WO2017010111A1 - 送信モジュールおよびそれを備えるアレイアンテナ装置および送信装置 - Google Patents

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博之 野々村
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission module, an array antenna apparatus and a transmission apparatus including the transmission module, and more particularly to a configuration of a transmission module used for transmission without a baseband signal.
  • GaN-FET Field Effect Transistor
  • Patent Document 1 discloses an array antenna device configured to synthesize a transmission high-frequency signal synthesized from a plurality (n) of local oscillation signals. According to the array antenna device of Patent Document 1, it is possible to improve the SN ratio by n times compared to a configuration in which a transmission high-frequency signal generated from a single local oscillation signal is amplified n times. Has been.
  • the transmission module since the array antenna device of Patent Document 1 is directed to a transmission application having a baseband signal as communication information, the transmission module also performs frequency conversion by mixing the baseband signal and the local oscillation signal. It is configured to execute. For this reason, in an application limited to transmission without a baseband signal, the number of parts is large, resulting in a large size and high cost.
  • radiation directivity control that is, beam control is performed by the phase between high-frequency signals of the same frequency transmitted from each of the plurality of element antennas.
  • a single high-frequency signal corresponding to the transmission frequency is distributed to a plurality of transmission modules respectively corresponding to a plurality of element antennas, and each transmission module
  • a configuration in which a phase shifter for beam control is arranged is arranged.
  • a circuit for distributing a high-frequency signal becomes large and expensive.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to configure a small, low-cost, low-loss transmission module suitable for transmission without a baseband signal. Is to provide.
  • a transmission module includes a plurality of oscillator modules and a phase command signal generation unit.
  • the plurality of oscillator modules receive a common reference signal and output a plurality of transmission signals, respectively.
  • the phase command signal generation unit separately generates a plurality of phase command signals corresponding to each of the plurality of transmission signals, and outputs the plurality of phase command signals to the plurality of oscillator modules, respectively.
  • Each oscillator module includes a voltage controlled oscillator and an amplifying unit. The voltage controlled oscillator outputs a corresponding transmission signal of the plurality of transmission signals based on the reference signal and the corresponding phase command signal of the plurality of phase command signals.
  • the amplifying unit amplifies the power of the corresponding transmission signal output from the voltage controlled oscillator.
  • the voltage-controlled oscillator has a common frequency among the plurality of oscillator modules by synchronous control based on the reference signal, and is separately controlled between the plurality of oscillator modules according to the corresponding phase command signal.
  • a plurality of transmission signals are output so as to have the specified phase.
  • the transmission module can output a plurality of transmission signals that are synchronously controlled based on a common reference signal without providing a circuit element that distributes a high-frequency transmission signal.
  • a plurality of transmission signals having the same frequency and a controlled relative phase by suppressing the power amplification factor in the amplification unit and reducing the number of circuit elements.
  • a small, low-cost and low-loss circuit configuration can be realized.
  • a small, low-cost and highly efficient transmission module configuration suitable for transmission without a baseband signal such as a radar.
  • a small and low-cost array antenna apparatus and transmission apparatus can be configured using this transmission module.
  • FIG. 2 is a circuit diagram for explaining in detail a configuration example of an oscillator module shown in FIG. 1. It is a perspective view for demonstrating the example of mounting structure of the oscillator module shown by FIG. It is a circuit diagram explaining the 1st modification of an oscillator module. It is a circuit diagram explaining the 2nd modification of an oscillator module. It is a block diagram explaining the structure of the array antenna apparatus according to the modification of Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission device according to a second embodiment. It is a block diagram explaining the structure of the array antenna apparatus provided with the transmission module according to Embodiment 3. It is a block diagram explaining the structure of the transmitter provided with the transmission module according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an array antenna apparatus 100a including a transmission module according to the embodiment of the present invention.
  • the array antenna apparatus 100a includes a reference signal source 10, a signal distributor 20, a transmission module 30, and a plurality of element antennas 90.
  • the transmission module 30 includes a phase command signal generator 40 and a plurality of oscillator modules 50.
  • the transmission module 30 has n (n: a natural number of 2 or more) oscillator modules 50.
  • a total of n element antennas 90 are provided corresponding to each oscillator module 50.
  • the reference signal source 10 outputs a reference signal Sr.
  • the reference signal Sr corresponds to a reference clock of about several MHz to several hundred MHz, for example.
  • the signal distributor 20 branches the reference signal Sr and transmits it to each oscillator module 50.
  • Each oscillator module 50 includes a voltage controlled oscillator 60 and an amplifying unit 70. Each oscillator module 50 outputs a transmission signal (hereinafter also referred to as a “transmission high-frequency signal”) having a high frequency (for example, GHz order).
  • the plurality of element antennas 90 are arranged in an array corresponding to each of a plurality (n) of oscillator modules. Each element antenna 90 is arranged so as to propagate a transmission high-frequency signal from the corresponding oscillator module 50 to space.
  • the element antenna 90 corresponds to an example of a “radiating element”.
  • a common reference signal Sr is transmitted to each oscillator module 50 via the signal distributor 20.
  • Each voltage controlled oscillator 60 outputs a transmission high-frequency signal having the same frequency by synchronous control based on the reference signal Sr.
  • the phases of the transmission high-frequency signals from the n voltage controlled oscillators 60 are controlled according to the phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n * from the phase command signal generation unit 40.
  • the phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n * are also comprehensively expressed as phase command signals ⁇ *.
  • each voltage-controlled oscillator 60 performs synchronous control so as to output a high-frequency signal synchronized with the reference signal Sr by a PLL (Phase Locked Loop) having the reference signal Sr as an input signal.
  • the voltage controlled oscillator 60 outputs transmission high-frequency signals having the same frequency.
  • each transmission high-frequency signal has its phase difference with respect to the reference phase given by the reference signal Sr controlled for each oscillator module 50 according to the phase command signal ⁇ *. Therefore, the relative phase between the n transmission high-frequency signals can be freely controlled by setting the phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n *.
  • the amplifying unit 70 amplifies the transmission high-frequency signal output from the voltage controlled oscillator 60 in each oscillator module 50.
  • the transmission high-frequency signal amplified by the amplification unit 70 is transmitted to the element antenna 90 as an output from the oscillator module 50.
  • the plurality (n) of element antennas 90 transmit a transmission high-frequency signal from each of the plurality (n) of oscillator modules 50 toward the space.
  • the shape and direction of the transmission beams from the plurality of element antennas 90 can be changed. It can be freely controlled.
  • the array antenna apparatus 100a can output a transmission signal that does not use a baseband signal.
  • the array antenna apparatus 100a can transmit a beam for radar use.
  • FIG. 2 shows a configuration of a general array antenna apparatus 100 # shown as a comparative example.
  • an array antenna apparatus 100 # of a comparative example includes a voltage controlled oscillator 60, a signal distributor 65, a plurality of oscillator modules 50 #, a plurality of element antennas 90, and a phase command signal generator 40.
  • phase command signal generator 40 generates phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n * for controlling the shapes and directions of the transmission beams from the plurality of element antennas 90.
  • the voltage controlled oscillator 60 outputs a transmission high frequency signal.
  • Signal distributor 65 distributes the transmission high-frequency signal from voltage controlled oscillator 60 to each of a plurality of oscillator modules 50 #. Thereby, a common transmission high-frequency signal having the same frequency is input to each oscillator module 50 #.
  • Each oscillator module 50 # has a phase shifter 151 and amplifiers 152 and 153.
  • phase shifter 151 controls and outputs the phase of the input transmission high-frequency signal in accordance with phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n * from phase command signal generation unit 40.
  • the n transmission high-frequency signals output from the n phase shifters 151 have the same frequency as the n transmission high-frequency signals output from the n voltage-controlled oscillators 60 in FIG.
  • each phase is controlled separately according to the phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n *.
  • the amplifiers 152 and 153 amplify the power of the transmission high-frequency signal output from the phase shifter 151 and output the amplified power to the corresponding element antenna 90.
  • the n element antennas 90 can output transmission beams of n transmission high-frequency signals. .
  • the array antenna apparatus 100 # of the comparative example is configured to input a common transmission high-frequency signal having the same frequency to each oscillator module 50 #. Therefore, signal distributor 65 that distributes a high-frequency signal to each oscillator module 50 # is increased in size and power loss is increased.
  • each oscillator module 50 # needs to increase the power amplification factor by amplifiers 152 and 153. Furthermore, it is necessary to arrange phase shifter 151 for phase control in each oscillator module 50 #.
  • the signal distributor 20 has a simpler configuration than the signal distributor 65 in the comparative example, and can be downsized.
  • the arrangement of the signal distributor 20 can be omitted.
  • each oscillator module 50 since the voltage controlled oscillator 60 outputs a transmission high-frequency signal, even if the power of the reference signal Sr is reduced by distribution, the power amplification factor of the transmission high-frequency signal is not affected. As a result, the voltage amplification factor by amplification unit 70 of oscillator module 50 can be made smaller than the power amplification factor by amplifiers 152 and 153 of oscillator module 50 #.
