JPH06310929A - フェーズドアレイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送受信モジュールの小型化、軽量化、低価格
化、および信頼性の向上がはかれるフエーズドアレイア
ンテナを得る。 【構成】 点検用素子アンテナから点検用送信信号の電
波を放射し、それを素子アンテナで受信している送受信
モジュールを制御器の制御で順番に選択し、出力される
点検用受信信号を受信器に入力し、また制御器が順番に
選択した送受信モジュールの素子アンテナより点検用送
信信号による電波を放射し、それを点検用素子アンテナ
で受信した点検用モジュールからの点検用受信信号を受
信器に入力し、また送信系や受信系の点検時に移相器の
位相データを変化させ、また制御器にエコーバック機能
を、送受信モジュールにフィードバック機能を付加し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フェーズドアレイア
ンテナに関するものであり、特にその送受信モジュール
の点検に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来のフェーズドアレイアンテ
ナを示すブロック図である。図において、１は平面状あ
るいは曲面状の開口面に配列された複数の素子アンテナ
であり、２はこれら素子アンテナ１の各々に対応して設
けられて送信信号および受信信号の増幅を行い、それぞ
れが対応する素子アンテナ１の送受信位相を移相する移
相器を内蔵している送受信モジュールである。３は送信
信号を生成する励振器であり、４は受信信号の受信検波
を行う受信器である。５はこの励振器３からの送信信号
を各送受信モジュール２へ分配する分配器、および各送
受信モジュール２からの受信信号を合成して受信器４に
送る合成器として作用する分配合成器であり、６はこの
分配合成器５と励振器３および受信器４との間に配置さ
れ、送信信号と受信信号とを切り替えるサーキュレータ
である。７は各送受信モジュール２内の移相器の移相量
の制御を含む、当該フェーズドアレイアンテナの全体制
御を行う制御器である。８は素子アンテナ１の１つを点
検用素子アンテナ９としてその点検用素子アンテナ９に
接続され、前記励振器３の発生する点検用送信信号を当
該点検用素子アンテナ９に供給する点検用モジュールで
ある。

【０００３】また、図１０は送受信モジュール２の構成
を示すブロック図である。図において、３１は当該送受
信モジュール２が接続されている素子アンテナ１の送受
信位相を移相する移相器であり、３２は送信信号と受信
信号の切り替えを行うサーキュレータ、３３は送信信号
の増幅を行う送信増幅器である。３４は点検のために送
信信号を検出する送信検出器であり、３５は素子アンテ
ナ１への送信信号と素子アンテナ１からの受信信号を切
り替えるサーキュレータである。３６は素子アンテナ１
からの受信信号のリミッタであり、３７はこのリミッタ
３６からの反射信号を吸収するアイソレータ、３８は受
信信号を増幅する低雑音増幅器である。３９は点検のた
めに受信信号を検出する受信検出器であり、４０は受信
系点検時の受信信号を吸収するアイソレータ、４１は受
信系点検の受信信号を次段に送らないための切替スイッ
チである。４２は制御器７からの制御データに基づいて
動作し、当該送受信モジュール２の全体制御を行う制御
回路である。

【０００４】次に動作について説明する。なお、ここで
は送受信モジュール２の動作の点検についてのみ説明
し、通常動作についての説明は割愛する。まず、図１０
に示すように構成された送受信モジュール２の送信系の
点検について説明する。送信系の点検時には、励振器３
の生成した送信信号がサーキュレータ６を介して分配合
成器５に入力され、該分配合成器５で分配されて各送受
信モジュール２に供給される。各送受信モジュール２で
は入力された送信信号を移相器３１で移相し、サーキュ
レータ３２を介して送信増幅器３３に入力する。この送
信増幅器３３で増幅された送信信号はサーキュレータ３
５を介して素子アンテナ１より電波として放射される。
その時、この送信増幅器３３で増幅した送信信号を送信
検出器３４で検出することによって送信系の正常／異常
を判定する。

