JPH07202547A - Antenna beam forming circuit - Google Patents

Antenna beam forming circuit

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JPH07202547A
JPH07202547A JP5337590A JP33759093A JPH07202547A JP H07202547 A JPH07202547 A JP H07202547A JP 5337590 A JP5337590 A JP 5337590A JP 33759093 A JP33759093 A JP 33759093A JP H07202547 A JPH07202547 A JP H07202547A
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JP
Japan
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light
signal
modulation
phase
high frequency
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Application number
JP5337590A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Kobayashi
理 小林
Koji Horikawa
浩二 堀川
Hirotsugu Ogawa
博世 小川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To supply high frequency electric signals obtained by modulating the amplitude of an optical wave signal by phase distribution control to array antenna elements and to directly perform the control in 1:1 correspondence relations. CONSTITUTION:A superposing means 5 superposes a high frequency electric signal on one or a laser beam 3 distributed into two, and expanding means 61 two-dimensionally expands the beam diameter of this superposed beam to output it as a luminous flux. An intensity distribution modulating means 7 and a phase distribution modulating means 8 modulate the intensity and the phase of this expanded luminous flux by electric modulation signals respectively with respect to face. An expanding means 62 expands the other of the laser beam distributed into two and outputs it as a luminous flux. A synthesizing means 9 synthesizes outputs of modulating means and the output of the expanding means 62, and a photoelectric conversion means 10 outputs the high frequency electric signal by photoelectric conversion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アレーアンテナのアン
テナビーム形成回路に利用する。特に、形状や方向を可
変とする単一のビームを送信するアレーアンテナのアン
テナビーム形成回路に関するものである。
The present invention is used in an antenna beam forming circuit of an array antenna. In particular, the present invention relates to an antenna beam forming circuit of an array antenna that transmits a single beam whose shape and direction are variable.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は第一従来例のアンテナビーム形
成回路を使用したアクティブアレーアンテナのブロック
構成図である。アレーアンテナは複数のアンテナ素子よ
り構成されたアンテナで、各素子に適切な振幅および位
相に設定した高周波信号を給電することにより、所望の
形状と方向とを有するアンテナビームを形成することが
できる。アンテナ開口における電界分布とアンテナビー
ムパタンとはフーリエ変換の関係にあることが知られお
り、ビームの向きは各素子に与える信号の位相を制御す
ることにより変えることが可能である。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a block diagram of an active array antenna using an antenna beam forming circuit of a first conventional example. The array antenna is an antenna composed of a plurality of antenna elements, and an antenna beam having a desired shape and direction can be formed by feeding each element with a high-frequency signal having an appropriate amplitude and phase. It is known that the electric field distribution in the antenna aperture and the antenna beam pattern have a Fourier transform relationship, and the direction of the beam can be changed by controlling the phase of the signal given to each element.

【0003】従来、アンテナビーム形成回路は、図10
に示すような構成であった。図10は、送信系としてア
クティブアレーアンテナを用いた場合の構成を示したも
のである。高周波電気信号入力端子1より入力された信
号は、電力分配器51によりn個に分配され、分配され
た各々の信号は、高周波信号増幅器(または減衰器)5
1 〜52n および高周波信号移相器531 〜53n
おいて適当な振幅および位相を持つように設定され、高
周波信号出力端子21 〜2n を経て、電力増幅器541
〜54n で増幅され、アンテナ素子551 〜55n に給
電される。各アンテナ素子551 〜55n から放射され
た電磁波は、ある形状と向きとを有する一つのビームを
形成する。電力分配器51、高周波信号増幅器(または
減衰器)521 〜52n 、高周波信号移相器531 〜5
n より構成された部分50は、アンテナのビーム形成
に関わる高周波信号処理を行うものであることから、ア
ンテナビーム形成回路と呼ばれる。
A conventional antenna beam forming circuit is shown in FIG.
The configuration was as shown in. FIG. 10 shows a configuration when an active array antenna is used as a transmission system. The signal input from the high frequency electric signal input terminal 1 is divided into n pieces by the power distributor 51, and each of the distributed signals is a high frequency signal amplifier (or attenuator) 5
2 1 to 52 n and high frequency signal phase shifters 53 1 to 53 n are set to have appropriate amplitudes and phases, and pass through high frequency signal output terminals 2 1 to 2 n, and then power amplifier 54 1
Is amplified by through 54 n, it is fed to the antenna element 55 1 to 55 n. The electromagnetic waves emitted from each of the antenna elements 55 1 to 55 n form one beam having a certain shape and orientation. Power distributor 51, high frequency signal amplifier (or attenuator) 52 1 to 52 n , high frequency signal phase shifter 53 1 to 5
The portion 50 composed of 3 n is called an antenna beam forming circuit because it performs high-frequency signal processing related to antenna beam forming.

【0004】近年、アンテナビーム形成回路に光学的な
情報処理手法を適用し、ビーム形成を光波領域の信号処
理によって行う研究が、いくつかの研究機関において進
められている。以下、ここでは、光信号を利用するビー
ム形成回路を光ビーム形成回路と呼ぶことにする。
In recent years, several research institutes have been conducting researches in which an optical information processing method is applied to an antenna beam forming circuit and beam forming is performed by signal processing in the light wave region. Hereinafter, here, a beam forming circuit that uses an optical signal will be referred to as a light beam forming circuit.

【0005】アンテナ開口における電界分布とアンテナ
ビームパタンは、フーリエ変換の関係にあることは前述
した。光学で用いる凸レンズにはフーリエ変換機能があ
るが、この機能を利用したものが、次に述べる光ビーム
形成回路である。いくつかの研究機関において、フーリ
エ光学を利用したこの種光ビーム形成回路の研究開発が
進められている。
As described above, the electric field distribution in the antenna aperture and the antenna beam pattern have a Fourier transform relationship. The convex lens used for optics has a Fourier transform function, and the one utilizing this function is the light beam forming circuit described below. Research and development of this type of optical beam forming circuit using Fourier optics is underway at several research institutions.

【0006】図11は第二従来例のアンテナビーム形成
回路を使用したアクティブアレーアンテナのブロック構
成図である。図11は、我国のATR(Advanced Telec
ommunications Research Institute International、国
際電気通信基礎技術研究所)において研究されている光
ビーム形成回路の構成図を示している(電子情報通信学
会技術研究報告、A・P91−89、「光制御アレーア
ンテナの励振振幅位相分布と放射特性」、小西喜彦、中
條渉、藤瀬雅行)。この回路は、イメージマスクにアン
テナビームパタンに対応するビームパタンを描き、レン
ズのフーリエ変換作用を利用して、アンテナ開口面に与
える高周波の励振分布を得ようとするものである。
FIG. 11 is a block diagram of an active array antenna using the antenna beam forming circuit of the second conventional example. Figure 11 shows the ATR (Advanced Telec
The optical beam forming circuit researched at ommunications Research Institute International (International Research Institute for Telecommunications) is shown (Technical Report of IEICE, A.P. 91-89, “Optical Control Array Antenna”). Excitation amplitude and phase distribution and radiation characteristics ", Yoshihiko Konishi, Wataru Nakajo, Masayuki Fujise). This circuit draws a beam pattern corresponding to the antenna beam pattern on an image mask and utilizes the Fourier transform action of the lens to obtain a high-frequency excitation distribution given to the antenna aperture plane.

【0007】レーザ光源3cからの出射光は、コリーメ
ートレンズ15aによってコリーメートした光束にさ
れ、イメージマスク16、フーリエ変換レンズ17を通
過する。フーリエ変換レンズ17の後に置かれたハーフ
ミラー9bにおいて、この光束と、レーザ光源3dから
出射しコリーメートレンズ15bによって平行光とされ
た光束が合成され、構成された光束は光ファイバ束18
の入力面に達し、さらに光ファイバ束18を経て、ホト
ディテクタアレー10a1 〜10an において光電変換
される。イメージマスク16はフーリエ変換レンズ17
の前側焦点面に置かれており、また光ファイバ束18の
入射面はフーリ変換レンズ17の後側焦点面に置かれて
いる。このとき、後側焦点面においては、イメージマス
ク16に描かれたマスクパタン(ここではピンホールが
使われている)のフーリエ変換像が得られている。。ま
た、レーザ光源3cとレーザ光源3dの光周波数の差は
常に一定になるように制御されている。コヒーレント検
波を行うホトディテクタアレー10a1 〜10an の出
力は、アンテナパタンのフーリエ変換に相当する振幅と
位相の重み付けを受けているとともに、その周波数は二
つのレーザ光源3cとレーザ光源3dとの光周波数の差
に等しくなっている。光検出器(ホトディテクタアレー
10a1 〜10an )の出力信号は、電力増幅器541
〜54n により増幅され、アンテナ素子551 〜55n
より放射される。
The light emitted from the laser light source 3c is collimated by the collimate lens 15a and passes through the image mask 16 and the Fourier transform lens 17. In the half mirror 9b placed after the Fourier transform lens 17, this luminous flux and the luminous flux emitted from the laser light source 3d and collimated by the collimate lens 15b are combined, and the constituted luminous flux is the optical fiber bundle 18
Of the photodetector array 10a 1 to 10a n , and photoelectric conversion is performed on the photodetector array 10a 1 to 10a n . The image mask 16 is a Fourier transform lens 17
Of the optical fiber bundle 18 is placed on the back focal plane of the Fourier transform lens 17. At this time, a Fourier transform image of the mask pattern (here, a pinhole is used) drawn on the image mask 16 is obtained on the rear focal plane. . Further, the difference between the optical frequencies of the laser light source 3c and the laser light source 3d is controlled to be always constant. The outputs of the photodetector arrays 10a 1 to 10a n that perform coherent detection are weighted in amplitude and phase corresponding to the Fourier transform of the antenna pattern, and their frequencies are the same as those of the two laser light sources 3c and 3d. It is equal to the frequency difference. The output signal of the photodetector (photodetector array 10a 1 to 10a n ) is the power amplifier 54 1
Amplified by through 54 n, the antenna elements 55 1 to 55 n
Emitted more.