  • the voltage controlled oscillator 60 is synchronously controlled by inputting the common reference signal Sr among the n oscillator modules 50, it is not necessary to arrange the phase shifter 151 unlike the oscillator module 50 #.
  • each oscillator module 50 that outputs a high-frequency signal for transmission that does not have a baseband signal is used as compared with array antenna device 100 # of the comparative example.
  • the gain can be suppressed and the circuit elements can be reduced.
  • it is not necessary to distribute the high-frequency signal in the previous stage of each oscillator module 50 it is possible to realize a small, low-cost and low-loss circuit configuration. As a result, it is possible to realize a small, low-cost, low-loss transmission module configuration suitable for transmission without a baseband signal such as a radar.
  • FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a configuration example of the oscillator module 50 shown in FIG.
  • the oscillator module 50 includes a power supply / control circuit 51, a voltage controlled oscillator 60, and an amplifying unit 70.
  • the power supply / control circuit 51 is a comprehensive representation of a power supply circuit for supplying power to the constituent elements and a control circuit for generating a control command signal for the constituent elements in one block. It is.
  • the voltage controlled oscillator 60 operates by receiving power supply from the power supply / control circuit 51.
  • the voltage control oscillator 60 receives the reference signal Sr output from the reference signal source 10 and further distributed by the signal distributor 20. This reference signal Sr is common among the n oscillator modules 50 shown in FIG.
  • the voltage controlled oscillator 60 outputs a transmission high-frequency signal that is synchronously controlled with the reference signal Sr by a PLL or the like. As described above, the phase of the transmission high-frequency signal is controlled for each oscillator module 50 according to the phase command signal ⁇ *.
  • the amplification unit 70 includes amplifiers 72a and 72b arranged in series, a distribution circuit 74, a plurality of amplifiers 72c arranged in parallel, a synthesis circuit 75, and an isolator 77.
  • the amplifiers 72 a and 72 b and the plurality of amplifiers 72 c are operated by electric power from the power supply / control circuit 51.
  • the amplifiers 72a and 72b amplify the power of the transmission high-frequency signal output from the voltage controlled oscillator 60.
  • the distribution circuit 74 distributes the output signal of the amplifier 72b to the plurality of amplifiers 72c.
  • Each amplifier 72c amplifies the power of the transmission high-frequency signal input from the distribution circuit 74 and outputs the amplified signal.
  • the synthesis circuit 75 synthesizes the transmission high-frequency signals output from the plurality of amplifiers 72c.
  • the distribution circuit 74 and the synthesis circuit 75 can be configured using, for example, a 90-degree hybrid circuit.
  • the distribution circuit 74 and the synthesis circuit 75 to perform power amplification with a plurality of amplifiers 72c, it becomes easy to secure output power. Therefore, when the output power of the transmission high-frequency signal is not so necessary, the arrangement of the distribution circuit 74 and the synthesis circuit 75 may be omitted and the single amplifier 72c may be arranged. Further, the amplifiers 72a and 72b can also be configured by a single-stage amplifier.
  • the isolator 77 is provided to protect the amplifier 72c from excessive output reflection from the element antenna 90. Note that the isolator 77 can be configured such that a plurality of isolators with low power durability are arranged in the middle of the synthesis of the synthesis circuit 75.
  • the oscillator module 50 is separated into two circuit blocks CKa and CKb when mounted.
  • the circuit block CKa includes a voltage controlled oscillator 60 and a power supply / control circuit 51. Further, a part of the amplifiers 72a and 72b (for example, the amplifier 72a) may be arranged to be included in the circuit block CKa. In the configuration example of FIG. 3, among the amplifiers 72a and 72b provided in a plurality of stages, the amplifier 72a is included in the circuit block CKa. In the circuit block CKa, components having a large number of control wirings for PLL and components of a relatively low power portion are mounted.
  • the circuit block CKb includes at least a part of the amplifiers 72a and 72b (for example, the amplifier 72b), a distribution circuit 74, an amplifier 72c, a synthesis circuit 75, and an isolator 77.
  • the circuit block CKb includes a component that is a relatively high power portion and requires a heat dissipation structure because of large heat generation.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining an implementation example of the oscillator module 50 classified into the circuit blocks CKa and CKb.
  • the oscillator module 50 is mounted by a two-story structure in which a substrate 207 on which the circuit block CKa is mounted and a substrate 210 on which the circuit block CKb is mounted are stacked as an integrated substrate. .
  • the substrate 207 on which the circuit block CKa is mounted includes a high-frequency signal circuit unit for small signals, such as the power supply / control circuit 51, the voltage-controlled oscillator 60 having a large number of control lines for PLL control, and the first-stage amplifier 72a. Fabrication as an integrated substrate facilitates downsizing and wiring connection.
  • the circuit board 210 on which the circuit block CKb is mounted has a high heat output, and circuit elements that generate a large amount of heat are mounted. For this reason, the substrate 210 is disposed on the first floor portion of the structure. Further, the substrate 210 is disposed on the metal base 202 to which the heat radiating fins 201 are attached. Thereby, the heat generated from the circuit elements included in the circuit block CKb can be released from the radiation fins 201.
  • the cooling method can be changed to water cooling or the like as necessary.
  • the substrate 210 mounted on the metal base 202 is covered with a metal input side connector plate 203, an output side connector plate 204, and a metal plate 206. Further, a vertical wall formed of a conductive sponge 211 is provided on the GND pattern of the substrate 210.
  • a shield structure for isolation between elements required between the circuit block CKa (substrate 207) and the circuit element of the circuit block CKb having a large output power is formed by the sponge 211.
  • the digging structure of the metal base 202 can be simplified. Further, if the GND pattern is provided on the substrate 210, the shape and size of the space to be shielded can be flexibly changed.
  • the input-side connector plate 203 and the output-side connector plate 204 are configured not only to have a shield structure but also to mount connectors that serve as input / output interfaces from the outside.
  • the input side connector plate 203 is provided with a connector 203a for receiving the input of the reference signal Sr.
  • the output-side connector plate 204 is provided with a connector 204a for outputting a transmission high-frequency signal to the element antenna 90.
  • circuit element (circuit block CKa) mounted on the substrate 207 and the circuit element (circuit block CKb) mounted on the substrate 210 pass through holes formed in the metal plate 206 with a size that does not affect isolation. Connected by the connected wiring. At this time, a covered wire is used as a wiring for transmitting a power source and a control signal. On the other hand, it is preferable to use a coaxial line for wiring for transmitting a high-frequency signal.
  • the circuit structure (two-storey structure) of the oscillator module 50 formed on the metal base 202 is covered with a metal cover 208.
  • the metal cover 208 is attached as an isolation structure of the circuit block CKa in addition to the purpose of protecting the circuit structure from an external impact or the like.
  • each oscillator module 50 constituting the transmission module according to the first embodiment can be mounted efficiently.
  • the substrate 210 corresponds to a “first substrate”
  • the substrate 207 corresponds to a “second substrate”.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the configuration of the oscillator module 50a of the first modification.
  • the oscillator module 50 a according to the first modification 1 is different from the configuration of the oscillator module 50 according to the first embodiment (FIG. 3) with the variable gain amplifier 71 and the output power monitor.
  • the difference is that the circuit 78 and the reflected power monitor circuit 79 are further included. Since other configurations of oscillator module 50a are similar to those of oscillator module 50, detailed description will not be repeated.
  • the variable gain amplifier 71 is disposed between the voltage controlled oscillator 60 and the amplifier 72a.
  • the variable gain amplifier 71 operates by receiving power supply from the power supply / control circuit 51, and amplifies and outputs the transmission high-frequency signal from the voltage controlled oscillator 60.
  • the power amplification factor corresponding to the power ratio between the input signal and the output signal of the variable gain amplifier 71 changes according to the control signal from the power supply / control circuit 51.
  • the output power monitor circuit 78 measures the output power of the transmission high-frequency signal from the amplification unit 70.
  • the reflected power monitor circuit 79 measures the reflected power from the element antenna 90.
  • the output power detected by the output power monitor circuit 78 and the reflected power detected by the reflected power monitor circuit 79 are input to the power supply / control circuit 51.
  • the output power monitor circuit 78 and the reflected power monitor circuit 79 can be configured by extracting a part of the output power and the reflected power with a directional coupler and detecting the extracted power with a detector.
  • the power source / control circuit 51 controls the power amplification factor of the variable gain amplifier 71 based on at least one of the output power and the reflected power measured by the output power monitor circuit 78 and the reflected power monitor circuit 79.
  • the voltage amplification factor by the variable gain amplifier 71 can be controlled so that the output power measured by the output power monitor circuit 78 matches a predetermined reference power.
  • the output power of the transmission high-frequency signal from each oscillator module 50a can be precisely controlled according to the reference power optimum for forming the various beams output from the array antenna apparatus 100.
  • the output power of the voltage controlled oscillator 60 and the gains of the amplifiers 72a to 72c are compensated for by temperature dependence, and the output power of the transmission high-frequency signal from the oscillator module 50a is compensated. It can be kept constant.