【０００５】次に、上記送受信モジュール２の受信系の
点検について説明する。受信系の点検に際しては、励振
器３より点検用送信信号を生成してそれを点検用モジュ
ール８に供給する。点検用モジュール８は受け取った点
検用送信信号を増幅して点検用素子アンテナ９より電波
として放射する。この電波は各素子アンテナ１で受信さ
れて、その各々に対応した送受信モジュール２に入力さ
れる。各送受信モジュール２ではその点検用受信信号を
サーキュレータ３５、アイソレータ３７、リミッタ３６
を介して低雑音増幅器３８に入力して増幅して次段に送
る。この時、切替スイッチ４１はダミー側に切り替えら
れているため、低雑音増幅器３８で増幅された点検用受
信信号は反射されてアイソレータ４０で吸収される。こ
の低雑音増幅器３８で増幅された点検用受信信号を受信
検出器３９で検出することによって受信系の正常／異常
を判定する。

【０００６】なお、このような従来のフェーズドアレイ
アンテナに関連した技術が記載されされている文献とし
ては、この他にも、例えば特開平２−２０２７０６号公
報などがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のフェーズドアレ
イアンテナは以上のように構成されているので、送信系
の点検を行うための送信検出回路３４、および受信系の
点検を行うための受信検出器３９をそれぞれ各送受信モ
ジュール２内に備えておくことが必要で、送受信モジュ
ール２の小型化、軽量化の妨げとなるという問題点があ
った。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、送受信モジュールの小型化、
軽量化が容易で、さらに低価格化、および信頼性の向上
もはかれるフェーズドアレイアンテナを得ることを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るフェーズドアレイアンテナは、素子アンテナの１つ
を点検用として用い、励振器からの点検用送信信号をそ
の点検用素子アンテナに供給する点検用モジュールを設
け、この点検用素子アンテナから放射された電波を受信
する各素子アンテナに接続されている送受信モジュール
を順番に選択して、その送受信モジュールからの点検用
受信信号を受信器に入力させる機能を制御器に持たせた
ものである。

【００１０】また、請求項２に記載の発明に係るフェー
ズドアレイアンテナは、点検用素子アンテナの受信電波
に基づく点検用受信信号を受信器に入力する機能を前記
点検用モジュールにさらに持たせるとともに、送受信モ
ジュールを順番に選択して励振器からの点検用送信信号
を供給する機能を前記制御器にさらに持たせたものであ
る。

【００１１】また、請求項３に記載の発明に係るフェー
ズドアレイアンテナは、選択した送受信モジュール内の
移相器の位相データを変化させる機能を前記制御器にさ
らに持たせたものである。

【００１２】また、請求項４に記載の発明に係るフェー
ズドアレイアンテナは、各送受信モジュールの制御回路
に受け取った点検用制御データのフィードバック機能を
持たせるとともに、制御器には各送受信モジュールに点
検用制御データを送出し、返送されたデータに基づいて
当該送受信モジュールの制御回路の動作点検を行うエコ
ーバック機能を持たせたものである。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明における制御器は、点検
用モジュールに接続された点検用素子アンテナから放射
される電波を受信している各素子アンテナに接続された
送受信モジュールを順番に選択して、その送受信モジュ
ールからの点検用受信信号を受信器に入力させることに
より、各送受信モジュールの受信系の点検を受信器で集
中的に行えるようにし、各送受信モジュール毎に受信検
出器を備える必要のないフェーズドアレイアンテナを実
現する。

【００１４】また、請求項２に記載の発明における点検
用モジュールは、制御器が順番に選択した送受信モジュ
ールに接続された素子アンテナより点検用素子アンテナ
が受信した電波に基づく点検用受信信号を受信器に入力
することにより、各送受信モジュールの送信系の点検を
受信器で集中的に行えるようにし、各送受信モジュール
内の送信検出器を不要とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明における制御
器は、送受信モジュールの送信系あるいは受信系の点検
時にその移相器の位相データを変化させることにより、
送受信モジュール内の移相器の点検を可能とする。