【0008】図12は第三従来例のアンテナビーム形成
回路のブロック構成図である。図12は、米国のヒュー
ズ社において研究開発されている光ビーム形成回路の構
成を示している(Proc.of AIAA ‘92,pp.1279-1288,Was
hinton D.C.,March 1992.,"Phased array antenna beam
forming using optical processor",L.P.Anderson,F.Bo
ldissar,D.C.D.Chang)。
FIG. 12 is a block diagram of the antenna beam forming circuit of the third conventional example. FIG. 12 shows the configuration of an optical beam forming circuit which is being researched and developed by Hughes, Inc. of the United States (Proc. Of AIAA '92, pp. 1279-1288, Was.
hinton DC, March 1992., "Phased array antenna beam
forming using optical processor ", LPAnderson, F.Bo
ldissar, DCDChang).

【0009】レーザ光源3より出射された光線は、空間
フィルタ19aとコリーメータレンズ15cを経て平行
な光束にされた後、光束はビームスプリッタ4bで二つ
の経路に分岐される。一方の経路はアンテナビームの形
成の目的に使われ、経路上で光束は空間的な変調を受け
る。ビームスプリッタ4bを通過した光束は、ハーフミ
ラー11cに当たり、反射型空間光変調器20に入射す
る。反射型空間光変調器20には所望のアンテナビーム
パタンに対応する図形が描かれており、面的に強度変調
された光束が出力される。この光束はフーリエ変換レン
ズ17を経て、その後焦点面に一致して置かれた光ファ
イバ束18の入射面に至る。なお、反射型空間光変調器
20は、フーリエ変換レンズ17の前側焦点面に一致し
て置かれている。
The light beam emitted from the laser light source 3 passes through the spatial filter 19a and the collimator lens 15c into a parallel light beam, which is then split into two paths by the beam splitter 4b. One path is used for the purpose of forming the antenna beam, and the light beam is spatially modulated on the path. The light flux that has passed through the beam splitter 4b strikes the half mirror 11c and enters the reflective spatial light modulator 20. A graphic corresponding to a desired antenna beam pattern is drawn on the reflective spatial light modulator 20, and a light flux whose surface is intensity-modulated is output. This light flux passes through the Fourier transform lens 17, and then reaches the incident surface of the optical fiber bundle 18 placed so as to coincide with the focal plane. The reflective spatial light modulator 20 is placed so as to coincide with the front focal plane of the Fourier transform lens 17.

【0010】一方、ビームスプリッタ4bにおいて反射
された光束は、コリーメートレンズ15dによって集光
され、音響光学変調器5aに注入される。音響光学変調
器5aは高周波電気信号入力端子1を有し、この周波数
に相当する分だけ光波信号の周波数をシフトさせる機能
を持つものである。音響光学変調器5aから出射した光
は、空間フィルタ19bを通り、コリーメートレンズ1
5eにより平行な光束とされた後、ミラー14cにより
光路を直角に変更され、ハーフミラー9cに至る。ハー
フミラー9cにおいて、ビームスプリッタ4bで分岐さ
れたもう一方の経路の光束と再び合成される。合成され
た光束は、レンズアレー21により受光され光ファイバ
束18に入射し、ホトディテクタアレー10a1 〜10
n において光電変換され高周波成分が取り出される。
この高周波は、所望のビームを形成するように振幅と位
相が変調されている。この高周波は、電力増幅器541
〜54n を経てアンテナ素子551 〜55n より放射さ
れる。
On the other hand, the light beam reflected by the beam splitter 4b is condensed by the collimate lens 15d and injected into the acousto-optic modulator 5a. The acousto-optic modulator 5a has a high frequency electrical signal input terminal 1 and has a function of shifting the frequency of the light wave signal by an amount corresponding to this frequency. The light emitted from the acousto-optic modulator 5a passes through the spatial filter 19b and passes through the collimate lens 1
After being converted into a parallel light flux by 5e, the optical path is changed to a right angle by the mirror 14c and reaches the half mirror 9c. In the half mirror 9c, it is combined again with the light flux of the other path split by the beam splitter 4b. The combined light flux is received by the lens array 21 and is incident on the optical fiber bundle 18, and the photodetector arrays 10a 1 to 10
At a n , photoelectric conversion is performed and a high frequency component is extracted.
The high frequency is amplitude and phase modulated to form the desired beam. This high frequency is generated by the power amplifier 54 1
The radiation is emitted from the antenna elements 55 1 to 55 n via ˜54 n .

【0011】光ビーム形成回路は光素子を用いるもので
あり、高周波帯で回路を制作した場合と比較して、非常
に小さく軽量でコンパクトな回路を構成できることが期
待できる。また前述したように、信号の振幅位相制御は
光波領域で行うものであり、電気信号の周波数には依存
しない。高周波帯における移相器は通常狭帯域であり、
これを構成要素として含む従来型のビーム形成回路と比
較して、光ビーム形成回路では原理的には広帯域な高周
波信号処理が可能であることを、このことは意味してい
る。
Since the light beam forming circuit uses an optical element, it can be expected that a very small, lightweight and compact circuit can be constructed as compared with the case where the circuit is manufactured in a high frequency band. Further, as described above, the amplitude / phase control of the signal is performed in the light wave region and does not depend on the frequency of the electric signal. The phase shifter in the high frequency band is usually a narrow band,
This means that, in principle, the light beam forming circuit is capable of high-frequency signal processing in a wide band as compared with the conventional beam forming circuit including this as a constituent element.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例のアンテナビーム形成回路では、光ビーム形成回路
を使用した場合に、(1)ピンホールをマスクパタンと
してそのフーリエ変換像をレンズを用いた光学的な手法
によって作りだし、かつ、コヒーレントな検波手段と組
み合わせることによりアンテナビームの形成に必要な高
周波電気信号の振幅位相制御を光波信号の領域で行う方
式の光ビーム形成回路、または、(2)ピンホールマス
クパタンの代わりに液晶パネルに代表される空間光変調
器にアンテナビームパタンに対応する図形を描き、同様
な方法で光波信号の領域でビーム形成に必要な信号処理
を行う方式の光ビーム形成回路であり、いずれも、アン
テナビームパタンに相当する図形を用意し、そのフーリ
エ変換をレンズを用いて行うものであリ、フーリエ光学
が適用されている。この二つのビーム形成回路において
の制御部は、イメージマスク16または空間光変調器2
0に描く図形であり、アンテナ素子に所定の振幅と位相
関係を有する高周波電気信号を与える立場からみれば、
その制御は間接的なものであるといえる。
However, in such an antenna beam forming circuit of the prior art, when the light beam forming circuit is used, (1) the Fourier transform image is used as a lens by using the pinhole as a mask pattern. Optical beam forming circuit of a method of performing amplitude and phase control of a high-frequency electric signal necessary for forming an antenna beam in a light wave signal region by combining with a conventional optical method and coherent detection means, or (2 ) Instead of the pinhole mask pattern, a light corresponding to the antenna beam pattern is drawn on the spatial light modulator typified by a liquid crystal panel, and the signal processing required for beam formation in the light wave signal region is performed in the same way. This is a beam forming circuit. In each case, a figure corresponding to the antenna beam pattern is prepared, and its Fourier transform is performed by the lens. Be one carried out have, Fourier optics are applied. The control unit in the two beam forming circuits is the image mask 16 or the spatial light modulator 2.
From the standpoint of giving a high-frequency electric signal having a predetermined amplitude and phase relationship to the antenna element,
The control can be said to be indirect.

【0013】アレーアンテナの研究において、低サイド
ローブなビームパタンを得ることを目的として、古くか
らテイラー分布やチェビシェフ分布等の様々なアンテナ
素子の励振分布が見いだされてきた。現在でも、アレー
アンテナを構成しているアンテナ素子に与える信号の重
み付けに関して、多くの制御方法が研究されている。こ
れらの研究は高周波帯で信号処理を前提に行われている
ものであるが、原理的には、そのまま光ビーム形成回路
にも適用可能なものである。ただし、これらの研究では
アンテナ素子に与える信号の重み付けを直接に制御する
ことが背景にあるので、これらの研究成果をそのまま光
ビーム形成回路に利用するためには、光波信号の振幅と
位相の分布を直接的に制御できることが必要となってく
る。
In the research of array antennas, excitation distributions of various antenna elements such as Taylor distribution and Chebyshev distribution have long been found for the purpose of obtaining a beam pattern with low side lobes. Even now, many control methods are being researched for weighting signals given to antenna elements forming an array antenna. Although these studies are performed on the premise of signal processing in the high frequency band, they can be applied to the light beam forming circuit as they are in principle. However, since the background of these studies is to directly control the weighting of the signals given to the antenna elements, in order to directly use the results of these studies in the light beam forming circuit, the distribution of the amplitude and phase of the lightwave signal should be considered. It becomes necessary to be able to control directly.

【0014】また、ピンホールマスクを使うビーム形成
回路においてアンテナビームを走査することを考えると
き、これを実現するためには、例えば、マスクパタンを
変更したり光源をフーリエ変換レンズの焦点面内で機械
的に移動させる必要がある。いずれも機械的な稼働機構
を必要とするので、迅速なビーム走査には限界がある。
アレーアンテナにおけるビーム走査はアンテナ素子に給
電する高周波電気信号の振幅分布はそのままに保ち位相
分布を変えることによって実現可能であり、光ビーム形
成回路においても位相分布のみを直接に制御できれば都
合がよい。
Further, when considering scanning an antenna beam in a beam forming circuit using a pinhole mask, in order to realize this, for example, the mask pattern is changed or the light source is set in the focal plane of the Fourier transform lens. It needs to be moved mechanically. Both require mechanical actuation mechanisms, so there is a limit to rapid beam scanning.
Beam scanning in the array antenna can be realized by changing the phase distribution while keeping the amplitude distribution of the high-frequency electric signal fed to the antenna element, and it is convenient if only the phase distribution can be directly controlled in the light beam forming circuit.