  • the oscillator module 50a can be protected from failure.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of an oscillator module 50b according to the second modification.
  • the oscillator module 50 b according to the second modification is different from the oscillator module 50 a (FIG. 5) in that it includes a variable attenuator 81 instead of the variable gain amplifier 71. .
  • the variable attenuator 81 operates by receiving power supply from the power supply / control circuit 51, and attenuates the power of the transmission high-frequency signal from the voltage controlled oscillator 60.
  • the power attenuation rate corresponding to the power ratio between the input signal and the output signal of the variable attenuator 81 changes according to the control signal from the power supply / control circuit 51. Since the configuration of the other parts of the oscillator module 50b is the same as that of the oscillator module 50a, detailed description will not be repeated.
  • the power attenuation rate in the variable attenuator 81 is controlled according to the monitoring results by the output power monitor circuit 78 and the reflected power monitor circuit 79, similarly to the power amplification factor of the variable gain amplifier 71 in the oscillator module 50a. can do. Therefore, also in the oscillator module 50b, the output power of the transmission high-frequency signal can be maintained at a predetermined reference power. Alternatively, when the output power and / or the reflected power exceeds the threshold, the device protection control is executed in which the power attenuation rate in the variable attenuator 81 is set to infinity and the output of the transmission high-frequency signal from the oscillator module 50b is stopped. can do.
  • variable gain amplifier 71 or the variable attenuator 81 is further arranged to precisely control the output power of the transmission high-frequency signal. And device protection control when the output power and the reflected power are excessive.
  • each of variable gain amplifier 71 and variable attenuator 81 corresponds to an embodiment of “power regulator”, and each of output power monitor circuit 78 and reflected power monitor circuit 79 is “detection”. This corresponds to an embodiment of the “container”.
  • the oscillator modules 50a and 50b according to the modification shown in FIGS. 6 and 7 can also be configured according to the mounting structure example described in FIG.
  • the variable gain amplifier 71 and the variable attenuator 81 are circuit blocks for amplifying or attenuating a relatively small power transmission high-frequency signal from the voltage controlled oscillator 60 in accordance with a control signal from the power supply / control circuit 51. It is preferable to mount on the substrate 207 as a circuit element of CKa.
  • the output power monitor circuit 78 and the reflected power monitor circuit 79 are preferably mounted on the substrate 210 as circuit elements of the circuit block CKb in order to measure relatively large power on the output side of the amplifying unit 70.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of array antenna apparatus 100b according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • array antenna device 100 b according to the second modification of the first embodiment is guided as element antenna 90 in comparison with array antenna device 100 a according to the first embodiment (FIG. 1). The difference is that a tube 91 and a horn antenna 92 are provided. Since the configuration of other parts of array antenna apparatus 100b is similar to that of array antenna apparatus 100a, detailed description will not be repeated.
  • the plurality of oscillator modules included in the transmission module 30 include the oscillator module 50a shown in FIG. 5 or the oscillator shown in FIG. 6 in addition to the configuration of the oscillator module 50 shown in FIG. It is also possible to apply the configuration of the module 50b.
  • the element antenna is constituted by a horn antenna
  • a plurality of transmission high-frequency signals having the same frequency and whose phases are independently controlled are arrayed by using the transmission module 30 suitable for transmission that does not have a baseband signal.
  • the antenna device 100b By outputting from the antenna device 100b, a transmission beam can be formed.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of transmission apparatus 110 according to the second embodiment configured by including a transmission module according to the embodiment of the present invention.
  • transmission apparatus 110 includes reference signal source 10, signal distributor 20, and transmission module 30, similar to array antenna apparatus 100a shown in FIG. Further, the transmission device 110 includes a power combiner 80.
  • the transmission module 30 is configured in the same manner as in the first embodiment, and includes a plurality (n) of oscillator modules 50.
  • the transmission module 30 may be configured using the oscillator module 50a (FIG. 5) or the oscillator module 50b (FIG. 6).
  • the transmission apparatus 110 is provided with a power combiner 80 instead of the n element antennas 90.
  • the power combiner 80 combines the outputs from the n oscillator modules 50 (50a, 50b) to generate a transmission signal from the transmission device 110. It is known that the output power of the power combiner 80 is maximized when the phase condition between input signals is optimized. Therefore, when the transmission module 30 is applied to the transmission device 110, the phase command signal generation unit 40 transmits the transmission high-frequency signal from the n oscillator modules 50 (50a, 50b) at the input end of the power combiner 80. The phase command signals ⁇ 1 * to ⁇ n * are generated so that the phase relationship between them is optimal.
  • the phase control command is set so that the phases of n transmission high-frequency signals are actually aligned at the input end of the power combiner 80.
  • the signals ⁇ 1 * to ⁇ n * can be adjusted.
  • the phase adjustment at the input end of the power combiner 80 is performed using the transmission module 30 according to the present embodiment including the oscillator module 50 (50a, 50b). Accordingly, it is possible to increase the output of a transmission signal that does not have a baseband signal with a small, low-cost, and low-loss circuit configuration.
  • the transmission high-frequency signals at the input ends of the power combiner 80 have the same amplitude so that the oscillator modules 50a and 50b have the same amplitude.
  • the output reference power can be initially adjusted. Thereby, since the output power from the power combiner 80 can be maximized, the output of the transmission signal can be further increased.
  • each output module 30 can control the output power of each voltage controlled oscillator 60.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of array antenna apparatus 101 including the transmission module according to the third embodiment.
  • array antenna apparatus 101 according to the third embodiment is different from array antenna apparatus 100 according to the first embodiment in that a transmission module 31 is provided instead of transmission module 30.
  • the transmission module 31 is different from the transmission module 30 in that it further includes an amplitude command signal generation unit 41.
  • the amplitude command signal generator 41 generates the amplitude command signals A1 * to An * of the voltage controlled oscillator 60 for the n oscillator modules 50.
  • the amplitude command signals A1 * to An * are input to the voltage controlled oscillators 60 of the n oscillator modules 50, respectively.
  • the voltage-controlled oscillator 60 outputs a transmission high-frequency signal having an amplitude according to the amplitude command signal A * (which comprehensively represents A1 * to An *). Thereby, the output power of the transmission high-frequency signal from the voltage controlled oscillator 60 can be controlled separately by the n oscillator modules 50.
  • array antenna apparatus 101 Since the configuration and operation of other parts of array antenna apparatus 101 are the same as those of array antenna apparatus 100 (FIG. 1), detailed description will not be repeated.
  • the side lobe when the output power from each element antenna 90 is uniform, the side lobe may become large. In such a case, the side lobe can be improved by intentionally increasing or decreasing the output power from the n oscillator modules 50. For example, when the side lobe is improved by an amplitude distribution pattern in which the amplitude of the transmission high-frequency signal from the central element antenna 90 is stronger than the amplitude of the transmission high-frequency signal from the peripheral element antenna 90, The amplitude command signals A1 * to An * can be set according to the amplitude pattern.
  • the reference power in the feedback control using the measurement value by the output power monitor circuit 78 is set to n oscillator modules 50a and 50b according to the amplitude pattern. By setting them separately, it is possible to output a transmission beam having a small side lobe as well. Conversely, in the configuration of the third embodiment, a transmission beam having a small side lobe can be output without arranging the variable gain amplifier 71 or the variable attenuator 81.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of transmission apparatus 111 including a transmission module according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is different from FIG. 8 in that the transmission device 111 according to the third embodiment is different from the transmission device 110 according to the second embodiment in that a transmission module 31 is provided instead of the transmission module 30. Similar to FIG. 9, the transmission module 31 is different from the transmission module 30 in that it further includes an amplitude command signal generation unit 41.
  • the output power of the transmission high-frequency signal from the voltage controlled oscillator 60 can be separately controlled by the n oscillator modules 50.
  • transmitting apparatus 111 Since the configuration and operation of other parts of transmitting apparatus 111 are the same as those of transmitting apparatus 110 (FIG. 8), detailed description will not be repeated.
  • an amplitude command signal is used so that the transmission high-frequency signal from each oscillator module 50 is actually equalized at the input end of the power combiner 80.
  • A1 * to An * can be adjusted.
  • the power of the transmission signal output from power combiner 80 can be maximized.
  • the oscillator module 50 having a simple configuration without using the oscillator modules 50a and 50b in which the variable gain amplifier 71 or the variable attenuator 81 is disposed.