【００１６】また、請求項４に記載の発明における制御
器は、エコーバック機能を備え、送出した点検用制御デ
ータを受けた送受信モジュールがそのフィードバック機
能によって返送してくるデータを検出することにより、
各送受信モジュール内の制御回路の動作を点検する。

【００１７】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に
ついて説明する。図１は請求項１に記載した発明の一実
施例を示すブロック図である。図において、１は素子ア
ンテナ、３は励振器、５は分配器および合成器として作
用する分配合成器、６はサーキュレータ、８は点検用モ
ジュール，９は点検用素子アンテナであり、図９に同一
符号を付した従来のそれらと同一、もしくは相当部分で
あるため、詳細な説明は省略する。１０は図２を用いて
後に説明する送受信モジュールであり、１１は分配合成
器５よりサーキュレータ６を介して送られてくる点検用
受信信号を検出して、各送受信モジュール１０の受信系
の正常／異常を判定する機能を備えている点で、図９に
符号４を付したものとは異なる受信器である。１２は各
送受信モジュール１０を順番に選択して、それぞれの送
受信モジュール１０からの点検用受信信号を受信器１１
に入力させて、送受信モジュール１０の受信系を１台ず
つ点検する機能を有する点で、図９に符号７を付したも
のとは異なる制御器である。

【００１８】また、図２は前記送受信モジュール１０の
構成を示すブロック図である。図において、３１は移相
器、３２はサーキュレータ、３３は送信増幅器、３４は
送信検出器、３５はサーキュレータ、３６はリミッタ、
３７はアイソレータ、３８は低雑音増幅器、４０はアイ
ソレータ、４２は制御回路で、いずれも図１０に同一符
号を付した従来のそれらと同一、もしくは相当部分であ
る。なお、この送受信モジュール１０は、受信系の点検
のための受信検出部３９、および切替スイッチ４１が省
かれている点で、図１０に示した従来の送受信モジュー
ル２とは異なっている。

【００１９】次に動作について説明する。ここで、送信
系の点検は従来の場合と同様に行われるためその説明は
省略し、受信系の点検についてのみ説明する。受信系の
点検に際して、励振器３の生成した点検用送信信号は点
検用モジュール８で増幅されて点検用素子アンテナ９よ
り電波として放射される。この電波は各素子アンテナ１
で受信されて、その各々に対応した送受信モジュール１
０に点検用受信信号として入力される。ここで、受信系
の点検時には制御器１２の制御によって送受信モジュー
ル１０中の１つが順番に選択されており、その選択され
た送受信モジュール１０において点検用受信信号がサー
キュレータ３５、アイソレータ３７、リミッタ３６を介
して低雑音増幅器３８に入力されて増幅される。低雑音
増幅器３８で増幅された点検用受信信号はアイソレータ
４０、サーキュレータ３２、移相器３１を介して出力さ
れる。

【００２０】この選択された送受信モジュール１０より
出力された点検用受信信号は、分配合成器５、およびサ
ーキュレータ６を経由して受信器１１に入力される。受
信器１１はこの選択された送受信モジュール１０からの
点検用受信信号を検出することによって、当該送受信モ
ジュール１０の受信系の正常／異常を判定する。以下、
制御器１２の制御によって、各送受信モジュール１０を
順番に切り替えながら同様に処理することで、全送受信
モジュール１０の受信系を点検する。これにより、各送
受信モジュール１０内には個別に受信検出器３９を設け
ておく必要がなくなる。