【0015】さらに、図11に示す光ビーム形成回路の
実験において実際に得られる高周波電気信号の振幅位相
分布が、理想的な場合と比較してずれが生じていること
を報告しており、この原因を光学系の歪みのためとして
いる。光学的な歪みは、光路の位相を補正することによ
って補償可能である。図12に示す光ビーム形成回路に
おいてこれを行うためには、2次元的に光束の位相分布
を制御する機構が必要となる。図12に示す光ビーム形
成回路では空間光変調素子にアンテナビームパタンに相
当する図形を描いているが、レンズを用いたフーリエ変
換という光学的な処理を適用することは図11に示す回
路と共通であるので、同様な問題が生じることは十分に
考えられる。フーリエ光学を用いた光ビーム形成回路で
は、入力像とアンテナ素子に与える信号の振幅位相分布
の関係が直接的でないため、例えば光学的な部品の歪み
に起因する位相補正を入力像として与えるためには繁雑
な計算を必要とする。
Furthermore, in the experiment of the light beam forming circuit shown in FIG. 11, it has been reported that the amplitude / phase distribution of the high frequency electric signal actually obtained is deviated as compared with the ideal case. The cause is due to the distortion of the optical system. Optical distortion can be compensated by correcting the phase of the optical path. In order to do this in the light beam forming circuit shown in FIG. 12, a mechanism that two-dimensionally controls the phase distribution of the light flux is required. In the light beam forming circuit shown in FIG. 12, a figure corresponding to the antenna beam pattern is drawn on the spatial light modulation element, but applying optical processing called Fourier transform using a lens is common to the circuit shown in FIG. Therefore, it is quite possible that a similar problem will occur. In a light beam forming circuit using Fourier optics, since the relationship between the input image and the amplitude / phase distribution of the signal given to the antenna element is not direct, for example, in order to give the phase correction caused by the distortion of optical components as the input image. Requires tedious calculations.

【0016】以上のことから、アンテナ素子に与える高
周波電気信号の振幅位相分布に直接対応させて光波信号
の振幅と位相とを制御可能な光ビーム形成回路が実現で
きれば、利点は大きい。
From the above, if a light beam forming circuit capable of directly controlling the amplitude and phase distribution of the high frequency electric signal given to the antenna element and controlling the amplitude and phase of the light wave signal can be realized, the advantage is great.

【0017】本発明は前記の欠点を解決するもので、ア
レーアンテナ素子に与える高周波電気信号の振幅位相分
布の制御を光波信号の振幅位相分布の制御に置き替え、
かつその対応関係が一対一であり、制御を直接的に行う
ことができるアンテナビーム形成回路を提供することを
目的とする。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks by replacing the control of the amplitude and phase distribution of the high frequency electric signal given to the array antenna element with the control of the amplitude and phase distribution of the lightwave signal,
Further, it is an object of the present invention to provide an antenna beam forming circuit which has a one-to-one correspondence with each other and which can be directly controlled.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、送信信号が電
気信号として入力する高周波電気信号入力端子(1)
と、この入力端子(1)からの電気信号を第一の光波信
号(S1 )と重畳する重畳手段(5)と、この重畳手段
(5)の出力光と第二の光波信号(S2 )とを合成しヘ
テロダイン検波する合成手段(9)と、この合成手段
(9)の出力光をそのビームの異なるn個の各部分につ
いて光電変換しそれぞれアンテナ素子に給電するn個の
光電変換素子を含む光電変換手段(10)とを備え、前
記第一の光波信号(S1 )の光路および前記第二の光波
信号(S2 )の光路のいずれかに変調手段(7、8)が
設けられ、この変調手段(7、8)は、その光路を横切
る面について第一の電気的変調信号により強度分布変調
を施す第一の変調素子(7)と、前記重畳手段の出力光
を横切る面について第二の電気的変調信号により位相分
布変調を施す第二の変調素子(8)とが縦続接続された
光回路を含むことを特徴とする。
According to the present invention, a high frequency electric signal input terminal (1) to which a transmission signal is inputted as an electric signal.
A superimposing means (5) for superimposing the electric signal from the input terminal (1) on the first lightwave signal (S 1 ), the output light of the superimposing means (5) and the second lightwave signal (S 2). ) And heterodyne detection are combined, and n output photoelectric conversion elements for photoelectrically converting the output light of the combination means (9) for each of the n different parts of the beam and feeding the antenna elements. And a photoelectric conversion means (10) including a modulation means (7, 8) provided on either the optical path of the first lightwave signal (S 1 ) or the optical path of the second lightwave signal (S 2 ). The modulation means (7, 8) includes a first modulation element (7) for performing intensity distribution modulation by a first electrical modulation signal on a surface traversing the optical path, and a surface traversing the output light of the superposing means. The second electrical modulation signal is applied to Characterized in that it comprises an optical circuit and regulating device (8) is connected in cascade.

【0019】また、本発明は、第一の光波信号および第
二の光波信号は共通のレーザ光源(3)により発生され
ることができる。
Further, according to the present invention, the first light wave signal and the second light wave signal can be generated by a common laser light source (3).

【0020】さらに、本発明は、第一の光波信号および
第二の光波信号はそれぞれ別のレーザ光源(31
2 )により発生されることができる。。
Further, according to the present invention, the first light wave signal and the second light wave signal are different laser light sources (3 1 ,
3 2 ). .

【0021】また、本発明は、前記第一および第二の変
調素子はそれぞれ反射型液晶空間光変調素子であり、こ
の二つの変調素子をそれぞれ前記第一および第二の電気
的変調信号により制御する液晶空間光変調素子コントロ
ーラを備えることができる。
According to the present invention, the first and second modulators are reflection type liquid crystal spatial light modulators, and the two modulators are controlled by the first and second electric modulation signals, respectively. A liquid crystal spatial light modulator controller can be provided.

【0022】[0022]

【作用】レーザ光線を二分配した一方の第一の光波信号
に高周波電気信号を重畳し、この重畳された光線のビー
ム径を2次元的に拡大して光束とし、また二分配した他
方の第二の光波信号のビーム径を2次元的に拡大して光
束とする。この二つの光束の一方の光束の空間的な強度
および位相を第一の電気的変調信号および第二の電気的
変調信号でそれぞれ変調する。この変調された光束と他
方の光束とを合成しヘンテロダイン検波しビームの異な
るn個の各部分について光電変換しそれぞれアンテナ素
子に給電する。これによりアレーアンテナ素子に与える
高周波電気信号の振幅位相分布の制御を光波信号の振幅
位相分布の制御に置き替え、かつその対応関係が一対一
であり、制御を直接的に行うことができる。
A high-frequency electric signal is superimposed on one of the first light wave signals obtained by dividing the laser beam into two, and the beam diameter of the superimposed light beam is two-dimensionally expanded to form a light beam. The beam diameter of the second lightwave signal is two-dimensionally expanded to form a light beam. The spatial intensity and phase of one of the two light beams are modulated by the first electrical modulation signal and the second electrical modulation signal, respectively. The modulated light flux and the other light flux are combined, Hinterodyne detection is performed, and photoelectric conversion is performed for each of n different parts of the beam, and each is fed to the antenna element. As a result, the control of the amplitude / phase distribution of the high frequency electric signal given to the array antenna element is replaced with the control of the amplitude / phase distribution of the lightwave signal, and the correspondence is one-to-one, and the control can be directly performed.

【0023】ここで、レーザ光源を二分配して第一およ
び第二の光波信号とする代わりに二つのレーザ光線を使
用してもよい。
Here, instead of dividing the laser light source into two to form the first and second light wave signals, two laser beams may be used.

【0024】前述のことは、光ビーム形成回路では、高
周波信号の振幅と位相の制御が光波信号を媒介としてで
きることを原理としている。図9は光ビーム形成回路の
原理を説明するためのブロック構成図であり、光波信号
を媒介として高周波電気信号の振幅および位相を制御す
る系を示したものである。図9は、この原理を説明する
ためのものである。高周波電気信号入力端子1を有する
EO変換部(電気光変換部)41、光振幅変調器42、
光位相変調器43、高周波電気信号出力端子2を有する
OE変換部(光電気変換部)44が、この順に縦続接続
された回路を考える。全体の系としては、高周波電気信
号入力端子1より高周波電気信号を入力し、高周波電気
信号出力端子2より処理された信号を取り出す。
The above description is based on the principle that in the light beam forming circuit, the amplitude and phase of the high frequency signal can be controlled using the light wave signal as a medium. FIG. 9 is a block diagram for explaining the principle of the light beam forming circuit, and shows a system for controlling the amplitude and phase of a high frequency electric signal through a light wave signal. FIG. 9 is for explaining this principle. An EO converter (electro-optical converter) 41 having a high-frequency electric signal input terminal 1, an optical amplitude modulator 42,
Consider a circuit in which the optical phase modulator 43 and the OE converter (optical-electrical converter) 44 having the high-frequency electrical signal output terminal 2 are cascade-connected in this order. As a whole system, a high frequency electric signal is inputted from a high frequency electric signal input terminal 1 and a processed signal is taken out from a high frequency electric signal output terminal 2.

【0025】EO変換部1は高周波電気信号を光波信号
に変換するもので、レーザ光源3aとEO変換素子41
aとより構成されている。ここで用いるEO変換部41
は、入力した高周波電気信号の周波数分だけ周波数シフ
トした光波信号を出力する機能を有するものである。す
なわち、入力する高周波電気信号をcos ωRFtとす
るとき、出力光波信号はcos(ωRF+ωOPt )tとな
っている。ただし、ωRFは電気信号の角周波数およびω
OPt はレーザ光源3aの光波信号の各周波数を表してい
る。
The EO converter 1 converts a high frequency electric signal into a light wave signal, and includes a laser light source 3a and an EO conversion element 41.
and a. EO converter 41 used here
Has a function of outputting a light wave signal whose frequency is shifted by the frequency of the input high frequency electric signal. That is, when the input high-frequency electric signal is cos ω RF t, the output lightwave signal is cos (ω RF + ω OPt ) t. Where ω RF is the angular frequency of the electrical signal and ω
OPt represents each frequency of the light wave signal of the laser light source 3a.