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Abstract

送信モジュール（３０）は、ｎ個の発振器モジュール（５０）と、位相指令信号生成部（４０）とを含む。各発振器モジュール（５０）は、電圧制御発振器（６０）と、増幅部（７０）とを有する。電圧制御発振器（６０）は、共通の基準信号（Ｓｒ）に基づく同期制御によって、ｎ個の発振器モジュール（５０）間で同期した同一周波数の送信高周波信号を出力する。増幅部（７０）は、電圧制御発振器（６０）からの送信高周波信号を電力増幅して出力する。ｎ個の発振器モジュール（５０）間で、電圧制御発振器（６０）が出力する、同期した送信高周波信号の位相は、位相指令信号生成部（４０）からのｎ個の位相指令信号（φ１＊～φｎ＊）に従ってそれぞれ別個に制御される。

Description

送信モジュールおよびそれを備えるアレイアンテナ装置および送信装置
　この発明は、送信モジュールおよびそれを備えるアレイアンテナ装置および送信装置に関し、より特定的には、ベースバンド信号を有しない送信に用いられる送信モジュールの構成に関する。
　近年、電力増幅素子として、ＧａＮ－ＦＥＴ（Field　Effect　Transistor）をはじめとする半導体高出力素子が普及しており、長寿命であるなどのメリットから、これまで真空管デバイスを用いて増幅器・発振器を構成していた送信システムにも採用が進んでいる。しかしながら、真空管デバイスと比較すると、半導体素子単体では、出力電力が小さいため、半導体を用いた高出力用途の送信装置では電力合成が必要不可欠である。
　半導体を用いた高出力送信装置の実現方法として、アレイアンテナ装置がある。アレイアンテナ装置は、これまで、種々の構成が提案されている。たとえば、特許第５３７７７５０号公報（特許文献１）には、複数（ｎ個）の局部発振信号から合成された送信高周波信号を合成するように構成されたアレイアンテナ装置が開示されている。特許文献１のアレイアンテナ装置によれば、単一の局部発振信号から生成された送信高周波信号をｎ倍に増幅する構成と比較して、ｎ倍だけＳＮ比を改善することが可能であるとされている。
特許第５３７７７５０号公報
　ベースバンド信号を有しない、レーダー等の通信以外のアプリケーションでは、半導体送信装置の大電力化を目的として、送信用アレイアンテナの小型化が望まれている。装置の小型化は、低コスト化にも寄与することができる。
　一方で、特許文献１のアレイアンテナ装置は、通信情報としてベースバンド信号を有する送信用途に向けられているため、送信モジュールについても、ベースバンド信号と局部発振信号とを混合することによる周波数変換を実行する構成となっている。このため、ベースバンド信号を有しない送信に限った用途では、部品点数が多く、大型かつ高コストになってしまう。
　また、アレイアンテナ装置では、複数の素子アンテナのそれぞれから送信される同一周波数の高周波信号間での位相によって、放射指向性の制御、すなわちビーム制御が行われる。このため、レーダー等のベースバンド信号を有しない送信用途では、複数の素子アンテナにそれぞれ対応する複数の送信モジュールに対して、送信周波数相当の単一の高周波信号を分配し、かつ、各送信モジュールにおいてビーム制御のための移相器が配置される構成が一般的である。しかしながら、このような構成であると、高周波信号の分配のための回路が大型かつ高コストになってしまう。さらに、分配時の電力損失や移相器の電力損失のために各送信モジュールでの電力増幅率が高くなるため、増幅器が大型化することも問題となる。このように、ベースバンド信号を有しない送信に適した送信モジュールの構成の検討が必要である。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ベースバンド信号を有しない送信に適した、小型・低コスト、かつ低損失な送信モジュールの構成を提供することである。
　この発明のある局面に従う送信モジュールは、複数の発振器モジュールと、位相指令信号生成部とを備える。複数の発振器モジュールは、共通の基準信号を受けて、複数の送信信号をそれぞれ出力する。位相指令信号生成部は、複数の送信信号のそれぞれに対応する複数の位相指令信号を別個に生成して、複数の位相指令信号を複数の発振器モジュールに対してそれぞれ出力する。各発振器モジュールは、電圧制御発振器と、増幅部とを含む。電圧制御発振器は、基準信号および複数の位相指令信号のうちの対応する位相指令信号に基づいて、複数の送信信号のうちの対応する送信信号を出力する。増幅部は、電圧制御発振器から出力された対応する送信信号の電力を増幅する。さらに、電圧制御発振器は、基準信号に基づく同期制御により、各送信信号が、複数の発振器モジュール間で共通の周波数を有し、かつ、対応する位相指令信号に従って複数の発振器モジュール間で別個に制御された位相を有するように、複数の送信信号を出力する。
　このような構成とすることにより、送信モジュールは、高周波の送信信号を分配する回路要素を設けることなく、共通の基準信号に基づいて同期制御された複数の送信信号を出力することができる。この結果、増幅部での電力増幅率を抑制するとともに、回路素子を減少させた構成によって、同一周波数で、かつ、相対位相が制御された複数の送信信号を出力することができる。特に、発振器モジュールの前段において、高周波数の送信信号の分配が不要となるため、小型、低コスト、かつ、低損失の回路構成を実現することができる。
　この発明によれば、レーダー等のベースバンド信号を有しない送信に適した、小型、低コスト、かつ高効率の送信モジュールの構成を実現することができる。また、この送信モジュールを用いて、小型かつ低コストな、アレイアンテナ装置および送信装置を構成することができる。
本発明の実施の形態に従う送信モジュールを含んで構成されるアレイアンテナ装置の構成を説明するブロック図である。 比較例として示される、一般的なアレイアンテナ装置および送信モジュールの構成を説明するブロック図である。 図１に示された発振器モジュールの構成例を詳細に説明する回路図である。 図３に示された発振器モジュールの実装構造例を説明するための斜視図である。 発振器モジュールの第１の変形例を説明する回路図である。 発振器モジュールの第２の変形例を説明する回路図である。 実施の形態１の変形例に従うアレイアンテナ装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態２に従う送信装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態３に従う送信モジュールを備えたアレイアンテナ装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態３に従う送信モジュールを備えた送信装置の構成を説明するブロック図である。
　以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
　［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態に従う送信モジュールを含んで構成されるアレイアンテナ装置１００ａの構成を説明するブロック図である。
　図１を参照して、アレイアンテナ装置１００ａは、基準信号源１０と、信号分配器２０と、送信モジュール３０と、複数の素子アンテナ９０とを備える。
　送信モジュール３０は、位相指令信号生成部４０と、複数の発振器モジュール５０とを有する。本実施の形態では、送信モジュール３０は、ｎ個（ｎ：２以上の自然数）の発振器モジュール５０を有するものとする。素子アンテナ９０は、各発振器モジュール５０に対応して、全体ではｎ個設けられる。
　基準信号源１０は、基準信号Ｓｒを出力する。基準信号Ｓｒは、たとえば数ＭＨｚ～数百ＭＨｚ程度の基準クロックに相当する。信号分配器２０は、基準信号Ｓｒを分岐して各発振器モジュール５０へ伝達する。
　各発振器モジュール５０は、電圧制御発振器６０と、増幅部７０とを有する。各発振器モジュール５０は、高周波数（たとえば、ＧＨｚオーダー）の送信信号（以下では、「送信高周波信号」とも称する）を出力する。複数の素子アンテナ９０は、複数（ｎ個）の発振器モジュールにそれぞれ対応して、アレイ状に配列して設けられる。各素子アンテナ９０は、対応の発振器モジュール５０からの送信高周波信号を空間に伝播するように配置される。素子アンテナ９０は「放射素子」の一実施例に対応する。
　各発振器モジュール５０には、信号分配器２０を経由して共通の基準信号Ｓｒが伝達される。各電圧制御発振器６０は、基準信号Ｓｒに基づく同期制御により、同一周波数の送信高周波信号を出力する。さらに、ｎ個の発振器モジュール５０において、ｎ個の電圧制御発振器６０からの送信高周波信号の位相は、位相指令信号生成部４０からの位相指令信号φ１＊～φｎ＊に従ってそれぞれ制御される。なお、以下では、ｎ個の発振器モジュール５０に共通の構成等を説明する際には、位相指令信号φ１＊～φｎ＊を包括的に位相指令信号φ＊とも表記する。
　たとえば、基準信号Ｓｒを入力信号とするＰＬＬ（Phase　Locked　Loop）により、各電圧制御発振器６０は、基準信号Ｓｒに同期した高周波信号を出力するように同期制御を実行する。このとき、ｎ個の発振器モジュール５０において、電圧制御発振器６０は、同一周波数の送信高周波信号を出力する。さらに、各送信高周波信号は、基準信号Ｓｒによって与えられる基準位相に対する位相差が、位相指令信号φ＊に従って発振器モジュール５０毎に制御される。したがって、ｎ個の送信高周波信号間の相対位相は、位相指令信号φ１＊～φｎ＊の設定により、自由に制御することができる。
　増幅部７０は、各発振器モジュール５０において、電圧制御発振器６０が出力した送信高周波信号を増幅する。増幅部７０によって増幅された送信高周波信号は、発振器モジュール５０からの出力として、素子アンテナ９０へ伝達される。
　アレイアンテナ装置１００ａでは、複数（ｎ個）の素子アンテナ９０は、複数（ｎ個）の発振器モジュール５０のそれぞれからの送信高周波信号を空間へ向けて送信する。位相指令信号生成部４０からの位相指令信号φ１＊～φｎ＊によって、複数（ｎ個）の送信高周波信号の相対位相を制御することにより、複数の素子アンテナ９０からの送信ビームの形状や方向を自在に制御することが可能となる。これにより、アレイアンテナ装置１００ａは、ベースバンド信号を用いない送信信号を出力できる。たとえば、アレイアンテナ装置１００ａは、レーダー用途のビームを送信することができる。
