JPH07162223A

JPH07162223A - アンテナ回路

Info

Publication number: JPH07162223A
Application number: JP5302489A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamitsuna; 秀樹上綱; Hirotsugu Ogawa; 博世小川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1995-06-23
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JP3271400B2

Abstract

(57)【要約】【目的】無線信号を放射するアンテナ装置に関し、簡
潔な構成で小形でありながら高い効率で高周波信号を送
信することのできるアンテナ回路の実現を目的とする。【構成】入力信号を多分配して、各分配枝ごとに振幅
制御手段と位相調整手段とを有する系を、第１の周波数
と第２の周波数についてそれぞれ設け、第１の周波数に
係る系の出力と第２の周波数に係る系の出力とを合成し
た後、それぞれ非線系特性を有するデバイスを通してア
ンテナより放射する如く成し、各アンテナから放射され
る成分の内不要な成分を空間において相殺し、必要な成
分を空間において合成するよう前記位相調整手段によっ
て調整するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無線信号を放射・送信す
るアンテナ装置に関し、特に、簡易な構成で小型であり
ながら高い効率で高周波信号を送信することのできるア
ンテナ回路に係る。

【０００２】

【従来の技術】無線通信に必要なコンポーネントである
アンテナと給電回路および信号処理回路は一般的に個別
構成になっている。

【０００３】図８は従来の技術について説明する図であ
って、数字符号１は局発信号、１９は変調された信号、
９は増幅器、２０は周波数混合回路、２１はフィルタ、
６はアンテナを表している。

【０００４】従来は、図８に示すように、ミリ波等の超
高周波信号を送信する場合、一般的に能動素子の負担を
軽減するために、比較的周波数の低い段階で変調して適
切なレベルになるように増幅した後、周波数変換を行な
うことにより、ミリ波等の超高周波信号に変換して、ア
ンテナから放射していた。この際、周波数変換回路にお
いては、出力端子に出力される非線形により生じる不要
波を抑圧することが必要であり、そのためのフィルタが
使用される。

【０００５】そして、このフィルタの負担を軽減するた
めに、一般的には、図９に示すように、複数の単位非線
形デバイス５およびハイブリッド回路２２を用いたバラ
ンス構成とし、周波数混合器２３の出力端子からアンテ
ナ６へ給電し放射する構成を採用していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
構成では、まず、単位非線形デバイスへの信号の分配／
合成におけるハイブリッド回路での損失が大きくなると
いう好ましくない問題があった。

【０００７】例えば、前述したような、ハイブリッド回
路２２、非線形デバイス５から成る周波数混合器２３を
有する図９のような、２分配／合成の系の場合、理想的
な損失のないハイブリッド回路を用いた場合でも原理的
に６ｄＢの損失を生じる。

【０００８】一方、これらの構成をフェーズドアレーア
ンテナに適用する場合、図１０に示すアンテナ６₁〜６
_n、電力分配回路８₁〜８₃、制御回路１１、周波数混
合器２３₁〜２３_n、電力合成回路２４、振幅／位相可
変器２５₁〜２５_nから成る回路のように、周波数変換
された後のミリ波等の超高周波信号の分配／合成回路が
多数必要となるため、回路規模が大きくなるとともに、
これらに起因する損失がさらに大きくなり、また、分配
／合成回路における位相・振幅の調整を非常に高い精度
で行なわなければならないという問題があった。

【０００９】本発明はこのような従来の課題を解決する
ために成されたものであって、高周波信号を高い効率で
送信することが可能で、小型かつ簡易な構成で実現でき
るアンテナ回路の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の課
題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決され
る。

【００１１】すなわち、請求項１の発明は、入力された
第１の周波数を有する第１の信号を多分配する少なくと
も１つの第１の分配手段と、入力された第２の周波数を
有する第２の信号を多分配する少なくとも１つの第２の
分配手段と、上記第１の分配手段により多分配された信
号をそれぞれ増幅し、または、減衰させる第１の振幅制
御手段と、上記第２の分配手段により多分配された信号
をそれぞれ増幅し、または、減衰させる第２の振幅制御
手段と、

【００１２】上記第１の分配手段により多分配されたそ
れぞれの信号の位相を変移する第１の位相調整手段と、
上記第２の分配手段により多分配されたそれぞれの信号
の位相を変移する第２の位相調整手段と、上記第１およ
び第２の位相調整手段により位相を変移された信号をそ
れぞれ合成する合成手段と、

【００１３】第１の端子と第２の端子を有し、上記合成
手段により合成されたそれぞれの信号を入力し、上記第
１と第２の入力信号の和と差の周波数とそれぞれの信号
の高調波、および、該高調波周波数と入力信号の和と差
の周波数を有する成分を発生させ、上記第２の端子から
出力する非線形特性を有する複数のデバイスと、

【００１４】上記デバイスの第２の端子より出力される
複数の信号を放射する複数のアンテナとを備え、上記複
数のアンテナから放射される成分の内、不要な成分を空
間において相殺し、必要な成分を空間において合成する
よう前記位相調整手段によって調整するように構成した
アンテナ回路である。

【００１５】請求項２の発明は、入力された第１の周波
数を有する第１の信号を互いに第１の位相差を有するよ
うに２分配する第１の分配手段と、入力された第２の周
波数を有する第２の信号を互いに第２の位相差を有する
ように２分配する第２の分配手段と、上記第１または第
２の分配手段により２分配された一方の信号を第３の位
相を有するように位相を変移する第１の位相調整手段
と、

【００１６】上記第１または第２の分配手段により２分
配された他方の信号を第４の位相を有するように位相を
変移する第２の位相調整手段と、上記第１または第２の
分配手段によって分配された一方の信号と、上記第１ま
たは第２の分配手段によって位相を変移された一方の信
号を同位相で合成する第１の合成手段と、