【0026】次に続く光振幅変調器42および光位相変
調器43では、前段の光波信号を入力とし、入力する電
気信号に基づいてその振幅と位相を変調した光波信号を
出力する。振幅変調の量をA、位相変調の量をφとする
と、変調後の信号は、Acos{(ωRF+ωOPt )t+
φ}と書ける。この光波信号は、次段のOE変換部44
の入力となる。
The following optical amplitude modulator 42 and optical phase modulator 43 receive the lightwave signal of the preceding stage and output a lightwave signal whose amplitude and phase are modulated based on the input electric signal. When the amount of amplitude modulation is A and the amount of phase modulation is φ, the modulated signal is Acos {(ω RF + ω OPt ) t +
can be written as φ}. This lightwave signal is transmitted to the OE conversion unit 44 at the next stage.
Will be input.

【0027】OE変換部44は、OE変換素子44aお
よび局部発振光用のレーザ光源3bより構成されてい
る。OE変換部44は、cosωOPt tを局部発振光と
してコヒーレント検波を行う。OE変換部44から出力
する高周波電気信号はAcos(ωRFt+φ)であり、
これが高周波電気信号出力端子21 〜2n より出力され
る。
The OE conversion section 44 is composed of an OE conversion element 44a and a laser light source 3b for local oscillation light. The OE conversion unit 44 performs coherent detection using cosω OPt t as local oscillation light. The high frequency electric signal output from the OE converter 44 is Acos (ω RF t + φ),
This is output from the high frequency electric signal output terminals 2 1 to 2 n .

【0028】すなわち、図9に示した系において、系は
cosωRFtなる高周波電気信号の入力に対し、電気信
号の制御によりAcos(ωRFt+φ)を出力する。こ
の信号は、振幅成分がA、位相成分がφになる変調を受
けており、光波領域における振幅と位相の変調処理によ
って、高周波信号の振幅位相制御が可能であることを示
している。
[0028] That is, in the system shown in FIG. 9, the system for the input of cos .omega RF t becomes high-frequency electrical signals, the control of the electrical signal and outputs the Acos (ω RF t + φ) . This signal is modulated such that the amplitude component is A and the phase component is φ, and it is shown that the amplitude and phase of the high frequency signal can be controlled by the amplitude and phase modulation processing in the light wave region.

【0029】図10では送信用のアクティブアレーアン
テナのビーム形成回路を示したが、そこの振幅設定回路
および位相設定回路の各々は、図9に説明した光波信号
を媒介にした振幅設定回路および位相設定回路に置き換
え可能である。
Although the beam forming circuit of the active array antenna for transmission is shown in FIG. 10, each of the amplitude setting circuit and the phase setting circuit therefor has an amplitude setting circuit and a phase via the lightwave signal described in FIG. It can be replaced with a setting circuit.

【0030】アンテナ開口における電界分布とアンテナ
ビームパタンは、フーリエ変換の関係にあることは前述
した。したがって、ビーム形成回路は所望とするビーム
パタンの空間的なフーリエ変換に相当する振幅および位
相成分を有する信号を、各アンテナ素子に給電するため
のものといえる。
It has been described above that the electric field distribution at the antenna aperture and the antenna beam pattern have a Fourier transform relationship. Therefore, it can be said that the beam forming circuit feeds each antenna element with a signal having an amplitude and phase component corresponding to the spatial Fourier transform of the desired beam pattern.

【0031】[0031]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0032】図1は本発明第一実施例アンテナビーム形
成回路のブロック構成図である。図1において、アンテ
ナビーム形成回路の特徴とするところは、送信する高周
波電気信号を入力する高周波電気信号入力端子1と、高
周波電気信号入力端子1からの電気信号を第一の光波信
号として光波信号S1 と重畳する重畳手段5と、この重
畳手段5の出力光と第二の光波信号として光波信号S2
とを合成しヘテロダイン検波する合成手段9と、合成手
段9の出力光をそのビームの異なるn個の各部分につい
て光電変換しそれぞれアンテナ素子に給電するn個の光
電変換素子として光電変換器101 〜10n を含む光電
変換手段10とを備え、光波信号S1 の光路に変調手段
7、8が設けられ、変調手段7、8は、その光路を横切
る面について第一の電気的変調信号により強度分布変調
を施す第一の変調素子と、重畳手段5の出力光を横切る
面について第二の電気的変調信号により位相分布変調を
施す第二の変調素子とが縦続接続された光回路を含むこ
とにある。
FIG. 1 is a block diagram of the antenna beam forming circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the antenna beam forming circuit is characterized by a high-frequency electric signal input terminal 1 for inputting a high-frequency electric signal to be transmitted, and an electric signal from the high-frequency electric signal input terminal 1 as a first light wave signal. The superimposing means 5 for superimposing with S 1 , the output light of this superimposing means 5 and the lightwave signal S 2 as the second lightwave signal.
And a photoelectric converter 10 1 as n photoelectric conversion elements for photoelectrically converting the output light of the combining means 9 for each of the n different parts of the beam and feeding each to the antenna element. The photoelectric conversion means 10 including 10 to 10 n is provided, and the modulation means 7 and 8 are provided in the optical path of the lightwave signal S 1. The modulation means 7 and 8 are provided by the first electrical modulation signal with respect to the plane crossing the optical path. It includes an optical circuit in which a first modulation element for performing intensity distribution modulation and a second modulation element for performing phase distribution modulation by a second electrical modulation signal on a surface traversing the output light of the superposing means 5 are cascade-connected. Especially.

【0033】また、光波信号S1 および光波信号S2
共通のレーザ光源3により発生される。
The light wave signal S 1 and the light wave signal S 2 are generated by the common laser light source 3.

【0034】さらに、前記第一および第二の変調素子は
それぞれ反射型液晶空間光変調素子として反射型液晶空
間光強度変調素子7aおよび反射型液晶空間光位相変調
素子7bであり、この二つの変調素子をそれぞれ前記第
一および第二の電気的変調信号により制御する液晶空間
光変調素子コントローラ13を備える。
Further, the first and second modulators are a reflective liquid crystal spatial light intensity modulator 7a and a reflective liquid crystal spatial light phase modulator 7b as reflective liquid crystal spatial light modulators, respectively. A liquid crystal spatial light modulation element controller 13 for controlling the elements by the first and second electrical modulation signals is provided.

【0035】すなわち、具体的に述べるとレーザ光源3
と、レーザ光源3の出射する二つの経路に分配する二分
配手段4と、送信信号の高周波電気信号を入力する高周
波電気信号入力端子1と、二分配手段からの光線の一方
に高周波電気信号入力端子1からの高周波電気信号を重
畳する重畳手段5と、重畳手段5からの光線のビーム径
を2次的に拡大し拘束として出力する拡大手段61 と、
拡大手段61 からの光束の空間的な強度分布を第一の電
気的変調信号により面的に変調する強度分布変調手段
(反射型液晶光強度変調素子7aおよび液晶空間光変調
素子コントローラ13)7と、強度分布変調手段7から
の光束の空間の位相分布を第二の電気的変調信号により
面的に変調する位相分布変調手段(反射型液晶空間光位
相変調素子8aおよび液晶空間光変調素子コントローラ
13)8と、二分配手段4からの光線の他方のビーム径
を2次的に拡大し光束として出力する拡大手段62 と、
位相分布変調手段8からの光束と拡大手段62 からの光
束とを合成しヘテロダイン検波を行う合成手段9と、合
成手段9からの光束を光電変換するn個の光電変換器1
1 〜10n および高周波電気信号を出力する高周波電
気信号出力端子21 〜2n を含む光電変換手段10とを
備える。
That is, specifically, the laser light source 3
A second distribution means 4 for distributing the laser light to the two paths emitted by the laser light source 3, a high frequency electric signal input terminal 1 for inputting a high frequency electric signal of a transmission signal, and a high frequency electric signal input to one of the light beams from the two distribution means. A superimposing means 5 for superimposing the high frequency electric signal from the terminal 1, and a expanding means 6 1 for secondarily expanding the beam diameter of the light beam from the superimposing means 5 and outputting it as a constraint.
Intensity distribution modulating means (reflecting liquid crystal light intensity modulating element 7a and liquid crystal spatial light modulating element controller 13) 7 which spatially modulates the spatial intensity distribution of the light flux from the expanding means 6 1 by the first electrical modulation signal 7 And a phase distribution modulation means (a reflective liquid crystal spatial light phase modulation element 8a and a liquid crystal spatial light modulation element controller) that planarly modulates the spatial phase distribution of the light flux from the intensity distribution modulation means 7 by the second electrical modulation signal. 13) 8 and a magnifying means 6 2 for secondarily magnifying the beam diameter of the other light beam from the two dividing means 4 and outputting it as a luminous flux.
And synthesizing means 9 for combining heterodyne detection of the light beam from the light beam and the enlarging means 6 2 from the phase distribution modulation means 8, n-number of photoelectric converter 1 for photoelectrically converting a light beam from combining means 9
0 1 to 10 n and a photoelectric conversion means 10 including high frequency electric signal output terminals 2 1 to 2 n for outputting a high frequency electric signal.

【0036】このような構成のアンテナビーム形成回路
の動作について説明する。
The operation of the antenna beam forming circuit having such a configuration will be described.

【0037】図1において、アンテナビーム形成回路
は、高周波電気信号を入力する高周波電気信号入力端子
1と、アレーアンテナ素子に加える高周波信号を出力す
る高周波電気信号出力端子21 〜2n とを有する1入力
n出力の回路網である。
In FIG. 1, the antenna beam forming circuit has a high frequency electric signal input terminal 1 for inputting a high frequency electric signal, and high frequency electric signal output terminals 2 1 to 2 n for outputting a high frequency signal to be applied to the array antenna element. It is a network of 1 input and n output.

