WO2020255522A1 - フェーズドアレイアンテナ装置とプログラム - Google Patents

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WO2020255522A1
WO2020255522A1 PCT/JP2020/013723 JP2020013723W WO2020255522A1 WO 2020255522 A1 WO2020255522 A1 WO 2020255522A1 JP 2020013723 W JP2020013723 W JP 2020013723W WO 2020255522 A1 WO2020255522 A1 WO 2020255522A1
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phase shift
satellite
signal
phase
shift value
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PCT/JP2020/013723
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智宏 高橋
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三菱電機株式会社
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
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    • G01S3/38—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal
    • G01S3/42—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal the desired condition being maintained automatically
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    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Definitions

  • This disclosure relates to a phased array antenna device and a program.
  • Elliptical reflectors, horn array antennas, etc. have been used for mobile satellite communications in aircraft, ships, automobiles, etc. for the purpose of reducing height.
  • the evolution of semiconductor technology has made it possible to integrate amplifiers, phase shifters, etc. in a small size and at low cost. By using such an integrated circuit, a low-cost, low-profile, high-performance phased array antenna can be realized, and it can be applied to mobile satellite communication.
  • phased array antenna When applying a phased array antenna to mobile satellite communication, it is required to track the satellite with high accuracy and stability in order to obtain stable communication.
  • beam scanning is performed based on various sensor information of the moving object, information of the satellite to be communicated, and the antenna is directed toward the satellite.
  • a pointing method is used.
  • the power of the received signal is reduced due to the error of the sensor information, the directivity error of the antenna, and the like.
  • the antenna size becomes large and the beam width becomes narrow, so that the amount of power reduction of the received signal due to these errors becomes large.
  • Patent Document 1 describes a technique of constructing a feedback system for each antenna in a tracking antenna device that directs a plurality of antennas in the direction of a satellite, compensating for a phase shift between the antennas by using a feedback signal, and suppressing a power drop. Is disclosed.
  • Patent Document 2 aims at a process of controlling the direction of an antenna by tracking the peak of the C / N ratio (carrier to noise ratio) of a control channel in a CS (Communication Satellite) communication system.
  • a method of directing the antenna in the direction of the satellite is disclosed by repeating the process until the radio wave from the satellite is well received.
  • Patent Document 1 describes a phased array antenna device that tracks a satellite by scanning a beam and directing the antenna toward the satellite based on various sensor information of a moving body, information of a satellite to be communicated, and the like.
  • hardware for generating a feedback signal is required. For this reason, problems such as complicated component layout, increase in the number of components, and increase in cost occur.
  • the satellite tracking method described in Patent Document 2 the power fluctuation at the time of peak search of C / N ratio becomes large according to the size of the antenna and the narrowness of the beam width, and the peak search of C / N ratio is performed. There is a problem that it is not stable while doing so.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to easily realize stable satellite communication in a phased array antenna device that receives a signal from a satellite.
  • the phased array antenna device that receives the signal from the satellite includes a sub-array, a demodulator, and a controller.
  • the subarray includes a plurality of antenna elements and a plurality of phase shifters connected to the plurality of antenna elements, respectively, and the signals received by the plurality of antenna elements are phase-shifted at a set phase shift value.
  • the demodulator demodulates and outputs the signal from the satellite to which the phase shifter has phase-shifted.
  • the controller sets the phase shift values of the plurality of phase shifters and controls the beam direction.
  • the controller calculates the direction-corrected phase shift value that maximizes the power value of the signal from the satellite by adding it to the phase shift value of the phase shifter for each subarray, and the phase shift of the phase shifter for each subarray. Add the direction correction phase shift value to the value.
  • a phased array antenna device that receives a signal from a satellite, it is easy and stable by correcting the beam direction to match the direction of the satellite based on the value of the power of the signal from the satellite. It will be possible to realize satellite communication.
  • phased array antenna device according to the present embodiment and the program for realizing the phased array antenna device will be described in detail with reference to the drawings.
  • the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals in the drawings.
  • the phased array antenna device is mounted on a mobile body, performs beam scanning, tracks a satellite, and receives a signal from the satellite.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the first embodiment.
  • the phased array antenna device 1 uses m sub-arrays 21, 22, ..., 2 m for transmitting and receiving signals, a detector 6 for extracting a signal from a satellite and detecting the power thereof, and a frequency of the input signal. It includes a frequency converter 7 for conversion, a modulator / demodulator 8 for demodulating or modulating an input signal, and a controller 9 for controlling the beam direction.
  • the sub-array 21 includes n antenna elements 311, ..., 31n, n amplifiers 411, ..., 41n, and n phase shifters 511, ..., 51n.
  • the sub-array 22 includes n antenna elements 321, ..., 32n, n amplifiers 421, ..., 42n, and n phase shifters 521, ..., 52n.
  • the sub-array 2m includes n antenna elements 3m1, ..., 3mn, n amplifiers 4m1, ..., 4mn, and n phase shifters 5m1, ..., 5mn. Note that m and n are natural numbers, respectively.
  • sub-arrays 21, 22, ..., 2 m are collectively referred to, they are referred to as sub-array 2.
  • the antenna elements 3m1, ..., 3mn are collectively referred to as the antenna element 3.
  • Amplifiers 411, ..., 41n, amplifiers 421, ..., 42n, amplifiers 4m1, ..., 4mn are collectively referred to as amplifier 4.
  • the phase shifters 511, ..., 51n the phase shifters 521, ..., 52n and the phase shifters 5m1, ..., 5mn are collectively referred to as the phase shifter 5.
  • An amplifier 4 is connected to each of the antenna elements 3, and a phase shifter 5 is connected to each of the amplifiers 4.
  • Each phase shifter 5 is connected to a detector 6.
  • a frequency converter 7 is connected to the detector 6.
  • a modulator / demodulator 8 is connected to the frequency converter 7.
  • the phase shifter 5, the detector 6, and the modulator / demodulator 8 of each subarray 2 are connected to the controller 9.
  • the controller 9 is a device that controls the operation of the phased array antenna device 1.
  • the controller 9 particularly controls the phase shift value of the phase shifter 5 to cause the phased array antenna device 1 to track the satellite as the communication partner by the application program.
  • the controller 9 includes a processor 91 that executes control processing, a storage unit 92 that stores an operation program of the processor 91, and an interface 93 that sets a phase amount instructed by the processor 91 in each phase shifter 5.
  • the storage unit 92 includes a satellite tracking program as an example of an operation program. By executing this satellite tracking program, the processor 91 realizes the satellite tracking process described later with reference to FIG. 4 by software processing.
  • the processor 91 is an example of a computer.
  • the m sub-arrays 21 to 2 m constituting the phased array antenna device 1 are arranged in a matrix as illustrated in FIG. 3A, for example.
  • Each of the subarrays 2 includes n antenna elements 3, as shown in FIG. 3B.
  • Each antenna element 3 receives a radio wave.
  • the radio wave received by each antenna element 3 includes a carrier signal including satellite transmission data.
  • the radio wave signal received by each antenna element 3 is phase-shifted by the phase shifter 5.
  • the phase-shifted signal is synthesized and input to the detector 6.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite from the synthesized signal and outputs it to the frequency converter 7.
  • the phase shift value set in the phase shifter 5 will be described later.
  • the frequency converter 7 frequency-converts the input signal to a low frequency.
  • the frequency converter 7 frequency-converts a signal having an RF (Radio Frequency) frequency into a signal having an IF (Intermediate Frequency) frequency, for example.
  • the modulator / demodulator 8 demodulates the signal frequency-converted by the frequency converter 7 to a low frequency, and outputs the received data.
  • the modifier 8 is an example of a demodulator.
  • the modulator / demodulator 8 modulates the transmitted data generated by a signal source (not shown).
  • the modulator / demodulator 8 is an example of a modulator.
  • the frequency converter 7 frequency-converts the signal modulated by the modulator / demodulator 8 to, for example, a frequency F2 close to the frequency F1 of the signal from the satellite.
  • the signal frequency-converted by the frequency converter 7 to the frequency F2 is distributed and input to each phase shifter 5.
  • Each phase shifter 5 shifts the input signal at the phase shift value set in the controller 9.
  • the amplifier 4 amplifies the phase-shifted signal by the phase shifter 5 at a set amplification factor.
