
んど不可能である。

以上ノように、小形薄形のアクティブアレーを構成する
ために最もネックとなる送信波抑圧を小形薄形に構成す
る方法が必要となっている。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べてきたように１従来のアクティブアレーアンテ
ナは、ダイプレクサを用いて送信信号と受信信号を分離
しているので、グイプレクサ内のフィルタにより、受信
信号及び送信信号のレベルが劣化してしまう。即ちＣ／
Ｎが劣化してしまうことになる。また、送受共用のアン
テナを用いているので、少なからず送信信号が受信され
゛ることになる。従って、受信信号と一諸に洩れ受信さ
れた送信信号を完全に除去できないためにＣ／Ｎが劣化
してしまうという問題点があった。

本発明は、これらの点を鑑みてなされたもので、送信及
び受信について別々のアンテナ素子を用い受信アンテナ
素子で受信された洩れ送信信号を除去でき、受信信号と
送信信号のレベル劣化が少ないアクティブアレーアンテ
ナを提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、送信用及
び受信月別々のアンテナ素子を夫々複数備えたアクティ
ブアレーアンテナにおいて、この複数の受信用アンテナ
素子それぞれには、フィードバックループ回路が接続さ
れている。このフィードバックループ回路は、受信用ア
ンテナ素子で受信された受信信号から送信波情報を除去
する差回路部と、この差回路部の出力信号と送信用アン
テナ素子に入力される送信信号との相関をとる相関器と
、この相関器からの振幅及び位相情報に応じて送信信号
の振幅と位相を可変させる振幅位相可変部と、この振幅
位相可変部により振幅及び位相の可変された送信波情報
を発生させる送信波情報発生部とから構成されている。

そして、このフィードバックループ回路の差回路部の出
力を受信情報とすることを特徴とするものである。

（作用） 送信用と受信用のアンテナ素子を別々に設け、送信信号
が送信用アンテナ素子に至るまでに受信信号と混合され
ないようにしている。

また、受信用アンテナ素子それぞれにおいて１送信用ア
ンテナ素子から送信された送信波が洩れ受信された場合
でもこの洩れ受信された送信波を除去するためのループ
回路を受信用アンテナ素子に接続させて洩れ受信された
送信波を取り除いている０このループ回路の構成につい
て述べる。相関器で送信用アンテナに入力される送信情
報と受信用アンテナ素子で受信された受信信号の相関が
とられる。互いに相関がある送信信号の振幅・と位相情
報が出力され、この振幅及び位相情報に応じて送信用ア
ンテナ素子から送信する送信信号の振幅と位相が振幅位
相可変部で可変される。そして、この振幅位相可変部で
可変させた送信信号を元にして送信波情報発生部で送信
波情報を発生させる。

この発生された送信波情報を差回路により受信用アンテ
ナ素子から受信された受信信号から差し引く。そして、
差し引かれた信号を受信情報として取り出す。この受信
情報は、送信信号と相関関係がないので、減衰なくとり
だせる。また、このループ回路は、相関のある送信信号
を最小にするように動作するものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示した図である。以下、同
図を用いて本発明の詳細な説明する。アクティブアレー
アンテナの構成は、複数用意された送信用のアンテナ素
子１．３．５と、同じく複数用意された受信用のアンテ
ナ素子２．４．６と、送信信号と受信信号とを分離する
ための送受信モジュール７．８．９と、送信信号を発生
させるための送信機１０と、受信用のアンテナ素子２．
４．６で受信された受信信号を合成するための合成器１
１と、合成器１１から出力された受信信号を受信するた
めの受信機１２とから成る。

即ち、送信＠１０から送信された送信信号↓ま、送受信
モジュール７．８．９に入力される。送受信モジュール
７．８．９に入力された送信信号は、送信用のアンテナ
素子１，３．５から直接送信される。一方、受信用のア
ンテナ素子２．４．６で受信された受信信号は、送受信
モジュール７１８１９で送信用のアンテナ素子１．３．
５から送信された送信信号のうち洩れ受信されたものを
除去させて純粋な受信信号を合成器１１へ出力する。合
成器１１は、送受信モジュール７．８．９から出力され
た受信信号を合成させて受信機１２・に出力する。そし
て受信機１２には、純粋な受信信号が受信される。