【0038】光ビーム形成回路は、レーザ光源3を有
し、そこから出射された光は、光を二分配する二分配手
段4に入力され二つの光路に分岐される。一方の光線
は、高周波電気信号を光信号に重畳する重畳手段5の入
力となる。光信号に重畳する高周波電気信号は高周波電
気信号入力端子1より入力される。高周波電気信号を光
信号に重畳する重畳手段5から出力された光信号は、光
を2次元的に拡げる拡大手段61 に入力される。拡大手
段61 は、レーザ光線のビーム径を拡大して再び光束と
して出射するものである。(ここでは、2次元的に空間
フィルタリング処理を行うための面的な拡がりをもつ光
線を光束と呼び、単なる光線と言う語と区別して使用し
ている。)この光束は、2次元的に光信号の強度分布を
変調する強度変調手段7とそれに縦続接続された2次元
的の光波信号の位相分布を変調する位相分布変調手段8
についで入力され、所望の振幅分布と位相分布を持った
光束として出力される。この光束の2次元的な振幅位相
分布が、アンテナの開口面に与えられる振幅位相分布に
相当する。この光束は、光を合成する合成手段9の一方
の入力となる。
The light beam forming circuit has a laser light source 3, and the light emitted from the laser light source 3 is input to a two-splitting means 4 for splitting the light into two and split into two optical paths. One light beam is input to the superimposing means 5 for superimposing the high frequency electric signal on the optical signal. A high frequency electric signal to be superimposed on the optical signal is input from the high frequency electric signal input terminal 1. The optical signal output from the superimposing unit 5 that superimposes the high-frequency electrical signal on the optical signal is input to the expanding unit 6 1 that expands the light two-dimensionally. The expanding means 6 1 expands the beam diameter of the laser beam and emits it again as a light beam. (Here, a light beam having a two-dimensional spread for spatially filtering is called a light beam, and is used in distinction from the term "light beam.") This light beam is two-dimensionally Intensity modulating means 7 for modulating the intensity distribution of the signal and phase distribution modulating means 8 for modulating the phase distribution of the two-dimensional light wave signal cascade-connected thereto.
Is then input, and is output as a light beam having a desired amplitude distribution and phase distribution. The two-dimensional amplitude / phase distribution of this light flux corresponds to the amplitude / phase distribution given to the aperture surface of the antenna. This luminous flux becomes one input of the synthesizing means 9 for synthesizing the light.

【0039】光を二分配する二分配手段4によって二つ
に分配された光線の他方の光線は、光を2次元的に拡げ
る拡大手段62 を通って2次元的に拡大された後、光を
合成する合成手段9の他方の入力となり、先に説明した
2次元的に振幅位相変調された光束と合成される。
[0039] After the other light distribution rays in two by a two dispensing means 4 for two distributing the light, which has been expanded through the expansion means 6 2 to spread the light two-dimensionally in two dimensions, the light It becomes the other input of the synthesizing means 9 for synthesizing, and is synthesized with the two-dimensionally amplitude-phase-modulated light flux described above.

【0040】光を合成する合成手段9から出射した光
は、光電変換器101 〜10n の2次元なアレイより構
成された光電変換する光電変換手段10に入力され、そ
れぞれの光電変換器101 〜10n において高周波電気
信号が取り出される。ここでとられている光電変換の方
法はいわゆるヘテロダイン法であり、レーザ光源3から
出射して光を二分配する二分配手段4により二分され、
さらに光を2次元に拡げる拡大手段62 より出射された
光が局部発振光として作用している。信号用の光源と局
部発振光の光源を同一光源としていることから、ヘテロ
ダイン検波の方式は自己ヘテロダイン法ともいわれてい
る。変換された高周波電気信号には、それぞれに強度分
布変調手段7および位相分布変調手段8において行った
光波領域での振幅位相変調がそのまま反映されている。
光電変換器101 〜10n から出力された高周波電気信
号は、それぞれの高周波電気信号出力端子21 〜2n
ら取り出され、電力増幅器において増幅され、アンテナ
素子に給電される。
The light emitted from the synthesizing means 9 for synthesizing light is input to the photoelectric converting means 10 for photoelectrically converting, which is composed of a two-dimensional array of photoelectric converters 10 1 to 10 n , and the respective photoelectric converters 10 1. A high-frequency electrical signal is taken out at 1 to 10 n . The photoelectric conversion method used here is a so-called heterodyne method, and the light is emitted from the laser light source 3 and divided into two by the two dividing means 4,
Further, the light emitted from the expanding means 6 2 which spreads the light two-dimensionally acts as local oscillation light. Since the signal light source and the local oscillation light source are the same light source, the heterodyne detection method is also called a self-heterodyne method. The converted high frequency electric signal reflects the amplitude / phase modulation in the light wave region performed in the intensity distribution modulating means 7 and the phase distribution modulating means 8 as it is.
The high frequency electric signals output from the photoelectric converters 10 1 to 10 n are taken out from the respective high frequency electric signal output terminals 2 1 to 2 n , amplified by the power amplifier, and fed to the antenna element.

【0041】ここで、レーザ光源からの出射光を二分
し、二分した二つの経路の光を再び合成し干渉させる方
式の干渉系は「マッハツェンダー型干渉計」という名で
知られている。この干渉計によって得られる干渉縞に
は、二つの光路における差異が反映されている。図1に
説明した光ビーム形成回路の構成は、マッハツェンダー
型干渉計を光ビーム形成回路に応用したものであるとい
える。
Here, an interference system in which the light emitted from the laser light source is divided into two, and the light in the two divided paths is combined again to cause interference is known as a "Mach-Zehnder interferometer". The interference fringes obtained by this interferometer reflect the difference in the two optical paths. It can be said that the configuration of the light beam forming circuit described in FIG. 1 is an application of the Mach-Zehnder interferometer to the light beam forming circuit.

【0042】図2は本発明第一実施例アンテナビーム形
成回路の具体的なブロック構成図である。図2におい
て、レーザ光源3より出射した光線は、ビームスプリッ
タ4aによって二つの光路に2分される。一方の経路の
光線は、高周波電気信号を重畳し、光波領域において所
望の振幅、位相変調処理を行うためのものである。もう
一方の経路の光線は、ヘテロダイン検波により高周波電
気信号を取り出すための局部発振光として使用する。
FIG. 2 is a specific block diagram of the antenna beam forming circuit of the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the light beam emitted from the laser light source 3 is divided into two optical paths by the beam splitter 4a. The light beam on one path is for superimposing a high frequency electric signal and performing a desired amplitude and phase modulation process in the light wave region. The light beam on the other path is used as local oscillation light for extracting a high frequency electric signal by heterodyne detection.

【0043】まず、前者の経路について説明する。コリ
ーメートレンズ15f、音響光学変調器5aおよびコリ
ーメーレンズ15gより構成される部分は、高周波電気
信号を光波信号に重畳するための重畳手段5に対応する
のもである。ビームスプリッタ4aにより二分されたコ
リーメート光の一方は、コリーメートレンズ15fによ
り集束され、音響光学変調器5aに加えられる。高周波
電気信号入力端子1から高周波電気信号を入力すると、
そのまま透過する光に加えて1次の回折光が発生する。
First, the former route will be described. The portion composed of the collimate lens 15f, the acousto-optic modulator 5a, and the collimate lens 15g corresponds to the superimposing means 5 for superimposing the high frequency electric signal on the light wave signal. One of the collimated light beams divided by the beam splitter 4a is focused by the collimate lens 15f and added to the acousto-optic modulator 5a. When a high frequency electric signal is input from the high frequency electric signal input terminal 1,
In addition to the light that is transmitted as it is, first-order diffracted light is generated.

【0044】この内、1次の回折光の光周波数は、高周
波電気信号入力端子1から高周波電気信号の周波数分だ
け周波数がシフトしている。この1次回折光をコリーメ
ートレンズ15gにより取り出し、コリーメート光とし
て出力する。
Of these, the optical frequency of the first-order diffracted light is shifted from the high frequency electric signal input terminal 1 by the frequency of the high frequency electric signal. The first-order diffracted light is extracted by the collimate lens 15g and is output as collimate light.

【0045】この光線は、ビームエクスパンダ6aによ
り2次元的に拡大された光束となる。光束はハーフミラ
ー11aに入射し、透過光は反射型液晶空間光強度変調
素子7aに当たる。反射光はハーフミラー11aに再び
入射し、その反射光はさらに検光子12を通り取り出さ
れる。反射型液晶空間光強度変調素子7aは液晶空間光
変調素子コントローラ13により制御されており、その
結果は検光子12透過後の光束の2次元的な強度分布に
反映されている。反射型液晶空間光強度変調素子7aの
直前に置いたハーフミラー11aおよび検光子12は、
合わせて偏光ビームスプリッタに置き換えることも可能
で、この場合には、ハーフミラーを2度通過することに
よる光損失がなくなる。
This light beam becomes a light beam expanded two-dimensionally by the beam expander 6a. The light flux enters the half mirror 11a, and the transmitted light strikes the reflective liquid crystal spatial light intensity modulation element 7a. The reflected light enters the half mirror 11a again, and the reflected light is further extracted through the analyzer 12. The reflective liquid crystal spatial light intensity modulation element 7a is controlled by the liquid crystal spatial light modulation element controller 13, and the result is reflected in the two-dimensional intensity distribution of the light flux after passing through the analyzer 12. The half mirror 11a and the analyzer 12 placed immediately before the reflective liquid crystal spatial light intensity modulation element 7a are
It is also possible to replace it with a polarization beam splitter, and in this case, there is no light loss due to passing through the half mirror twice.