【００１７】上記第１または第２の分配手段によって分
配された他方の信号と、上記第１または第２の位相調整
手段によって位相を変移された他方の信号を同位相で合
成する第２の合成手段と、上記第１の合成手段によって
合成された信号を入力する第１の端子を有し、非線形特
性を有し、上記第１および第２の周波数の第１の混合信
号を発生させ、さらに出力する第２の端子を備えた第１
のデバイスと、

【００１８】上記第２の合成手段によって合成された信
号を入力する第１の端子を有し、上記第１のデバイスと
同様に非線形特性を有し、上記第１および第２の周波数
の第２の混合信号を発生させ、さらに出力する第２の端
子を備えた第２のデバイスと、上記第１のデバイスの上
記第２の端子より出力される第１の混合信号を放射する
第１のアンテナと、上記第２のデバイスの上記第２の端
子より出力される第２の混合信号を放射する第２のアン
テナとを備えて成るアンテナ回路である。

【００１９】請求項３の発明は、入力された第１の周波
数を有する第１の信号を互いに第１の位相差を有するよ
うに２分配する第１の分配手段と、上記第１の分配手段
により分配された第１の信号の一方をそれぞれ互いにπ
の位相差を有するように２分配する第２の分配手段と、
上記第１の分配手段により分配された第１の信号の他方
をそれぞれ互いにπの位相差を有するように２分配する
第３の分配手段と、

【００２０】入力された第２の周波数を有する第２の信
号を互いにπ／４の位相差を有するように４分配する第
４の分配手段と、上記第２の分配手段によって２分配さ
れた一方の信号と、上記第４の分配手段によって４分配
された信号の１つを同位相で合成する第１の合成手段
と、

【００２１】上記第２の分配手段によって２分配された
他方の信号と、上記第４の分配手段によって４分配され
た信号の他の１つを同位相で合成する第２の合成手段
と、上記第３の分配手段によって２分配された一方の信
号と、上記第４の分配手段によって４分配された信号の
他のもう１つを同位相で合成する第３の合成手段と、

【００２２】上記第３の分配手段によって２分配された
他方の信号と、上記第４の分配手段によって４分配され
た信号の他のさらにもう１つを同位相で合成する第４の
合成手段と、上記第１の合成手段によって合成された信
号を入力する第１の端子を有し、非線形特性を有し、上
記第１および第２の周波数の第１の混合信号を発生させ
て、これを出力する第２の端子を備えた第１のデバイス
と、

【００２３】上記第２の合成手段によって合成された信
号を入力する第１の端子を有し、上記第１のデバイスと
同様な非線形特性を有し、上記第１および第２の周波数
の第２の混合信号を発生させて、これを出力する第２の
端子を備えた第２のデバイスと、上記第３の合成手段に
よって合成された信号を入力する第１の端子を有し、上
記第１のデバイスと同様な非線形特性を有し、上記第１
および第２の周波数の第３の混合信号を発生させて、こ
れを出力する第２の端子を備えた第３のデバイスと、

【００２４】上記第４の合成手段によって合成された信
号を入力する第１の端子を有し、上記第１のデバイスと
同様な非線形特性を有し、上記第１および第２の周波数
の第４の混合信号を発生させて、これを出力する第２の
端子を備えた第４のデバイスと、上記第１のデバイスの
上記第２の端子より出力される第１の混合信号を放射す
る第１のアンテナと、

【００２５】上記第２のデバイスの上記第２の端子より
出力される第２の混合信号を放射する第２のアンテナ
と、上記第３のデバイスの上記第２の端子より出力され
る第３の混合信号を放射する第３のアンテナと、上記第
４のデバイスの上記第２の端子より出力される第４の混
合信号を放射する第４のアンテナとを備えて成るアンテ
ナ回路である。

【００２６】請求項４の発明は、上記請求項３記載のア
ンテナ回路において、第１〜第４のアンテナと第１〜第
４のデバイスの第２の端子との間に、第１〜第４のデバ
イスのそれぞれ２つの第２の端子から出力される信号を
合成する２つの合成手段を設け、該合成手段により合成
された成分をそれぞれアンテナから放射するように構成
したアンテナ回路である。

【００２７】請求項５の発明は、請求項２〜請求項４記
載のアンテナ回路において、さらに複数のアンテナ回路
を備え、上記第１および第４の分配手段の前段に、上記
第１および第２の周波数をそれぞれ該アンテナ回路の数
に分配する複数の分配手段を備え、位相調整手段は可変
特性を有し、各位相調整手段を制御する制御手段を備え
て成るアンテナ回路である。

【００２８】請求項６の発明は、請求項５記載のアンテ
ナ回路において、上記第１または第２の入力周波数を有
する信号は、さらに複数の周波数成分を有する複数の信
号で構成されるように構成したアンテナ回路である。

【００２９】請求項７の発明は、請求項２〜請求項６記
載のアンテナ回路において、上記第１または第２の入力
周波数を有する信号は、複数の光伝送媒体を介して光信
号により入力され、さらに備えられた複数の光／電気変
換器により光／電気変換されるように構成したアンテナ
回路である。

【００３０】

【作用】請求項１記載のアンテナ回路においては、第１
の分配手段は、入力された第１の周波数を有する第１の
信号をそれぞれ多信号に分配し、第２の分配手段は、入
力された第２の周波数を有する第２の信号をそれぞれ多
信号に分配する。第１の振幅制御手段は、第１の分配手
段により多信号に分配された信号をそれぞれ増幅または
減衰させ、第２の振幅制御手段は、第２の分配手段によ
り多信号に分配された信号をそれぞれ増幅または減衰さ
せる。