　図２には、比較例として示される一般的なアレイアンテナ装置１００♯の構成が示される。
　図２を参照して、比較例のアレイアンテナ装置１００♯は、電圧制御発振器６０と、信号分配器６５と、複数の発振器モジュール５０♯と、複数の素子アンテナ９０と、位相指令信号生成部４０とを備える。
　アレイアンテナ装置１００♯においても、発振器モジュール５０♯および素子アンテナ９０は、ｎ個ずつ設けられるものとする。また、位相指令信号生成部４０は、図１と同様に、複数の素子アンテナ９０からの送信ビームの形状や方向を制御するための位相指令信号φ１＊～φｎ＊を生成する。
　電圧制御発振器６０は、送信高周波信号を出力する。信号分配器６５は、電圧制御発振器６０からの送信高周波信号を複数の発振器モジュール５０♯の各々に分配する。これにより、各発振器モジュール５０♯には、共通でかつ同一周波数の送信高周波信号が入力される。
　各発振器モジュール５０♯は、移相器１５１と、増幅器１５２，１５３を有する。ｎ個の発振器モジュール５０♯において、移相器１５１は、位相指令信号生成部４０からの位相指令信号φ１＊～φｎ＊に従って、入力された送信高周波信号の位相を制御して出力する。この結果、ｎ個の移相器１５１が出力するｎ個の送信高周波信号は、図１でのｎ個の電圧制御発振器６０から出力されるｎ個の送信高周波信号と同様に、同一周波数を有し、かつ、位相指令信号φ１＊～φｎ＊に従ってそれぞれの位相が別個に制御されている。
　各発振器モジュール５０♯において、増幅器１５２，１５３は、移相器１５１から出力された送信高周波信号の電力を増幅して、対応する素子アンテナ９０へ出力する。この結果、比較例のアレイアンテナ装置１００♯においても、ｎ個の素子アンテナ９０からは、アレイアンテナ装置１００ａ（図１）と同様に、ｎ個の送信高周波信号による送信ビームを出力することができる。
　比較例のアレイアンテナ装置１００♯では、共通でかつ同一周波数の送信高周波信号を各発振器モジュール５０♯へ入力する構成となっている。このため、各発振器モジュール５０♯に対して高周波信号を分配する信号分配器６５が大型化し、かつ、電力損失も大きくなる。
　さらに、電圧制御発振器６０が出力する送信高周波信号の電力をＰとすると、各発振器モジュール５０♯に入力される送信高周波信号の電力はＰ／ｎに低下する。このため、各発振器モジュール５０♯では、増幅器１５２，１５３による電力増幅率を高くする必要が生じる。さらに、各発振器モジュール５０♯において、位相制御のための移相器１５１を配置することが必要となる。
　これに対して、実施の形態１に従うアレイアンテナ装置１００ａ（図１）では、各発振器モジュール５０に対して、送信高周波信号よりも周波数が低い基準信号が共通に入力される。したがって、信号分配器２０は、比較例での信号分配器６５と比較して、構成が簡易となるので、小型化することができる。なお、基準信号Ｓｒの条件によっては、単なる配線分岐によって、共通の基準信号を各発振器モジュール５０に伝達できるケースもあり得る。この場合には、信号分配器２０の配置を省略することが可能である。
　さらに、各発振器モジュール５０において、電圧制御発振器６０が送信高周波信号を出力するので、基準信号Ｓｒの電力が分配によって低下しても、送信高周波信号の電力増幅率には影響がない。この結果、発振器モジュール５０の増幅部７０による電圧増幅率は、発振器モジュール５０♯の増幅器１５２，１５３による電力増幅率よりも小さくすることができる。
　また、ｎ個の発振器モジュール５０の間で、共通の基準信号Ｓｒを入力として電圧制御発振器６０を同期制御するので、発振器モジュール５０♯のように移相器１５１を配置する必要がない。
　このように、実施の形態１に従うアレイアンテナ装置１００ａでは、比較例のアレイアンテナ装置１００♯と比較して、ベースバンド信号を有しない送信のための高周波信号を出力する各発振器モジュール５０において、電力増幅率を抑制するとともに、回路素子を減少させて構成することができる。また、各発振器モジュール５０の前段において高周波信号の分配が不要となるため、小型、低コスト、かつ、低損失の回路構成を実現することができる。この結果、レーダー等のベースバンド信号を有しない送信に適した、小型・低コスト、かつ低損失な送信モジュールの構成を実現することができる。
　続いて、本実施の形態に従う送信モジュール３０の発振器モジュール５０の構成について、さらに詳細に説明する。
　図３は、図１に示された発振器モジュール５０の構成例を説明するための回路図である。
　図３を参照して、発振器モジュール５０は、電源／制御回路５１と、電圧制御発振器６０と、増幅部７０とを有する。電源／制御回路５１は、各発振器モジュール５０において、構成素子に電源を供給するための電源回路と、構成素子に対する制御指令信号を生成するための制御回路とを包括的に１ブロックで表記したものである。
　電圧制御発振器６０は、電源／制御回路５１から電源供給を受けて動作する。電圧制御発振器６０には、基準信号源１０から出力され、さらに、信号分配器２０によって分配された基準信号Ｓｒが入力される。この基準信号Ｓｒは、図１に示されたｎ個の発振器モジュール５０間で共通である。
　電圧制御発振器６０は、ＰＬＬ等によって基準信号Ｓｒに同期制御された、送信高周波信号を出力する。上述のように、送信高周波信号の位相は、発振器モジュール５０毎に位相指令信号φ＊に従って制御される。
　増幅部７０は、直列配置された増幅器７２ａ，７２ｂと、分配回路７４と、並列配置された複数の増幅器７２ｃと、合成回路７５と、アイソレータ７７とを有する。増幅器７２ａ，７２ｂ、および、複数の増幅器７２ｃは、電源／制御回路５１からの電力によって作動する。
　増幅器７２ａ，７２ｂは、電圧制御発振器６０が出力した送信高周波信号を電力増幅する。分配回路７４は、増幅器７２ｂの出力信号を、複数個の増幅器７２ｃに分配する。各増幅器７２ｃは、分配回路７４から入力された送信高周波信号を、電力増幅して出力する。合成回路７５は、複数の増幅器７２ｃが出力した送信高周波信号を合成する。分配回路７４および合成回路７５は、たとえば、９０度ハイブリッド回路を用いて構成することができる。
　図３の構成例のように、分配回路７４および合成回路７５を用いて、複数個の増幅器７２ｃで電力増幅を行なうことにより、出力電力の確保が容易になる。したがって、送信高周波信号の出力電力がそれ程必要ない場合には、分配回路７４および合成回路７５の配置を省略して、単一の増幅器７２ｃを配置する構成としてもよい。また、増幅器７２ａ，７２ｂについても、一段の増幅器で構成することも可能である。
　アイソレータ７７は、素子アンテナ９０からの過大出力反射より、増幅器７２ｃを保護するために設けられる。なお、アイソレータ７７は、合成回路７５の合成途中部分に、耐電力の小さいアイソレータを複数個配置するように構成することも可能である。
　発振器モジュール５０は、実装時に、２つの回路ブロックＣＫａおよびＣＫｂに分離される。回路ブロックＣＫａは、電圧制御発振器６０と、電源／制御回路５１とを含む。さらに増幅器７２ａ，７２ｂのうちの一部（たとえば、増幅器７２ａ）を回路ブロックＣＫａに含むように配置することも可能である。図３の構成例では、複数段設けられた増幅器７２ａ，７２ｂのうち、増幅器７２ａが回路ブロックＣＫａに含まれる。回路ブロックＣＫａには、ＰＬＬのための制御配線の多い回路部分や、比較的小電力部分の構成要素が搭載される。
　一方で、回路ブロックＣＫｂは、増幅器７２ａ，７２ｂのうちの少なくとも一部（たとえば、増幅器７２ｂ）と、分配回路７４と、増幅器７２ｃと、合成回路７５と、アイソレータ７７とを含む。回路ブロックＣＫｂには、比較的高電力部分であり、発熱が大きいために放熱構造を必要とする構成要素が含まれる。
　図４には、回路ブロックＣＫａおよびＣＫｂに分類される発振器モジュール５０の実装例を説明するための斜視図が示される。
　図４を参照して、発振器モジュール５０は、回路ブロックＣＫａが実装される基板２０７と、回路ブロックＣＫｂが実装される基板２１０とが、一体化基板として積層された２階建て構造によって実装される。
　回路ブロックＣＫａが実装される基板２０７は、電源／制御回路５１、ＰＬＬ制御されるために制御配線が多い電圧制御発振器６０および、１段目の増幅器７２ａ等の、小信号の高周波信号回路部を一体化した基板として作製することにより、小型化および配線接続を容易にしている。
　回路ブロックＣＫｂが実装される基板２１０は、高出力となるため発熱が大きい回路要素が実装されるため、放熱構造を必要とする。このため、基板２１０は、構造の１階部分に配置される。さらに、基板２１０は、放熱フィン２０１が取り付けられた金属製ベース２０２上に配置される。これにより、回路ブロックＣＫｂに含まれる回路素子からの発熱を、放熱フィン２０１から放出することができる。ここで、放熱フィン２０１を分離可能な構造とすることにより、必要に応じて冷却方法を水冷等に変更することが可能である。
　金属製ベース２０２上に取り付けられた基板２１０は、金属製の入力側コネクタ板２０３、出力側コネクタ板２０４および金属製プレート２０６によって覆われる。さらに、基板２１０のＧＮＤパターン上には、導電性を有するスポンジ２１１によって形成されるたて壁が設けられる。
　これにより、出力電力が大きい回路ブロックＣＫｂの回路素子に対して、回路ブロックＣＫａ（基板２０７）との間で必要となる、素子間アイソレーションのためのシールド構造は、スポンジ２１１によって形成されるたて壁と、１階部分の構造を覆うための、入力側コネクタ板２０３、出力側コネクタ板２０４および金属製プレート２０６とによって実現される。すなわち、スポンジ２１１によるたて壁は、基板２１０および２０７の積層方向に沿って、アイソレーションに必要な高さを有するように形成される。
　このようなシールド構造とすることにより、金属製ベース２０２の掘り込み構造が簡略化できる。さらに、基板２１０上にＧＮＤパターンを設けている箇所であれば、シールドしたい空間の形状やサイズを柔軟に変更することができる。