【0046】検光子12を透過した光束は別のハーフミ
ラー11bに入射し、その反射光は反射型液晶空間光位
相変調素子8aに入射する。反射型液晶空間光位相変調
素子8aの反射光は再びハーフミラー11bに入射する
光束となる。透過光成分を出力として取り扱う。反射型
液晶空間光位相変調素子8aも液晶空間光変調素子コン
トローラ13により制御されており、光束の位相が2次
元的に変調される。反射型液晶空間光位相変調素子8a
では、反射型液晶光強度変調素子7aによる強度変調に
伴う位相変調分の補償をも行う。
The light flux transmitted through the analyzer 12 enters another half mirror 11b, and the reflected light enters the reflective liquid crystal spatial light phase modulation element 8a. The reflected light from the reflective liquid crystal spatial light phase modulation element 8a becomes a light beam which is incident on the half mirror 11b again. Handle the transmitted light component as output. The reflective liquid crystal spatial light phase modulation element 8a is also controlled by the liquid crystal spatial light modulation element controller 13, and the phase of the light flux is two-dimensionally modulated. Reflective liquid crystal spatial light phase modulator 8a
Then, compensation for the phase modulation caused by the intensity modulation by the reflective liquid crystal light intensity modulator 7a is also performed.

【0047】ハーフミラー11bから出射する光束は、
反射型液晶空間光強度変調素子7aおよび反射型液晶空
間光位相変調素子8aにより、光波の領域で所望の振幅
位相変調が行われている。ハーフミラー11bから出射
する光束は、ハーフミラー9aの二つの入力光束の一つ
となる。
The luminous flux emitted from the half mirror 11b is
A desired amplitude / phase modulation is performed in the light wave region by the reflective liquid crystal spatial light intensity modulation element 7a and the reflective liquid crystal spatial light phase modulation element 8a. The light flux emitted from the half mirror 11b becomes one of the two input light fluxes of the half mirror 9a.

【0048】ビームスプリッタ4aで分割された光線の
他方は、ミラー14aに当たり、ビームエクスパンダ6
bにおいて拡大され、ミラー14bで反射された後、ハ
ーフミラー9aのもう一方の入力光となる。ここで、ハ
ーフミラー11bからの光束と合成(加算)される。
The other of the light beams split by the beam splitter 4a hits the mirror 14a, and the beam expander 6
After being magnified in b and reflected by the mirror 14b, it becomes the other input light of the half mirror 9a. Here, the light flux from the half mirror 11b is combined (added).

【0049】ハーフミラー9aで加算された光束は、ホ
トディテクタアレー10a1 〜10an に入射し光電変
換された後、それぞれのホトディテクタアレー10a1
〜10an の高周波電気信号出力端子21 〜2n より高
周波電気信号が取り出される。この高周波電気信号は、
高周波電気信号入力端子1より入力した高周波電気信号
と同一の周波数の信号であるとともに、その振幅と位相
には、液晶空間変調素子において行った振幅変調および
位相変調がそのまま反映されている。この高周波電気信
号のそれぞれは、さらに電力増幅器へと導かれ、アンテ
ナ素子から放射される。
The light fluxes added by the half mirror 9a are incident on the photodetector arrays 10a 1 to 10a n and photoelectrically converted, and then the respective photodetector arrays 10a 1 are made.
The high frequency electric signals are taken out from the high frequency electric signal output terminals 21 to 2n of 10 to 10 n . This high frequency electrical signal
The signal has the same frequency as the high frequency electric signal input from the high frequency electric signal input terminal 1, and the amplitude and phase thereof are directly reflected by the amplitude modulation and the phase modulation performed in the liquid crystal spatial modulation element. Each of the high frequency electric signals is further guided to the power amplifier and radiated from the antenna element.

【0050】図3は本発明第二実施例アンテナビーム形
成回路のブロック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of the antenna beam forming circuit of the second embodiment of the present invention.

【0051】第一実施例の構成では、光を二分配する二
分配手段4によって作られた二つの光路の内、高周波電
気信号を光信号に重畳する重畳手段5と、光束の振幅、
位相を変調する強度分布変調手段7および位相分布変調
手段8を同一の光の経路上に設けていた。重畳手段5
と、強度分布変調手段7および位相分布変調手段8を別
光路に設けた構成も可能である。第二実施例はこのよう
な構成を記述したものである。
In the configuration of the first embodiment, of the two optical paths formed by the two dividing means 4 for dividing the light into two, the superposing means 5 for superposing the high frequency electric signal on the optical signal, the amplitude of the luminous flux,
The intensity distribution modulating means 7 and the phase distribution modulating means 8 for modulating the phase are provided on the same light path. Superimposing means 5
Also, a configuration in which the intensity distribution modulating means 7 and the phase distribution modulating means 8 are provided in different optical paths is possible. The second embodiment describes such a configuration.

【0052】図4は本発明第三実施例アンテナビーム形
成回路のブロック構成図である。図1〜図3では、一つ
のレーザ光源を用いた光ビーム形成回路について説明し
たが、レーザ光源を二つに分離した構成とすることもで
きる。二つのレーザ光源の内、一つは、高周波電気信号
を重畳し、さらに、振幅位相変調処理をする目的で使用
する。他の一つのレーザ光源は、コヒーレント検波にお
ける局部発振光源として使用する。図4は、二つの光源
を使用した光ビーム形成回路の構成図を示す。
FIG. 4 is a block diagram of the antenna beam forming circuit of the third embodiment of the present invention. Although the light beam forming circuit using one laser light source has been described with reference to FIGS. 1 to 3, the laser light source may be divided into two. One of the two laser light sources is used for the purpose of superimposing a high frequency electric signal and further performing amplitude phase modulation processing. The other laser light source is used as a local oscillation light source in coherent detection. FIG. 4 shows a configuration diagram of a light beam forming circuit using two light sources.

【0053】レーザ光源31 から出射したレーザ光線
は、光信号に高周波電気信号を重畳する重畳手段5に直
結されている。重畳手段5において、光信号に電気信号
が重畳される。拡大手段61 から強度分布変調手段7お
よび位相分布変調手段8を経て合成手段9に至る以降の
系は、図1に示す場合と同じであるので、説明を省略す
る。
The laser beam emitted from the laser light source 3 1 is directly connected to the superposing means 5 for superposing the high frequency electric signal on the optical signal. The superimposing means 5 superimposes the electric signal on the optical signal. Since the system from the enlarging means 6 1 to the combining means 9 via the intensity distribution modulating means 7 and the phase distribution modulating means 8 is the same as that shown in FIG. 1, its explanation is omitted.

【0054】他方のレーザ光源32 から出射した光線
は、光を2次元的に拡げる拡大手段62 に入射する。こ
の光束は光を合成する合成手段9において、レーザ光源
1 から出射し、振幅位相変調処理された光と合成され
る。
The light beam emitted from the other laser light source 3 2 enters a magnifying means 6 2 which spreads the light two-dimensionally. This luminous flux is emitted from the laser light source 3 1 in the synthesizing means 9 for synthesizing light, and is synthesized with the light subjected to the amplitude phase modulation processing.

【0055】合成手段9からの出射光は光電変換する光
電変換器101 〜10n において、高周波電気信号に変
換され、高周波電気信号出力端子21 〜2n から取り出
される。そのそれぞれは、電力増幅器で増幅され、アン
テナ素子から放射される。
Light emitted from the synthesizing means 9 is converted into a high frequency electric signal in the photoelectric converters 10 1 to 10 n for photoelectric conversion, and is taken out from the high frequency electric signal output terminals 2 1 to 2 n . Each of them is amplified by the power amplifier and radiated from the antenna element.

【0056】図5は本発明第三実施例アンテナビーム形
成回路の具体的なブロック構成図である。
FIG. 5 is a specific block diagram of the antenna beam forming circuit of the third embodiment of the present invention.

【0057】この構成では、一つのレーザ光源を高周波
電気信号を重畳しさらに光波領域における振幅位相変調
処理に用い、もう一方の光源を高周波電気信号を取り出
すためのヘテロダイン検波用の局部発振光として使用す
る。
In this structure, one laser light source is used for superimposing a high frequency electric signal and further used for amplitude phase modulation processing in the light wave region, and the other light source is used as a local oscillation light for heterodyne detection for extracting the high frequency electric signal. To do.

【0058】図5において、レーザ光源3cより出射し
た光線が前者のためのものであって、直接、コリーメー
トレンズ15fにより集光され、音響光学変調器5aに
入力される。音響光学変調器5aにおいて高周波電気信
号入力端子1から高周波電気信号を入力し、この信号の
周波数分だけ周波数シフトした1次回折光をコリーメー
トレンズ15gにより取り出す。
In FIG. 5, the light beam emitted from the laser light source 3c is for the former, is directly condensed by the collimate lens 15f, and is input to the acousto-optic modulator 5a. A high-frequency electric signal is input from the high-frequency electric signal input terminal 1 in the acousto-optic modulator 5a, and first-order diffracted light whose frequency is shifted by the frequency of this signal is taken out by the collimate lens 15g.

【0059】この光線は、さらに、ビームエクスパンダ
6aにより拡大され、ハーフミラー11a、反射型液晶
空間光強度変調素子7a、ハーフミラー11a、検光子
12、ハーフミラー11b、反射型液晶空間光位相変調
素子8a、ハーフミラー11bを経て、ハーフミラー9
aの一方の入力となる。この間において、光束は2次元
的な振幅と位相の変調を受けるが、これは図2のときと
全く同じである。
This light beam is further expanded by the beam expander 6a, and the half mirror 11a, the reflective liquid crystal spatial light intensity modulation element 7a, the half mirror 11a, the analyzer 12, the half mirror 11b, and the reflective liquid crystal spatial light phase modulation. After passing through the element 8a and the half mirror 11b, the half mirror 9
It becomes one input of a. During this period, the light flux undergoes two-dimensional amplitude and phase modulation, which is exactly the same as in FIG.

【0060】他方の光源3dより出射した光は、ビーム
エクスパンダ6bにおいて拡大され、ミラー14bで反
射され、ハーフミラー9aの他方の入力光となる。ここ
で、ハーフミラー11bからの光束と合成(加算)され
る。
The light emitted from the other light source 3d is expanded by the beam expander 6b, reflected by the mirror 14b, and becomes the other input light of the half mirror 9a. Here, the light flux from the half mirror 11b is combined (added).