  • the antenna element 3 radiates the signal amplified by the amplifier 4 into space by radio waves.
  • the radio wave radiated from the antenna element 3 forms a beam in its directivity direction.
  • the direction in which the beam is formed is referred to as a beam direction.
  • the controller 9 controls the pointing direction of the phased array antenna device 1 based on the position information of the moving body on which the phased array antenna device 1 is mounted, the orbit information of the satellite, and the like. Then, the initial acquisition is performed to acquire the satellite to be communicated. Existing technology will be used for the initial capture of the satellite.
  • the controller 9 sets each phase shifter 5 with a phase shift value for setting the direction of the initially captured satellite to the beam direction. The gain of the antenna element 3 is maximized when the beam direction and the satellite direction match.
  • the phased array antenna device 1 Since the beam direction deviates from the direction of the satellite due to the movement of the moving body on which the phased array antenna device 1 is mounted and the movement of the satellite, the phased array antenna device 1 corrects the beam direction and tracks the satellite. The operation of the phased array antenna device 1 when correcting the beam direction will be described.
  • the detector 6 detects the power of the signal from the satellite.
  • the detector 6 sends data indicating the detected electric power value to the controller 9.
  • the controller 9 Based on the data received from the detector 6, the controller 9 adds the phase shift value of the phase shifter 5 for each subarray 2 by using an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method. Calculate the direction correction phase shift value that corrects the deviation between the beam direction and the direction of the satellite.
  • the directional correction phase shift value is an example of the correction phase shift value.
  • the controller 9 continuously adds the phase shift value from 0 degree to 360 degree to the phase shift value set in the phase shifter 5 in units of 2 subarrays. At this time, the controller 9 has the same phase shift value from 0 degrees to 360 degrees with respect to the phase shift values set in all the phase shifters 5 included in the subarray 2 to which the phase shift values are to be added. Add Padd continuously. The controller 9 sequentially performs a process of adding the phase shift value Padd to each subarray 2.
  • the control unit 9 for the configured phase shift value to the 16 phase shifter 5 in one sub-array 2 by adding the same phase value P the add from 0 to 360 degrees continuously During this period, the process of not adding the phase shift value Padd to the phase shift value set in the phase shifter 5 of the other subarray 2 is executed by selecting the subarray 2 in order.
  • the phase shift value Padd is not added to the phase shift value set in the phase shifter 5 of the other sub-array 22 to 2 m.
  • phase shift values of the 16 phase shifters 5 of the sub-array 21 are returned to the phase shift values set in the initial acquisition process, and then the 16 phase shifters 5 of the sub-array 22 are returned.
  • initial acquisition process for the configured phase shift values adding the same phase value P the add from 0 to 360 degrees in ⁇ increments to.
  • the phase shift value Padd is not added to the phase shift values set in the other subarray 21 and the phase shifter 5 of 23 to 2 m.
  • Controller 9 in each state phase value P the add is continuously added at ⁇ increments from 0 ° to the phase value of the phase shifters 5 of each subarray 2 to 360 degrees, the detector 6 is detected was based on the data indicative of the power value of signals from the satellites, the power values of signals from the satellites to calculate the phase value P the add with a maximum. Since the direction in which the power value of the signal from the satellite is maximum is the direction of the satellite, the phase shift value Padd in which the power value of the signal from the satellite is maximum is used as the phase shift value of the phase shifter 5. It is calculated as a direction correction phase shift value that corrects the deviation between the beam direction and the satellite direction by adding them. If there is no deviation between the beam direction and the satellite direction, the direction correction phase shift value is 0.
  • the controller 9 monitors the C / N ratio of the signal from the satellite in the modulator / demodulator 8, that is, the quality of the received signal, and whether the antenna element 3 receives the signal from the satellite whose C / N ratio is equal to or higher than the threshold value. Judge whether or not.
  • the C / N ratio may be calculated by the modulator / demodulator 8 or the controller 9. If the antenna element 3 receives a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or higher than the threshold value, the controller 9 adds the direction correction phase shift value to the phase shift value of the phase shifter 5 of each subarray 2. To do.
  • the direction-corrected phase shift value added to the phase shift value of the phase shifter 5 included in the same subarray 2 is the same value.
  • the controller 9 repeats the process of calculating the direction-corrected phase-shift value for each sub-array 2 and adding the direction-corrected phase-shift value to the phase-shift value of the phase shifter 5 of each sub-array 2 for each beam update cycle. Then, the beam direction is corrected to match the direction of the satellite.
  • the beam update cycle may be preset or may be set by the user.
  • the controller 9 is set to C / It is not necessary to execute the process of determining whether or not the antenna element 3 receives the signal from the satellite whose N ratio is equal to or larger than the threshold value.
  • the overall flow of the satellite tracking process executed by the phased array antenna device 1 will be described with reference to FIG.
  • the satellite tracking process shown in FIG. 4 starts when the power of the phased array antenna device 1 is turned on.
  • the controller 9 obtains the direction of the satellite to be communicated based on the position information of the moving body on which the phased array antenna device 1 is mounted and the orbit information of the satellite. (Step S11).
  • the controller 9 sets each of the 256 phase shifters 5 with a phase shift value in which the directivity direction of the phased array antenna device 1 is the direction obtained by the initial acquisition process, that is, the phase shift value facing the calculated position of the satellite is set. (Step S12).
  • Controller 9 to the phase value set in the first sub-array 2 16 phase shifter 5 provided in, adds the phase value P the add of 0 degrees (step S13).
  • the detector 6 detects the power of the signal from the satellite (step S14).
  • the detector 6 sends data indicating the detected electric power value to the controller 9.
  • step S15 If the phase shift value Padd is not 360 degrees (step S15; NO), the process returns to step S13, adds a step value ⁇ to the phase shift value Padd , and repeats steps S13 to S15.
  • step S15; YES whether or not the subarray 2 subjected to the process of adding the phase shift value Padd to the phase shift value of the phase shifter 5 is the 16th subarray 2. (Step S16). If it is not the 16th sub-array 2 (step S16; NO), the process returns to step S13 and repeats steps S13 to S15 for the next sub-array 2.
  • step S16 When the sub-array 2 that has been processed to add the phase-shifting value Padd to the phase-shifting value of the phase-shifting device 5 is the 16th sub-array 2 (step S16; YES), the controller 9 detects each sub-array 2.
  • vessel 6 is based on the data indicative of the power value of signals from the satellites detected, the power of the value of the signal from the satellite the phase value P the add with a maximum, is added to the phase value of the phase shifter 5 Therefore, it is calculated as a direction correction phase shift value for correcting the deviation between the beam direction and the direction of the satellite (step S17).
  • the controller 9 monitors the C / N ratio of the signal from the satellite in the modulator / demodulator 8 and determines whether or not the antenna element 3 receives the signal from the satellite whose C / N ratio is equal to or higher than the threshold value (step). S18). If the antenna element 3 does not receive a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or greater than the threshold value (step S18; NO), the process returns to step S11 and repeats steps S11 to S18. If the antenna element 3 receives a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or higher than the threshold value (step S18; YES), the controller 9 directs the phase shift value of the phase shifter 5 of each subarray 2.
  • the correction phase shift value is added (step S19). That is, the controller 9 adds the direction-corrected phase shift value to the phase shift value of each phase shifter 5 while the phased array antenna device 1 continues to communicate with the satellite to be communicated. Correct the deviation between the beam direction and the satellite direction.
  • step S20; NO If the beam update cycle has not elapsed (step S20; NO) and the power supply of the phased array antenna device 1 has not been turned off (step S21; NO), steps S20 and S21 are repeated to obtain a beam update cycle. Wait for progress. Until the beam update cycle elapses, the phased array antenna device 1 receives the signal from the satellite and transmits the signal to the satellite. When the beam update cycle elapses (step S20; YES), the process returns to step S13, and steps S13 to S20 are repeated. When the power of the phased array antenna device 1 is turned off (step S21; YES), the process ends.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite As described above, according to the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the first embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, it becomes possible to easily realize stable satellite communication.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite and detects the electric power thereof, but in the second embodiment, the detector 6 is frequency-converted to a lower frequency by the frequency converter 7.
  • the signal from the satellite is extracted from the signal of, and the power is detected.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the second embodiment.
  • the frequency converter 7 frequency-converts a signal obtained by combining the signals received by each antenna element 3 into a low frequency.