　なお、入力側コネクタ板２０３および出力側コネクタ板２０４は、シールド構造を有するだけでなく、外部からの入出力インタフェースとなるコネクタを実装するように構成される。具体的には、入力側コネクタ板２０３には、基準信号Ｓｒの入力を受けるためのコネクタ２０３ａが設けられる。出力側コネクタ板２０４には、素子アンテナ９０に対して送信高周波信号を出力するためのコネクタ２０４ａが設けられる。
　基板２０７に実装された回路素子（回路ブロックＣＫａ）と、基板２１０に実装された回路素子（回路ブロックＣＫｂ）とは、アイソレーションに影響のないサイズで金属製プレート２０６に空けられた穴を通過した配線によって接続される。この際に、電源および制御信号を伝達する配線には、被覆線が用いられる。一方で、高周波信号を伝達する配線には、同軸線を用いることが好ましい。
　金属製ベース２０２上に形成された、発振器モジュール５０の回路構造（２階建て構造）は、金属製カバー２０８によって覆われる。金属製カバー２０８は、回路構造を外部からの衝撃等から保護する目的に加えて、回路ブロックＣＫａのアイソレーション構造として取り付けられる。
　図４の実装構造例によれば、実施の形態１に従う送信モジュールを構成する各発振器モジュール５０を、効率的に実装することができる。図４の例において、基板２１０は「第１の基板」に対応し、基板２０７は「第２の基板」に対応する。
　（発振器モジュールの構成の変形例）
　図５は、第１の変形例の発振器モジュール５０ａの構成を説明する回路図である。
　図５を図３と比較して、第１の変形例１に従う発振器モジュール５０ａは、実施の形態１に従う発振器モジュール５０（図３）の構成と比較して、可変利得増幅器７１と、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９とをさらに含む点で異なる。発振器モジュール５０ａのその他の構成は発振器モジュール５０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
　可変利得増幅器７１は、電圧制御発振器６０および増幅器７２ａの間に配置される。可変利得増幅器７１は、電源／制御回路５１から電力供給を受けて動作して、電圧制御発振器６０からの送信高周波信号を電力増幅して出力する。可変利得増幅器７１の入力信号および出力信号間の電力比に相当する電力増幅率は、電源／制御回路５１からの制御信号に従って変化する。
　各発振器モジュール５０ａにおいて、出力電力モニタ回路７８は、増幅部７０からの送信高周波信号の出力電力を測定する。反射電力モニタ回路７９は、素子アンテナ９０からの反射電力を測定する。出力電力モニタ回路７８によって検出された出力電力および、反射電力モニタ回路７９によって検出された反射電力は、電源／制御回路５１に入力される。
　たとえば、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９は、方向性結合器によって出力電力および反射電力の一部を取り出すとともに、取り出した電力を検波器によって検出することによって構成することができる。
　電源／制御回路５１は、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９によって測定された、出力電力および反射電力の少なくとも一方に基づいて、可変利得増幅器７１の電力増幅率を制御する。
　たとえば、出力電力モニタ回路７８によって測定された出力電力が、予め定められた基準電力と一致するように、可変利得増幅器７１による電圧増幅率を制御することができる。このようにすると、アレイアンテナ装置１００から出力される各種ビームを形成するのに最適な基準電力に従って、各発振器モジュール５０ａからの送信高周波信号の出力電力を精密に制御することができる。あるいは、温度変化のある環境下においても、温度依存性によって電圧制御発振器６０の出力電力や増幅器７２ａ～７２ｃの利得が変化することを補償して、発振器モジュール５０ａからの送信高周波信号の出力電力を一定に維持することが可能となる。
　また、異常時の機器保護制御として、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９によって測定された出力電力および反射電力の少なくとも一方が、予め定められた閾値よりも高くなった場合には、可変利得増幅器７１の電力増幅率を０として、送信高周波信号の出力を停止することによって、発振器モジュール５０ａを故障から保護することが可能となる。
　図６は、第２の変形例の発振器モジュール５０ｂの構成を説明する回路図である。
　図６を図５と比較して、第２の変形例に従う発振器モジュール５０ｂは、発振器モジュール５０ａ（図５）と参照して、可変利得増幅器７１に代えて、可変減衰器８１を含む点で異なる。
　可変減衰器８１は、電源／制御回路５１から電力供給を受けて動作して、電圧制御発振器６０からの送信高周波信号の電力を減衰させる。可変減衰器８１の入力信号および出力信号間の電力比に相当する電力減衰率は、電源／制御回路５１からの制御信号に従って変化する。発振器モジュール５０ｂのその他の部分の構成は、発振器モジュール５０ａと共通であるので、詳細な説明は繰り返さない。
　発振器モジュール５０ｂにおいて、可変減衰器８１における電力減衰率は、発振器モジュール５０ａでの可変利得増幅器７１の電力増幅率と同様に、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９によるモニタ結果に応じて制御することができる。したがって、発振器モジュール５０ｂにおいても、送信高周波信号の出力電力を、予め定められた基準電力に維持できる。あるいは、出力電力および／または反射電力が閾値を超えた場合には、可変減衰器８１における電力減衰率を無限大として、発振器モジュール５０ｂからの送信高周波信号の出力を停止する、機器保護制御を実行することができる。
　このように、図６および図７に示した変形例に従う発振器モジュール５０ａ，５０ｂによれば、可変利得増幅器７１または可変減衰器８１をさらに配置することによって、送信高周波信号の出力電力の精密な制御、ならびに、出力電力および反射電力の過大時における機器保護制御を可能とすることができる。図６および図７の構成において、可変利得増幅器７１および可変減衰器８１の各々は「電力調整器」の一実施例に対応し、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９の各々は「検出器」の一実施例に対応する。
　なお、図６および図７に示した変形例に従う発振器モジュール５０ａ，５０ｂについても、図４で説明した実装構造例に従って構成することが可能である。この際に、可変利得増幅器７１および可変減衰器８１については、電源／制御回路５１からの制御信号に従って、電圧制御発振器６０からの比較的小電力の送信高周波信号を増幅または減衰するため、回路ブロックＣＫａの回路要素として、基板２０７に実装することが好ましい。一方で、出力電力モニタ回路７８および反射電力モニタ回路７９は、増幅部７０の出力側において比較的大電力を測定するため、回路ブロックＣＫｂの回路要素として、基板２１０に実装することが好ましい。
　［実施の形態１の変形例］
　図７は、本発明の実施の形態１の変形例に従うアレイアンテナ装置１００ｂの構成を示すブロック図である。
　図７を図１と比較して、実施の形態１の変形例２に従うアレイアンテナ装置１００ｂは、実施の形態１に従うアレイアンテナ装置１００ａ（図１）と比較して、素子アンテナ９０として、導波管９１およびホーンアンテナ９２を備える点で異なる。アレイアンテナ装置１００ｂのその他の部分の構成は、アレイアンテナ装置１００ａと同様であるため詳細な説明は繰返さない。
　なお、アレイアンテナ装置１００ｂにおいても、送信モジュール３０に含まれる複数の発振器モジュールとしては、図３に示した発振器モジュール５０の構成の他、図５に示した発振器モジュール５０ａまたは図６に示した発振器モジュール５０ｂの構成を適用することも可能である。
　このように、素子アンテナをホーンアンテナで構成しても、ベースバンド信号を有しない送信に適した送信モジュール３０を用いて、同一周波数でかつ位相が互いに独立制御された複数の送信高周波信号をアレイアンテナ装置１００ｂから出力することによって、送信ビームを形成することができる。
　［実施の形態２］
　実施の形態１では、本発明の実施の形態に従う送信モジュールからの送信高周波信号を空間で電力合成することで送信ビーム制御を行うアレイアンテナ装置の構成を説明した。しかしながら、本発明の実施の形態に従う送信モジュールは、空間合成方式によらず、電力合成器を用いて電力合成を行う高出力用の送信装置にも適用することが可能である。
　図８は、本発明の実施の形態に従う送信モジュールを具備することによって構成された、実施の形態２に従う送信装置１１０の構成を説明するブロック図である。
　図８を参照して、実施の形態２に従う送信装置１１０は、図１に示されたアレイアンテナ装置１００ａと同様の、基準信号源１０、信号分配器２０および、送信モジュール３０を備える。さらに、送信装置１１０は、電力合成器８０を備える。
　送信モジュール３０は、実施の形態１と同様に構成されて、複数（ｎ個）の発振器モジュール５０を有する。あるいは、発振器モジュール５０に代えて、発振器モジュール５０ａ（図５）または発振器モジュール５０ｂ（図６）を用いて、送信モジュール３０を構成してもよい。
　送信装置１１０では、アレイアンテナ装置１００とは異なり、ｎ個の素子アンテナ９０に代えて、電力合成器８０が設けられている。
　電力合成器８０は、ｎ個の発振器モジュール５０（５０ａ，５０ｂ）からの出力を電力合成して、送信装置１１０からの送信信号を生成する。電力合成器８０の出力電力は、入力信号間の位相条件が最適になった場合に最大となることが知られている。したがって、送信モジュール３０が送信装置１１０に適用される場合には、位相指令信号生成部４０は、電力合成器８０の入力端において、ｎ個の発振器モジュール５０（５０ａ，５０ｂ）からの送信高周波信号間の位相関係が最適なものとなるように、位相指令信号φ１＊～φｎ＊を生成する。