【0061】図2に示す場合と同様に、ハーフミラー9
aで加算された光束は2次元的に配置されたホトディテ
クタアレー10a1 〜10an に入射され光電変換さ
れ、それぞれのホトディテクタアレー10a1 〜10a
n の高周波電気信号出力端子21 〜2n より高周波電気
信号が取り出される。この高周波電気信号は、高周波電
気信号入力端子1より入力した高周波電気信号の周波数
に、二つのレーザ光源3cとレーザ光源3bとの光周波
数の差を加えたものとなる。また、その振幅と位相に
は、液晶変調素子において行った変調がそのまま反映さ
れている。この高周波電気信号のそれぞれは、さらに、
電力増幅器へと導かれ、アンテナ素子から放射される。
As in the case shown in FIG. 2, the half mirror 9
The luminous fluxes added by a are incident on the photodetector arrays 10a 1 to 10a n arranged two-dimensionally and photoelectrically converted, and the respective photodetector arrays 10a 1 to 10a are photoelectrically converted.
n high frequency electric signal output terminal 2 1 high-frequency electric signal from to 2 n is taken in. This high-frequency electric signal is the sum of the frequencies of the high-frequency electric signal input from the high-frequency electric signal input terminal 1 and the difference between the optical frequencies of the two laser light sources 3c and 3b. In addition, the amplitude and the phase directly reflect the modulation performed in the liquid crystal modulator. Each of these high frequency electrical signals
It is guided to the power amplifier and radiated from the antenna element.

【0062】図6は本発明第四実施例アンテナビーム形
成回路のブロック構成図である。
FIG. 6 is a block diagram of the antenna beam forming circuit according to the fourth embodiment of the present invention.

【0063】第二実施例の場合と同様に、前述の第三実
施例の構成でも、高周波電気信号を光波信号に重畳する
重畳手段5を光束の振幅および位相を変調する強度分布
変調手段7および位相分布変調手段8と同一の光経路上
に設けず、レーザ光源32 と光を2次元的に拡げる拡大
手段62 の間に置いた構成を考えることも可能である。
図6にこのようなブロック構成図を記載する。
As in the case of the second embodiment, also in the configuration of the third embodiment described above, the superimposing means 5 for superimposing the high frequency electric signal on the lightwave signal is processed by the intensity distribution modulating means 7 for modulating the amplitude and phase of the light beam. It is also possible to consider a configuration in which the phase distribution modulating means 8 is not provided on the same optical path, but is placed between the laser light source 3 2 and the expanding means 6 2 for expanding the light two-dimensionally.
FIG. 6 shows such a block diagram.

【0064】以上に説明した4通りの光ビーム形成回路
は、空間光変調素子を用いた2次元的に光信号の強度分
布を変調する強度分布変調手段7とそれに縦続接続した
2次元的に光信号の位相分布を変調する位相分布変調手
段8によって、信号の振幅と位相の制御を実現している
ところに特徴がある。空間光変調素子としては、電気光
学結晶を利用したものや液晶を利用したものが知られて
いる。ここでは、ネマチック液晶を用いた空間光変調素
子について説明する。
The four types of light beam forming circuits described above are composed of an intensity distribution modulator 7 for spatially modulating the intensity distribution of an optical signal using a spatial light modulator and a two-dimensional optical beam connected in cascade. It is characterized in that the amplitude and phase of the signal are controlled by the phase distribution modulator 8 that modulates the phase distribution of the signal. Known spatial light modulators include those using electro-optic crystals and those utilizing liquid crystals. Here, a spatial light modulator using a nematic liquid crystal will be described.

【0065】図7は液晶デバイスによる光束の位相変調
の原理を示す図である。図8は液晶デバイスによる強度
変調の原理を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the principle of phase modulation of a light beam by a liquid crystal device. FIG. 8 is a diagram showing the principle of intensity modulation by the liquid crystal device.

【0066】まず、位相変調動作について説明する。位
相のみの変調には、液晶分子が平行に配向しているタイ
プの液晶デバイスを使用する。液晶分子は、長い回転楕
円体状の形状で、光学的な異方性があり、屈折率が長軸
方向と短軸方向とで異なる。図7は、2枚の透明ガラス
電極31の間にネマチック液晶分子32を封入して構成
した液晶デバイスの模式図を示す。図7(a)は液晶デ
バイス駆動電源33により2枚の電極に加える電圧がゼ
ロの場合を示しており、図7(b)は電圧が中間、図7
(c)は電圧が高い順に液晶デバイス駆動電源33の電
圧を上げている。加える電圧を上げるに従って、液晶分
子(ネマチック液晶)32の長軸方向の配向が透明ガラ
ス電極31に垂直になっていく様子がみてとれる。
First, the phase modulation operation will be described. A liquid crystal device of a type in which liquid crystal molecules are aligned in parallel is used for phase-only modulation. Liquid crystal molecules have a long spheroidal shape, have optical anisotropy, and have different refractive indices in the major axis direction and the minor axis direction. FIG. 7 shows a schematic view of a liquid crystal device constituted by enclosing nematic liquid crystal molecules 32 between two transparent glass electrodes 31. FIG. 7A shows the case where the voltage applied to the two electrodes by the liquid crystal device drive power source 33 is zero, and FIG.
In (c), the voltage of the liquid crystal device drive power supply 33 is increased in order of increasing voltage. It can be seen that the orientation of the liquid crystal molecules (nematic liquid crystal) 32 in the long axis direction becomes perpendicular to the transparent glass electrode 31 as the applied voltage is increased.

【0067】次に、透明ガラス電極31に対して垂直に
入射光束34を入射し、透過光束35の位相を考える。
光の偏光方向は、電源の電圧がゼロの場合の液晶分子3
2の長軸方向と平行する。液晶分子32の長軸が透明ガ
ラス電極31に対して垂直である場合を基準にして、液
晶分子32の長軸が透明ガラス電極31と平行になった
場合には等価的な光路長が異なるため、液晶パネルを透
過する光の位相変調の度合が異なることがわかる。液晶
分子32の配向が中間的な場合には、透過光が受ける位
相変調の度合も中間的なものとなる。なお、光の偏光方
向が電圧がゼロの場合の液晶分子32の長軸方向と垂直
な場合には、電圧を変化させてもそれによる位相の変化
はない。
Next, the incident light beam 34 is made to enter the transparent glass electrode 31 perpendicularly, and the phase of the transmitted light beam 35 is considered.
The polarization direction of light is the liquid crystal molecule 3 when the power supply voltage is zero.
2 parallel to the major axis direction. When the major axis of the liquid crystal molecule 32 is parallel to the transparent glass electrode 31, the equivalent optical path length is different when the major axis of the liquid crystal molecule 32 is parallel to the transparent glass electrode 31. , The degree of phase modulation of light transmitted through the liquid crystal panel is different. When the orientation of the liquid crystal molecules 32 is intermediate, the degree of phase modulation that the transmitted light receives is also intermediate. If the polarization direction of light is perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal molecules 32 when the voltage is zero, the phase does not change even if the voltage is changed.

【0068】透明ガラス電極31をセルに区切りその各
々に加える電圧を制御できれば、これは可変位相器のア
レイとなる。本発明では、このような光変調器(空間光
変調器)を使う。
If the transparent glass electrode 31 is divided into cells and the voltage applied to each of them can be controlled, this becomes an array of variable phase shifters. In the present invention, such an optical modulator (spatial light modulator) is used.

【0069】前述の空間光位相変調素子は、強度変調素
子として動作させることも可能である。位相変調のみの
場合には液晶デバイス駆動電源33による印加電圧が0
ボルトの状態における液晶分子32の長軸方向と同一方
向に偏光した光束を入射した。(以下、印加電圧が0ボ
ルトの状態における液晶分子の長軸方向をy軸方向、光
束の入射面においてこれに直角な軸方向をx軸とす
る。)強度変調素子として使用する場合には、通常、入
射光の偏光をそれと45度傾けた状態で使用する。さら
に、液晶デバイスの出射口には検光子12を設ける。検
光子12の向きは、透過光線の偏光方向が入射光の偏光
方向と直交するように置く。図8に強度変調素子として
液晶空間光変調素子を使用する場合を示す。
The spatial light phase modulator described above can also be operated as an intensity modulator. In the case of only phase modulation, the voltage applied by the liquid crystal device drive power supply 33 is 0.
A light beam polarized in the same direction as the major axis direction of the liquid crystal molecules 32 in the bolt state was incident. (Hereinafter, the long axis direction of the liquid crystal molecules when the applied voltage is 0 V is defined as the y axis direction, and the axis direction perpendicular to the light flux incident surface is defined as the x axis.) When used as an intensity modulator, Normally, the polarized light of the incident light is used in a state of being inclined by 45 degrees with respect to it. Further, an analyzer 12 is provided at the exit of the liquid crystal device. The orientation of the analyzer 12 is set so that the polarization direction of the transmitted light beam is orthogonal to the polarization direction of the incident light beam. FIG. 8 shows a case where a liquid crystal spatial light modulator is used as the intensity modulator.

【0070】入射光の電界をcosωtとする。空間ベ
クトルの形で記述すると、
Let the electric field of the incident light be cos ωt. Described in the form of space vector,

【0071】[0071]

【数1】 のように書ける。液晶デバイス透過後の光は、[Equation 1] Can be written as The light after passing through the liquid crystal device is

【0072】[0072]

【数2】 となる。さらに、検光子透過後の光は、[Equation 2] Becomes Furthermore, the light after passing through the analyzer is

【0073】[0073]

【数3】 となる。[Equation 3] Becomes

【0074】式(1)からわかるように、透過光は、As can be seen from the equation (1), the transmitted light is

【0075】[0075]

【数4】 なる振幅変調を受けていることがわかる。[Equation 4] It can be seen that it is subjected to amplitude modulation.

【0076】また、透過光は前述の振幅変調とともに、Further, the transmitted light, together with the above-mentioned amplitude modulation,

【0077】[0077]

【数5】 なる位相変調をも同時に受けていることもわかる。[Equation 5] It can be seen that the phase modulation is also received at the same time.