【００２１】実施例２．なお、上記実施例１では、受信
系の点検のみを受信器で集中して行う場合について述べ
たが、送信系の点検も集中的に行うようにしてもよい。
図３は請求項２に記載したそのような発明の一実施例を
示すブロック図で、相当部分には図１と同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００２２】図において、１３は図４を用いて後に説明
する送受信モジュールであり、１４は点検用素子アンテ
ナ９の受信した電波に基づく点検用受信信号を、後述す
る受信器に入力する機能を有している点で、図１に符号
８を付して示したものとは異なる点検用モジュールであ
る。１５はこの点検用モジュール１４から送られてくる
点検用受信信号を検出して、各送受信モジュール１３の
送信系の正常／異常を判定する機能も備えている点で、
図１に符号１１を付したものとは異なる受信器であり、
１６はこの受信器１５への点検用受信信号と励振器３か
らの点検用送信信号との切り替えを行うサーキュレータ
である。１７は各送受信モジュール１３を順番に選択し
て、励振器３からの点検用送信信号を選択した送受信モ
ジュール１３に順次供給する機能も有している点で、図
１に符号１２を付したものとは異なる制御器である。

【００２３】また、図４は前記送受信モジュール１３の
構成を示すブロック図で、図中、各部には図１の相当部
分と同一の符号を付してその説明を省略する。なお、こ
の送受信モジュール１３は、送信系の点検のための受信
検出部３４が省かれている点で、図２に示した実施例１
における送受信モジュール１０とは異なっている。

【００２４】次に動作について説明する。ここで、受信
系の点検については実施例１の場合と同様であるためそ
の説明は省略し、送信系の点検についてのみ説明する。
送信系の点検に際して、励振器３の生成した点検用送信
信号はサーキュレータ６を介して分配合成器５に送ら
れ、そこで分配されて各送受信モジュール１３に入力さ
れる。ここで、送信信系の点検時にも制御器１７の制御
によって送受信モジュール１３中の１つが順番に選択さ
れており、その選択された送受信モジュール１３におい
てのみ点検用送信信号が移相器３１、サーキュレータ３
２を介して送信増幅器３３に入力されて増幅され、素子
アンテナ１より電波にて放射される。

【００２５】この電波は点検用素子アンテナ９で受信さ
れ、それに基づいて点検用モジュール１４の送出する点
検用受信信号がサーキュレータ１６を介して受信器１５
に入力される。受信器１５はこの点検用モジュール１４
からの点検用受信信号を検出することによって、前記制
御器１７によって選択された送受信モジュール１３の送
信系の正常／異常を判定する。以下、制御器１７の制御
によって、各送受信モジュール１３を順番に切り替えな
がら同様に処理することで、全送受信モジュール１３の
送信系を点検する。これにより、各送受信モジュール１
３内には図１０における送信検出器３４も個別に設けて
おく必要がなくなる。

【００２６】実施例３．また、上記実施例では、送受信
モジュール１３の送信系と受信系の正常／異常の点検を
行う場合について説明したが、送受信モジュール１３内
の移相器３１の点検も行うようにしてもよい。図５は請
求項３に記載したそのような発明の一実施例を示すブロ
ック図で、相当部分には図３と同一符号を付してその説
明を省略する。図において、１８は選択した送受信モジ
ュール１３内の移相器３１の位相データを変化させる機
能をさらに持たせた点で、図３に符号１７を付したもの
とは異なる制御器である。１９はこの制御器１８にて移
相器３１の移相量が制御された送受信モジュール１３、
あるいは点検用モジュール１４からの点検用受信信号を
位相検波する機能を備えている点で、図３に符号１５を
付したものとは異なる受信器である。

【００２７】また、図６は送受信モジュール１３の構成
を示すブロック図で、図中、各部には図１の相当部分と
同一の符号を付してその説明を省略する。なお、この送
受信モジュール１３は図４に示した実施例２における送
受信モジュールと基本的に同等のものである。

