WO2024116370A1 - Reception directivity control device and reception directivity control method - Google Patents

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健 平賀
穂乃花 伊藤
理一 工藤
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日本電信電話株式会社
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Abstract

The present invention is provided with: an electro-optical conversion unit that, with respective RF signals obtained by receiving, at respective antenna elements, incoming waves arriving from a desired direction, modulates optical signals respectively given phase slopes that correspond to the RF signals and are of the reverse sign of that of a row direction phase slope produced in accordance with differences in reception location in a row direction and with the desired direction; an optical multiplexing unit for generating multiplexed optical signals by multiplexing with optical signals respectively given phase slopes that correspond to the RF signals and are identical to a column direction phase slope produced in accordance with differences in reception location in a row direction and with the desired direction, and a single sideband component of a modulated optical signal generated by the modulation corresponding to each of the optical signals; an opto-electronic conversion unit for detecting each of the multiplexed optical signals generated by the optical multiplexing unit and generating detected RF signals corresponding respectively to the multiplexed optical signals; and an RF multiplexing unit for compositing the detected RF signals generated by the opto-electronic conversion unit and generating a received signal corresponding to the desired direction.

Description

受信指向性制御装置及び受信指向性制御方法Reception directivity control device and reception directivity control method
 本発明は、受信指向性制御装置及び受信指向性制御方法に関する。 The present invention relates to a receiving directivity control device and a receiving directivity control method.
 無線通信の高速化と大容量化を実現するために、ミリ波帯以上の高周波帯を活用することが進められている。ところで、電波の空間伝搬損は、周波数が高くなるにしたがって増大する。例えば、自由空間伝搬損は、周波数の2乗に比例して増大する。そのため、高周波帯では多くの場合、高利得のアンテナが使用される。高利得のアンテナは、高い指向性を有するので、アンテナのビームの方向を無線通信の相手局の位置に合わせることが必要になる。相手局が移動する場合には、更に、ビームの方向を相手局の移動に合わせて動的に制御する手段であるビームステアリングを行う必要がある。ビームステアリングは、無線通信に限らず、例えば、レーダ、イメージング、無線電力伝送といった用途においても必要とされている。 In order to achieve faster and larger capacity wireless communication, the use of high frequency bands above the millimeter wave band is being promoted. However, the spatial propagation loss of radio waves increases as the frequency increases. For example, free space propagation loss increases in proportion to the square of the frequency. For this reason, high gain antennas are often used in high frequency bands. High gain antennas have high directivity, so it is necessary to align the direction of the antenna beam with the position of the other station in the wireless communication. If the other station moves, it is also necessary to perform beam steering, which is a means of dynamically controlling the beam direction to match the movement of the other station. Beam steering is not limited to wireless communication, but is also required in applications such as radar, imaging, and wireless power transmission.
 ビームステアリングを行う手段として、アンテナの方向を機械的に制御する手段、アンテナから放射された電波を可動式のレンズや反射鏡によって屈折、反射させて制御する手段などが提案され、実際に使用されている。ただし、これらの手段は、機械的な構造を伴うことから、耐久性や移動の追従性に問題がある。そのため、機械的な構造を伴わず、アンテナの小型化及び軽量化に適したフェーズドアレーアンテナが、近年、多く用いられている。 Methods of beam steering that have been proposed and are actually in use include mechanically controlling the direction of the antenna, and using movable lenses or reflectors to refract and reflect the radio waves emitted from the antenna. However, these methods involve mechanical structures, which pose problems in terms of durability and ability to follow movement. For this reason, phased array antennas, which do not involve mechanical structures and are suitable for making antennas smaller and lighter, have come into widespread use in recent years.
 フェーズドアレーアンテナでは、例えば、以下のようにしてビームステアリングが行われる。アンテナ素子を、線上、または、面上に複数配置し、複数のアンテナ素子に可変遅延回路や可変減衰器回路を接続する。可変遅延回路や可変減衰器回路に加えて、更に、ディジタル信号処理などを用いることにより、複数のアンテナ素子の各々に給電されるRF(Radio Frequency:無線周波数)信号の位相と振幅を制御してRF信号に重み付けを行う。これにより、フェーズドアレーアンテナにおいて、電子的にビームステアリングを行うことが可能になる。なお、ミリ波帯を使用する第5世代移動通信システムやミリ波帯無線LAN(Local Area Network)システム等では、アナログ回路で重み付けを行うタイプのフェーズドアレーアンテナが多く使用されている。 In a phased array antenna, beam steering is performed, for example, as follows: Multiple antenna elements are arranged on a line or a surface, and variable delay circuits and variable attenuator circuits are connected to the multiple antenna elements. In addition to the variable delay circuits and variable attenuator circuits, digital signal processing and the like are used to control the phase and amplitude of the RF (Radio Frequency) signal supplied to each of the multiple antenna elements, thereby weighting the RF signal. This makes it possible to perform electronic beam steering in a phased array antenna. Note that in fifth-generation mobile communication systems and millimeter-wave wireless LAN (Local Area Network) systems that use millimeter-wave bands, phased array antennas that perform weighting using analog circuits are often used.
 活用する高周波帯の広がりに伴い、さらに高いアンテナ利得が求められるため、さらに多数のアンテナ素子に対する重み付けを行うフェーズドアレーアンテナが必要となることが予想される。例えば、非特許文献1では28GHz帯での第5世代移動通信用基地局に使用する256素子のフェーズドアレーアンテナの構成法が開示されている。さらに高速な伝送レートの提供を目指す第6世代移動通信では、例えば、300GHz帯、いわゆるテラヘルツ帯の活用が検討されている。28GHz帯に対して無線周波数が10倍程度の高周波になると、自由空間伝搬損は100倍となる。言い換えると、自由空間伝搬損は20dB増加することになる。この場合に、基地局のアンテナ利得で、20dBの自由空間伝搬損の増加を補うためには、10,000個を超えるアンテナ素子が必要となることが予想される。 As the high frequency bands used expand, higher antenna gains will be required, and it is expected that phased array antennas that weight a larger number of antenna elements will be required. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method for constructing a 256-element phased array antenna for use in a fifth generation mobile communication base station in the 28 GHz band. In sixth generation mobile communications, which aims to provide even faster transmission rates, the use of the 300 GHz band, the so-called terahertz band, for example, is being considered. When the radio frequency becomes about 10 times higher than the 28 GHz band, the free space propagation loss becomes 100 times higher. In other words, the free space propagation loss increases by 20 dB. In this case, it is expected that more than 10,000 antenna elements will be required to compensate for the 20 dB increase in free space propagation loss with the antenna gain of the base station.
 アンテナ素子における給電損を低く抑えるためには、例えば、アンテナ素子と移相器回路との間のRF伝送線路をできるだけ短くする必要がある。そのため、特に、ミリ波帯などの高周波フェーズドアレーアンテナにおいては、移相器回路を各アンテナ素子の近傍に配置するよう構成されている。しかし、無線周波数が高くなるにしたがってアンテナ素子間隔が狭くなるため、多数の移相器回路等をアンテナ素子間隔と同等の間隔で配置することは困難となる。例えば、無線周波数が300GHzの場合、自由空間波長は1mmであるため、アンテナ素子の間隔は、波長の半分、つまり0.5mmとすることが一般的である。これに加えて、複数のビームを形成する回路、すなわちマルチビーム形成回路を構成するためには、ビーム数と同数の移相器を並列して配置しなければならず、さらに配置が困難になる。 In order to keep the power supply loss in the antenna element low, for example, it is necessary to make the RF transmission line between the antenna element and the phase shifter circuit as short as possible. Therefore, particularly in high-frequency phased array antennas such as those in the millimeter wave band, the phase shifter circuits are configured to be placed in the vicinity of each antenna element. However, as the radio frequency increases, the antenna element spacing becomes narrower, making it difficult to place a large number of phase shifter circuits, etc., at spacings equal to the antenna element spacing. For example, when the radio frequency is 300 GHz, the free space wavelength is 1 mm, so the spacing between antenna elements is generally set to half the wavelength, or 0.5 mm. In addition, to configure a circuit that forms multiple beams, i.e. a multi-beam forming circuit, it is necessary to place the same number of phase shifters as the number of beams in parallel, making the placement even more difficult.
 そこで、例えば、非特許文献2では、低損失な導波路を小型に実装できる光回路製造技術を応用し、信号を光に変換した上で、光回路によって重み付けを実施する手法が提案されている。この手法は、多素子のフェーズドアレーアンテナに対する2次元の重み付け回路を構成する高い可能性を有している。ただし、この手法では、重み付け回路の部品数は、アンテナ素子数に応じて増加する。そのため、アンテナ素子数が増大しても、部品数の増加を抑えることができるような対策が必要になる。光回路により重み付けを実施する既存の技術として、例えば、以下のような手段も開示されている。 For example, Non-Patent Document 2 proposes a method that applies optical circuit manufacturing technology that can implement small, low-loss waveguides to convert signals into light and then perform weighting using optical circuits. This method has a high potential for configuring a two-dimensional weighting circuit for a multi-element phased array antenna. However, with this method, the number of components in the weighting circuit increases in accordance with the number of antenna elements. Therefore, measures are needed to suppress the increase in the number of components even if the number of antenna elements increases. For example, the following means have been disclosed as existing technologies for performing weighting using optical circuits.
 特許文献1には、波長分散線路を利用して2次元のマルチビームの制御を行う「光制御アレーアンテナ装置」が開示されている。特許文献1の図1と図2には、それぞれ実施の形態1による光制御アレーアンテナの構成と、実施の形態2による第2のマルチビーム形成手段の構成とが示されている。特許文献1に開示されている技術は、波長可変光源と波長分散が大きい導波路を用いる線路により、水平面内と垂直面内の位相傾斜を与えるようにしている。ただし、1次元の移相回路、すなわち波長分散光ファイバ群である特許文献1の図1の「EL」~「EL」及び「AZ」~「AZ」の個数は、垂直方向のアンテナ素子数と水平方向のアンテナ素子数に応じた個数になる。そのため、特許文献1の技術では、アンテナ素子数が増加すると、その増加に伴って1次元の移相回路が多く必要になるという問題がある。 Patent Document 1 discloses an "optically controlled array antenna device" that uses a wavelength dispersion line to control two-dimensional multi-beams. FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1 show the configuration of an optically controlled array antenna according to a first embodiment and the configuration of a second multi-beam forming means according to a second embodiment, respectively. The technology disclosed in Patent Document 1 provides phase tilt in the horizontal and vertical planes by a line using a wavelength-tunable light source and a waveguide with large wavelength dispersion. However, the number of one-dimensional phase shift circuits, i.e., "EL 1 " to "EL P " and "AZ 1 " to "AZ N " in FIG. 1 of Patent Document 1, which are a group of wavelength dispersion optical fibers, corresponds to the number of antenna elements in the vertical direction and the number of antenna elements in the horizontal direction. Therefore, the technology of Patent Document 1 has a problem that as the number of antenna elements increases, more one-dimensional phase shift circuits are required.