  • the frequency converter 7 frequency-converts an RF frequency signal into an IF frequency signal, for example.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite from the signal frequency-converted by the frequency converter 7 to a low frequency, and detects the electric power thereof. That is, the controller 9 uses an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method based on the data indicating the power value of the signal from the satellite frequency-converted to the low frequency received from the detector 6. Calculate the direction correction phase shift value. Other processing is the same as that of the first embodiment.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the second embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, it becomes possible to easily realize stable satellite communication.
  • the controller 9 calculates the direction correction phase shift value from the value of the power of the signal from the satellite indicated by the data received from the detector 6, but in the third embodiment, the controller 9 calculates the direction correction phase shift value. 9 calculates the direction correction phase shift value from the C / N ratio in the modulator / demodulator 8.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the third embodiment.
  • the frequency converter 7 frequency-converts a signal obtained by combining signals from satellites received by each antenna element 3 into a low frequency.
  • the frequency converter 7 frequency-converts an RF frequency signal into an IF frequency signal, for example.
  • the modifier 8 demodulates and outputs a signal frequency-converted by the frequency converter 7 to a low frequency.
  • the controller 9 monitors the C / N ratio of the signal from the satellite in the modulator / demodulator 8, and based on the C / N ratio, uses an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method to correct the direction correction phase shift. Calculate the value.
  • controller 9 in each state of phase value P the add was continuously added from 0 ° to the phase value of the phase shifters 5 of each subarray 2 to 360 degrees monitoring the C / N ratio of the signal from the satellite in modem 8, C / N ratio is calculated phase value P the add with a maximum. Since the direction in which the C / N ratio of the signal from the satellite is maximized is the direction of the satellite, the phase shift value Padd in which the C / N ratio is maximized should be added to the phase shift value of the phase shifter 5. Is calculated as a direction correction phase shift value that corrects the deviation between the beam direction and the satellite direction. That is, in the third embodiment, the phased array antenna device 1 does not have to include the detector 6. Other processing is the same as in the first and second embodiments.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite As described above, according to the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the third embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, stable satellite communication can be realized. Further, since the phased array antenna device 1 does not have to include the detector 6, the cost can be reduced.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the fourth embodiment.
  • the sub-array 22 includes n antenna elements 321 ..., 32n, 2n amplifiers 421, 422, ..., 42N-1, 42N, and 2n phase shifters 521, 522, ... , 52N-1, 52N.
  • the sub-array 2m includes n antenna elements 3m1, ..., 3mn, 2n amplifiers 4m1,4m2, ..., 4mN-1,4mN, and 2n phase shifters 5m1,5m2, ... , 5mN-1, and 5mN.
  • phase shifter 511,512, ..., 51N-1,51N, Phaser 521,522, ..., 52N-1,52N, Phaser 5m1,5m2, ..., 5mN-1,5mN Is generically referred to as a phase shifter 5.
  • Each of the antenna elements 3 has two ports, and two amplifiers 4 and two phase shifters 5 are connected to each other. Other configurations are the same as those of the first to third embodiments.
  • the operation of the phased array antenna device 1 when receiving a signal from the satellite, the operation of the phased array antenna device 1 when initializing the beam direction, and the operation of the phased array antenna device 1 when correcting the beam direction is the same as in the first to third embodiments.
  • the phased array antenna device 1 may perform the initial setting of the plane of polarization of the antenna element 3 when the beam direction is initially set.
  • the operation of the phased array antenna device 1 when the plane of polarization of the antenna element 3 is aligned with the plane of polarization of the signal from the satellite will be described.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite and detects the electric power thereof.
  • the detector 6 sends data indicating the detected electric power value to the controller 9.
  • the controller 9 shifts the phase for each antenna element 3 by using an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method based on the data indicating the power value of the signal from the satellite received from the detector 6.
  • the polarization correction phase shift value for correcting the deviation between the polarization plane of the antenna element 3 and the polarization plane of the signal from the satellite is calculated.
  • the polarization correction phase shift value is an example of the correction phase shift value.
  • the controller 9 continuously adds the phase shift value from 0 degree to 360 degree to the phase shift value set in the phase shifter 5 in units of 3 antenna elements. At this time, the controller 9 has the same phase shift from 0 degrees to 360 degrees with respect to the phase shift values set in the two phase shifters 5 included in the antenna element 3 to which the phase shift values are to be added. The value Padd is continuously added. The controller 9 sequentially performs a process of adding the phase shift value Padd to each antenna element 3.
  • phase shift value Padd is not added to the phase shift value set in the phase shifter 5 of the other antenna element 3.
  • Controller 9 from satellites detector 6 detects in each state phase value P the add was continuously added from the phase shift value to 0 degree phase shifter 5 for each antenna element 3 to 360 times based on the data indicating the power value of the signal, the power values of signals from the satellites to calculate the phase value P the add with a maximum.
  • the state in which the power value of the signal from the satellite is maximized is the state in which the polarization plane of the antenna element 3 and the polarization plane of the signal from the satellite coincide with each other, so that the power value of the signal from the satellite is the maximum.
  • a polarization correction phase shift value that corrects the deviation between the polarization plane of the antenna element 3 and the polarization plane of the signal from the satellite by adding the phase shift value Padd to be the phase shift value of the phase shifter 5. To do. If the plane of polarization of the antenna element 3 and the plane of polarization of the signal from the satellite match, the polarization correction phase shift value is 0.
  • the controller 9 monitors the C / N ratio in the modulator / demodulator 8 and determines whether or not the antenna element 3 receives a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or greater than the threshold value.
  • the C / N ratio may be calculated by the modulator / demodulator 8 or the controller 9. If the antenna element 3 receives a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or greater than the threshold value, the controller 9 corrects polarization with respect to the phase shift value of the phase shifter 5 connected to each antenna element 3. Add the phase shift values.
  • the controller 9 repeats such a process every beam update cycle to align the polarization planes of all the antenna elements 3 with the polarization planes of the signals from the satellite.
  • the controller 9 does not have to execute a process of determining whether or not the antenna element 3 receives a signal from a satellite whose C / N ratio is equal to or greater than the threshold value. Other processes are the same as those in the first to third embodiments.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the fourth embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, it becomes possible to easily realize stable satellite communication. Further, by connecting one antenna element 3 to two phase shifters 5 and two ports, it is possible to track not only the direction of the satellite but also the plane of polarization of the signal from the satellite.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite and detects the electric power thereof, but in the fifth embodiment, the detector 6 is frequency-converted to a lower frequency by the frequency converter 7. The signal from the satellite is extracted from the signal of, and the power is detected.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the fifth embodiment.
  • the frequency converter 7 frequency-converts a signal obtained by combining the signals received by each antenna element 3 into a low frequency.
  • the frequency converter 7 frequency-converts an RF frequency signal into an IF frequency signal, for example.
  • the detector 6 extracts a signal from the satellite from the signal frequency-converted by the frequency converter 7 to a low frequency, and detects the electric power thereof. That is, the controller 9 uses an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method based on the data indicating the power value of the signal from the satellite frequency-converted to the low frequency received from the detector 6.
  • the direction correction phase shift value and the polarization correction phase shift value are calculated. Other processing is the same as in the fourth embodiment.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the fifth embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, it becomes possible to easily realize stable satellite communication. Further, by connecting one antenna element 3 to two phase shifters 5 and two ports, it is possible to track not only the direction of the satellite but also the polarization of the satellite.
  • the controller 9 determines the direction-corrected phase shift value for each subarray 2 and the polarization-corrected phase shift for each antenna element 3 based on the power value of the signal from the satellite received from the detector 6. However, in the sixth embodiment, the controller 9 calculates the direction correction phase shift value for each subarray 2 and the polarization correction shift for each antenna element 3 based on the change in the C / N ratio in the modulator / demodulator 8. Calculate the phase value.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the phased array antenna device 1 according to the sixth embodiment.
  • the frequency converter 7 frequency-converts a signal obtained by combining signals from satellites received by each antenna element 3 into a low frequency.
  • the frequency converter 7 frequency-converts an RF frequency signal into an IF frequency signal, for example.
  • the modifier 8 demodulates and outputs a signal frequency-converted by the frequency converter 7 to a low frequency.