【００２８】次に動作について説明する。制御部１８は
送信系もしくは受信系の点検時において、選択した送受
信モジュール１３の移相器３１に与える位相データを変
化させる。この位相データは送受信モジュール１３の制
御回路３２に入力され、制御回路３２はその位相データ
に従って移相器３１の移相量を制御する。このようにし
て移相量の制御を行いながら、実施例１または実施例２
で説明した、受信系もしくは送信系の点検を行う。即
ち、受信系の点検時には、制御器１８によって選択され
て移相器３１の移相量が制御された送受信モジュール１
３からの点検用受信信号が受信器１９に入力され、ま
た、送信系の点検時には、制御器１８によって選択され
て移相器３１の移相量が制御された送受信モジュール１
３の素子アンテナ１の放射した電波を、点検用素子アン
テナ９にて受信した点検用モジュール１４からの点検用
受信信号が受信器１９に入力される。受信器１９は入力
された点検用受信信号を位相検波することにより、制御
器１８の選択した送受信モジュール１３内の移相器３１
の点検を行う。

【００２９】実施例４．次に、この発明の実施例４を図
について説明する。図７は請求項４に記載した発明の一
実施例を示すブロック図で、相当部分には図５と同一符
号を付してその説明を省略する。図において、２０は受
け取った点検用制御データのフィードバック機能を備え
ている点で、図５に符号１３を付したものとは異なる送
受信モジュールであり、２１はそれら各送受信モジュー
ル２０に点検用制御データを送出し、返送されてくるデ
ータに基づいてその送受信モジュール２０の制御回路の
動作点検を行うエコーバック機能を備えている点で、図
５に符号１８を付したものとは異なる制御器である。

【００３０】また、図８は送受信モジュール２０の構成
を示すブロック図で、図中、４３は前記フィードバック
機能を有する点で、図６に符号４２を付したものとは異
なった制御回路であり、他の各部には図６の相当部分と
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３１】次に動作について説明する。制御器２１は
送受信モジュール２０内の制御回路４３を点検する場
合、送受信モジュール２０中の１つを選択し、それに対
して点検用制御データを送出する。この点検用制御デー
タを受け取った送受信モジュール２０の制御回路４３
は、そのフィードバック機能によってデータを制御器２
１に返送する。制御器２１は送受信モジュール２０より
正常にデータが返送されてきた場合、その送受信モジュ
ール２０の制御回路４３は正常であると判定し、正常に
データが返送されてこない場合、その送受信モジュール
２０の制御回路４３は異常であると判定する。

【００３２】実施例５．なお、上記各実施例では、励振
器からの送信信号を各送受信モジュールへ分配する分配
器と、各送受信モジュールからの受信信号を合成して受
信器に送る合成器とを一体化した分配合成器を用いたも
のを示したが、それらを独立した分配器および合成器と
して配置してもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、点検用モジュールの点検用素子アンテナから点
検用送信信号による電波を放射し、それを素子アンテナ
で受信している各送受信モジュールを制御器の制御によ
って順番に選択して、それらより出力される点検用受信
信号を受信器に入力させるように構成したので、各送受
信モジュールの受信系の点検が受信器にて集中的に行え
るようになり、各送受信モジュール内の受信検出器を削
除することが可能となって、小型化、軽量化、低価格化
が容易にはかれ、信頼性も向上させることのできるフェ
ーズドアレイアンテナが得られる効果がある。

【００３４】また、請求項２に記載の発明によれば、制
御器が順番に選択した送受信モジュールの素子アンテナ
より点検用送信信号による電波を放射し、それを点検用
素子アンテナで受信した点検用モジュールから出力され
る点検用受信信号を受信器に入力するように構成したの
で、各送受信モジュールの送信系の点検が受信器で集中
的に行えるようになり、各送受信モジュール内の送信検
出器を削除することが可能となって、小型化、軽量化、
低価格化が容易にはかれ、信頼性も向上させることので
きるフェーズドアレイアンテナが得られる効果がある。

【００３５】また、請求項３に記載の発明によれば、送
受信モジュールの送信系あるいは受信系の点検時にその
移相器の位相データを、制御器の制御によって変化させ
るように構成したので、送受信モジュール内の移相器を
点検することが可能となる効果がある。