 特許文献2には、波長可変光源と波長分散線路を用いて2次元のビーム制御を行う技術が開示されている。特許文献2のFig.2には、垂直方向×水平方向が、5×13のアレーアンテナを備える2次元ビーム制御装置の構成の概要が示されている。Fig.2に示されるように、符号42で示される波長可変光源#1の光は、垂直方向素子数に一致する数に分配(Fig.2の例では5分配)される。分配された波長可変光源#1の光の各々に対して、符号52で示される第1の波長分散線路列により垂直面内の位相傾斜が与えられる。当該位相傾斜が与えられた光は、フォトダイオード54により電気信号列に変換され、変換された電気信号列は、増幅器56によって増幅される。 Patent Document 2 discloses a technology for two-dimensional beam control using a wavelength-tunable light source and a wavelength dispersion line. Fig. 2 of Patent Document 2 shows an outline of the configuration of a two-dimensional beam control device equipped with a 5 x 13 array antenna in the vertical x horizontal directions. As shown in Fig. 2, the light of the wavelength-tunable light source #1, indicated by reference numeral 42, is distributed into a number that matches the number of vertical elements (five distributions in the example of Fig. 2). A phase tilt in the vertical plane is given to each of the distributed light of the wavelength-tunable light source #1 by a first wavelength dispersion line array, indicated by reference numeral 52. The light to which the phase tilt has been given is converted into an electric signal train by a photodiode 54, and the converted electric signal train is amplified by an amplifier 56.
 次に、符号84で示される波長可変光源#2の光は、垂直方向素子数に一致する数に分配(Fig.2の例では5分配)される。光変調器58は、分配された波長可変光源#2の光の各々を、増幅器56が増幅した電気信号列によって変調して光信号列を生成する。光変調器58が生成した光信号列の各々は、水平方向素子数に一致する数に分配(Fig.2の例では13分配)される。分配された光信号列の各々に対して、符号62で示される第2の波長分散線路列により水平面内の位相傾斜が与えられる。ここで、波長可変光源#1の波長を「λ」とし、波長可変光源#2の波長を「λ」とすると、上記の構成により、波長λで垂直走査の制御を行い、波長λで水平走査の制御を行うことが可能になる。 Next, the light of the wavelength-tunable light source #2 indicated by reference numeral 84 is distributed to a number equal to the number of vertical elements (distributed to 5 in the example of FIG. 2). The optical modulator 58 modulates each of the distributed lights of the wavelength-tunable light source #2 with the electric signal train amplified by the amplifier 56 to generate an optical signal train. Each of the optical signal trains generated by the optical modulator 58 is distributed to a number equal to the number of horizontal elements (distributed to 13 in the example of FIG. 2). A phase tilt in the horizontal plane is given to each of the distributed optical signal trains by the second wavelength dispersion line train indicated by reference numeral 62. Here, if the wavelength of the wavelength-tunable light source #1 is "λ V " and the wavelength of the wavelength-tunable light source #2 is "λ H ", the above configuration makes it possible to control vertical scanning with the wavelength λ V and control horizontal scanning with the wavelength λ H.
 特許文献2のFig.3を参照しつつ、受信時の動作について説明する。波長可変光源98の光が、局発信号、いわゆるLO(Local Signal)の周波数のCW(Carrier Wave)で、光変調器104によって強度変調されることにより光信号が生成される。生成された光信号は、光ファイバ・スプリッタ112によって分配され、分配された光信号は、符号114で示される波長分散の大きい遅延導波路によって遅延傾斜、すなわち位相傾斜が与えられる。フォトダイオード116は、符号114で示される遅延導波路から得られる光信号から位相傾斜を有する電気の局発信号を生成する。 The operation during reception will be described with reference to Fig. 3 of Patent Document 2. An optical signal is generated by intensity modulating the light from the tunable light source 98 with a CW (Carrier Wave) at the frequency of a local signal, or so-called LO (Local Signal), by an optical modulator 104. The generated optical signal is distributed by an optical fiber splitter 112, and the distributed optical signal is given a delay gradient, i.e., a phase gradient, by a delay waveguide with large chromatic dispersion, indicated by reference numeral 114. A photodiode 116 generates an electrical local signal with a phase gradient from the optical signal obtained from the delay waveguide, indicated by reference numeral 114.
 送信/受信モジュール94が備えるダウンコンバージョン用のミキサ126は、フォトダイオード116が生成する位相傾斜を有する局発信号と、アンテナ素子96から得られる位相傾斜を有する受信RF信号とをミキシングすることによりIF(Intermediate Frequency)信号を生成する。ここで、局発信号には、ビーム方向に応じた位相傾斜が与えられているので、得られるIF信号は、全ブランチで同位相になる。したがって、IF合波器106が、得られたIF信号を合成すると、所望ビーム方向の受信信号のみが同位相で合成され、受信信号が得られることになる。 The down-conversion mixer 126 provided in the transmit/receive module 94 generates an intermediate frequency (IF) signal by mixing the local oscillator signal with a phase tilt generated by the photodiode 116 with the received RF signal with a phase tilt obtained from the antenna element 96. Here, since the local oscillator signal is given a phase tilt according to the beam direction, the obtained IF signal has the same phase in all branches. Therefore, when the IF combiner 106 combines the obtained IF signals, only the received signals in the desired beam direction are combined in phase, and a received signal is obtained.
 特許文献2のFig.3では、理解容易のために、1次元アレーの構成のみが示されている。これを2次元アレーに対応させるため、Fig.2に示す構成と同様に、波長可変光源を2台使用し、2次元の位相傾斜を有する光が、2次元配置されたフォトミキサのアレーに入力されるように装置を構成する。このように構成した装置の光変調器46にRF帯のCWを与えるようにすれば、2次元アレーアンテナの受信指向性制御を行うことが可能になる。 In Fig. 3 of Patent Document 2, for ease of understanding, only the configuration of a one-dimensional array is shown. To make this compatible with a two-dimensional array, the device is configured to use two tunable light sources, similar to the configuration shown in Fig. 2, and to input light with a two-dimensional phase gradient to an array of photomixers arranged in two dimensions. If an RF band CW is applied to the optical modulator 46 of a device configured in this way, it becomes possible to control the receiving directivity of the two-dimensional array antenna.
特開2004-023400号公報JP 2004-023400 A 米国特許第6337660号明細書U.S. Pat. No. 6,337,660
 特許文献2のFig.2に示されているように、符号62で示される第2の波長分散線路列は、水平方向のアンテナ素子数に一致する本数の線路(Fig.2に示す例では「13」)で構成され、更に、その線路の束が、垂直方向のアンテナ素子数の数に一致する個数(Fig.2に示す例では「5」)、備える必要がある。そのため、波長分散線路は、5×13本必要になる。 As shown in Fig. 2 of Patent Document 2, the second wavelength dispersion line array, indicated by the reference numeral 62, is composed of lines whose number matches the number of antenna elements in the horizontal direction ("13" in the example shown in Fig. 2), and furthermore, the number of bundles of lines must match the number of antenna elements in the vertical direction ("5" in the example shown in Fig. 2). Therefore, 5 x 13 wavelength dispersion lines are required.
 さらに大規模な2次元アレーアンテナを構成する場合には、必要となる波長分散線路数が増大する。そのため、回路規模が大きくなり、その結果として、回路サイズ、すなわち回路の面積や体積が大きくなるという問題がある。量産するために、装置構成の低背化や印刷回路製造プロセスを行うことを想定した場合、特許文献1,2のように波長分散線路を用いて位相傾斜を与える立体的な回路構造は、量産に適さないという問題がある。 When constructing a larger two-dimensional array antenna, the number of wavelength dispersion lines required increases. This increases the circuit scale, resulting in a problem of increased circuit size, i.e., circuit area and volume. When considering the need to reduce the height of the device configuration and use a printed circuit manufacturing process for mass production, the three-dimensional circuit structure that uses wavelength dispersion lines to provide a phase tilt, as in Patent Documents 1 and 2, is not suitable for mass production.
 したがって、特許文献1や特許文献2に開示される技術には、アレーアンテナの規模が大きくなると、ビーム形成を行う回路を構成する部品数及び配線数が増大して回路サイズが大きくなり、更に、ビーム形成を行う回路構造が複雑化して量産に適さなくなるという課題がある。 Therefore, the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2 have the problem that as the scale of the array antenna increases, the number of components and wiring that make up the circuit that forms the beam increases, resulting in a larger circuit size, and furthermore, the circuit structure that forms the beam becomes more complex, making it unsuitable for mass production.
 上記事情に鑑み、本発明は、アレーアンテナにおいて受信指向性の制御を行う際に、アレーアンテナの規模が大きくなっても、小型化及び量産化に適した簡易な構造の回路による実装を可能にする技術の提供を目的としている。 In light of the above circumstances, the present invention aims to provide technology that enables control of the receiving directivity of an array antenna to be implemented using a circuit with a simple structure that is suitable for miniaturization and mass production, even if the size of the array antenna increases.