  • the controller 9 monitors the C / N ratio of the signal from the satellite in the modulator / demodulator 8, and based on the C / N ratio, uses an array antenna calibration method such as the element electric field vector rotation method to perform polarization correction transfer. Calculate the phase value.
  • controller 9 in each state of phase value P the add was continuously added from 0 ° to the phase value of the phase shifters 5 of each subarray 2 to 360 degrees C / N ratio of the signal from the satellite in modem 8, i.e., to monitor the quality of the received signal, C / N ratio is calculated phase value P the add with a maximum.
  • the state in which the C / N ratio of the signal from the satellite is maximized is the state in which the plane of polarization of the antenna element 3 and the plane of polarization of the signal from the satellite coincide with each other, so that the C / N ratio of the signal from the satellite is the same.
  • phased array antenna device 1 does not have to include the detector 6.
  • Other processing is the same as in the fourth and fifth embodiments.
  • the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite As described above, according to the phased array antenna device 1 for receiving the signal from the satellite according to the sixth embodiment, the power value of the signal from the satellite and the C / N ratio of the signal from the satellite are set. Based on this, by correcting the beam direction to match the direction of the satellite, it becomes possible to easily realize stable satellite communication. Further, by connecting one antenna element 3 to two phase shifters 5 and two ports, it is possible to track not only the direction of the satellite but also the polarization of the satellite. Further, since the phased array antenna device 1 does not have to include the detector 6, the cost can be reduced.
  • an example of the element electric field vector rotation method is given as an array antenna calibration method, but the method is not limited to this.
  • the array antenna calibration method described in Odo, Miura “Transmission Array Antenna Calibration Using Synchronous Orthogonal Code", Shingaku Giho A.pp99-121, RCS99-118, October 1999 is used. Good.
  • the phased array antenna device 1 that receives the signal from the satellite and transmits the signal to the satellite has been described, but the phased array antenna device 1 may only receive the signal from the satellite. ..
  • the modulator / demodulator 8 does not have to have a modulation function.
  • the frequency converter 7 does not have to have a function of frequency-converting the input signal to a high frequency.
  • the phased array antenna device 1 does not have to include the amplifier 4.
  • phased array antenna device 1 mounted on the moving body has been described in the above-described first to sixth embodiments, the phased array antenna device 1 may not be mounted on the moving body.
  • the C / N ratio was used to evaluate the quality of the received signal, but other evaluation values may be used.
  • An example of adding the direction correction addition value and the polarization correction phase shift value is shown, but the value of the addition value may be a negative value.
  • the range of addition is 0 to 360 degrees, but for example, it may be narrowed down to a range of 0 to 180 degrees, 0 to ⁇ 90 degrees, and the like.
  • the addition process is an example of a process for adjusting the phase shift value, and another adjustment method may be adopted.
  • the target of communication is not limited to satellites, and the effect can be obtained if the target of communication is moving.
  • the phased array antenna device itself does not have to move.
  • the processor 91 of the controller 9 executes the satellite tracking program to realize the satellite tracking process by software processing.
  • satellite tracking processing can be realized not only by using a dedicated system but also by using a normal computer system.
  • a satellite tracking program is stored and distributed in a recording medium such as a computer-readable CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) or DVD-ROM (Digital Amsterdam Disc Read Only Memory), and this program is distributed to the computer.
  • a computer capable of realizing satellite tracking processing may be configured.
  • the satellite tracking process is realized by sharing the OS (Operating System) and the application, or by cooperating with the OS and the application, only the application may be stored in the recording medium.
  • OS Operating System
  • a satellite tracking program may be posted on a bulletin board system (BBS, Bulletin Board System) on a communication network and provided via the communication network.
  • BSS bulletin board System
  • Phased array antenna device 2,21 to 2 m sub-array, 3,311 to 31n, 321 to 32n, 3m1 to 3mn antenna element, 4,411 to 41N, 421 to 42N, 4m1 to 4mN amplifier, 5,511 to 51N, 521 to 52N, 5m1 to 5mN phase shifter, 6 detector, 7 frequency converter, 8 modulator / demodulator, 9 controller, 91 processor, 92 storage unit, 93 interface.

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Abstract

衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置（１）は、アンテナ素子（３１１～３ｍｎ）、および、アンテナ素子（３１１～３ｍｎ）が受信した信号を設定された移相値で移相する移相器（５１１～５ｍｎ）を含むサブアレイ（２１～２ｍ）と、移相器（５１１～５ｍｎ）が移相した衛星からの信号を復調して出力する復調器（８）と、移相器（５１１～５ｍｎ）の移相値を設定し、ビーム方向を制御する制御器（９）と、を備える。制御器（９）は、サブアレイ（２１～２ｍ）ごとに、移相器（５１１～５１ｎ、５２１～５２ｎ、・・・、５ｍ１～５ｍｎ）の移相値に加算することで衛星からの信号の電力の値が最大となる方向補正移相値を算出し、サブアレイ（２１～２ｍ）ごとの移相器（５１１～５１ｎ、５２１～５２ｎ、・・・、５ｍ１～５ｍｎ）の移相値に方向補正移相値を加算する。

Description

フェーズドアレイアンテナ装置とプログラム
　本開示は、フェーズドアレイアンテナ装置とプログラムに関する。
　航空機、船舶、自動車などにおける移動体衛星通信には、低背化を目的として、楕円反射鏡、ホーンアレイアンテナなどが用いられてきた。一方で、半導体技術の進化により、増幅器、移相器などを小型で安価に集積化できるようになった。このような集積化回路を用いることで、低コスト、低背、高性能のフェーズドアレイアンテナが実現可能となり、移動体衛星通信への適用が可能となった。
　フェーズドアレイアンテナを移動体衛星通信に適用する場合、安定した通信を得るために、高精度に安定して衛星を追尾することが求められる。一般的には、移動体に搭載されたフェーズドアレイアンテナの衛星追尾には、移動体の各種センサ情報、通信対象となる衛星の情報などに基づいて、ビーム走査をしてアンテナを衛星の方向に指向させる方法が用いられる。しかし、この方法では、センサ情報の誤差、アンテナの指向誤差などによって、受信する信号の電力低下が発生する。特に高周波を用いるシステムではアンテナサイズが大きくなってビーム幅が狭くなるため、これらの誤差による受信する信号の電力低下量が大きくなる。
　特許文献１には、複数のアンテナを衛星の方向に指向させる追尾アンテナ装置において、各アンテナにフィードバック系を構築し、フィードバック信号を用いてアンテナ間の位相ずれを補償し、電力低下を抑制する技術が開示されている。
　その他の衛星追尾方法として、特許文献２には、ＣＳ（Communication Satellite）通信システムにおいて、制御チャネルのＣ／Ｎ比（carrier to noise ratio）のピークを追尾対象としてアンテナの向きを制御する処理を目的の衛星からの電波を良好に受信するまで繰り返すことで、アンテナを衛星の方向に指向させる方法が開示されている。
特開２０１４－３４３１号公報 特開２０００－２９９６５５号公報
　しかしながら、移動体の各種センサ情報、通信対象となる衛星の情報などに基づいて、ビームを走査してアンテナを衛星の方向に指向させて衛星を追尾するフェーズドアレイアンテナ装置に、特許文献１に記載の技術を適用してフィードバック系を構築する場合、フィードバック信号を生成するハードウェアが必要になる。このため、部品のレイアウトの複雑化、部品点数の増加、コストの増加などの問題が発生する。また、特許文献２に記載の衛星追尾方法では、アンテナの大きさ、ビーム幅の狭さに応じて、Ｃ／Ｎ比のピークサーチ時の電力変動が大きくなり、Ｃ／Ｎ比のピークサーチをしている間は安定しないという問題がある。
　本開示は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置において、簡単に、安定した衛星通信を実現することを目的とする。
　上記目的を達成するため、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置は、サブアレイと、復調器と、制御器とを備える。サブアレイは、複数のアンテナ素子、および、複数のアンテナ素子にそれぞれ接続され、複数のアンテナ素子が受信した信号を設定された移相値で移相する複数の移相器を含む。復調器は、移相器が移相した衛星からの信号を復調して出力する。制御器は、複数の移相器の移相値を設定し、ビーム方向を制御する。制御器は、サブアレイごとに、移相器の移相値に加算することで衛星からの信号の電力の値が最大となる方向補正移相値を算出し、サブアレイごとの移相器の移相値に方向補正移相値を加算する。
　本開示によれば、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置において、衛星からの信号の電力の値に基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。
実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図 図１に示す制御器のブロック図 実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ装置の例を示す斜視図 実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ装置のサブアレイの例を示す斜視図 実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ装置が実行する衛星追尾処理を示すフローチャート 実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図 実施の形態３に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図 実施の形態４に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図 実施の形態５に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図 実施の形態６に係るフェーズドアレイアンテナ装置の構成例を示す図
　以下に、本実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナ装置とそれを実現するプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同じ符号を付す。以下の実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナ装置は、移動体に搭載され、ビーム走査を行って衛星を追尾し、衛星からの信号を受信する。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す図である。フェーズドアレイアンテナ装置１は、信号を送受信するｍ個のサブアレイ２１，２２，・・・，２ｍと、衛星からの信号を取り出し、その電力を検知する検知器６と、入力された信号の周波数を変換する周波数変換器７と、入力された信号を復調または変調する変復調器８と、ビーム方向を制御する制御器９とを備える。
　サブアレイ２１は、ｎ個のアンテナ素子３１１，・・・，３１ｎと、ｎ個の増幅器４１１，・・・，４１ｎと、ｎ個の移相器５１１，・・・，５１ｎとを備える。サブアレイ２２は、ｎ個のアンテナ素子３２１，・・・，３２ｎと、ｎ個の増幅器４２１，・・・，４２ｎと、ｎ個の移相器５２１，・・・，５２ｎとを備える。サブアレイ２ｍは、ｎ個のアンテナ素子３ｍ１，・・・，３ｍｎと、ｎ個の増幅器４ｍ１，・・・，４ｍｎと、ｎ個の移相器５ｍ１，・・・，５ｍｎとを備える。なお、ｍとｎはそれぞれ自然数である。
　以下、サブアレイ２１，２２，・・・，２ｍを総称する場合、サブアレイ２という。アンテナ素子３１１，・・・，３１ｎ、アンテナ素子３２１，・・・，３２ｎ、・・・、アンテナ素子３ｍ１，・・・，３ｍｎを総称する場合、アンテナ素子３という。増幅器４１１，・・・，４１ｎ、増幅器４２１，・・・，４２ｎ、増幅器４ｍ１，・・・，４ｍｎを総称する場合、増幅器４という。移相器５１１，・・・，５１ｎ、移相器５２１，・・・，５２ｎ、移相器５ｍ１，・・・，５ｍｎを総称する場合、移相器５という。
 アンテナ素子３にはそれぞれ、増幅器４が接続され、増幅器４にはそれぞれ、移相器５が接続される。各移相器５は、検知器６に接続される。検知器６には、周波数変換器７が接続される。周波数変換器７には、変復調器８が接続される。制御器９には、各サブアレイ２の移相器５と、検知器６と、変復調器８とが接続される。
　制御器９は、フェーズドアレイアンテナ装置１の動作を制御する装置である。本実施の形態では、制御器９は、特に、移相器５の移相値を制御して、フェーズドアレイアンテナ装置１に通信相手である衛星を追尾させる制御を、アプリケーションプログラムにより実行する。制御器９は、図２に示すように、制御処理を実行するプロセッサ９１、プロセッサ９１の動作プログラムを記憶する記憶部９２，プロセッサ９１が指示する位相量を各移相器５に設定するインタフェース９３を備える。記憶部９２は、動作プログラムの一例として衛星追尾プログラムを含む。プロセッサ９１は、この衛星追尾プログラムを実行することにより、図４を参照して後述する衛星追尾処理を、ソフトウェア処理により実現する。プロセッサ９１は、コンピュータの一例である。
　フェーズドアレイアンテナ装置１を構成するｍ個のサブアレイ２１～２ｍは、例えば、図３Ａに例示するようにマトリクス状に配置される。なお、図３Ａでは、サブアレイ２は４×４のマトリクス状に配置されており、ｍ＝１６である。サブアレイ２はそれぞれ、図３Ｂに示すように、ｎ個のアンテナ素子３を備える。図３Ｂの例では、アンテナ素子３は、４×４のマトリクス状に配置されており、ｎ＝１６である。従って、図３Ａおよび図３Ｂの例では、アンテナ素子３の数は、ｎ×ｍ＝１６×１６＝２５６個である。以下の説明では、フェーズドアレイアンテナ装置１が備えるサブアレイ２の数ｍ＝１６、サブアレイ２が備えるアンテナ素子３の数ｎ＝１６とする。
　ここで、衛星からの信号を受信するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作について説明する。各アンテナ素子３は、電波を受信する。各アンテナ素子３が受信する電波は、衛星の送信データを含むキャリア信号を含む。各アンテナ素子３が受信した電波の信号は、移相器５で移相される。移相された信号は合成されて、検知器６に入力される。検知器６は、合成された信号から衛星からの信号を取り出して周波数変換器７に出力する。移相器５に設定される移相値については後述する。周波数変換器７は、入力された信号を、低い周波数に周波数変換する。周波数変換器７は、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）周波数の信号をＩＦ（Intermediate Frequency）周波数の信号に周波数変換する。変復調器８は、周波数変換器７が低い周波数に周波数変換した信号を復調し、受信データを出力する。変復調器８は、復調器の例である。
　次に、衛星へ信号を送信するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作について説明する。変復調器８は、図示しない信号源が生成した送信データを変調する。変復調器８は、変調器の例である。周波数変換器７は、変復調器８が変調した信号を、例えば衛星からの信号の周波数Ｆ１に近い周波数Ｆ２に周波数変換する。周波数変換器７が周波数Ｆ２に周波数変換した信号は分配されて、各移相器５に入力される。各移相器５は、入力された信号を制御器９に設定された移相値で移相する。増幅器４は、移相器５が移相した信号を設定された増幅率で増幅する。アンテナ素子３は、増幅器４が増幅した信号を電波で空間に放射する。アンテナ素子３から放射される電波はその指向方向にビームを形成する。以下、ビームを形成する方向をビーム方向という。
　続いて、ビーム方向を初期設定するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作について説明する。制御器９は、通信対象の衛星が特定されると、フェーズドアレイアンテナ装置１が搭載される移動体の位置情報および衛星の軌道情報などに基づいて、フェーズドアレイアンテナ装置１の指向方向を制御して、通信対象の衛星を捕捉する初期捕捉を行う。衛星の初期捕捉には既存の技術を用いる。制御器９は、初期捕捉した衛星の方向をビーム方向に設定するための移相値を各移相器５に設定する。ビーム方向と衛星の方向とが一致することで、アンテナ素子３の利得が最大となる。