【００３１】第１の位相調整手段（以下移相手段ともい
う）は、第１の分配手段により多信号に分配された信号
をそれぞれ移相し、第２の移相手段は、第２の分配手段
により多信号に分配された信号をそれぞれ移相し、合成
手段は、第１および第２の移相手段によりそれぞれ移相
された信号をそれぞれ合成する。

【００３２】さらに、上記複数のデバイスは、第１の端
子と第２の端子を有し、合成手段により合成されたそれ
ぞれの信号を入力したとき、非線形特性により第１と第
２の入力信号の高調波、和と差の周波数および該高調波
周波数との和と差の周波数を有する成分を発生させ、第
２の端子から出力する。上記複数のアンテナは、デバイ
スの第２の端子より出力される複数の信号を放射する。

【００３３】上記、複数の分配手段および移相手段は、
複数のデバイスから出力される成分の内、該複数のデバ
イスの第２の端子端において不要な成分が逆位相になる
ように、また、必要な成分が同位相になるように設定し
てあるため、複数のデバイスの非線形特性により生じ、
上記複数のアンテナから放射される成分の内、不要な信
号成分は放射方向の空間領域において逆位相になるた
め、該空間領域において抑圧され、必要な信号成分は放
射方向の空間領域において同位相になるため、該空間領
域において合成され送信される。

【００３４】請求項２記載のアンテナ回路においては、
請求項１記載のアンテナ回路において、第１の分配手段
は、入力された第１の周波数を有する第１の信号を互い
に第１の位相差を有するように２分配し、第２の分配手
段は、入力された第２の周波数を有する第２の信号を互
いに第２の位相差を有するように２分配する。

【００３５】第１の移相手段は、第１または第２の分配
手段により２分配された一方の信号を第３の位相を有す
るように移相し、第２の移相手段は、第１または第２の
分配手段により２分配されたもう一方の信号を第４の位
相を有するように移相する。第１の合成手段は、第１ま
たは第２の分配手段によって分配された一方の信号と、
第１または第２の分配手段によって移相された一方の信
号を、同位相で合成する。第２の合成手段は、第１また
は第２の分配手段によって分配されたもう一方の信号
と、第１または第２の移相手段によって移相されたもう
一方の信号を同位相で合成する。

【００３６】次いで、第１のデバイスは、第１の合成手
段によって合成された信号を第１の端子から入力し、そ
の非線形特性により、第１および第２の周波数の第１の
混合信号を発生させて、これを第２の端子から出力し、
第２のデバイスは、第２の合成手段によって合成された
信号を第１の端子から入力し、その非線形特性により、
第１および第２の周波数の第２の混合信号を発生させ
て、第２の端子から出力する。

【００３７】第１のアンテナは、第１のデバイスの第２
の端子より出力される第１の混合信号を放射し、第２の
アンテナは、第２のデバイスの第２の端子より出力され
る第２の混合信号を放射する。上記、第１、第２の分配
手段および移相手段は、第１、第２のデバイスから出力
される成分の内、第１、第２のデバイスの第２の端子端
において、不要な成分が逆位相になり、必要な成分が同
位相になるように設定してある。

【００３８】従って、複数のデバイスの非線形特性によ
り生じ、複数のアンテナから放射される成分の内、不要
な信号成分は放射方向の空間領域において逆位相になる
ため、該空間領域において抑圧され、必要な信号成分は
放射方向の空間領域において同位相になるため該空間領
域において合成され送信される。

【００３９】また、請求項２記載のアンテナ回路におい
て、上記第１および第２の位相差をπとし、第３および
第４の位相の位相差を０とすれば、上記第１、第２のデ
バイスの非線形特性により生成され、該デバイスの第２
の端子端に出力される上記第１と第２の周波数の混合成
分の内、第１および第２の入力周波数成分は互いに逆位
相になり、第１と第２の和および差の周波数成分は同位
相となる。

【００４０】従って、第１および第２のアンテナから等
距離である空間領域の放射方向において、放射される第
１および第２の混合信号成分の内、第１および第２の入
力周波数成分は空間において抑圧され、上記第１と第２
の和および差の周波数成分は互いに同位相であるため、
該空間領域において合成され送信される。

【００４１】請求項３記載のアンテナ回路においては、
請求項１記載のアンテナ回路において、第１の分配手段
は、入力される第１の周波数を有する第１の信号を互い
に第１の位相差を有するように２分配し、第２の分配手
段は、第１の分配手段により分配された第１の信号の一
方をそれぞれ互いにπの位相差を有するように２分配す
る。

【００４２】第３の分配手段は、第１の分配手段により
分配された第１の信号のもう一方をそれぞれ互いにπの
位相差を有するように２分配し、第４の分配手段は、入
力される第２の周波数を有する第２の信号を互いにπ／
４の位相差を有するように４分配する。

【００４３】第１の合成手段は、第２の分配手段によっ
て２分配された一方の信号と、第４の分配手段によって
４分配された信号の１つを同位相で合成し、第２の合成
手段は、第２の分配手段によって２分配されたもう一方
の信号と、第４の分配手段によって４分配された信号の
他の１つを同位相で合成する。

【００４４】第３の合成手段は、第３の分配手段によっ
て２分配された一方の信号と、第４の分配手段によって
４分配された信号の他のもう１つを同位相で合成し、第
４の合成手段は、第３の分配手段によって２分配された
もう一方の信号と、第４の分配手段によって４分配され
た信号の他のさらにもう１つを同位相で合成する。