 本発明の一態様は、平面における任意の直線を行方向の軸とし、前記平面において前記行方向の軸に直交する直線を列方向の軸とし、前記行方向の軸と、前記列方向の軸とに沿って複数のアンテナ素子が配置されたアレーアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御装置であって、所望方向から到来する到来波を前記アンテナ素子の各々で受信して得られるRF信号の各々により、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって行方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる行方向位相傾斜とは逆符号の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々を変調する電光変換部と、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって列方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々と、各々に対応する前記変調により生成される被変調光信号の単側帯波成分と合波して合波光信号を生成する光合波部と、前記光合波部が生成する前記合波光信号の各々を検波して、前記合波光信号の各々に対応する検波RF信号を生成する光電変換部と、前記光電変換部が生成する検波RF信号の各々を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成するRF合波部と、を備える受信指向性制御装置である。 One aspect of the present invention is a receiving directivity control device that controls the receiving directivity of an array antenna in which an arbitrary straight line in a plane is an axis in the row direction, a straight line perpendicular to the axis in the row direction in the plane is an axis in the column direction, and a plurality of antenna elements are arranged along the axis in the row direction and the axis in the column direction, and the receiving directivity control device controls the receiving directivity of an array antenna in which an arbitrary straight line in a plane is an axis in the row direction and a straight line perpendicular to the axis in the row direction is an axis in the column direction, and the receiving directivity control device controls the receiving directivity of an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged along the axis in the row direction and a plurality of antenna elements are arranged along the axis in the column direction. The receiving directivity control device includes an electro-optical conversion unit that modulates each of optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient having an opposite sign to the row-direction phase gradient that occurs depending on the difference in receiving position in the row direction and the desired direction, and the phase gradient control unit modulates each of optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient having an opposite sign to the row-direction phase gradient that occurs depending on the difference in receiving position in the row direction and the desired direction, the phase gradient control unit modulating the phase gradient of each of the ... control unit modulating the phase gradient of each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the A reception directivity control device that includes: each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient being the same as the column-wise phase gradient that occurs depending on the difference in reception position in the column direction and the desired direction; an optical multiplexing unit that multiplexes each of the optical signals with a single sideband component of a modulated optical signal generated by the modulation corresponding to the RF signals to generate a multiplexed optical signal; an opto-electrical conversion unit that detects each of the multiplexed optical signals generated by the optical multiplexing unit and generates a detected RF signal corresponding to each of the multiplexed optical signals; and an RF multiplexing unit that combines each of the detected RF signals generated by the opto-electrical conversion unit to generate a reception signal corresponding to the desired direction.
 本発明の一態様は、平面における任意の直線を行方向の軸とし、前記平面において前記行方向の軸に直交する直線を列方向の軸とし、前記行方向の軸と、前記列方向の軸とに沿って複数のアンテナ素子が配置されたアレーアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御方法であって、所望方向から到来する到来波を前記アンテナ素子の各々で受信して得られるRF信号の各々により、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって行方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる行方向位相傾斜とは逆符号の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々を変調し、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって列方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々と、各々に対応する前記変調により生成される被変調光信号の単側帯波成分と合波して合波光信号を生成し、生成した前記合波光信号の各々を検波して、前記合波光信号の各々に対応する検波RF信号を生成し、生成した前記検波RF信号の各々を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成する、受信指向性制御方法である。 One aspect of the present invention is a receiving directivity control method for controlling the receiving directivity of an array antenna in which an arbitrary straight line in a plane is defined as a row-direction axis, a straight line perpendicular to the row-direction axis in the plane is defined as a column-direction axis, and a plurality of antenna elements are arranged along the row-direction axis and the column-direction axis, and the receiving directivity of the array antenna is controlled by controlling the receiving directivity of the array antenna in which an incoming wave arriving from a desired direction is received by each of the antenna elements, and each of the RF signals obtained by the reception of the incoming wave from the desired direction has a phase tilt corresponding to each of the RF signals, the phase tilt having an opposite sign to the row-direction phase tilt that occurs depending on the difference in receiving position in the row direction and the desired direction. A reception directivity control method that modulates each of the optical signals to be applied, combines each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals, which is the same as the column-wise phase gradient that occurs depending on the difference in reception position in the column direction and the desired direction, with a single sideband component of the modulated optical signal generated by the modulation corresponding to each of the optical signals to generate a combined optical signal, detects each of the generated combined optical signals to generate a detected RF signal corresponding to each of the combined optical signals, and combines each of the generated detected RF signals to generate a reception signal corresponding to the desired direction.
 本発明により、アレーアンテナにおいて受信指向性の制御を行う際に、アレーアンテナの規模が大きくなっても、小型化及び量産化に適した簡易な構造の回路による実装が可能になる。 The present invention makes it possible to implement control of the receiving directivity of an array antenna using a circuit with a simple structure that is suitable for miniaturization and mass production, even if the array antenna becomes large in size.
第1の実施形態の受信指向性制御装置に関わる構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration related to a reception directivity control device according to a first embodiment; 第1の実施形態において形成されるビームの方向を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the direction of a beam formed in the first embodiment. 第1の実施形態の受信指向性制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of processing by the reception directivity control device of the first embodiment. 第2の実施形態の受信指向性制御装置に関わる構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration related to a reception directivity control device according to a second embodiment. 第3の実施形態において2つのビームを形成する受信指向性制御装置に関わる構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration related to a reception directivity control device that forms two beams in a third embodiment. 第3の実施形態において4つのビームを形成する受信指向性制御装置に関わる構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration related to a reception directivity control device that forms four beams in a third embodiment. 第4の実施形態の受信指向性制御装置に関わる構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration related to a reception directivity control device according to a fourth embodiment. 第4の実施形態の受信指向性制御装置が備える偏波波長分波器の内部構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an internal configuration of a polarization wavelength demultiplexer included in a reception directivity control device according to a fourth embodiment.
(第1の実施形態)
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、第1の実施形態の受信指向性制御装置1の内部構成と、受信指向性制御装置1に接続されるアレーアンテナ80と、アレーアンテナ80において形成されるビーム90-1~90-4とを示すブロック図である。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings, in which: FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a reception directivity control device 1 according to a first embodiment, an array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1, and beams 90-1 to 90-4 formed by the array antenna 80.
 受信指向性制御装置1は、例えば、受信信号の復調を行う受信装置に組み込まれる装置である。受信指向性制御装置1は、例えば、ミリ波帯やテラヘルツ帯の高周波帯の電波を用いた超高速無線伝送、高精細のイメージング、レーダ等において必要になる鋭い指向性を有する電波の受信指向性の制御に用いられる。 The reception directivity control device 1 is, for example, a device that is incorporated into a receiving device that demodulates a received signal. The reception directivity control device 1 is used to control the reception directivity of radio waves with sharp directionality that are required, for example, for ultra-high-speed wireless transmission using radio waves in the millimeter wave band or terahertz band, high-definition imaging, radar, etc.
 アレーアンテナ80は、いわゆるフェーズドアレーアンテナである。アレーアンテナ80は、垂直方向に沿って2素子、水平方向に沿って2素子が並んだ、合計で4つのアンテナ素子80-1-1,80-1-2,80-2-1,80-2-2を備える2×2の構成のアレーアンテナである。以下、垂直方向を行方向ともいい、水平方向を列方向ともいう。なお、アンテナ素子80-1-1~80-2-2は、平面上、すなわちアレーアンテナ80の面上に配置されている。 Array antenna 80 is a so-called phased array antenna. Array antenna 80 is an array antenna with a 2x2 configuration, with two elements arranged along the vertical direction and two elements arranged along the horizontal direction, for a total of four antenna elements 80-1-1, 80-1-2, 80-2-1, and 80-2-2. Hereinafter, the vertical direction will also be referred to as the row direction, and the horizontal direction will also be referred to as the column direction. Antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 are arranged on a plane, i.e., on the surface of array antenna 80.
 より詳細には、アンテナ素子80-1-1とアンテナ素子80-2-1を結ぶ線分と、アンテナ素子80-1-2とアンテナ素子80-2-2を結ぶ線分とは、同一長であり、行方向の軸に平行である。アンテナ素子80-1-1とアンテナ素子80-1-2を結ぶ線分と、アンテナ素子80-2-1とアンテナ素子80-2-2を結ぶ線分とは、同一長であり、列方向の軸に平行である。 More specifically, the line segment connecting antenna element 80-1-1 and antenna element 80-2-1 and the line segment connecting antenna element 80-1-2 and antenna element 80-2-2 are the same length and parallel to the row axis. The line segment connecting antenna element 80-1-1 and antenna element 80-1-2 and the line segment connecting antenna element 80-2-1 and antenna element 80-2-2 are the same length and parallel to the column axis.
 アンテナ素子80-1-1~80-2-2の各々は、到来する無線周波数の電波、すなわちRFの電波を受信することにより、電気のRF信号が給電される。以下、到来するRFの電波を到来波という。 Each of the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 receives incoming radio frequency radio waves, i.e., RF radio waves, and is supplied with an electrical RF signal. Hereinafter, the incoming RF radio waves are referred to as incoming waves.
 受信指向性制御装置1は、電光変換部11、光合波部12、光電変換部13、RF合波部16、行方向位相傾斜付与部20、列方向位相傾斜付与部30、第1光源41及び第2光源42を備える。 The receiving directivity control device 1 includes an electrical-to-optical conversion unit 11, an optical multiplexing unit 12, an optical-to-electrical conversion unit 13, an RF multiplexing unit 16, a row-direction phase gradient imparting unit 20, a column-direction phase gradient imparting unit 30, a first light source 41, and a second light source 42.
 受信指向性制御装置1は、ユーザが所望する方向(以下、所望方向という)から到来する到来波を受信するように指向性の制御を行う。受信指向性制御装置1は、アレーアンテナ80において、所望方向に一致する方向を有する、いずれか1つのビーム90-1,90-2,90-3,90-4を形成する。図2(a),図2(b)は、アレーアンテナ80の面と、ビーム90-1,90-2,90-3,90-4が形成される方向との関係を示す図である。アレーアンテナ80の面を介して、図2(a)において矢印で示す観察方向から見た場合、図2(b)に示すように、ビーム90-1は、左上方向を向いており、ビーム90-2は、右上方向を向いており、ビーム90-3は、左下方向を向いており、ビーム90-4は、右下方向を向いている。 The reception directivity control device 1 controls the directivity so that the incoming wave coming from the direction desired by the user (hereinafter referred to as the desired direction) is received. The reception directivity control device 1 forms one of the beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4 in the array antenna 80, whose direction coincides with the desired direction. Figures 2(a) and 2(b) are diagrams showing the relationship between the plane of the array antenna 80 and the directions in which the beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4 are formed. When viewed from the observation direction indicated by the arrow in Figure 2(a) through the plane of the array antenna 80, as shown in Figure 2(b), the beam 90-1 faces in the upper left direction, the beam 90-2 faces in the upper right direction, the beam 90-3 faces in the lower left direction, and the beam 90-4 faces in the lower right direction.