　たとえば、同相信号の入力時に電力合成器８０からの出力電力が最大となる場合には、電力合成器８０の入力端においてｎ個の送信高周波信号の位相が実際に揃うように、位相制御指令信号φ１＊～φｎ＊を調整することができる。
　このように、実施の形態２に従う送信装置によれば、発振器モジュール５０（５０ａ，５０ｂ）を具備した本実施の形態に従う送信モジュール３０を用いて電力合成器８０の入力端での位相調整を行うことによって、小型、低コスト、かつ、低損失の回路構成によって、ベースバンド信号を有しない送信信号を高出力化することができる。
　特に、発振器モジュール５０ａ，５０ｂを適用して、出力電力を緻密に制御できる場合には、電力合成器８０の入力端における各送信高周波信号が等振幅となるように、各発振器モジュール５０ａ，５０ｂにおける出力の基準電力を初期調整することができる。これにより、電力合成器８０からの出力電力を最大化することができるので、さらに、送信信号を高出力化することができる。
　［実施の形態３］
　実施の形態３では、各送信モジュール３０において各電圧制御発振器６０の出力電力を制御可能な構成とした構成を説明する。
　図９は、実施の形態３に従う送信モジュールを備えたアレイアンテナ装置１０１の構成を説明するブロック図である。
　図９を図１と比較して、実施の形態３に従うアレイアンテナ装置１０１は、実施の形態１に従うアレイアンテナ装置１００と比較して、送信モジュール３０に代えて、送信モジュール３１を備える点で異なる。送信モジュール３１は、送信モジュール３０と比較して、振幅指令信号生成部４１をさらに備える点が異なる。
　振幅指令信号生成部４１は、ｎ個の発振器モジュール５０に対して、電圧制御発振器６０の振幅指令信号Ａ１＊～Ａｎ＊を生成する。振幅指令信号Ａ１＊～Ａｎ＊は、ｎ個の発振器モジュール５０の電圧制御発振器６０にそれぞれ入力される。
　ｎ個の発振器モジュール５０の各々において、電圧制御発振器６０は、振幅指令信号Ａ＊（Ａ１＊～Ａｎ＊を包括的に表記するもの）に従った振幅を有する送信高周波信号を出力する。これにより、電圧制御発振器６０からの送信高周波信号の出力電力を、ｎ個の発振器モジュール５０で別個に制御することができる。
　アレイアンテナ装置１０１のその他の部分の構成および動作は、アレイアンテナ装置１００（図１）と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
　アレイアンテナ装置では、各素子アンテナ９０からの出力電力が均一であると、サイドローブが大きくなることがある。このような場合には、ｎ個の発振器モジュール５０からの出力電力に意図的に強弱を付けることによって、サイドローブの改善を図ることができる。たとえば、中央部の素子アンテナ９０からの送信高周波信号の振幅が、周辺部の素子アンテナ９０からの送信高周波信号の振幅よりも強くなるような振幅分布パターンによってサイドローブが改善される場合には、当該振幅パターンに従って振幅指令信号Ａ１＊～Ａｎ＊を設定することができる。
　これにより、実施の形態３に従うアレイアンテナ装置によれば、各発振器モジュール５０での電圧制御発振器６０の出力電力を別個に制御することによって、サイドローブの小さい送信ビームを出力することが可能となる。
　なお、図５および図６に示した発振器モジュール５０ａ，５０ｂにおいても、出力電力モニタ回路７８による測定値を用いたフィードバック制御における基準電力を、上記振幅パターンに従って、ｎ個の発振器モジュール５０ａ，５０ｂで別個に設定することによって、同様にサイドローブの小さい送信ビームを出力することができる。逆に言うと、実施の形態３の構成では、可変利得増幅器７１または可変減衰器８１を配置することなく、サイドローブの小さい送信ビームを出力することができる。
　図１０は、実施の形態３に従う送信モジュールを備えた送信装置１１１の構成を説明するブロック図である。
　図１０を図８と比較して、実施の形態３に従う送信装置１１１では、実施の形態２に従う送信装置１１０と比較して、送信モジュール３０に代えて、送信モジュール３１を備える点で異なる。送信モジュール３１は、図９と同様に、送信モジュール３０と比較して、振幅指令信号生成部４１をさらに備える点が異なる。電圧制御発振器６０からの送信高周波信号の出力電力を、ｎ個の発振器モジュール５０で別個に制御することができる。
　送信装置１１１のその他の部分の構成および動作は、送信装置１１０（図８）と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
　上述のように、電力合成によって送信信号が生成される送信装置では、電力合成器８０の入力端において、各発振器モジュール５０からの送信高周波信号が実際に等振幅化されるように、振幅指令信号Ａ１＊～Ａｎ＊を調整することができる。
　これにより、実施の形態３に従う送信装置によれば、電力合成器８０から出力される送信信号の電力を最大化することができる。特に、可変利得増幅器７１または可変減衰器８１が配置される発振器モジュール５０ａ，５０ｂを用いることなく、簡易な構成の発振器モジュール５０を用いて、送信信号の高出力化を図ることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　基準信号源、２０，６５　信号分配器、３０，３１　送信モジュール、４０　位相指令信号生成部、４１　振幅指令信号生成部、５０，５０ａ，５０ｂ，５０♯　発振器モジュール、５１　制御回路、６０　電圧制御発振器、７０　増幅部、７１　可変利得増幅器、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，１５２，１５３　増幅器、７４　分配回路、７５　合成回路、７７　アイソレータ、７８　出力電力モニタ回路、７９　反射電力モニタ回路、８０　電力合成器、８１　可変減衰器、９０　素子アンテナ、９１　導波管、９２　ホーンアンテナ、１００，１００ａ，１００ｂ，１００♯，１０１　アレイアンテナ装置、１１０，１１１　送信装置、１５１　移相器、２０１　放熱フィン、２０２　金属製ベース、２０３　入力側コネクタ板、２０３ａ，２０４ａ　コネクタ、２０４　出力側コネクタ板、２０６　金属製プレート、２０７，２１０　基板、２０８　金属製カバー、２１１　スポンジ、Ａ＊，Ａ１＊～Ａｎ＊　振幅指令信号、ＣＫａ，ＣＫｂ　回路ブロック、Ｓｒ　基準信号。

Claims (12)

  1. 　共通の基準信号を受けて、複数の送信信号をそれぞれ出力する複数の発振器モジュールと、
    　前記複数の送信信号のそれぞれに対応する複数の位相指令信号を別個に生成して、前記複数の位相指令信号を前記複数の発振器モジュールに対してそれぞれ出力する位相指令信号生成部とを備え、
    　各前記発振器モジュールは、
    　前記基準信号および前記複数の位相指令信号のうちの対応する位相指令信号に基づいて、前記複数の送信信号のうちの対応する送信信号を出力する電圧制御発振器と、
    　前記電圧制御発振器から出力された前記対応する送信信号の電力を増幅するための増幅部とを含み、
    　前記電圧制御発振器は、前記基準信号に基づく同期制御により、各前記送信信号が、前記複数の発振器モジュール間で同一の周波数を有し、かつ、前記対応する位相指令信号に従って前記複数の発振器モジュール間で別個に制御された位相を有するように、前記複数の送信信号を出力する、送信モジュール。
  2. 　各前記発振器モジュールは、
    　入力信号および出力信号の間の電力比を調整可能に構成された電力調整器と、
    　当該発振器モジュールからの出力電力を検出するための検出器とをさらに含み、
    　前記電力調整器は、前記電圧制御発振器から出力された前記対応する送信信号が通過する信号経路上に配置され、
    　前記電力調整器の前記電力比は、前記検出器による検出値に基づいて調整される、請求項１記載の送信モジュール。
  3. 　各前記発振器モジュールは、
    　入力信号および出力信号の間の電力比を調整可能に構成された電力調整器と、
    　当該発振器モジュールにおける反射電力を検出するための検出器とをさらに含み、
    　前記電力調整器は、前記電圧制御発振器から出力された前記対応する送信信号が通過する信号経路上に配置され、
    　前記電力調整器の前記電力比は、前記検出器による検出値に基づいて調整される、請求項１記載の送信モジュール。
  4. 　前記電力調整器は、可変利得増幅部および可変減衰器のいずれかによって構成される、請求項２記載の送信モジュール。
  5. 　前記電力調整器は、可変利得増幅部および可変減衰器のいずれかによって構成される、請求項３記載の送信モジュール。
  6. 　前記複数の発振器モジュールのそれぞれの複数の振幅指令信号を生成して、前記複数の振幅指令信号の各々を前記複数の発振器モジュールのうちの対応する１つに含まれる前記電圧制御発振器へ出力する振幅指令信号生成部をさらに備え、
    　各前記電圧制御発振器は、前記複数の振幅指令信号のうちの対応する振幅指令信号に従って、前記対応する送信信号の振幅を可変制御する、請求項１記載の送信モジュール。
  7. 　各前記発振器モジュールは、
    　前記発振器モジュールの構成素子に電源および制御信号を供給するための電源制御回路部をさらに含み、
    　前記発振器モジュールは、前記増幅部のうちの少なくとも一部の回路素子を搭載する第１の基板と、前記電圧制御発振器および前記電源制御回路部の回路素子を搭載する第２の基板とが積層されて一体化された構造によって実装され、
    　前記第１および第２の基板は、前記第１の基板のグランドパターン上に形成された導電性部材によって構成されるたて壁と、前記第１の基板を覆うための、プレート、入力側コネクタ板および出力側コネクタ板とによって空間的に離間される、請求項１記載の送信モジュール。
  8. 　各前記発振器モジュールは、
    　前記発振器モジュールの構成素子に電源および制御信号を供給するための電源制御回路部をさらに含み、
    　前記発振器モジュールは、前記増幅部のうちの少なくとも一部の回路素子を搭載する第１の基板と、前記電圧制御発振器および前記電源制御回路部の回路素子を搭載する第２の基板とが積層されて一体化された構造によって実装され、