【００４５】第１のデバイスは、第１の端子から上記第
１の合成手段によって合成された信号を入力し、その非
線形特性により、第１および第２の周波数の第１の混合
信号を発生させて、これを第２の端子より出力する。第
２のデバイスは、第１の端子から第２の合成手段によっ
て合成された信号を入力し、その非線形特性により、上
記第１および第２の周波数の第２の混合信号を発生させ
て、これを第２の端子より出力する。

【００４６】第３のデバイスは、第１の端子から第３の
合成手段によって合成された信号を入力し、その非線形
特性により、第１および第２の周波数の第３の混合信号
を発生させて、これを第２の端子より出力し、第４のデ
バイスは、第１の端子から第４の合成手段によって合成
された信号を入力し、その非線形特性により、第１およ
び第２の周波数の第４の混合信号を発生させて、これを
第２の端子より出力する。

【００４７】このとき、第１、第２のデバイスの非線形
特性により生じ、デバイスの第２の端子端に出力される
第１と第２の混合成分の内、第１の入力周波数成分は互
いに逆位相になり、第３、第４のデバイスの非線形特性
により生じ、デバイスの第２の端子端に出力される第３
と第４の混合成分の内、第１の入力周波数成分は互いに
逆位相になるため、第１〜第４のデバイスの第２の端子
にそれぞれ接続された第１〜第４のアンテナから放射さ
れた後、空間において抑圧される。

【００４８】一方、第１、第２および第３、第４のデバ
イスの非線形特性により生じ、デバイスの第２の端子端
に出力される第１〜第４の混合成分の内、第１と第２の
和の周波数成分と第１と第２の差の周波数成分は、第１
〜第４のデバイスの第２の端子端にそれぞれ接続された
第１〜第４のアンテナから放射された後、空間において
それぞれベクトル合成されるため、それぞれ該空間領域
の放射方向に送信される。

【００４９】また、請求項４記載のアンテナ回路におい
ては、請求項３記載のアンテナ回路において、第１〜第
４のアンテナに代わり、第１〜第４のデバイスの第２の
端子のうち、それぞれ２つの端子から出力された信号を
合成する２つの合成手段を備え、さらに該合成手段によ
り合成された成分をそれぞれ放射する２つのアンテナを
備えているので、必要なアンテナ数を半減できる。

【００５０】また、請求項３および請求項４記載のアン
テナ回路において、上記第１の位相差をπ／２とすれ
ば、上記複数のアンテナから放射された成分の内、上記
第１の入力周波数と上記第２の入力周波数との和または
差のいずれか一方の周波数を空間において合成し、他の
一方を抑圧できると共に、上記第１の入力周波数と上記
第２の入力周波数を該空間において抑圧することができ
る。

【００５１】また、請求項５記載のアンテナ回路におい
ては、請求項２〜請求項４記載のアンテナ回路を複数備
え、第１および第４の分配手段の前段に備えられた分配
手段が、第１および第２の周波数をそれぞれアンテナ回
路の数に分配する。さらに、移相手段は可変特性を有す
るため、制御手段により各移相手段の通過位相を制御す
ることにより、該複数のアンテナ回路から放射され、合
成された成分の放射方向を、周知のフェーズドアレーア
ンテナにおける機能と同様に制御できる。

【００５２】また、請求項６記載のアンテナ回路におい
ては、請求項５記載のアンテナ回路において、第１また
は第２の入力周波数を有する信号は、さらに複数の周波
数成分を有する複数の信号で構成され、該信号をデバイ
スにおいてそれぞれ周波数混合してから放射する際、該
複数の合成された周波数成分の伝搬方向を周知のフェー
ズドアレーアンテナにおける機能と同様に制御できる。

【００５３】さらに、請求項７記載のアンテナ回路は、
請求項２〜請求項６記載のアンテナ回路において、第１
または第２の入力周波数を有する信号は、複数の光伝送
媒体を介して光信号により入力され、さらに備えられた
複数の光／電気変換器により光／電変換され、複数の第
１〜第４の分配手段に入力される。従って、本実施例は
光信号による給電系に対しても適用することができる。

【００５４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施例のアンテナ回
路を示す図である。この第１の実施例のアンテナ回路
（バランス型アンテナ回路）７では、まず第１の周波数
（角周波数ω１）を有する局発信号１が逆相分配器３₁
により互いに逆位相で等振幅の２信号に分配される。

【００５５】さらに、第２の周波数（角周波数ω２）を
有するＩＦ信号２が逆相分配器３₂により互いに逆位相
で等振幅の２信号に分配される。次いで、これらの分配
された信号はそれぞれ同相合成器４₁および４₂におい
て同位相で合成され、非線形デバイス５₁および５₂に
それぞれ入力される。ここで非線形デバイス５₁に入力
される２信号を“数１”とし、（Ａは各信号の振幅）

【００５６】

【数１】

【００５７】非線形デバイス５₂に入力される２信号を
“数２”とすると、

【００５８】

【数２】

【００５９】実質的に同一である非線形デバイス５₁お
よび５₂で生じる信号成分は“数３”となる。（Ｂは信
号成分ω１の振幅、Ｃは信号成分ω２の振幅、Ｄは信号
成分ω１＋ω２の振幅、Ｅは信号成分ω１−ω２の振
幅）

【００６０】

【数３】

【００６１】従って、それぞれの非線形デバイスの出力
端子に接続されたアンテナ６₁および６₂から放射され
る信号は、アンテナ６₁および６₂から等距離の空間領
域において、第１の局発入力信号周波数成分ω１および
第２のＩＦ入力信号周波数成分ω２などが抑圧され、局
発入力信号周波数成分とＩＦ入力信号周波数成分の和と
差の周波数成分ω１＋ω２，ω１−ω２などが合成され
る。