 ビーム90-1,90-2の水平面に対する傾斜、言い換えると、ビーム90-1,90-2の傾斜の垂直方向成分は、同一であり、この傾斜によって生じる位相差である位相傾斜を「φ」で表す。ビーム90-2,90-4の垂直面に対する傾斜、言い換えると、ビーム90-2,90-4の傾斜の水平方向成分は、同一であり、この傾斜によって生じる位相差である位相傾斜を「φ」で表す。 The tilts of beams 90-1 and 90-2 with respect to the horizontal plane, in other words, the vertical components of the tilts of beams 90-1 and 90-2, are the same, and the phase difference caused by this tilt, that is, the phase tilt, is represented by "φ V ". The tilts of beams 90-2 and 90-4 with respect to the vertical plane, in other words, the horizontal components of the tilts of beams 90-2 and 90-4, are the same, and the phase difference caused by this tilt, that is, the phase tilt, is represented by "φ H ".
 ここで、位相傾斜について、より詳細に説明する。例えば、ビーム90-2の方向から到来する到来波を、列が同一の2つのアンテナ素子80-1-1,80-2-1が受信したとする。この場合、ビーム90-2の水平面に対する傾斜と、アンテナ素子80-1-1,80-2-1の各々の位置の違いのために到来波が、アンテナ素子80-1-1と、アンテナ素子80-2-1とに到達するまでに要する到達時間に差が生じる。この到達時間差のために、アンテナ素子80-1-1,80-2-1の各々から得られるRF信号に位相差φが生じる。 Here, the phase tilt will be described in more detail. For example, suppose that an incoming wave coming from the direction of beam 90-2 is received by two antenna elements 80-1-1 and 80-2-1 in the same column. In this case, due to the tilt of beam 90-2 with respect to the horizontal plane and the difference in the positions of antenna elements 80-1-1 and 80-2-1, a difference occurs in the arrival time required for the incoming wave to reach antenna element 80-1-1 and antenna element 80-2-1. Due to this difference in arrival time, a phase difference φV occurs in the RF signals obtained from each of antenna elements 80-1-1 and 80-2-1.
 上記したように、列が同一の2つのアンテナ素子80-1-2,80-2-2の間の距離は、アンテナ素子80-1-1,80-2-1の間の距離と同一である。そのため、アンテナ素子80-1-2,80-2-2が、ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信した場合も、RF信号には位相差φが生じる。この位相差φが、ビーム90-2の行方向における位相傾斜(以下、行方向位相傾斜という)になる。 As described above, the distance between two antenna elements 80-1-2 and 80-2-2 in the same column is the same as the distance between antenna elements 80-1-1 and 80-2-1. Therefore, even when antenna elements 80-1-2 and 80-2-2 receive an incoming wave coming from the direction of beam 90-2, a phase difference φV occurs in the RF signal. This phase difference φV becomes the phase gradient in the row direction of beam 90-2 (hereinafter referred to as row direction phase gradient).
 同様に、ビーム90-2の方向から到来する到来波を、行が同一の2つのアンテナ素子80-1-1,80-1-2が受信した場合にも到来波が、アンテナ素子80-1-1と、アンテナ素子80-1-2とに到達するのに要する到達時間に差が生じる。この到達時間差のために、アンテナ素子80-1-1,80-1-2の各々から得られるRF信号に位相差φが生じる。これは、行が同一の2つのアンテナ素子80-2-1,80-2-2においても同様である。したがって、この位相差φが、ビーム90-2の列方向における位相傾斜(以下、列方向位相傾斜という)になる。 Similarly, when two antenna elements 80-1-1 and 80-1-2 in the same row receive an incoming wave coming from the direction of beam 90-2, a difference occurs in the arrival time required for the incoming wave to reach antenna element 80-1-1 and antenna element 80-1-2. Due to this difference in arrival time, a phase difference φH occurs in the RF signals obtained from each of antenna elements 80-1-1 and 80-1-2. This is also the case for two antenna elements 80-2-1 and 80-2-2 in the same row. Therefore, this phase difference φH becomes the phase tilt in the column direction of beam 90-2 (hereinafter referred to as the column-direction phase tilt).
 なお、行方向においてアンテナ素子が同一の間隔で3素子以上配置されている場合、1方向からの到来波に対して、行方向において隣接する2つのアンテナ素子から得られるRF信号の位相差は同一になる。同様に、列方向においてアンテナ素子が同一の間隔で3素子以上配置されている場合、1方向からの到来波に対して、列方向において隣接する2つのアンテナ素子から得られるRF信号の位相差は同一になる。 In addition, when three or more antenna elements are arranged at equal intervals in the row direction, the phase difference between the RF signals obtained from two adjacent antenna elements in the row direction for a wave arriving from one direction will be the same. Similarly, when three or more antenna elements are arranged at equal intervals in the column direction, the phase difference between the RF signals obtained from two adjacent antenna elements in the column direction for a wave arriving from one direction will be the same.
 ビーム90-3,90-4の行方向位相傾斜は同一であり、当該行方向位相傾斜は、ビーム90-1,90-2の行方向位相傾斜の正反対になる。そのため、ビーム90-3,90-4の行方向位相傾斜は「-φ」になる。ビーム90-1,90-3の列方向位相傾斜は同一であり、当該列方向位相傾斜は、ビーム90-2,90-4の列方向位相傾斜の正反対になる。そのため、ビーム90-1,90-3の列方向位相傾斜は「-φ」になる。 The row phase tilt of beams 90-3 and 90-4 is the same and is the opposite of the row phase tilt of beams 90-1 and 90-2. Therefore, the row phase tilt of beams 90-3 and 90-4 is "-φ V ". The column phase tilt of beams 90-1 and 90-3 is the same and is the opposite of the column phase tilt of beams 90-2 and 90-4. Therefore, the column phase tilt of beams 90-1 and 90-3 is "-φ H ".
 電光変換部11は、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の数に一致する数のSSB(Single Side-Band)変調器11-1-1,11-1-2,11-2-1,11-2-2を備える。SSB変調器11-1-1,11-1-2,11-2-1,11-2-2の各々は、各々に対応するアンテナ素子80-1-1,80-1-2,80-2-1,80-2-2に接続する。SSB変調器11-1-1~11-2-2の各々は、同一の特性を有しており、同一の規格、仕様及び方式で光変調を行う光変調器である。SSB変調器11-1-1~11-2-2の各々は、各々に供給される光信号を、各々に接続するアンテナ素子80-1-1~80-2-2から供給されるRF信号で変調し、変調した被変調光信号の単側帯波成分を出力する。なお、単側帯波成分には、USB(Upper Side Band:上側帯波)成分と、LSB(Lower Side Band:下側帯波)成分とが存在するが、ここでは、SSB変調器11-1-1~11-2-2は、USB成分を出力するものとして、以下の説明を行う。 The electro-optical conversion unit 11 includes SSB (Single Side-Band) modulators 11-1-1, 11-1-2, 11-2-1, and 11-2-2, the number of which matches the number of antenna elements 80-1-1 to 80-2-2. Each of the SSB modulators 11-1-1, 11-1-2, 11-2-1, and 11-2-2 is connected to its corresponding antenna element 80-1-1, 80-1-2, 80-2-1, and 80-2-2. Each of the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 has the same characteristics and is an optical modulator that performs optical modulation according to the same standard, specifications, and method. Each of the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 modulates the optical signal supplied to it with an RF signal supplied from the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 connected to it, and outputs a single sideband component of the modulated optical signal. Note that the single sideband component includes a USB (Upper Side Band) component and an LSB (Lower Side Band) component, but the following explanation assumes that the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 output the USB component.
 光合波部12は、SSB変調器11-1-1~11-2-2の数に一致する数の光合波器12-1-1,12-1-2,12-2-1,12-2-2を備える。光合波器12-1-1,12-1-2,12-2-1,12-2-2の各々は、各々に対応するSSB変調器11-1-1,11-1-2,11-2-1,11-2-2に接続する。光合波器12-1-1~12-2-2の各々は、各々に供給される光信号と、各々に接続するSSB変調器11-1-1~11-2-2が出力する光信号とを合波して合波光信号を生成する。 The optical multiplexing unit 12 includes optical multiplexers 12-1-1, 12-1-2, 12-2-1, and 12-2-2, the number of which corresponds to the number of SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2. Each of the optical multiplexers 12-1-1, 12-1-2, 12-2-1, and 12-2-2 is connected to the corresponding SSB modulators 11-1-1, 11-1-2, 11-2-1, and 11-2-2. Each of the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 generates a multiplexed optical signal by multiplexing the optical signal supplied to it with the optical signal output by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 connected to it.
 なお、アンテナ素子80-1-1~80-2-2、SSB変調器11-1-1~11-2-2、光合波器12-1-1~12-2-2の2つの枝番号のうち、前者の番号は、行番号に対応した番号としており、後者の番号は、列番号に対応した番号としている。例えば、アンテナ素子80-2-1は、2行1列目の位置に配置されているアンテナ素子である。SSB変調器11-1-1~11-2-2の各々は、RF信号の損失を抑えるために、各々が接続するアンテナ素子80-1-1~80-2-2の近傍に配置されるのが望ましい。これに対して、光合波器12-1-1~12-2-2は、行と列に対応付けて示しているが、アンテナ素子80-1-1~80-2-2のように立体的に配置する必要はなく、平面に配置することが可能である。 The antenna elements 80-1-1 to 80-2-2, the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2, and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 have two branch numbers, the former of which corresponds to the row number, and the latter of which corresponds to the column number. For example, the antenna element 80-2-1 is located in the second row and first column. In order to reduce RF signal loss, it is desirable to place each of the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 in the vicinity of the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 to which it is connected. In contrast, the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 are shown in correspondence with rows and columns, but they do not need to be arranged three-dimensionally like the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2, and can be arranged on a plane.