　フェーズドアレイアンテナ装置１が搭載された移動体の移動および衛星の移動により、ビーム方向は衛星の方向とずれるため、フェーズドアレイアンテナ装置１は、ビーム方向を補正し、衛星を追尾する。ビーム方向を補正するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作について説明する。検知器６は、衛星からの信号の電力を検知する。検知器６は、検知した電力の値を示すデータを制御器９に送る。制御器９は、検知器６から受け取ったデータに基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて、サブアレイ２ごとに、移相器５の移相値に加算することでビーム方向と衛星の方向とのずれを補正する方向補正移相値を算出する。方向補正移相値は、補正移相値の例である。
　素子電界ベクトル回転法を用いる場合、制御器９は、サブアレイ２単位で移相器５に設定された移相値に０度から３６０度までの移相値を連続的に加算する。このとき、制御器９は、移相値を加算する対象のサブアレイ２が備える全ての移相器５に設定されている移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値Ｐａｄｄを連続的に加算する。制御器９は、移相値Ｐａｄｄを加算する処理を各サブアレイ２に対して順に行う。つまり、制御器９は、１つのサブアレイ２の１６個の移相器５に設定された移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値Ｐａｄｄを連続的に加算し、この間、他のサブアレイ２の移相器５に設定された移相値には移相値Ｐａｄｄを加算しない処理を、サブアレイ２を順番に選択して実行する。例示すると、サブアレイ２１の１６個の移相器５に初期捕捉処理で設定された移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値ＰａｄｄをΔθ刻み、例えば、０．５度刻みで加算する。ただし、この間、他のサブアレイ２２～２ｍの移相器５に設定された移相値には移相値Ｐａｄｄを加算しない。サブアレイ２１についての処理が終了すると、サブアレイ２１の１６個の移相器５の移相値を初期捕捉処理で設定された移相値に戻し、次に、サブアレイ２２の１６個の移相器５に初期捕捉処理で設定された移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値ＰａｄｄをΔθ刻みで加算する。ただし、この間、他のサブアレイ２１と２３～２ｍの移相器５に設定された移相値には移相値Ｐａｄｄを加算しない。
　制御器９は、各サブアレイ２の移相器５の移相値に０度から３６０度までの移相値ＰａｄｄがΔθ刻みで連続的に加算している各状態において、検知器６が検知した衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、衛星からの信号の電力の値が最大となる移相値Ｐａｄｄを算出する。衛星からの信号の電力の値が最大となる方向はつまり衛星の方向であるので、衛星からの信号の電力の値が最大となる移相値Ｐａｄｄを、移相器５の移相値に加算することでビーム方向と衛星の方向とのずれを補正する方向補正移相値として算出する。ビーム方向と衛星の方向とにずれがなければ、方向補正移相値は０である。
　ここまで、素子電界ベクトル回転法を用いる場合について説明したが、素子電界ベクトル回転法についての詳細は、例えば、真野、片木、「フェイズドアレイアンテナの素子振幅位相測定方法―素子電界ベクトル回転法－」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ６５－Ｂ，Ｎｏ．５、ｐｐ．５５５－５６０、１９８２年５月に記載されている。
　制御器９は、変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比、即ち、受信信号の品質を監視し、Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信しているか否かを判定する。Ｃ／Ｎ比を算出するのは、変復調器８でもよいし、制御器９でもよい。Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信していれば、制御器９は、各サブアレイ２の移相器５の移相値に対して方向補正移相値を加算する。同じサブアレイ２に含まれる移相器５の移相値に加算される方向補正移相値は、同じ値である。制御器９は、サブアレイ２ごとに方向補正移相値を算出して、各サブアレイ２の移相器５の移相値に対して方向補正移相値を加算する処理をビーム更新周期ごとに繰り返して、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をする。ビーム更新周期は、あらかじめ設定されていてもよいし、ユーザが設定してもよい。
　例えば、静止衛星のように通信相手の衛星が切り替わらない場合であって、移動体の姿勢の変化が方向補正移相値によって補正可能な範囲内である場合には、制御器９は、Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信しているか否かを判定する処理を実行しなくてもよい。
　フェーズドアレイアンテナ装置１が実行する衛星追尾処理の全体の流れを、図４を用いて説明する。図４に示す衛星追尾処理は、フェーズドアレイアンテナ装置１の電源が投入された時に開始する。
　制御器９は、通信対象の衛星が特定されると、フェーズドアレイアンテナ装置１が搭載される移動体の位置情報および衛星の軌道情報などに基づいて、通信対象の衛星の方向を求める初期捕捉処理を行う（ステップＳ１１）。制御器９は、フェーズドアレイアンテナ装置１の指向方向が初期捕捉処理で求めた方向になる、即ち、衛星の計算上の位置を向く移相値を、２５６個の各移相器５に設定する（ステップＳ１２）。
　制御器９は、１番目のサブアレイ２が備える１６個の移相器５に設定されている移相値に対して、０度の移相値Ｐａｄｄを加算する（ステップＳ１３）。検知器６は、衛星からの信号の電力を検知する（ステップＳ１４）。検知器６は、検知した電力の値を示すデータを制御器９に送る。
　移相値Ｐａｄｄが３６０度でない場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、処理は、ステップＳ１３に戻り、移相値Ｐａｄｄに刻み値Δθを加算して、ステップＳ１３～ステップＳ１５を繰り返す。移相値Ｐａｄｄが３６０度になると（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、移相値Ｐａｄｄを移相器５の移相値に加算する処理を行ったサブアレイ２が１６番目のサブアレイ２であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。１６番目のサブアレイ２でない場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、処理は、ステップＳ１３に戻り、次のサブアレイ２に対してステップＳ１３～ステップＳ１５を繰り返す。
　移相値Ｐａｄｄを移相器５の移相値に加算する処理を行ったサブアレイ２が１６番目のサブアレイ２である場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、制御器９は、サブアレイ２ごとに、検知器６が検知した衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、衛星からの信号の電力の値が最大となる移相値Ｐａｄｄを、移相器５の移相値に加算することでビーム方向と衛星の方向とのずれを補正する方向補正移相値として算出する（ステップＳ１７）。
　制御器９は、変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比を監視し、Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信しているか否かを判定する（ステップＳ１８）。Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信していなければ（ステップＳ１８；ＮＯ）、処理はステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１～ステップＳ１８を繰り返す。Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信していれば（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、制御器９は、各サブアレイ２の移相器５の移相値に対して方向補正移相値を加算する（ステップＳ１９）。即ち、制御器９は、フェーズドアレイアンテナ装置１が通信対象の衛星と通信を継続している状態で、各移相器５の移相値に対して方向補正移相値を加算することで、ビーム方向と衛星の方向とのずれを補正する。
　ビーム更新周期が経過しておらず（ステップＳ２０；ＮＯ）、フェーズドアレイアンテナ装置１の電源がＯＦＦになっていなければ(ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ２０およびステップＳ２１を繰り返して、ビーム更新周期の経過を待機する。ビーム更新周期が経過するまでの間、フェーズドアレイアンテナ装置１は、衛星からの信号の受信および衛星への信号の送信を行う。ビーム更新周期が経過すると（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３～ステップＳ２０を繰り返す。フェーズドアレイアンテナ装置１の電源がＯＦＦになると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、処理は終了する。
　以上説明したように、実施の形態１に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。
（実施の形態２）
　実施の形態１では、検知器６は、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知したが、実施の形態２では、検知器６は、周波数変換器７によって低い周波数に周波数変換された後の信号から、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知する。
　図５は、実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す。周波数変換器７は、各アンテナ素子３が受信した信号を合成した信号を低い周波数に周波数変換する。周波数変換器７は、例えば、ＲＦ周波数の信号をＩＦ周波数の信号に周波数変換する。検知器６は、周波数変換器７が低い周波数に周波数変換した信号から、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知する。すなわち、制御器９は、検知器６から受け取った低い周波数に周波数変換された衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて方向補正移相値を算出する。その他の処理は、実施の形態１と同様である。
　以上説明したように、実施の形態２に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。
（実施の形態３）
　実施の形態１および２では、制御器９は、検知器６から受け取ったデータが示す衛星からの信号の電力の値から、方向補正移相値を算出したが、実施の形態３では、制御器９は、変復調器８におけるＣ／Ｎ比から、方向補正移相値を算出する。
　図６は、実施の形態３に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す。周波数変換器７は、各アンテナ素子３が受信した衛星からの信号を合成した信号を低い周波数に周波数変換する。周波数変換器７は、例えば、ＲＦ周波数の信号をＩＦ周波数の信号に周波数変換する。変復調器８は、周波数変換器７が低い周波数に周波数変換した信号を復調し、出力する。制御器９は、変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比を監視し、Ｃ／Ｎ比に基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて、方向補正移相値を算出する。