【００３６】また、請求項４に記載の発明によれば、点
検用制御データを送出し、送受信モジュールのフィード
バック機能によって返送されてくるデータを検出するエ
コーバック機能を、制御器に付加するように構成したの
で、送受信モジュール内の制御回路の動作点検が可能と
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるフェーズドアレイア
ンテナを示すブロック図である。

【図２】上記実施例における送受信モジュールの構成を
示すブロック図である。

【図３】この発明の実施例２によるフェーズドアレイア
ンテナを示すブロック図である。

【図４】上記実施例における送受信モジュールの構成を
示すブロック図である。

【図５】この発明の実施例３によるフェーズドアレイア
ンテナを示すブロック図である。

【図６】上記実施例における送受信モジュールの構成を
示すブロック図である。

【図７】この発明の実施例４によるフェーズドアレイア
ンテナを示すブロック図である。

【図８】上記実施例における送受信モジュールの構成を
示すブロック図である。

【図９】従来のフェーズドアレイアンテナを示すブロッ
ク図である。

【図１０】その送受信モジュールの構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 素子アンテナ ３ 励振器 ５ 分配合成器（分配器、合成器） ８ 点検用モジュール ９ 点検用素子アンテナ １０ 送受信モジュール １１ 受信器 １２ 制御器 １３ 送受信モジュール １４ 点検用モジュール １５ 受信器 １７ 制御器 １８ 制御器 １９ 受信器 ２０ 送受信モジュール ２１ 制御器 ３１ 移相器 ４３ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の素子アンテナと、各々が前記素子
   アンテナの送受信位相を移相する移相器を内蔵して、前
   記素子アンテナの各々に対応して設けられた送受信モジ
   ュールと、励振器からの送信信号を前記各送受信モジュ
   ールへ分配する分配器と、前記各送受信モジュールから
   の受信信号を合成して受信器に送る合成器と、前記各送
   受信モジュールの制御を行う制御器とを備えたフェーズ
   ドアレイアンテナにおいて、前記励振器に点検用送信信
   号を発生する機能を持たせ、前記素子アンテナの１つを
   点検用として、当該点検用素子アンテナに前記励振器か
   らの点検用送信信号を供給する点検用モジュールを接続
   し、前記制御器に、前記点検用素子アンテナから放射さ
   れた電波を受信している前記各素子アンテナに接続され
   た送受信モジュールを順番に選択して、その送受信モジ
   ュールからの点検用受信信号を前記受信器に入力させる
   機能を持たせたことを特徴とするフェーズドアレイアン
   テナ。
2. 【請求項２】 前記点検用モジュールに、前記点検用素
   子アンテナの受信した電波に基づく点検用受信信号を前
   記受信器に入力する機能も持たせ、前記制御器にはさら
   に、前記送受信モジュールを順番に選択して前記励振器
   からの点検用送信信号を供給する機能を持たせたことを
   特徴とする、請求項１に記載のフェーズドアレイアンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 前記制御器に、選択した前記送受信モジ
   ュール内の移相器の位相データを変化させる機能をさら
   に持たせたことを特徴とする、請求項１または２に記載
   のフェーズドアレイアンテナ。
4. 【請求項４】 複数の素子アンテナと、各々が前記素子
   アンテナの送受信位相を移相する移相器を内蔵して、前
   記素子アンテナの各々に対応して設けられた送受信モジ
   ュールと、励振器からの送信信号を前記各送受信モジュ
   ールへ分配する分配器と、前記各送受信モジュールから
   の受信信号を合成して受信器に送る合成器と、前記各送
   受信モジュールの制御を行う制御器とを備えたフェーズ
   ドアレイアンテナにおいて、前記制御器に、前記各送受
   信モジュールに点検用制御データを送出し、返送されて
   くるデータに基づいて当該送受信モジュールの制御回路
   の動作点検を行うエコーバック機能を持たせ、前記各送
   受信モジュールの制御回路には、受け取った前記点検用
   制御データのフィードバック機能を持たせたことを特徴
   とするフェーズドアレイアンテナ。