 光電変換部13は、4個のフォトミキサ13-1,13-2,13-3,13-4を備える。フォトミキサ13-1,13-2,13-3,13-4の各々は、例えば、フォトダイオードであり、各々に接続する光合波器12-1-1,12-1-2,12-2-1,12-2-2が出力する合波光信号を自乗検波して、電気のRF信号(以下、検波RF信号という)を生成する。 The photoelectric conversion unit 13 includes four photomixers 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4. Each of the photomixers 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4 is, for example, a photodiode, and performs square detection on the multiplexed optical signals output by the optical multiplexers 12-1-1, 12-1-2, 12-2-1, and 12-2-2 connected to each of them to generate an electrical RF signal (hereinafter referred to as the detected RF signal).
 RF合波部16は、RF合波器17を備える。RF合波器17は、フォトミキサ13-1~13-4に接続し、フォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号を合成したRF信号を生成する。この合成されたRF信号が、所望方向から到来する到来波の受信信号になる。 The RF multiplexer 16 includes an RF multiplexer 17. The RF multiplexer 17 is connected to the photomixers 13-1 to 13-4, and generates an RF signal by combining the detected RF signals output by the photomixers 13-1 to 13-4. This combined RF signal becomes the received signal of the incoming wave arriving from the desired direction.
 第1光源41と第2光源42の各々は、同一周波数のCW光を生成する。ただし、第2光源42の振幅は、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調の変調度に応じて定められる振幅である。以下、第1光源41が生成するCW光を第1光信号といい、第2光源42が生成するCW光を第2光信号という。なお、図1の受信指向性制御装置1内の接続線において、破線の接続線は、第1光信号の経路を示しており、一点鎖線の接続線は、第2光信号の経路を示しており、以下に示す他の実施形態においても同様である。 The first light source 41 and the second light source 42 each generate CW light of the same frequency. However, the amplitude of the second light source 42 is determined according to the modulation depth of the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2. Hereinafter, the CW light generated by the first light source 41 is referred to as the first optical signal, and the CW light generated by the second light source 42 is referred to as the second optical signal. Note that, in the connection lines within the reception directivity control device 1 in FIG. 1, the dashed connection line indicates the path of the first optical signal, and the dashed connection line indicates the path of the second optical signal, and this is also true in other embodiments described below.
 行方向位相傾斜付与部20は、行方向走査指示回路22、行方向走査用切替回路23、行方向走査用行列回路24及び分配器25-1,25-2を備える。行方向走査指示回路22は、例えば、ユーザによる所望方向を指定する操作を受けて、所望方向に一致する方向を有する、いずれか1つのビーム90-1~90-4の仰俯角、すなわち、垂直方向の角度を示す指示情報を出力する。垂直方向は、行方向に一致するため、以下、当該指示情報を「行方向指示情報」という。 The row direction phase tilt imparting unit 20 comprises a row direction scanning instruction circuit 22, a row direction scanning switching circuit 23, a row direction scanning matrix circuit 24, and distributors 25-1, 25-2. For example, in response to an operation by a user to specify a desired direction, the row direction scanning instruction circuit 22 outputs instruction information indicating the elevation/depression angle, i.e., the vertical angle, of any one of the beams 90-1 to 90-4 having a direction that coincides with the desired direction. Since the vertical direction coincides with the row direction, hereinafter, this instruction information is referred to as "row direction instruction information."
 受信指向性制御装置1において形成するビーム90-1~90-4は、行方向の角度としては、ビーム90-1,90-2が水平面と成す角度と、ビーム90-3,90-4が水平面と成す角度の2つの角度が存在する。そのため、例えば、行方向指示情報として、前者の角度を「上向き」として定義し、後者の角度を「下向き」として定義する。例えば、ビーム90-2を形成する場合、ビーム90-2は、「上向き」に対応するので、行方向走査指示回路22は、行方向指示情報として「上向き」を出力する。これに対して、例えば、ビーム90-4を形成する場合、ビーム90-4は、「下向き」に対応するため、行方向走査指示回路22は、行方向指示情報として「下向き」を出力する。 Beams 90-1 to 90-4 formed by the reception directivity control device 1 have two angles in the row direction: the angle that beams 90-1 and 90-2 make with the horizontal plane, and the angle that beams 90-3 and 90-4 make with the horizontal plane. Therefore, for example, the former angle is defined as "upward" and the latter angle is defined as "downward" as row direction instruction information. For example, when beam 90-2 is formed, beam 90-2 corresponds to "upward", so the row direction scanning instruction circuit 22 outputs "upward" as row direction instruction information. On the other hand, when beam 90-4 is formed, beam 90-4 corresponds to "downward", so the row direction scanning instruction circuit 22 outputs "downward" as row direction instruction information.
 行方向走査用切替回路23は、第1光源41に接続し、2個の出力ポート23-1,23-2を備える。行方向走査用切替回路23は、第1光源41が出力する第1光信号を取り込み、取り込んだ第1光信号の出力先を切り替えて、出力ポート23-1,23-2のいずれか一方から出力する。行方向走査用切替回路23は、所望方向に一致する、いずれか1つのビーム90-1~90-4の仰俯角に応じて、第1光信号の出力先を切り替える。より具体的には、出力ポート23-1は、行方向走査指示回路22が出力する行方向指示情報「上向き」に予め対応付けられており、出力ポート23-2は、行方向指示情報「下向き」に予め対応付けられている。行方向走査用切替回路23は、行方向走査指示回路22が出力する行方向指示情報に対応する出力ポート23-1,23-2を、第1光信号の出力先として選択する。 The row direction scanning switching circuit 23 is connected to the first light source 41 and has two output ports 23-1 and 23-2. The row direction scanning switching circuit 23 captures the first optical signal output by the first light source 41, switches the output destination of the captured first optical signal, and outputs it from one of the output ports 23-1 and 23-2. The row direction scanning switching circuit 23 switches the output destination of the first optical signal according to the elevation/depression angle of any one of the beams 90-1 to 90-4 that matches the desired direction. More specifically, the output port 23-1 is pre-associated with the row direction instruction information "upward" output by the row direction scanning instruction circuit 22, and the output port 23-2 is pre-associated with the row direction instruction information "downward". The row direction scanning switching circuit 23 selects the output port 23-1 or 23-2 that corresponds to the row direction instruction information output by the row direction scanning instruction circuit 22 as the output destination of the first optical signal.
 行方向走査用行列回路24は、2個の入力ポート24-1,24-2と、2個の出力ポート24-3,24-4とを備える。入力ポート24-1は、行方向走査用切替回路23の出力ポート23-1に接続する。入力ポート24-2は、行方向走査用切替回路23の出力ポート23-2に接続する。出力ポート24-3は、分配器25-1に接続する。出力ポート24-4は、分配器25-2に接続する。 The row direction scanning matrix circuit 24 has two input ports 24-1 and 24-2 and two output ports 24-3 and 24-4. The input port 24-1 is connected to the output port 23-1 of the row direction scanning switching circuit 23. The input port 24-2 is connected to the output port 23-2 of the row direction scanning switching circuit 23. The output port 24-3 is connected to the distributor 25-1. The output port 24-4 is connected to the distributor 25-2.
 行方向走査用行列回路24は、入力ポート24-1より供給される第1光信号に対して、出力ポート24-3と出力ポート24-4の各々が出力する2つの光信号が、行方向指示情報「上向き」に対応する行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。言い換えると、行方向走査用行列回路24は、出力ポート24-4が出力する第1光信号が、出力ポート24-3が出力する第1光信号より位相がφ進んだ光信号になるように位相傾斜を付与する。 The row direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase tilt to the first optical signal supplied from the input port 24-1 so that the two optical signals output from the output ports 24-3 and 24-4 have a phase tilt that is "-1" times the row direction phase tilt φ V corresponding to the row direction instruction information "upward". In other words, the row direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase tilt so that the first optical signal output from the output port 24-4 becomes an optical signal whose phase leads that of the first optical signal output from the output port 24-3 by φ V.
 行方向走査用行列回路24は、入力ポート24-2より供給される第1光信号に対して、出力ポート24-3と出力ポート24-4の各々が出力する2つの光信号が、行方向指示情報「下向き」に対応する行方向位相傾斜-φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。言い換えると、行方向走査用行列回路24は、出力ポート24-4が出力する第1光信号が、出力ポート24-3が出力する第1光信号より位相がφ遅れた光信号になるように位相傾斜を付与する。 The row direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase tilt to the first optical signal supplied from the input port 24-2 so that two optical signals output from each of the output ports 24-3 and 24-4 have a phase tilt that is "-1" times the row direction phase tilt -φ V corresponding to the row direction instruction information "downward." In other words, the row direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase tilt so that the first optical signal output from the output port 24-4 becomes an optical signal whose phase lags behind that of the first optical signal output from the output port 24-3 by φ V.
 分配器25-1は、行方向走査用行列回路24の出力ポート24-3が出力する第1光信号を分配し、分配した第1光信号の各々を、位相を維持した状態で、行が同一のSSB変調器11-1-1と、SSB変調器11-1-2とに出力する。分配器25-2は、行方向走査用行列回路24の出力ポート24-4が出力する第1光信号を分配し、分配した第1光信号の各々を、位相を維持した状態で、行が同一のSSB変調器11-2-1と、SSB変調器11-2-2とに出力する。 The distributor 25-1 distributes the first optical signal output by the output port 24-3 of the row-direction scanning matrix circuit 24, and outputs each of the distributed first optical signals to the SSB modulator 11-1-1 and SSB modulator 11-1-2 in the same row while maintaining the phase. The distributor 25-2 distributes the first optical signal output by the output port 24-4 of the row-direction scanning matrix circuit 24, and outputs each of the distributed first optical signals to the SSB modulator 11-2-1 and SSB modulator 11-2-2 in the same row while maintaining the phase.