【００６２】従って、該空間領域において和と差の周波
数成分ω１＋ω２，ω１−ω２などを損失を伴う信号合
成回路なしに合成でき、かつ、フィルタなしで第１の局
発入力信号周波数成分ω１および第２のＩＦ入力信号周
波数成分ω２などを抑圧できるため、従来の信号合成回
路を用いる技術と比べて、簡易な構成で高効率に無線信
号を送信できる。本実施例における位相調整手段の移相
量を変化させる手段として、これを制御する制御回路を
設ける構成としても良い。

【００６３】この場合、更に、第１の周波数、第２の周
波数の入力信号を、更に複数の周波数成分を有する複数
の信号で構成して、これらの信号を周波数変換してから
放射する際、複数の必要な周波数成分の放射方向をそれ
ぞれ制御して、その伝搬方向を変化させるようにするこ
とも可能である。

【００６４】図２は本発明の第２の実施例のアンテナ回
路を示す図である。この第２の実施例のアンテナ回路で
は、まず第１の周波数（角周波数ω１）を有する局発入
力信号１は、電力分配器８₁によりｎ個の信号に分配さ
れ、それぞれ増幅器９₁₁〜９ _1nにより増幅され、可変移
相器１０₁₁〜１０_1nに入力された後、制御回路１１によ
りそれぞれ通過位相を制御され、第１の実施例として示
した図１のｎ個のバランス型アンテナ回路７₁〜７_nの
逆相分配器３₁にそれぞれ入力される。

【００６５】また、第２の周波数（角周波数ω２）を有
するＩＦ入力信号２は、電力分配器８₂によりｎ個の信
号に分配され、それぞれ増幅器９₂₁〜９_2nにより増幅さ
れた後、第１の実施例として示した図１のｎ個のバラン
ス型アンテナ回路７₁〜７_nの逆相分配器３₂にそれぞ
れ入力される。

【００６６】ここで、それぞれのバランス型アンテナ回
路７₁〜７_nにおいては、第１の実施例で詳細に説明し
たように、アンテナ６₁および６₂から等距離の空間領
域において、第１の局発入力信号周波数成分ω１および
第２のＩＦ入力信号周波数成分ω２などが抑圧され、局
発入力信号周波数成分とＩＦ入力信号周波数成分の和と
差の周波数成分ω１＋ω２，ω１−ω２などが合成され
る。

【００６７】さらに、本第２の実施例においては、ｎ個
の信号に分配された局発信号の位相は、制御回路１１に
よりそれぞれ制御できるため、周知のように、フェーズ
ドアレーアンテナにおける機能と同様に、空間において
合成された周波数成分の伝搬方向を制御できる。なお、
本実施例として示した図２中の増幅器９₁₁〜９_1nおよび
９₂₁〜９_2nは、省略しても良く、また減衰器であっても
差し支えない。あるいは、これらに可変特性を有せし
め、これを備えられた制御手段により制御するようにし
ても良い。

【００６８】図３（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
例のアンテナ回路を示す図であり、同図（ｂ）は構成要
素の１つであるＩＦ信号分配合成回路を示している。こ
の実施例のアンテナ回路では、第１の周波数（角周波数
ω１）を有する局発入力信号１は、先の実施例のアンテ
ナ回路において説明したのと同様に、電力分配器８によ
りｎ個の信号に分配され、それぞれ増幅器９₁₁〜９_1nに
より増幅される。

【００６９】そして、可変移相器１０₁₁〜１０_1nに入力
された後、制御回路１１によりそれぞれ通過位相を制御
され、第１の実施例として示した図１のｎ個のバランス
型アンテナ回路７₁〜７_nの逆相分配器にそれぞれ入力
される。また、第２の周波数（角周波数ω２₁〜ω
２_m）を有するｍ個のＩＦ入力信号２₁〜２_mは、ｍ個
のＩＦ分配回路の電力分配器の入力端子にそれぞれ入力
され、それぞれｎ個の信号に分配される。

【００７０】次いで、ｎ信号合成器１３₁₁〜１３_1nによ
りそれぞれ合成された後、第１の実施例として示した図
１のｎ個のバランス型アンテナ回路７₁〜７_nの逆相分
配器３₂にそれぞれ入力される。ここで、それぞれのバ
ランス型アンテナ回路７₁〜７_nにおいては、第１の実
施例で説明したように、アンテナ６₁および６₂から等
距離の空間領域において、第１の局発入力信号周波数成
分ω１および第２のＩＦ入力信号周波数成分ω２₁など
が抑圧され、局発入力信号周波数成分とＩＦ入力信号周
波数成分の和と差の周波数成分ω１＋ω２₁，ω１−ω
２₁などが合成される。

【００７１】さらに、第２の実施例に詳細に説明したと
同様に本実施例においては、ｎ個の信号に分配された局
発信号の位相は、制御回路１１によりそれぞれ制御でき
るため、周知のフェーズドアレーアンテナにおける機能
と同様に、空間において合成される混合成分（ω１＋ω
２₁，ω１−ω２₁）〜（ω１＋ω２_m，ω１−ω
２ _m）の伝搬方向をそれぞれ制御できる。

【００７２】図４は本発明の第４の実施例のアンテナ回
路を示す図である。この第４の実施例のアンテナ回路で
は、第１の周波数（角周波数ω１）を有する局発信号１
は９０度分配器１５₁により互いに９０度の位相差で等
振幅の２信号に分配され、次いで、逆相分配器３₁およ
び３₃によりそれぞれ互いに逆位相で等振幅の２信号に
分配される。