次に、送受信モジュール７．８．９のうち送受信モジュ
ール７を一例にとり以下にこの動作を第２図を用いて説
明する。尚、他の送受信モジュール８．９においても同
じ構成のものであり、同じ動作をするものである。まず
送受信モジ為−ル７全体の構成について述べる。送信側
としては、送信機１０から出力された送信信号を増幅す
るためのアンプ２２と、ある特定のバンドだけ送信信号
を出力するためのフィルタ２３と、相関器２６や振幅調
整器２７や送信用アンテナ素子１に出力する送信信号を
分配するための分配器２４とから成る。受信側としては
、受信用アンテナ素子２で受信された受信信号のうち送
信用アンテナ素子ｌから送信された信号を除去させる様
に働く差回路２９と、受信信号を相関器２６や低雑音増
幅器３１に分配して出力するための分配器３０と、分配
器３０の出力と分配器２４の出力の相関をとるための相
関器２６と、相関器２６の出力を積分するための積分器
２５と、分配器２４の出力を参照して積分器２５の出力
で振幅を調整するための振幅調整器２７と、積分器２５
の出力で位相を可変させてこれを差回路２９に出力する
可変位相器２８と、分配器３０の出力を受けて雑音を除
去して真の受信信号を増幅させるための低雑音増幅器３
１と、移相を調整して合成器１１へ出力するための移相
器３２とから成る。

次に各部の一連の動作について以下に説明する。

まず、送信について述べる送信機１０から出力された送
信信号はアンプ２２に入力される。アンプ２２では、送
信信号を増幅してフィルタ２３に出力する。フィルタ２
３は、例えば、バンドパスフィルタの様な特定のバンド
１．５　Ｇ　Ｈｚ帯のみを出力させるように動作する。

即ち、フィルタ２３であるバンドの送信信号が出力され
る。フィルタ２３から出力された送信信号は、分配器２
４に入力される。分配器２４では、送信信号を３つに分
配して、１つは相関器２６に、もう１つは、振幅調整器
２７に、更にもう１つは、送信用アンテナ素子ｌに入力
させる。そして、送信用アンテナ素子１から送信信号が
電波として送信される。更に受信について次に述べる。

受信用アンテナ素子２から例えば、１．　ｏ、ｏ　Ｈｚ
の受信信号が受信される。。また、送信用アンテナ素子
１から送信される送信信号の送信レベルが、この受信信
号の受信レベルに比べて大きい。そして、送信用アンテ
ナｌと受信用アンテナ２とは隣接して設置されているの
で、受信用アンテナ２で送信用アンテナ１から送信され
た例えば、ｌ、　５　Ｇ　Ｈｚの送信信号が洩れ受信さ
れる。従って、受信用アンテナ２からは、受信信号と送
信信号の使用周波数が隣接しているので、この洩れ送信
信号と受信信号が受信される。この２つの信号のうち洩
れ受信された送信信号は、以下に説明する送信信号を除
去するためのフィードバックループ回路で取り除かれて
受信信号のみが合成器１１に出力されることになる。こ
のフィードバックループ回路について次に説明する。洩
れ送信信号と受信信号は、差回路２９に入力される。

この差回路２９の出力は、分配器３０に入力され、２つ
に分配され、１つは相関器２６へ、もう１つは、低雑音
増幅器３１へ出力される。分配器３゜から出力された信
号のうち相関器２６へ入力された信号については、分配
器２４から出力された送信信号と相関が取られる。即ち
、分配器２４から出力された送信信号と、分配器３０か
ら出力された信号のうち洩れ送信信号とに相関があるの
で、この分配器２４から出力された送信信号と分配器３
０から出力された洩れ送信信号との位相及び振幅の違い
を表わす情報が相関器２６から出力される。この出力さ
れた送信信号情報は、積分器２５に入力され、積分され
て振幅調整器２７と可変位相器２８へ出力される。また
、振幅調整器２７では、分配器２４からの信号を受けて
、この信号を積分器２５の出力を用いて両者の振幅が合
う様に調整して、この調整された信号は可変位相器２８
に出力される。同じく、可変位相器２８では、振幅調整
器２７の出力を積分器２５の出力を用いて両者の位相が
合う様に調整している。そして、この調整された信号即
ち洩れ送信信号と位相及び振幅の同じものが差回路２９
に出力されて、この差回路２９で受信用アンテナ２を介
して受信された洩れ送信信号と受信信号のうち洩れ送信
信号が取り除かれて分配器３０に出力される。しかし゛
、完全には、洩れ送信信号はこの時点で取り除かれてい
ない。しかし、この一連のフィードバックループ回路で
何回かフィードバックループさせることで除去を行って
いる。このループ回路は、相関のある信号のみ除去する
もので相関のない信号については、何ら影響はない。そ
して、完全に洩れ送信信号が取り除かれてしまった受信
信号が低雑音増幅器３１に入力される。低雑音増幅器３
１では、雑音成分をおさえて、受信信号を増幅して可変
位相器３２に入力する。この可変位相器３２は、受信用
アンテナ素子２で受信するための受信信号が到来する方
向に指向性を向けさせる働きをしている。そして、この
可変位相器３２を通った受信信号は、合成器１１に入力
され、洩れ送信信号の除去された受信信号が合成器１１
で受かることになる０ 以上の構成において、差回路２９、分配器２４．３０は
マイクロストリップラインの技術で薄く実現でき、損失
も極めて少なくできる。第３図ｋ。