 すなわち、行方向位相傾斜付与部20は、所望方向に対応する行方向位相傾斜の逆符号の位相傾斜を付与した2つの第1光信号の組み合わせを、アレーアンテナ80の行数に一致する2組分、出力していることになる。この行方向位相傾斜付与部20が出力する所望方向に対応した行方向位相傾斜の逆符号の位相傾斜を付与した2つの第1光信号の組み合わせを、以下、行光信号ともいう。この行光信号を用いて言い換えると、行方向位相傾斜付与部20は、列が同一のSSB変調器11-1-1とSSB変調器11-2-1の組み合わせと、列が同一のSSB変調器11-1-2とSSB変調器11-2-2の組み合わせとに対して行信号を供給していることになる。 In other words, the row direction phase gradient imparting unit 20 outputs two combinations of two first optical signals to which a phase gradient of the opposite sign to the row direction phase gradient corresponding to the desired direction has been imparted, the number of sets being equal to the number of rows of the array antenna 80. Hereinafter, the combination of two first optical signals to which a phase gradient of the opposite sign to the row direction phase gradient corresponding to the desired direction output by the row direction phase gradient imparting unit 20 has been referred to as a row optical signal. In other words, using this row optical signal, the row direction phase gradient imparting unit 20 supplies row signals to the combination of SSB modulator 11-1-1 and SSB modulator 11-2-1 in the same column, and the combination of SSB modulator 11-1-2 and SSB modulator 11-2-2 in the same column.
 列方向位相傾斜付与部30は、列方向走査指示回路32、列方向走査用切替回路33、列方向走査用行列回路34及び分配器35-1,35-2を備える。列方向走査指示回路32は、例えば、ユーザによる所望方向を指定する操作を受けて、所望方向に一致する方向を有する、いずれか1つのビーム90-1~90-4の方位角、すなわち、水平方向の角度を示す指示情報を出力する。水平方向は、列方向に一致するため、以下、当該指示情報を「列方向指示情報」という。 The column-direction phase tilt applying unit 30 comprises a column-direction scanning instruction circuit 32, a column-direction scanning switching circuit 33, a column-direction scanning matrix circuit 34, and distributors 35-1 and 35-2. For example, in response to an operation by a user to specify a desired direction, the column-direction scanning instruction circuit 32 outputs instruction information indicating the azimuth angle, i.e., the horizontal angle, of any one of the beams 90-1 to 90-4 having a direction that coincides with the desired direction. Since the horizontal direction coincides with the column direction, hereinafter, this instruction information is referred to as "column-direction instruction information."
 受信指向性制御装置1において形成するビーム90-1~90-4は、列方向の角度としては、ビーム90-2,90-4が垂直面と成す角度と、ビーム90-1,90-3が垂直面と成す角度の2つの角度が存在する。そのため、例えば、列方向指示情報として、前者の角度を「右向き」として定義し、後者の角度を「左向き」として定義する。例えば、ビーム90-2を形成する場合、ビーム90-2は、「右向き」に対応するので、列方向走査指示回路32は、列方向指示情報として「右向き」を出力する。これに対して、例えば、ビーム90-1を形成する場合、ビーム90-1は、「左向き」に対応するため、列方向走査指示回路32は、列方向指示情報として「左向き」を出力する。 Beams 90-1 to 90-4 formed by the reception directivity control device 1 have two angles in the column direction: the angle that beams 90-2 and 90-4 make with the vertical plane, and the angle that beams 90-1 and 90-3 make with the vertical plane. Therefore, for example, the former angle is defined as "rightward" and the latter angle is defined as "leftward" as column direction instruction information. For example, when beam 90-2 is formed, beam 90-2 corresponds to "rightward", so the column direction scanning instruction circuit 32 outputs "rightward" as column direction instruction information. On the other hand, when beam 90-1 is formed, beam 90-1 corresponds to "leftward", so the column direction scanning instruction circuit 32 outputs "leftward" as column direction instruction information.
 列方向走査用切替回路33は、第2光源42に接続し、2個の出力ポート33-1,33-2を備える。列方向走査用切替回路33は、第2光源42が出力する第2光信号を取り込み、取り込んだ第2光信号の出力先を切り替えて、出力ポート33-1,33-2のいずれか一方から出力する。列方向走査用切替回路33は、所望方向に一致する、いずれか1つのビーム90-1~90-4の方位角に応じて、第2光信号の出力先を切り替える。より具体的には、出力ポート33-1は、列方向走査指示回路32が出力する列方向指示情報「右向き」に予め対応付けられており、出力ポート33-2は、列方向指示情報「左向き」に予め対応付けられている。列方向走査用切替回路33は、列方向走査指示回路32が出力する列方向指示情報に対応する出力ポート33-1,33-2を、第2光信号の出力先として選択する。 The column-direction scanning switching circuit 33 is connected to the second light source 42 and has two output ports 33-1 and 33-2. The column-direction scanning switching circuit 33 captures the second optical signal output by the second light source 42, switches the output destination of the captured second optical signal, and outputs it from one of the output ports 33-1 and 33-2. The column-direction scanning switching circuit 33 switches the output destination of the second optical signal according to the azimuth angle of any one of the beams 90-1 to 90-4 that matches the desired direction. More specifically, the output port 33-1 is previously associated with the column direction instruction information "rightward" output by the column direction scanning instruction circuit 32, and the output port 33-2 is previously associated with the column direction instruction information "leftward". The column-direction scanning switching circuit 33 selects the output port 33-1 or 33-2 that corresponds to the column direction instruction information output by the column direction scanning instruction circuit 32 as the output destination of the second optical signal.
 列方向走査用行列回路34は、2個の入力ポート34-1,34-2と、2個の出力ポート34-3,34-4とを備える。入力ポート34-1は、列方向走査用切替回路33の出力ポート33-1に接続する。入力ポート34-2は、列方向走査用切替回路33の出力ポート33-2に接続する。出力ポート34-3は、分配器35-1に接続する。出力ポート34-4は、分配器35-2に接続する。 The column-direction scanning matrix circuit 34 has two input ports 34-1 and 34-2 and two output ports 34-3 and 34-4. The input port 34-1 is connected to the output port 33-1 of the column-direction scanning switching circuit 33. The input port 34-2 is connected to the output port 33-2 of the column-direction scanning switching circuit 33. The output port 34-3 is connected to the distributor 35-1. The output port 34-4 is connected to the distributor 35-2.
 列方向走査用行列回路34は、入力ポート34-1より供給される第2光信号に対して、出力ポート34-3と出力ポート34-4の各々が出力する2つの光信号が、列方向指示情報「右向き」に対応する列方向位相傾斜φと同一の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。言い換えると、列方向走査用行列回路34は、出力ポート34-4が出力する第2光信号が、出力ポート34-3が出力する第2光信号より位相がφ遅れた光信号になるように位相傾斜を付与する。 The column-direction scanning matrix circuit 34 imparts a phase gradient to the second optical signal supplied from the input port 34-1 so that the two optical signals output from the output ports 34-3 and 34-4 have the same phase gradient as the column-direction phase gradient φH corresponding to the column direction instruction information "rightward". In other words, the column-direction scanning matrix circuit 34 imparts a phase gradient so that the second optical signal output from the output port 34-4 becomes an optical signal whose phase lags behind that of the second optical signal output from the output port 34-3 by φH .
 列方向走査用行列回路34は、入力ポート34-2より供給される第2光信号に対して、出力ポート34-3と出力ポート34-4の各々が出力する2つの光信号が、列方向情報「左向き」に対応する列方向位相傾斜-φと同一の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。言い換えると、列方向走査用行列回路34は、出力ポート34-4が出力する第2光信号が、出力ポート34-3が出力する第2光信号より位相がφ進んだ光信号になるように位相傾斜を付与する。 The column-direction scanning matrix circuit 34 imparts a phase tilt to the second optical signal supplied from the input port 34-2 so that the two optical signals output from the output ports 34-3 and 34-4 have the same phase tilt as the column-direction phase tilt -φH corresponding to the column direction information "leftward". In other words, the column-direction scanning matrix circuit 34 imparts a phase tilt so that the second optical signal output from the output port 34-4 becomes an optical signal whose phase leads that of the second optical signal output from the output port 34-3 by φH .
 分配器35-1は、列方向走査用行列回路34の出力ポート34-3が出力する第2光信号を分配し、分配した第2光信号の各々を、位相を維持した状態で、列が同一の光合波器12-1-1と、光合波器12-2-1とに出力する。分配器35-2は、列方向走査用行列回路34の出力ポート34-4が出力する第2光信号を分配し、分配した第2光信号の各々を、位相を維持した状態で、列が同一の光合波器12-1-2と、光合波器12-2-2とに出力する。 The distributor 35-1 distributes the second optical signal output by the output port 34-3 of the column-direction scanning matrix circuit 34, and outputs each of the distributed second optical signals to the optical multiplexer 12-1-1 and optical multiplexer 12-2-1 in the same column while maintaining the phase. The distributor 35-2 distributes the second optical signal output by the output port 34-4 of the column-direction scanning matrix circuit 34, and outputs each of the distributed second optical signals to the optical multiplexer 12-1-2 and optical multiplexer 12-2-2 in the same column while maintaining the phase.
 すなわち、列方向位相傾斜付与部30は、所望方向に対応する列方向位相傾斜と同一の位相傾斜を付与した2つの第2光信号の組み合わせを、アレーアンテナ80の列数に一致する2組分、出力していることになる。この列方向位相傾斜付与部30が出力する所望方向に対応する列方向位相傾斜と同一の位相傾斜を付与した2つの第2光信号の組み合わせを、以下、列光信号ともいう。この列光信号を用いて言い換えると、列方向位相傾斜付与部30は、行が同一の光合波器12-1-1と光合波器12-1-2の組み合わせと、行が同一の光合波器12-2-1と光合波器12-2-2の組み合わせとに対して列信号を供給していることになる。 In other words, the column-directional phase tilt imparting unit 30 outputs two combinations of two second optical signals imparted with the same phase tilt as the column-directional phase tilt corresponding to the desired direction, the number of which corresponds to the number of columns of the array antenna 80. Hereinafter, the combinations of two second optical signals imparted with the same phase tilt as the column-directional phase tilt corresponding to the desired direction output by this column-directional phase tilt imparting unit 30 will also be referred to as column optical signals. In other words, using this column optical signal, the column-directional phase tilt imparting unit 30 supplies column signals to the combination of optical multiplexers 12-1-1 and 12-1-2 in the same row, and the combination of optical multiplexers 12-2-1 and 12-2-2 in the same row.