【００７３】同様に、第２の周波数（角周波数ω２）を
有するＩＦ信号２は９０度分配器１５₂により互いに９
０度の位相差で等振幅の２信号に分配され、次いで、逆
相分配器３₂および３₄によりそれぞれ互いに逆位相で
等振幅の２信号に分配される。次いで、これらの分配さ
れた信号はそれぞれ同相合成器４₁，４₂，４₃，４ ₄
において同位相で合成され、非線形デバイス５₁，
５₂，５₃，５₄にそれぞれ入力される。ここで非線形
デバイス５₁に入力される２信号を“数４”とし、

【００７４】

【数４】

【００７５】非線形デバイス５₂に入力される２信号を
“数５”とし、

【００７６】

【数５】

【００７７】非線形デバイス５₃に入力される２信号を
“数６”とし、

【００７８】

【数６】

【００７９】非線形デバイス５₄ に入力される２信号を
“数７”（Ａは各信号の振幅）とすると、

【００８０】

【数７】

【００８１】実質的に同一である非線形デバイス５₁，
５₂，５₃，５₄ で生じる信号成分は“数８”（Ｂは
信号成分ω１の振幅、Ｃは信号成分ω２の振幅、Ｄは信
号成分ω１＋ω２の振幅、Ｅは信号成分ω１−ω２の振
幅）のように表され、信号成分ω１，ω２，ω１＋ω２
は全体として逆位相となり、信号成分ω１−ω２は全体
として同位相となる。

【００８２】

【数８】

【００８３】また、非線形デバイス５₁に入力される２
信号を“数９”とし、

【００８４】

【数９】

【００８５】非線形デバイス５₂に入力される２信号を
“数１０”とし、

【００８６】

【数１０】

【００８７】非線形デバイス５₃に入力される２信号を
“数１１”とし、

【００８８】

【数１１】

【００８９】非線形デバイス５₄ に入力される２信号を
“数１２”（Ａは各信号の振幅）とすると、

【００９０】

【数１２】

【００９１】実質的に同一である非線形デバイス５₁，
５₂，５₃，５₄で生じる信号成分は“数１３”（Ｂは
信号成分ω１の振幅、Ｃは信号成分ω２の振幅、Ｄは信
号成分ω１＋ω２の振幅、Ｅは信号成分ω１−ω２の振
幅）と表され、信号成分ω１，ω２，ω１−ω２は全体
として逆位相となり、信号成分ω１＋ω２は全体として
同位相となる。

【００９２】

【数１３】

【００９３】従って、それぞれの非線形デバイス５₁，
５₂，５₃，５₄の出力端子に接続されたアンテナ
６₁，６₂，６₃，６₄から放射される信号は、アンテ
ナ６₁，６₂，６₃，６₄から等距離の空間領域におい
て、第１の局発入力信号周波数成分ω１および第２のＩ
Ｆ入力信号周波数成分ω２、局発入力信号周波数成分と
ＩＦ入力信号周波数成分の和の周波数成分ω１＋ω２な
いしは差の周波数成分ω１−ω２が抑圧され、局発入力
信号周波数成分とＩＦ入力信号周波数成分の和の周波数
成分ω１＋ω２ないしは差の周波数成分ω１−ω２が合
成される。

【００９４】従って、該空間領域において和、差の周波
数成分ω１＋ω２ないしはω１−ω２を損失を伴う信号
合成回路なしに合成でき、かつ、フィルタなし第１の局
発入力信号周波数成分ω１および第２のＩＦ入力信号周
波数成分ω２および和、差の周波数成分ω１＋ω２ない
しはω１−ω２が抑圧できるため、従来の信号合成回路
を用いる技術に比べて、簡易な構成で高い効率で無線信
号を送信できる。

【００９５】なお、本実施例においては、非線形デバイ
ス５₁，５₂および５₃，５₄の出力端にそれぞれ同相
合成回路を接続し、アンテナ６₁，６₂および６₃，６
₄の内、それぞれ１つずつを省略してもよい。

【００９６】図５は本発明の第５の実施例のアンテナ回
路を示す図である。なお、図５中のＩＦ分配回路１２の
構成の例は図２に示している。この第５の実施例のアン
テナ回路においては、図２に示した第２の実施例のアン
テナ回路中のバランス型アンテナ回路７₁〜７_nを図４
に示した第４の実施例のｎ個のイメージ抑圧型アンテナ
回路１６₁〜１６_nに置き換えたものと等価であるか
ら、イメージ抑圧型アンテナ回路１６₁〜１６_nに信号
を入力するまでの説明は省略する。

【００９７】それぞれのイメージ抑圧型アンテナ回路１
６₁〜１６_nにおいては、図４に示した第４の実施例で
詳細に説明したように、アンテナ６₁，６₂，６₃，６
₄から等距離の空間領域において、第１の局発入力信号
周波数成分ω１および第２のＩＦ入力信号周波数成分ω
２、局発入力信号周波数成分とＩＦ入力信号周波数成分
の和の周波数成分ω１＋ω２ないしは差の周波数成分ω
１−ω２が抑圧され、局発入力信号周波数成分とＩＦ入
力信号周波数成分の和の周波数成分ω１＋ω２ないしは
差の周波数成分ω１＋ω２が合成される。

【００９８】さらに、本実施例においては、ｎ個の信号
に分配された局発信号の位相は、制御回路１１によりそ
れぞれ制御できるため、周知のフェーズドアレーアンテ
ナにおける機能と同様に、空間において合成された周波
数成分ω１＋ω２ないしはω１−ω２の伝搬方向を制御
できる。なお、増幅器９₁₁〜９_1nおよび９₂₁〜９_2nは、
省略してもよく、また減衰器であっても差し支えなく、
さらに可変特性を備えていてもよい。