　素子電界ベクトル回転法を用いる場合、制御器９は、各サブアレイ２の移相器５の移相値に０度から３６０度までの移相値Ｐａｄｄが連続的に加算された各状態での変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比を監視し、Ｃ／Ｎ比が最大となる移相値Ｐａｄｄを算出する。衛星からの信号のＣ／Ｎ比が最大となる方向はつまり衛星の方向であるので、Ｃ／Ｎ比が最大となる移相値Ｐａｄｄを、移相器５の移相値に加算することでビーム方向と衛星の方向とのずれを補正する方向補正移相値として算出する。すなわち、実施の形態３では、フェーズドアレイアンテナ装置１は、検知器６を備えなくてもよい。その他の処理は、実施の形態１および２と同様である。
　以上説明したように、実施の形態３に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、安定した衛星通信を実現することが可能になる。また、フェーズドアレイアンテナ装置１は、検知器６を備えなくてもよいので、コストを低減できる。
（実施の形態４）
　実施の形態１から３では、衛星の方向を追尾したが、実施の形態４では、衛星の方向だけでなく衛星からの信号の偏波面を追尾する。
　図７は、実施の形態４に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す。フェーズドアレイアンテナ装置１のサブアレイ２１では、ｎ個のアンテナ素子３１１，・・・，３１ｎと、２ｎ個の増幅器４１１，４１２，・・・，４１Ｎ－１，４１Ｎと、２ｎ個の移相器５１１，５１２，・・・，５１Ｎ－１，５１Ｎとを備える。サブアレイ２２は、ｎ個のアンテナ素子３２１，・・・，３２ｎと、２ｎ個の増幅器４２１，４２２，・・・，４２Ｎ－１，４２Ｎと、２ｎ個の移相器５２１，５２２，・・・，５２Ｎ－１，５２Ｎとを備える。サブアレイ２ｍは、ｎ個のアンテナ素子３ｍ１，・・・，３ｍｎと、２ｎ個の増幅器４ｍ１，４ｍ２，・・・，４ｍＮ－１，４ｍＮと、２ｎ個の移相器５ｍ１，５ｍ２，・・・，５ｍＮ－１，５ｍＮとを備える。
　以下、増幅器４１１，４１２，・・・，４１Ｎ－１，４１Ｎ、増幅器４２１，４２２，・・・，４２Ｎ－１，４２Ｎ、増幅器４ｍ１，４ｍ２，・・・，４ｍＮ－１，４ｍＮを総称する場合、増幅器４という。移相器５１１，５１２，・・・，５１Ｎ－１，５１Ｎ、移相器５２１，５２２，・・・，５２Ｎ－１，５２Ｎ、移相器５ｍ１，５ｍ２，・・・，５ｍＮ－１，５ｍＮを総称する場合、移相器５という。アンテナ素子３はそれぞれ２ポート有し、２つの増幅器４と２つの移相器５とが接続される。その他の構成は、実施の形態１から３と同様である。
　衛星からの信号を受信するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作と、ビーム方向を初期設定するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作と、ビーム方向を補正するときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作とは、実施の形態１から３と同様である。フェーズドアレイアンテナ装置１は、ビーム方向を初期設定するときに、アンテナ素子３の偏波面の初期設定を行ってもよい。
　アンテナ素子３の偏波面を衛星からの信号の偏波面に合わせるときのフェーズドアレイアンテナ装置１の動作について説明する。検知器６は、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知する。検知器６は、検知した電力の値を示すデータを制御器９に送る。制御器９は、検知器６から受け取った衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて、アンテナ素子３ごとに、移相器５の移相値に加算することでアンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とのずれを補正する偏波補正移相値を算出する。偏波補正移相値は、補正移相値の例である。
　素子電界ベクトル回転法を用いる場合、制御器９は、アンテナ素子３単位で移相器５に設定された移相値に０度から３６０度までの移相値を連続的に加算する。このとき、制御器９は、移相値を加算する対象のアンテナ素子３が備える２つの移相器５に設定されている移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値Ｐａｄｄを連続的に加算する。制御器９は、移相値Ｐａｄｄを加算する処理を各アンテナ素子３に対して順に行う。つまり、１つのアンテナ素子３が備える２つの移相器５に設定された移相値に対して、０度から３６０度までの同一の移相値Ｐａｄｄが連続的に加算されているとき、他のアンテナ素子３の移相器５に設定された移相値には移相値Ｐａｄｄが加算されない。
　制御器９は、各アンテナ素子３の移相器５の移相値に０度から３６０度までの移相値Ｐａｄｄが連続的に加算された各状態において検知器６が検知した衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、衛星からの信号の電力の値が最大となる移相値Ｐａｄｄを算出する。衛星からの信号の電力の値が最大となる状態はつまりアンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とが一致している状態であるので、衛星からの信号の電力の値が最大となる移相値Ｐａｄｄを、移相器５の移相値に加算することでアンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とのずれを補正する偏波補正移相値として算出する。アンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とが一致していれば、偏波補正移相値は０である。
　制御器９は、変復調器８におけるＣ／Ｎ比を監視し、Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信しているか否かを判定する。Ｃ／Ｎ比を算出するのは、変復調器８でもよいし、制御器９でもよい。Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信していれば、制御器９は、各アンテナ素子３に接続される移相器５の移相値に対して偏波補正移相値を加算する。制御器９は、このような処理をビーム更新周期ごとに繰り返して、すべてのアンテナ素子３の偏波面を衛星からの信号の偏波面に合わせる。
　例えば、静止衛星のように通信相手の衛星が切り替わらない場合であって、移動体の姿勢の変化が方向補正移相値および偏波補正移相値によって補正可能な範囲内である場合には、制御器９は、Ｃ／Ｎ比が閾値以上の衛星からの信号をアンテナ素子３が受信しているか否かを判定する処理を実行しなくてもよい。その他の処理は、実施の形態１から３と同様である。
　以上説明したように、実施の形態４に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。また、１つのアンテナ素子３が２つの移相器５と２ポート接続されることで、衛星の方向だけでなく、衛星からの信号の偏波面を追尾することができる。
（実施の形態５）
　実施の形態５では、実施の形態４と同様に、衛星の方向だけでなく衛星からの信号の偏波面を追尾する。実施の形態４では、検知器６は、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知したが、実施の形態５では、検知器６は、周波数変換器７によって低い周波数に周波数変換された後の信号から、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知する。
　図８は、実施の形態５に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す。周波数変換器７は、各アンテナ素子３が受信した信号を合成した信号を低い周波数に周波数変換する。周波数変換器７は、例えば、ＲＦ周波数の信号をＩＦ周波数の信号に周波数変換する。検知器６は、周波数変換器７が低い周波数に周波数変換した信号から、衛星からの信号を取り出して、その電力を検知する。すなわち、制御器９は、検知器６から受け取った低い周波数に周波数変換された衛星からの信号の電力の値を示すデータに基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて方向補正移相値および偏波補正移相値を算出する。その他の処理は、実施の形態４と同様である。
　以上説明したように、実施の形態５に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。また、１つのアンテナ素子３が２つの移相器５と２ポート接続されることで、衛星の方向だけでなく、衛星の偏波も追尾することができる。
（実施の形態６）
　実施の形態６では、実施の形態４および５と同様に、衛星の方向だけでなく衛星からの信号の偏波面を追尾する。実施の形態４および５では、制御器９は、検知器６から受け取った衛星からの信号の電力の値から、サブアレイ２ごとの方向補正移相値と、アンテナ素子３ごとの偏波補正移相値とを算出したが、実施の形態６では、制御器９は、変復調器８におけるＣ／Ｎ比の変化から、サブアレイ２ごとの方向補正移相値と、アンテナ素子３ごとの偏波補正移相値とを算出する。
　図９は、実施の形態６に係るフェーズドアレイアンテナ装置１の構成例を示す。周波数変換器７は、各アンテナ素子３が受信した衛星からの信号を合成した信号を低い周波数に周波数変換する。周波数変換器７は、例えば、ＲＦ周波数の信号をＩＦ周波数の信号に周波数変換する。変復調器８は、周波数変換器７が低い周波数に周波数変換した信号を復調し、出力する。制御器９は、変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比を監視し、Ｃ／Ｎ比に基づいて、素子電界ベクトル回転法のようなアレイアンテナ校正方法を用いて、偏波補正移相値を算出する。
　素子電界ベクトル回転法を用いる場合、制御器９は、各サブアレイ２の移相器５の移相値に０度から３６０度までの移相値Ｐａｄｄが連続的に加算された各状態での変復調器８における衛星からの信号のＣ／Ｎ比、即ち、受信信号の品質を監視し、Ｃ／Ｎ比が最大となる移相値Ｐａｄｄを算出する。衛星からの信号のＣ／Ｎ比が最大となる状態はつまりアンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とが一致している状態であるので、衛星からの信号のＣ／Ｎ比が最大となる移相値Ｐａｄｄを、移相器５の移相値に加算することでアンテナ素子３の偏波面と衛星からの信号の偏波面とのずれを補正する偏波補正移相値として算出する。すなわち、実施の形態６では、フェーズドアレイアンテナ装置１は、検知器６を備えなくてもよい。その他の処理は、実施の形態４および５と同様である。
　以上説明したように、実施の形態６に係る、衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置１によれば、衛星からの信号の電力の値と、衛星からの信号のＣ／Ｎ比とに基づいて、ビーム方向を衛星の方向に合わせる補正をすることで、簡単に、安定した衛星通信を実現することが可能になる。また、１つのアンテナ素子３が２つの移相器５と２ポート接続されることで、衛星の方向だけでなく、衛星の偏波も追尾することができる。さらに、フェーズドアレイアンテナ装置１は、検知器６を備えなくてもよいので、コストを低減できる。
　上記の実施の形態１～６では、アレイアンテナ校正方法として、素子電界ベクトル回転法の例を挙げたが、これに限らない。例えば、大堂、三浦、「同期直交符号を利用した送信アレイアンテナ較正」、信学技報Ａ・ｐｐ９９－１２１、ＲＣＳ９９－１１８、１９９９年１０月に記載されているアレイアンテナ校正方法を用いてもよい。