(第1の実施形態の受信指向性制御装置1による処理)
 図3は、第1の実施形態の受信指向性制御装置1による処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、ユーザが所望する所望方向が、ビーム90-2の方向であるとする。ユーザが、行方向走査指示回路22において、ビーム90-2の方向を所望方向として指定すると、行方向走査指示回路22は、行方向指示情報「上向き」を行方向走査用切替回路23に出力する。ユーザが、列方向走査指示回路32において、ビーム90-2の方向を所望方向として指定すると、列方向走査指示回路32は、列方向指示情報「右向き」を列方向走査用切替回路33に出力する(S1)。
(Processing by the reception directivity control device 1 of the first embodiment)
3 is a flowchart showing the flow of processing by the reception directivity control device 1 of the first embodiment. Here, it is assumed that the desired direction desired by the user is the direction of beam 90-2. When the user specifies the direction of beam 90-2 as the desired direction in the row direction scanning instruction circuit 22, the row direction scanning instruction circuit 22 outputs row direction instruction information "upward" to the row direction scanning switching circuit 23. When the user specifies the direction of beam 90-2 as the desired direction in the column direction scanning instruction circuit 32, the column direction scanning instruction circuit 32 outputs column direction instruction information "rightward" to the column direction scanning switching circuit 33 (S1).
 行方向走査用切替回路23は、行方向走査指示回路22から行方向指示情報「上向き」を受けると、行方向指示情報「上向き」に対応する出力ポート23-1を選択する。行方向走査用切替回路23は、第1光源41が出力する第1光信号を取り込み、図1の行方向走査用切替回路23内の点線で示すように、取り込んだ第1光信号を、選択した出力ポート23-1から出力する。行方向走査用行列回路24は、入力ポート24-1から第1光信号を取り込み、取り込んだ第1光信号に対して、出力ポート24-3と出力ポート24-4の各々が出力する2つの光信号が、「上向き」に対応する行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。行方向走査用行列回路24は、位相傾斜を付与した第1光信号を、出力ポート24-3と、出力ポート24-4とから出力する。 When the row direction scanning switching circuit 23 receives the row direction instruction information "upward" from the row direction scanning instruction circuit 22, it selects the output port 23-1 corresponding to the row direction instruction information "upward". The row direction scanning switching circuit 23 takes in the first optical signal output by the first light source 41, and outputs the taken in first optical signal from the selected output port 23-1, as shown by the dotted line in the row direction scanning switching circuit 23 in FIG. 1. The row direction scanning matrix circuit 24 takes in the first optical signal from the input port 24-1, and imparts a phase inclination to the taken in first optical signal so that two optical signals output from the output port 24-3 and the output port 24-4 respectively have a phase inclination "-1" times the row direction phase inclination φ V corresponding to "upward". The row direction scanning matrix circuit 24 outputs the first optical signal to which the phase inclination has been imparted from the output port 24-3 and the output port 24-4.
 分配器25-1は、出力ポート24-3が出力する第1光信号を2つに分配し、分配した2つの第1光信号をCW光として、行が同一のSSB変調器11-1-1,11-1-2に出力する。分配器25-2は、出力ポート24-4が出力する第1光信号を2つに分配し、分配した2つの第1光信号をCW光として、行が同一のSSB変調器11-2-1,11-2-2に出力する(S2)。 The distributor 25-1 distributes the first optical signal output by the output port 24-3 into two, and outputs the two distributed first optical signals as CW light to the SSB modulators 11-1-1 and 11-1-2 in the same row. The distributor 25-2 distributes the first optical signal output by the output port 24-4 into two, and outputs the two distributed first optical signals as CW light to the SSB modulators 11-2-1 and 11-2-2 in the same row (S2).
 SSB変調器11-1-1は、分配器25-1が出力する第1光信号を取り込み、取り込んだ第1光信号を、アンテナ素子80-1-1から供給されるRF信号で変調して、被変調光信号のUSB成分を出力する。ここで、SSB変調器11-1-1が、ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信したアンテナ素子80-1-1から取得するRF信号を式で示すと、次式(1)として示すことができる。 The SSB modulator 11-1-1 takes in the first optical signal output by the distributor 25-1, modulates the taken-in first optical signal with the RF signal supplied from the antenna element 80-1-1, and outputs the USB component of the modulated optical signal. Here, the RF signal that the SSB modulator 11-1-1 acquires from the antenna element 80-1-1 that receives the incoming wave coming from the direction of the beam 90-2 can be expressed as the following equation (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(1)において、ωRFは、RF信号の角周波数である。SSB変調器11-1-1が、分配器25-1から取得する第1光信号を式で示すと、次式(2)として示すことができる。 In equation (1), ω RF is the angular frequency of the RF signal. The first optical signal that the SSB modulator 11-1-1 receives from the distributor 25-1 can be expressed by the following equation (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 式(2)において、ωは、第1光源41が生成する第1光信号の角周波数である。この場合、SSB変調器11-1-1が変調によって生成する被変調光信号は、強度変調信号、すなわち振幅変調信号であるため、次式(3)として表される。 In equation (2), ω C is the angular frequency of the first optical signal generated by the first light source 41. In this case, the modulated optical signal generated by the SSB modulator 11-1-1 through modulation is an intensity-modulated signal, i.e., an amplitude-modulated signal, and is therefore expressed as the following equation (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 式(3)において、「2A」は変調度である。SSB変調器11-1-1が出力する出力光信号、すなわち被変調光信号のUSB成分を示す式は、式(3)より次式(4)となる。 In equation (3), "2A" is the modulation depth. The equation showing the output optical signal output by SSB modulator 11-1-1, i.e., the USB component of the modulated optical signal, is given by the following equation (4) from equation (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 これに対して、SSB変調器11-1-1とは行が異なり、列が同一であるSSB変調器11-2-1は、分配器25-2が出力する第1光信号を取り込み、取り込んだ第1光信号を、アンテナ素子80-2-1から供給されるRF信号で変調する。ここで、SSB変調器11-2-1が、ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信したアンテナ素子80-2-1から取得するRF信号は、上記した行方向位相傾斜φのために、式(1)で表されるRF信号よりもφ遅延したRF信号になる。したがって、当該RF信号は、次式(5)として表される。 In contrast, the SSB modulator 11-2-1, which is in a different row but the same column as the SSB modulator 11-1-1, takes in the first optical signal output by the distributor 25-2 and modulates the taken-in first optical signal with an RF signal supplied from the antenna element 80-2-1. Here, the RF signal that the SSB modulator 11-2-1 acquires from the antenna element 80-2-1 that receives the incoming wave arriving from the direction of the beam 90-2 is an RF signal delayed by φV from the RF signal expressed by equation (1) due to the above-mentioned row-direction phase tilt φV . Therefore, the RF signal is expressed as the following equation (5).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 SSB変調器11-2-1が、分配器25-2から取得する第1光信号は、分配器25-1が出力する第1光信号に対して「上向き」に対応する行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜が付与されている。そのため、SSB変調器11-2-1が、分配器25-2から受ける第1光信号は、式(2)で表される第1光信号よりも位相がφ進んだ光信号になるので、次式(6)として表される。 The first optical signal that the SSB modulator 11-2-1 acquires from the distributor 25-2 is given a phase tilt of "-1" times the row-direction phase tilt φ V corresponding to "upward" with respect to the first optical signal output by the distributor 25-1. Therefore, the first optical signal that the SSB modulator 11-2-1 receives from the distributor 25-2 is an optical signal whose phase leads that of the first optical signal expressed by formula (2) by φ V , and is expressed by the following formula (6).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 この場合、SSB変調器11-2-1が出力する出力光信号、すなわち被変調光信号のUSB成分は、次式(7)として表される。 In this case, the output optical signal output by the SSB modulator 11-2-1, i.e., the USB component of the modulated optical signal, is expressed as the following equation (7).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 SSB変調器11-1-1の出力光信号を示す式(4)と、SSB変調器11-2-1の出力光信号を示す式(7)の右辺の式とからわかるように、列が同一のSSB変調器11-1-1,11-2-1の出力光信号は、同位相になる。これは、SSB変調器11-1-1とSSB変調器11-2-1の各々に供給されるRF信号と、第1光信号とにおいて、2つのRF信号は、行方向位相傾斜φを有しており、2つの第1光信号である行光信号は、行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を有しているからである。そのため、式(7)の左辺において示されるように、SSB変調器11-2-1において、位相差φが打ち消されるので、SSB変調器11-1-1,11-2-1の出力光信号が、同位相になる。 As can be seen from the equation (4) showing the output optical signal of the SSB modulator 11-1-1 and the equation on the right side of the equation (7) showing the output optical signal of the SSB modulator 11-2-1, the output optical signals of the SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1 in the same column have the same phase. This is because, in the RF signal and the first optical signal supplied to each of the SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1, the two RF signals have a row-direction phase tilt φ V , and the row optical signal, which is the two first optical signals, has a phase tilt that is "-1" times the row-direction phase tilt φ V. Therefore, as shown on the left side of the equation (7), the phase difference φ V is canceled out in the SSB modulator 11-2-1, and the output optical signals of the SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1 have the same phase.
 同様に、列が同一のSSB変調器11-1-2,11-2-2の各々は、各々に接続する分配器25-1,25-2が出力する第1光信号を、各々に接続するアンテナ素子80-1-2,80-2-2が出力するRF信号によって変調する。この場合、SSB変調器11-1-2,11-2-2の各々が出力する出力光信号、すなわち被変調光信号のUSB成分も同位相になる(S3)。 Similarly, each of the SSB modulators 11-1-2, 11-2-2 in the same column modulates the first optical signal output by the distributors 25-1, 25-2 connected to each of them with the RF signal output by the antenna elements 80-1-2, 80-2-2 connected to each of them. In this case, the output optical signals output by each of the SSB modulators 11-1-2, 11-2-2, i.e., the USB components of the modulated optical signals, are also in phase (S3).