【００９９】図６は本発明の第６の実施例のアンテナ回
路を示す図である。なお、図６中のＩＦ信号分配合成回
路１４の構成の例は、図３（ｂ）に示している。この第
６の実施例のアンテナ回路では、図３（ａ）に示した第
３の実施例のアンテナ回路中の、バランス型アンテナ回
路７₁〜７_nを、図４に示した第４の実施例のｎ個のイ
メージ抑圧型アンテナ回路１６₁〜１６_nに置き換えた
ものと等価であるから、イメージ抑圧型アンテナ回路１
６₁〜１６_nに信号を入力するまでの説明は省略する。

【０１００】それぞれのイメージ抑圧型アンテナ回路１
６₁〜１６_nにおいては、図４に示した第４の実施例で
詳細に説明したように、アンテナ６₁，６₂，６₃，６
₄から等距離の空間領域において、第１の局発入力信号
周波数成分ω１および第２のＩＦ入力信号周波数成分ω
２₁〜ω２_m、局発入力信号周波数成分とＩＦ入力信号
周波数成分の和の周波数成分ω１＋ω２₁ないしは差の
周波数成分ω１−ω２ ₁などがそれぞれ抑圧され、局発
入力信号周波数成分とＩＦ入力信号周波数成分の和の周
波数成分ω１₁＋ω２₁ないしは差の周波数成分ω１＋
ω２₁などがそれぞれ合成される。

【０１０１】さらに、第２の実施例に説明したことと同
様に本実施例においては、ｎ個の信号に分配された局発
信号の位相は、制御回路１１によりそれぞれ制御できる
ため、周知の、フェーズドアレーアンテナにおける機能
と同様に、空間において合成される混合成分（ω１＋ω
２₁ないしはω１−ω２₁）〜（ω１＋ω２_mないしは
ω１−ω２_m）の伝搬方向をそれぞれ制御できる。

【０１０２】以上説明した各実施例においては、図７に
示すように、ＩＦ分配回路１２への入力信号として、光
伝送媒体１７により伝送された光信号を光／電気変換器
１８により光／電気変換したものを用いても良い。さら
に、ＩＦ分配回路１２、ＩＦ信号分配合成回路１４の機
能と同等の機能を実現する手段として、複数の光合成／
分配手段、光変調手段、光周波数シフト手段などを用い
ても良い。

【０１０３】また、局発入力系にも同様に、光信号によ
る手段を用いてもよく、さらに光信号を局部発振器への
注入同期信号として用いてもよい。さらに、以上の各実
施例において、合成信号周波数を効率よく放射する形状
のアンテナを用いれば、抑圧信号周波数の放射効率を、
さらに低減することができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアンテナ回
路は、非線形デバイスを用いた周波数変換手段を最終段
に備え、さらに単位非線形デバイスから出力される混合
成分をそれぞれのデバイスの出力端に接続されたアンテ
ナから放射した後、必要な成分を空間で合成する。これ
によって、従来問題であった、ハイブリッド回路などで
電力合成を行うことによる損失を避けることができるか
ら、効率の良い電力合成を行うことができるとともに、
装置構成も簡易にすることができる。

【０１０５】さらに、本発明のアンテナ回路をフェーズ
ドアレーアンテナに適用する場合、信号の合成／分配
を、低い周波数の信号で行うことができるから、合成／
分配損失を大幅に低減できるとともに、分配／合成回路
における位相・振幅の調整も容易にできる。従って、無
線送信装置の高効率化、高機能化、および、小型化に寄
与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示す図である。