　上記の実施の形態１～６では、衛星からの信号を受信し、衛星へ信号を送信するフェーズドアレイアンテナ装置１について説明したが、フェーズドアレイアンテナ装置１は衛星からの信号を受信するだけでもよい。この場合、変復調器８は、変調機能を備えなくてもよい。周波数変換器７は、入力された信号を高い周波数に周波数変換する機能を備えなくてもよい。また、フェーズドアレイアンテナ装置１は、増幅器４を備えなくてもよい。
　上記の実施の形態１～６では、移動体に搭載されるフェーズドアレイアンテナ装置１について説明したが、フェーズドアレイアンテナ装置１は移動体に搭載されなくてもよい。
　受信信号の品質を評価するためにＣ／Ｎ比を使用したが、他の評価値を使用してもよい。方向補正加算値および偏波補正移相値を加算する例を示したが、加算値の値を負の値としてもよい。加算の範囲を０～３６０度としたが、例えば、０～１８０度、０～－９０度などの範囲に絞っても良い。加算処理は、移相値を調整する処理の一例であり、他の調整手法を採用してもよい。通信の対象も衛星に限定されるものでは無く、移動する通信対象であれば効果が得られる。なお、フェーズドアレイアンテナ装置自体は移動しなくてもよい。
　上記実施の形態１～６では、制御器９のプロセッサ９１が、衛星追尾プログラムを実行することにより、衛星追尾処理をソフトウェア処理により実現するものとした。しかしながら、衛星追尾処理は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いても実現可能である。例えば、衛星追尾プログラムを、コンピュータが読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、衛星追尾処理を実現することができるコンピュータを構成してもよい。衛星追尾処理をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協同により実現する場合には、アプリケーションのみを記録媒体に格納してもよい。
　また、搬送波に衛星追尾プログラムを重畳し、通信ネットワークを介して提供することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）に衛星追尾プログラムを掲示し、通信ネットワークを介して提供してもよい。
　なお、本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。即ち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０１９年６月２０日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－１１４２５０号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－１１４２５０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　１　フェーズドアレイアンテナ装置、２，２１～２ｍ　サブアレイ、３，３１１～３１ｎ，３２１～３２ｎ，３ｍ１～３ｍｎ　アンテナ素子、４，４１１～４１Ｎ，４２１～４２Ｎ，４ｍ１～４ｍＮ　増幅器、５，５１１～５１Ｎ，５２１～５２Ｎ，５ｍ１～５ｍＮ　移相器、６　検知器、７　周波数変換器、８　変復調器、９　制御器、９１　プロセッサ、９２　記憶部、９３　インタフェース。

Claims (10)

  1. 　衛星からの信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置であって、
    　複数のアンテナ素子、および、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ接続され、前記複数のアンテナ素子が受信した信号を設定された移相値で移相する複数の移相器を含む複数のサブアレイと、
    　前記移相器が移相した前記衛星からの信号を復調して出力する復調器と、
    　前記複数の移相器の移相値を設定し、ビーム方向を制御する制御器と、
    　を備え、
    　前記制御器は、前記サブアレイごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記衛星からの信号の電力の値が最大となる方向補正移相値を算出し、前記サブアレイごとの前記移相器の移相値に前記方向補正移相値を加算するフェーズドアレイアンテナ装置。
  2. 　前記制御器は、前記復調器における前記衛星からの信号の品質の評価値が閾値以上である場合に、前記サブアレイごとの前記移相器の移相値に前記方向補正移相値を加算する請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  3. 　前記衛星からの信号を低い周波数に周波数変換する周波数変換器を備え、
    　前記制御器は、前記サブアレイごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記周波数変換器が低い周波数に周波数変換した信号の電力の値が最大となる前記方向補正移相値を算出する請求項１または２に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  4. 　前記制御器は、前記サブアレイごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記衛星からの信号のＣ／Ｎ比が最大となる前記方向補正移相値を算出する請求項１から３のいずれか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  5. 　前記複数のアンテナ素子はそれぞれ、２つの前記移相器と２ポート接続され、
    　前記制御器は、前記アンテナ素子ごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記衛星からの信号の電力の値が最大となる偏波補正移相値を算出し、前記アンテナ素子ごとの前記移相器の移相値に前記偏波補正移相値を加算する請求項１から４のいずれか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  6. 　前記衛星からの信号を低い周波数に周波数変換する周波数変換器を備え、
    　前記制御器は、前記アンテナ素子ごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記周波数変換器が低い周波数に周波数変換した信号の電力の値が最大となる前記偏波補正移相値を算出し、前記アンテナ素子ごとの前記移相器の移相値に前記偏波補正移相値を加算する請求項５に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  7. 　前記制御器は、前記アンテナ素子ごとに、前記移相器の移相値に加算することで前記衛星からの信号のＣ／Ｎ比が最大となる前記偏波補正移相値を算出し、前記アンテナ素子ごとの前記移相器の移相値に前記偏波補正移相値を加算する請求項５または６に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  8. 　前記制御器は、前記復調器における前記衛星からの信号の品質の評価値が閾値以上である場合に、前記アンテナ素子ごとの前記移相器の移相値に前記偏波補正移相値を加算する請求項５から７のいずれか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  9. 　送信する信号を変調して出力する変調器をさらに備え、
    　前記サブアレイは、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ接続される複数の増幅器を含み、
    　前記複数の移相器はそれぞれ、前記変調器によって変調された信号が分配された信号を設定された移相値で移相し、
    　前記増幅器は、前記移相器が移相した信号を増幅して、接続する前記アンテナ素子に出力し、
    　前記アンテナ素子は、入力された信号を電波で空間に放射する請求項１から８のいずれか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
  10. 　信号を受信するフェーズドアレイアンテナ装置を制御するコンピュータに、
    　複数のアンテナ素子にそれぞれ接続され、前記複数のアンテナ素子が受信した信号を設定された移相値で移相する複数の移相器を含むサブアレイごとに、前記移相器の移相値を調整することで、受信する信号の電力が最大となる補正移相値を算出させ、
    　前記サブアレイごとの前記移相器の移相値を前記補正移相値で調整させるプログラム。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11545749B2 (en) * 2019-07-17 2023-01-03 The Regents Of The University Of California Nonreciprocal and reconfigurable phased-array antennas
US20230353205A1 (en) * 2020-08-28 2023-11-02 Lg Electronics Inc. Method and device for terminal and base station transmitting/receiving signal in wireless communication system
US11619701B2 (en) * 2021-06-21 2023-04-04 Microelectronics Technology, Inc. Satellite tracking system and method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04242302A (ja) * 1991-01-16 1992-08-31 Aisin Seiki Co Ltd 平面アレイアンテナ
JPH0766619A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 電子走査型アレイアンテナ装置
JP2011019067A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3461911B2 (ja) * 1994-05-20 2003-10-27 株式会社東芝 フェーズドアレイアンテナ
JP2000299655A (ja) 1999-04-13 2000-10-24 Maspro Denkoh Corp Ｃｓ通信システム，ｃｓ追尾方法，ｃｓ受信装置
US9160430B2 (en) * 2012-04-13 2015-10-13 Intel Corporation Millimeter-wave transceiver with coarse and fine beamforming with interference suppression and method
JP5700571B2 (ja) 2012-06-18 2015-04-15 日本電信電話株式会社 追尾アンテナ装置および初期位相差補償方法
US10211527B2 (en) * 2016-10-21 2019-02-19 C-Com Satellite Systems Inc. Method and apparatus for phased antenna array calibration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04242302A (ja) * 1991-01-16 1992-08-31 Aisin Seiki Co Ltd 平面アレイアンテナ
JPH0766619A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 電子走査型アレイアンテナ装置
JP2011019067A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置

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