    　前記第１および第２の基板は、前記第１の基板のグランドパターン上に形成された導電性部材によって構成されるたて壁と、前記第１の基板を覆うための、プレート、入力側コネクタ板および出力側コネクタ板とによって空間的に離間される、請求項６記載の送信モジュール。
  9. 　各前記発振器モジュールは、
    　前記発振器モジュールの構成素子に電源および制御信号を供給するための電源制御回路部をさらに含み、
    　前記発振器モジュールは、前記増幅部のうちの前記電力調整器を除く回路素子のうちの少なくとも一部を搭載する第１の基板と、前記電圧制御発振器、前記電力調整器、および前記電源制御回路部の回路素子を搭載する第２の基板とが積層されて一体化された構造によって実装され、
    　前記第１および第２の基板は、前記第１の基板のグランドパターン上に形成された導電性部材によって構成されるたて壁と、前記第１の基板を覆うための、プレート、入力側コネクタ板および出力側コネクタ板とによって空間的に離間される、請求項２記載の送信モジュール。
  10. 　各前記発振器モジュールは、
    　前記発振器モジュールの構成素子に電源および制御信号を供給するための電源制御回路部をさらに含み、
    　前記発振器モジュールは、前記増幅部のうちの少なくとも一部の回路素子を搭載する第１の基板と、前記電圧制御発振器および前記電源制御回路部の回路素子を搭載する第２の基板とが積層されて一体化された構造によって実装され、
    　前記第１および第２の基板は、前記第１の基板のグランドパターン上に形成された導電性部材によって構成されるたて壁と、前記第１の基板を覆うための、プレート、入力側コネクタ板および出力側コネクタ板とによって空間的に離間される、請求項３記載の送信モジュール。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の送信モジュールを複数個備え、
    　配列された複数の放射素子をさらに備え、
    　前記複数の放射素子は、前記複数個の送信モジュールにそれぞれ対応して設けられて、前記複数の発振器モジュールからの前記複数の送信信号を空間に伝播するように配置される、アレイアンテナ装置。
  12. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の送信モジュールを複数個備え、
    　前記複数個の送信モジュールからの前記複数の送信信号を合成する電力合成器をさらに備え、
    　前記電力合成器は、合成した信号を空間に伝播するように配置される、送信装置。
PCT/JP2016/052486 2015-07-14 2016-01-28 送信モジュールおよびそれを備えるアレイアンテナ装置および送信装置 WO2017010111A1 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018205218A (ja) * 2017-06-07 2018-12-27 三菱電機株式会社 レーダ装置
CN110391126A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 应用材料公司 相控阵模块化高频源
KR102371804B1 (ko) * 2020-09-02 2022-03-07 고려대학교 산학협력단 고주파 빔 포밍 장치
WO2022102576A1 (ja) * 2020-11-12 2022-05-19 ソニーグループ株式会社 センサ装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10784831B2 (en) * 2017-07-11 2020-09-22 Mitsubishi Electric Corporation Output power control device
US11081317B2 (en) * 2018-04-20 2021-08-03 Applied Materials, Inc. Modular high-frequency source
JP7034858B2 (ja) * 2018-07-31 2022-03-14 株式会社東芝 無線装置および通信制御方法
CN215871375U (zh) * 2021-06-09 2022-02-18 Oppo广东移动通信有限公司 射频发射模组、射频系统和通信设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472653A (en) * 1977-11-22 1979-06-11 Toshiba Corp Adaptive antenna
JPH0295002A (ja) * 1988-09-30 1990-04-05 Nec Corp アンテナ装置
JP2008053837A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Toshiba Corp 送受信モジュール及びフェーズドアレイレーダ装置
JP5377750B2 (ja) * 2010-03-04 2013-12-25 三菱電機株式会社 アレイアンテナ装置
JP2015106878A (ja) * 2013-12-02 2015-06-08 三菱電機株式会社 フェーズドアレーアンテナ装置及び通信システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3882431A (en) * 1973-08-10 1975-05-06 Us Navy Digital phase shifter
AU633270B2 (en) 1988-09-13 1993-01-28 Nec Corporation Array antenna device having ic units with if conversion circuits for coupling antenna elements and signal combiner
JP2002135157A (ja) * 2000-10-20 2002-05-10 Sony Corp マルチバンド携帯無線端末
CN101479884A (zh) * 2006-01-24 2009-07-08 新加坡科技研究局 接收机装置和发射机装置
US8422465B2 (en) * 2007-12-17 2013-04-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Transmitter and receiver for high throughput wireless communication system using multiple antenna, method thereof, and digital intermediate frequency transmission signal processing method for the same
US7916083B2 (en) * 2008-05-01 2011-03-29 Emag Technologies, Inc. Vertically integrated electronically steered phased array and method for packaging
JP5349679B2 (ja) * 2010-03-04 2013-11-20 三菱電機株式会社 送信モジュールおよびフェーズドアレイアンテナ装置
KR20120065652A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 한국전자통신연구원 레이더 센서용 ｒｆ 송수신기
DE102013212090A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Robert Bosch Gmbh Winkelauflösender FMCW-Radarsensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472653A (en) * 1977-11-22 1979-06-11 Toshiba Corp Adaptive antenna
JPH0295002A (ja) * 1988-09-30 1990-04-05 Nec Corp アンテナ装置
JP2008053837A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Toshiba Corp 送受信モジュール及びフェーズドアレイレーダ装置
JP5377750B2 (ja) * 2010-03-04 2013-12-25 三菱電機株式会社 アレイアンテナ装置
JP2015106878A (ja) * 2013-12-02 2015-06-08 三菱電機株式会社 フェーズドアレーアンテナ装置及び通信システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3324202A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018205218A (ja) * 2017-06-07 2018-12-27 三菱電機株式会社 レーダ装置
CN110391126A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 应用材料公司 相控阵模块化高频源
KR102371804B1 (ko) * 2020-09-02 2022-03-07 고려대학교 산학협력단 고주파 빔 포밍 장치
US11616546B2 (en) 2020-09-02 2023-03-28 Korea University Research And Business Foundation High frequency beam forming device
WO2022102576A1 (ja) * 2020-11-12 2022-05-19 ソニーグループ株式会社 センサ装置

Also Published As

Publication number Publication date
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