以上の構成を小型薄形にした場合の一例を示す。

同図を用いて小型薄形化の一例を説明する。アンテナ素
子に関しては、誘電体基板４１の上にマイクロストリッ
プ形のアンテナ４０として構成させ、スロット４２を介
して励振させている。この誘電体基板の厚さは１〜３Ｉ
ＩＩＢ程度でできる。スロット４２を励振させるマイク
ロストリップライン４４は、洩れ送信信号を除去するフ
ィードバックループ回路４３に導かれる。その後、低雑
音増幅器４５や可変移相器４６を通って、図示していな
い合成器へと信号が導かれる。この様な構成とすること
で、低雑音増幅器や可変移相器は、チップ化して数組×
数關のＧａＡｓ基板につくることができ、厚さも２〜３
ｍｓ程度にすることが可能である。従って極めて薄い送
受信モジュールを構成できる。

尚、可変移相器は、低雑音増幅器の後段に配置したが、
受信用アンテナ素子の出力のすぐ後に配置してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述してきたように１本発明によれば、送信用アン
テナ素子と受信用アンテナ素子を備えたアクティブアン
テナにおいて、受信用アンテナ素子で受信された信号の
うち送信用アンテナ素子から送信された信号が洩れ受信
されていたとしても１受信用アンテナ素子に送信波抑圧
のためのフィードバックループ回路を接続した構成にす
ることで１洩れ送信信号を除去した純粋な受信信号が受
信できる。また、この洩れ送信信号の除去に関しては、
もとの送信信号と受信信号との相関をとり相関の有るも
のを除去しているので、もとの送信信号と相関のない純
粋な受信信号については、何ら影響されず、損失の少な
い真の受信信号が得られる。そして、従来のアクティブ
アンテナは、グイプレクサの分大型罠なっていたが、基
板上にでも構成できるものであり小型薄形化を実現でき
る。更に洩れ受信されたフィードバックループ回路の構
成によりアンテナ忙入力される送信波のレベル等が変化
しても自動的に追従して動作し安定な動作が期待できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示した図、第２図は、本
発明の送受信モジュールの一構成を示した図、第３図は
、本発明の一構成を基板上で構成した場合の一例を示し
た図、第４図は従来例を示した図である。 １、．３．５・・・送信用アンテナ素子・２．４．６・
・・受信用アンテナ素子、７．８．９・・・送受信モジ
ュール、 １０・・・送信機、 １１・・・合成器、 １２・・・受信機、 ２４．３０・・・分配器、 ２９・・・差回路、 ３１・・・低雑音増幅器、 ２８・・・可変位相器。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　松　　山　光　　之 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の受信用アンテナ素子と、複数の送信用アンテナ素
   子とを備え、情報の送受信を行なうアクティブアレーア
   ンテナにおいて、 前記複数の受信用アンテナ素子それぞれには、フィード
   バックループ回路が接続されており、このフィードバッ
   クループ回路は、前記受信用アンテナ素子で受信された
   受信信号から送信波情報を除去する差回路部と、 この差回路部の出力信号と前記送信用アンテナ素子に入
   力される送信信号との相関をとる相関器と、 この相関器からの振幅及び位相情報に応じて前記送信信
   号の振幅と位相を可変させる振幅位相可変部と、 この振幅位相可変部により振幅及び位相の可変された前
   記送信波情報を発生させ、この発生された送信波情報を
   前記差回路部に入力させる送信波情報発生部と からなり、前記差回路部の出力を受信情報とすることを
   特徴とするアクティブアレーアンテナ。