【図６】本発明の第６の実施例を示す図である。

【図７】入力信号を光信号とする場合について説明する
図である。

【図８】従来の技術について説明する図である。

【図９】従来のアンテナ回路の構成の例を示す図であ
る。

【図１０】従来のアンテナ回路の他の構成の例を示す図
である。

【符号の説明】

１局発入力信号２，２₁〜２_m ＩＦ入力信号３，３₁〜３₄ 逆相分配器４，４₁〜４₄ 同相合成器５，５₁〜５₄ 非線形デバイス６，６₁〜６_m アンテナ７，７₁〜７_n バランス型アンテナ回路８，８₁〜８₃ 電力分配器９，９₁₁〜９_1n，９₂₁〜９_2n 増幅器１０₁〜１０_n 可変移相器１１制御回路１２，１２₁〜１２_m ＩＦ分配回路１３₁〜１３_n ｎ信号合成器１４ＩＦ信号分配合成回路１５₁，１５₂ ９０度分配器１６₁〜１６_n イメージ抑圧型アンテナ回路１７光伝送媒体１８光／電気変換器１９変調された信号２０周波数混合回路２１フィルタ２２ハイブリッド回路２３₁〜２３_n 周波数混合器２４電力合成回路２５₁〜２５_n 振幅／位相可変器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された第１の周波数を有する第１の
信号を多分配する少なくとも１つの第１の分配手段と、入力された第２の周波数を有する第２の信号を多分配す
る少なくとも１つの第２の分配手段と、上記第１の分配手段により多分配された信号をそれぞれ
増幅し、または、減衰させる第１の振幅制御手段と、上記第２の分配手段により多分配された信号をそれぞれ
増幅し、または、減衰させる第２の振幅制御手段と、上記第１の分配手段により多分配されたそれぞれの信号
の位相を変移する第１の位相調整手段と、上記第２の分配手段により多分配されたそれぞれの信号
の位相を変移する第２の位相調整手段と、上記第１および第２の位相調整手段により位相を変移さ
れた信号をそれぞれ合成する合成手段と、第１の端子と第２の端子を有し、上記合成手段により合
成されたそれぞれの信号を入力し、上記第１と第２の入
力信号の和と差の周波数と、それぞれの信号の高調波、
および該高調波周波数と入力信号の和と差の周波数を有
する成分を発生させ、上記第２の端子から出力する非線
形特性を有する複数のデバイスと、上記デバイスの第２の端子より出力される複数の信号を
放射する複数のアンテナとを備え、上記複数のアンテナから放射される成分の内、不要な成
分を空間において相殺し、必要な成分を空間において合
成するよう前記位相調整手段によって調整することを特
徴とするアンテナ回路。
【請求項２】入力された第１の周波数を有する第１の
信号を互いに第１の位相差を有するように２分配する第
１の分配手段と、入力された第２の周波数を有する第２の信号を互いに第
２の位相差を有するように２分配する第２の分配手段
と、上記第１または第２の分配手段により２分配された一方
の信号を第３の位相を有するように位相を変移する第１
の位相調整手段と、上記第１または第２の分配手段により２分配された他方
の信号を第４の位相を有するように位相を変移する第２
の位相調整手段と、上記第１または第２の分配手段によって分配された一方
の信号と、上記第１または第２の分配手段によって位相
を変移された一方の信号を同位相で合成する第１の合成
手段と、上記第１または第２の分配手段によって分配された他方
の信号と、上記第１または第２の位相調整手段によって
位相を変移された他方の信号を同位相で合成する第２の
合成手段と、上記第１の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、非線形特性を有し、上記第１および
第２の周波数の第１の混合信号を発生させて、これを出
力する第２の端子を備えた第１のデバイスと、上記第２の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、上記第１のデバイスと同様な非線形
特性を有し、上記第１および第２の周波数の第２の混合
信号を発生させて、これを出力する第２の端子を備えた
第２のデバイスと、上記第１のデバイスの上記第２の端子より出力される第
１の混合信号を放射する第１のアンテナと、上記第２のデバイスの上記第２の端子より出力される第
２の混合信号を放射する第２のアンテナとを備えたこと
を特徴とするアンテナ回路。
【請求項３】入力された第１の周波数を有する第１の
信号を互いに第１の位相差を有するように２分配する第
１の分配手段と、上記第１の分配手段により分配された第１の信号の一方
をそれぞれ互いにπの位相差を有するように２分配する
第２の分配手段と、上記第１の分配手段により分配された第１の信号の他方
をそれぞれ互いにπの位相差を有するように２分配する
第３の分配手段と、入力された第２の周波数を有する第２の信号を互いにπ
／４の位相差を有するように４分配する第４の分配手段
と、上記第２の分配手段によって２分配された一方の信号
と、上記第４の分配手段によって４分配された信号の１
つを同位相で合成する第１の合成手段と、上記第２の分配手段によって２分配された他方の信号
と、上記第４の分配手段によって４分配された信号の他
の１つを同位相で合成する第２の合成手段と、上記第３の分配手段によって２分配された一方の信号
と、上記第４の分配手段によって４分配された信号の他
のもう１つを、同位相で合成する第３の合成手段と、上記第３の分配手段によって２分配された他方の信号
と、上記第４の分配手段によって４分配された信号の他
のさらにもう１つを同位相で合成する第４の合成手段
と、上記第１の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、非線形特性を有し、上記第１および
第２の周波数の第１の混合信号を発生させて、これを出
力する第２の端子を備えた第１のデバイスと、上記第２の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、上記第１のデバイスと同様な非線形
特性を有し、上記第１および第２の周波数の第２の混合
信号を発生させて、これを出力する第２の端子を備えた
第２のデバイスと、上記第３の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、上記第１のデバイスと同様な非線形
特性を有し、上記第１および第２の周波数の第３の混合
信号を発生させて、これを出力する第２の端子を備えた
第３のデバイスと、上記第４の合成手段によって合成された信号を入力する
第１の端子を有し、上記第１のデバイスと同様な非線形
特性を有し、上記第１および第２の周波数の第４の混合
信号を発生させて、これを出力する第２の端子を備えた
第４のデバイスと、上記第１のデバイスの上記第２の端子より出力される第
１の混合信号を放射する第１のアンテナと、上記第２のデバイスの上記第２の端子より出力される第
２の混合信号を放射する第２のアンテナと、上記第３のデバイスの上記第２の端子より出力される第
３の混合信号を放射する第３のアンテナと、上記第４のデバイスの上記第２の端子より出力される第
４の混合信号を放射する第４のアンテナとを備えたこと
を特徴とするアンテナ回路。
【請求項４】請求項３記載のアンテナ回路において、
第１〜第４のアンテナと第１〜第４のデバイスの第２の
端子との間に、第１〜第４のデバイスのそれぞれ２つの
第２の端子から出力される信号を合成する２つの合成手
段を設け、該合成手段により合成された成分をそれぞれ
アンテナから放射するように構成したことを特徴とする
アンテナ回路。
【請求項５】請求項２〜請求項４記載のアンテナ回路
において、さらに複数のアンテナ回路を備え、上記第１および第４
の分配手段の前段に、上記第１および第２の周波数をそ
れぞれ該アンテナ回路の数に分配する複数の分配手段を
備え、位相調整手段は可変特性を有し、各位相調整手段
を制御する制御手段を備えたことを特徴とするアンテナ
回路。
【請求項６】請求項５記載のアンテナ回路において、
上記第１または第２の入力周波数を有する信号は、さら
に複数の周波数成分を有する複数の信号で構成されるこ
とを特徴とするアンテナ回路。
【請求項７】請求項２〜請求項６記載のアンテナ回路
において、上記第１または第２の入力周波数を有する信
号は、複数の光伝送媒体を介して光信号により入力さ
れ、さらに備えられた複数の光／電気変換器により光／
電気変換されることを特徴とするアンテナ回路。