【0078】ただし、ωはレーザ光の光角周波数、
φx 、φy は、それぞれの軸に沿った位相遅れを表して
おり、液晶デバイスに印加する電圧Vの関数であること
から、それを引数として記述している。
Where ω is the optical angular frequency of the laser light,
Since φ x and φ y represent phase delays along the respective axes and are functions of the voltage V applied to the liquid crystal device, they are described as arguments.

【0079】以上、2次元的な拡がりをもって進む光束
について、位相変調のみを行う空間変調器と、強度変調
を行う空間光変調器について説明した。いずれの素子
も、位相変調器または強度変調器の2次元的なアレイ構
成となっているととらえることができる。強度変調を行
う場合には、振幅変調とともに位相変調も伴う。しか
し、強度変調を行うために素子と位相変調のみを行う素
子を縦続して接続し、強度変調に伴う位相変調を位相変
調のみを行う素子において補償することは可能である。
このようにして、2次元的の光束の振幅と位相を直接制
御することが可能となる。
The spatial modulator for performing only the phase modulation and the spatial light modulator for performing the intensity modulation for the light flux traveling with the two-dimensional spread have been described above. Each element can be regarded as having a two-dimensional array configuration of phase modulators or intensity modulators. When performing intensity modulation, phase modulation is also accompanied with amplitude modulation. However, it is possible to connect elements for performing intensity modulation and elements for performing only phase modulation in cascade, and to compensate the phase modulation accompanying intensity modulation in the element for performing only phase modulation.
In this way, it is possible to directly control the amplitude and phase of the two-dimensional light beam.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アレー
アンテナ素子に与える高周波電気信号の振幅位相分布の
制御を光波信号の振幅位相分布の制御に置き替え、かつ
その対応関係が一対一であり、制御を直接的に行うこと
ができる優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, the control of the amplitude / phase distribution of the high frequency electric signal applied to the array antenna element is replaced with the control of the amplitude / phase distribution of the lightwave signal, and the correspondence is one-to-one. There is an excellent effect that control can be performed directly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明第一実施例アンテナビーム形成回路のブ
ロック構成図。
FIG. 1 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明第一実施例アンテナビーム形成回路の具
体的なブロック構成図。
FIG. 2 is a specific block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明第二実施例アンテナビーム形成回路のブ
ロック構成図。
FIG. 3 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明第三実施例アンテナビーム形成回路のブ
ロック構成図。
FIG. 4 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明第三実施例アンテナビーム形成回路の具
体的なブロック構成図。
FIG. 5 is a specific block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明第四実施例アンテナビーム形成回路のブ
ロック構成図。
FIG. 6 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】アンテナビーム形成回路の液晶デバイスによる
光束の位相変調の原理を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a principle of phase modulation of a light beam by a liquid crystal device of an antenna beam forming circuit.

【図8】アンテナビーム形成回路の液晶デバイスによる
光束の強度変調の原理を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a principle of intensity modulation of a light beam by a liquid crystal device of an antenna beam forming circuit.

【図9】光ビーム形成回路の原理を説明するブロック構
成図。
FIG. 9 is a block diagram illustrating the principle of a light beam forming circuit.

【図10】第一従来例のアンテナビーム形成回路を使用
したアクティブアレーアンテナのブロック構成図。
FIG. 10 is a block configuration diagram of an active array antenna using the antenna beam forming circuit of the first conventional example.

【図11】第二従来例のアンテナビーム形成回路のブロ
ック構成図。
FIG. 11 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit of a second conventional example.

【図12】第三従来例のアンテナビーム形成回路のブロ
ック構成図。
FIG. 12 is a block configuration diagram of an antenna beam forming circuit of a third conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高周波電気信号入力端子 21 〜2n 高周波電気信号出力端子 3、31 、32 、3a〜3d レーザ光源 4 二分配手段 4a、4b ビームスプリッタ 5 重畳手段 5a 音響光学変調器 61 〜62 拡大手段 6a、6b ビームエクスパンダ 7 強度分布変調手段 7a 反射型液晶空間光強度変調素子 8 位相分布変調手段 8a 反射型液晶空間光位相変調素子 9 合成手段 9a〜9c、11a〜11c ハーフミラー 10 光電変換手段 101 〜10n 光電変換器 10a1 〜10an ホトディテクタアレー 12 検光子 13 液晶空間光変調素子コントローラ 14a〜14c ミラー 15a〜15g コリーメートレンズ 16 イメージマスク 17 フーリエ変換レンズ 18 光ファイバ束 19a、19b 空間フィルタ 20 反射型空間光変調器 21 レンズアレー 31 透明ガラス電極 32 液晶分子(ネマチック液晶) 33 液晶デバイス駆動電源 34 入射光束 35 透過光束 41 EO変換部(電気光変換部) 41a EO変換素子 42 光振幅変調器 43 光位相変調器 44 OE変換部(光電気変換部) 44a OE変換素子 50 アンテナビーム形成回路 51 電力分配器 521 〜52n 高周波信号増幅器 531 〜53n 高周波信号移相器 541 〜54n 電力増幅器 551 〜55n アンテナ素子 S1 、S2 光波信号1 high-frequency electric signal input terminals 2 1 to 2 n high frequency electric signal output terminals 3,3 1, 3 2, 3a~3d laser light source 4 two distribution means 4a, 4b beam splitter 5 superposing unit 5a acousto-optic modulator 61 through 2 Expanding means 6a, 6b Beam expander 7 Intensity distribution modulating means 7a Reflective liquid crystal spatial light intensity modulating element 8 Phase distribution modulating means 8a Reflective liquid crystal spatial light phase modulating element 9 Combining means 9a-9c, 11a-11c Half mirror 10 photoelectric conversion means 10 1 to 10 n photoelectric converter 10a 1 10 A n photodetectors array 12 the analyzer 13 liquid crystal spatial light modulator controller 14a~14c mirror 15a~15g Collie formate lens 16 images the mask 17 the Fourier transform lens 18 optical fiber bundle 19a, 19b Spatial filter 20 Reflective spatial light modulator 21 Array 31 Transparent glass electrode 32 Liquid crystal molecule (nematic liquid crystal) 33 Liquid crystal device driving power supply 34 Incident light flux 35 Transmitted light flux 41 EO converter (electrical light converter) 41a EO converter 42 Optical amplitude modulator 43 Optical phase modulator 44 OE conversion Part (photoelectric conversion part) 44a OE conversion element 50 antenna beam forming circuit 51 power distributor 52 1 to 52 n high frequency signal amplifier 53 1 to 53 n high frequency signal phase shifter 54 1 to 54 n power amplifier 55 1 to 55 n Antenna element S 1 , S 2 Lightwave signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical indication H04B 10/22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送信信号が電気信号として入力する高周
波電気信号入力端子(1)と、この入力端子(1)から
の電気信号を第一の光波信号(S1 )と重畳する重畳手
段(5)と、この重畳手段(5)の出力光と第二の光波
信号(S2 )とを合成しヘテロダイン検波する合成手段
(9)と、この合成手段(9)の出力光をそのビームの
異なるn個の各部分について光電変換しそれぞれアンテ
ナ素子に給電するn個の光電変換素子を含む光電変換手
段(10)とを備え、 前記第一の光波信号(S1 )の光路および前記第二の光
波信号(S2 )の光路のいずれかに変調手段(7、8)
が設けられ、 この変調手段(7、8)は、その光路を横切る面につい
て第一の電気的変調信号により強度分布変調を施す第一
の変調素子(7)と、前記重畳手段の出力光を横切る面
について第二の電気的変調信号により位相分布変調を施
す第二の変調素子(8)とが縦続接続された光回路を含
むことを特徴とするアンテナビーム形成回路。
1. A high frequency electric signal input terminal (1) to which a transmission signal is inputted as an electric signal, and a superposing means (5) for superposing the electric signal from the input terminal (1) on a first lightwave signal (S 1 ). ), The combining means (9) for combining the output light of the superimposing means (5) and the second lightwave signal (S 2 ) to perform heterodyne detection, and the output light of the combining means (9) having different beams. a photoelectric conversion means (10) including n photoelectric conversion elements for photoelectrically converting each of the n parts and feeding the antenna element, and the optical path of the first lightwave signal (S 1 ) and the second lightwave signal (S 1 ). Modulating means (7, 8) in any of the optical paths of the lightwave signal (S 2 ).
The modulation means (7, 8) outputs the output light of the superimposing means and the first modulation element (7) for performing intensity distribution modulation by the first electric modulation signal on the plane crossing the optical path. An antenna beam forming circuit comprising an optical circuit in which a second modulation element (8) for performing phase distribution modulation by a second electrical modulation signal on a transverse plane is cascade-connected.
【請求項2】 第一の光波信号および第二の光波信号は
共通のレーザ光源(3)により発生される請求項1記載
のアンテナビーム形成回路。
2. The antenna beam forming circuit according to claim 1, wherein the first lightwave signal and the second lightwave signal are generated by a common laser light source (3).
【請求項3】 第一の光波信号および第二の光波信号は
それぞれ別のレーザ光源(31 、32 )により発生され
る請求項1記載のアンテナビーム形成回路。
3. The antenna beam forming circuit according to claim 1 , wherein the first light wave signal and the second light wave signal are generated by different laser light sources (3 1 , 3 2 ).
【請求項4】 前記第一および第二の変調素子はそれぞ
れ反射型液晶空間光変調素子であり、この二つの変調素
子をそれぞれ前記第一および第二の電気的変調信号によ
り制御する液晶空間光変調素子コントローラを備えた請
求項1ないし3のいずれかに記載のアンテナビーム形成
回路。
4. The first and second modulators are reflective liquid crystal spatial light modulators, and the liquid crystal spatial light controls the two modulators by the first and second electric modulation signals, respectively. The antenna beam forming circuit according to any one of claims 1 to 3, further comprising a modulator controller.
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