 列方向走査用切替回路33は、列方向走査指示回路32から列方向指示情報「右向き」を受けると、列方向指示情報「右向き」に対応する出力ポート33-1を選択する。列方向走査用切替回路33は、第2光源42が出力する第2光信号を取り込み、図1の列方向走査用切替回路33内の点線で示すように、取り込んだ第2光信号を、選択した出力ポート33-1から出力する。列方向走査用行列回路34は、入力ポート34-1から第2光信号を取り込み、取り込んだ第2光信号に対して、出力ポート34-3と出力ポート34-4の各々が出力する2つの光信号が、「右向き」に対応する列方向位相傾斜φと同一の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。列方向走査用行列回路34は、位相傾斜を付与した第2光信号を、出力ポート34-3と、出力ポート34-4とから出力する。 When the column direction scanning switching circuit 33 receives the column direction instruction information "rightward" from the column direction scanning instruction circuit 32, it selects the output port 33-1 corresponding to the column direction instruction information "rightward". The column direction scanning switching circuit 33 takes in the second optical signal output by the second light source 42, and outputs the taken in second optical signal from the selected output port 33-1, as shown by the dotted line in the column direction scanning switching circuit 33 in FIG. 1. The column direction scanning matrix circuit 34 takes in the second optical signal from the input port 34-1, and imparts a phase inclination to the taken in second optical signal so that two optical signals output from the output port 34-3 and the output port 34-4 have the same phase inclination as the column direction phase inclination φ H corresponding to "rightward". The column direction scanning matrix circuit 34 outputs the second optical signal to which the phase inclination has been imparted from the output port 34-3 and the output port 34-4.
 分配器35-1は、出力ポート34-3が出力する第2光信号を2つに分配し、分配した2つの第2光信号をCW光として、列が同一の光合波器12-1-1,12-2-1に出力する。分配器35-2は、出力ポート34-4が出力する第2光信号を2つに分配し、分配した2つの第2光信号をCW光として、列が同一の光合波器12-1-2,12-2-2に出力する(S4)。なお、S2,S3の処理と、S4の処理とは、並列に行われる処理である。 The distributor 35-1 distributes the second optical signal output by the output port 34-3 into two, and outputs the two distributed second optical signals as CW light to the optical multiplexers 12-1-1 and 12-2-1 in the same row. The distributor 35-2 distributes the second optical signal output by the output port 34-4 into two, and outputs the two distributed second optical signals as CW light to the optical multiplexers 12-1-2 and 12-2-2 in the same row (S4). Note that the processes of S2 and S3 and S4 are performed in parallel.
 光合波器12-1-1は、SSB変調器11-1-1が出力する出力光信号と、分配器35-1が出力する第2光信号とを合波して合波光信号を生成する。SSB変調器11-1-1が出力する出力光信号は、上記の式(4)で表される。分配器35-1が出力する第2光信号を式で示すと、次式(8)として示すことができる。 The optical multiplexer 12-1-1 multiplexes the output optical signal output by the SSB modulator 11-1-1 with the second optical signal output by the distributor 35-1 to generate a multiplexed optical signal. The output optical signal output by the SSB modulator 11-1-1 is expressed by the above formula (4). The second optical signal output by the distributor 35-1 can be expressed by the following formula (8).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 式(8)において、「A」は第2光信号の振幅値である。上記したように、第2光源42は、SSB変調器11-1-1による光変調の変調度に応じて定められる振幅値で第2光信号を生成する。ここでは、第2光源42は、式(3)に示す変調度「2A」の半分の振幅値で第2光信号を生成している例を示している。 In equation (8), "A" is the amplitude value of the second optical signal. As described above, the second light source 42 generates the second optical signal with an amplitude value determined according to the modulation depth of the optical modulation by the SSB modulator 11-1-1. Here, an example is shown in which the second light source 42 generates the second optical signal with an amplitude value that is half the modulation depth "2A" shown in equation (3).
 この場合、光合波器12-1-1が出力する合波光信号は、次式(9)として表される。 In this case, the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-1 is expressed by the following equation (9).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 光合波器12-2-1には、光合波器12-1-1と同様に、式(8)で表される分配器35-1が出力する第2光信号と、式(7)で示されるSSB変調器11-2-1が出力する出力光信号とが供給される。そのため、光合波器12-2-1が出力する合成光信号の式は、上記式(9)と同一になる。 Similar to the optical multiplexer 12-1-1, the optical multiplexer 12-2-1 is supplied with the second optical signal output by the distributor 35-1 expressed by equation (8) and the output optical signal output by the SSB modulator 11-2-1 expressed by equation (7). Therefore, the equation of the combined optical signal output by the optical multiplexer 12-2-1 is the same as the above equation (9).
 光合波器12-1-2は、SSB変調器11-1-2が出力する出力光信号と、分配器35-2が出力する第2光信号とを合波して合波光信号を生成する。SSB変調器11-1-2は、分配器25-1が出力する第1光信号を、アンテナ素子80-1-2から得られるRF信号で変調する。分配器25-1が出力する第1光信号は、SSB変調器11-1-1に供給される第1光信号と同一の光信号であるため、式(2)で表される。 The optical multiplexer 12-1-2 multiplexes the output optical signal output by the SSB modulator 11-1-2 with the second optical signal output by the distributor 35-2 to generate a multiplexed optical signal. The SSB modulator 11-1-2 modulates the first optical signal output by the distributor 25-1 with the RF signal obtained from the antenna element 80-1-2. The first optical signal output by the distributor 25-1 is the same optical signal as the first optical signal supplied to the SSB modulator 11-1-1, and is therefore expressed by equation (2).
 ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信したアンテナ素子80-1-2から得られるRF信号は、ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信したアンテナ素子80-1-1から得られるRF信号よりも位相がφ遅れた信号である。ビーム90-2の方向から到来する到来波を受信したアンテナ素子80-1-1から得られるRF信号とは、SSB変調器11-1-1に供給されるRF信号であり、式(1)で表される。そのため、SSB変調器11-1-2に供給されるRF信号は次式(10)として表される。 The RF signal obtained from antenna element 80-1-2 receiving an incoming wave from the direction of beam 90-2 is a signal whose phase is delayed by φH from the RF signal obtained from antenna element 80-1-1 receiving an incoming wave from the direction of beam 90-2. The RF signal obtained from antenna element 80-1-1 receiving an incoming wave from the direction of beam 90-2 is an RF signal supplied to SSB modulator 11-1-1, and is expressed by equation (1). Therefore, the RF signal supplied to SSB modulator 11-1-2 is expressed by the following equation (10).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 したがって、SSB変調器11-1-2が出力する出力光信号は、次式(11)として表される。 Therefore, the output optical signal output by the SSB modulator 11-1-2 is expressed as the following equation (11).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 式(4)と式(11)から分かるように、SSB変調器11-1-1が出力する出力光信号と、SSB変調器11-1-2が出力する出力光信号との間の位相差は、ビーム90-2の列方向位相傾斜φに一致していることが分かる。 As can be seen from equations (4) and (11), the phase difference between the output optical signal output by the SSB modulator 11-1-1 and the output optical signal output by the SSB modulator 11-1-2 coincides with the column-wise phase tilt φH of the beam 90-2.
 分配器35-2が出力する第2光信号は、分配器35-1が出力する第2光信号に対して、「右向き」に対応する列方向位相傾斜φと同一の位相傾斜が付与されている。言い換えると、分配器35-2が出力する第2光信号は、分配器35-1が出力する第2光信号より位相がφ遅れた光信号になる。分配器35-1が出力する第2光信号は、式(8)で表されるため、分配器35-2が出力する第2光信号は、次式(12)として表される。 The second optical signal output by the distributor 35-2 is given a phase tilt that is the same as the column-direction phase tilt φH corresponding to the "rightward" direction with respect to the second optical signal output by the distributor 35-1. In other words, the second optical signal output by the distributor 35-2 is an optical signal whose phase lags behind that of the second optical signal output by the distributor 35-1 by φH . Since the second optical signal output by the distributor 35-1 is expressed by equation (8), the second optical signal output by the distributor 35-2 is expressed by the following equation (12).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 したがって、光合波器12-1-2が出力する合波光信号は、式(11)と式(12)より次式(13)として表される。 Therefore, the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-2 is expressed as the following equation (13) based on equations (11) and (12).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 上記したように、SSB変調器11-1-2と、SSB変調器11-2-2とが出力する出力光信号は、同位相になる。そのため、SSB変調器11-2-2が出力する出力光信号は、式(11)で表される。したがって、光合波器12-2-2には、式(12)で表される分配器35-2が出力する第2光信号と、式(11)で示されるSSB変調器11-2-2が出力する出力光信号とが供給される。そのため、光合波器12-2-2が出力する合成光信号の式は、上記式(13)と同一になる(S5)。 As described above, the output optical signals output by the SSB modulator 11-1-2 and the SSB modulator 11-2-2 have the same phase. Therefore, the output optical signal output by the SSB modulator 11-2-2 is expressed by equation (11). Therefore, the optical multiplexer 12-2-2 is supplied with the second optical signal output by the distributor 35-2 expressed by equation (12) and the output optical signal output by the SSB modulator 11-2-2 shown in equation (11). Therefore, the equation of the combined optical signal output by the optical multiplexer 12-2-2 is the same as the above equation (13) (S5).
 光電変換部13のフォトミキサ13-1は、光合波器12-1-1が出力する合波光信号に対して自乗検波を行って検波RF信号を出力する。フォトミキサ13-1が行う自乗検波を式で示すと、式(9)より次式(14)として示すことができる。 The photomixer 13-1 of the photoelectric conversion unit 13 performs square detection on the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-1, and outputs a detected RF signal. The square detection performed by the photomixer 13-1 can be expressed as the following equation (14) based on equation (9).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 フォトミキサ13-1が出力する検波RF信号は、式(14)のRFの周波数帯の項になるので、次式(15)として表される。 The detected RF signal output by photomixer 13-1 is the RF frequency band term in equation (14), and is expressed as the following equation (15).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 上記したように、光合波器12-2-1が出力する合波光信号は、光合波器12-1-1が出力する合波光信号と同一である。そのため、光合波器12-2-1に接続するフォトミキサ13-3が出力する検波RF信号も式(15)として表される。 As described above, the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-2-1 is the same as the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-1. Therefore, the detected RF signal output by the photomixer 13-3 connected to the optical multiplexer 12-2-1 is also expressed as equation (15).
 フォトミキサ13-2は、光合波器12-1-2が出力する合波光信号に対して自乗検波を行って検波RF信号を出力する。フォトミキサ13-2が行う自乗検波を式で示すと、式(13)より次式(16)として示すことができる。 The photomixer 13-2 performs square detection on the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-2 and outputs a detected RF signal. The square detection performed by the photomixer 13-2 can be expressed as the following equation (16) based on equation (13).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 フォトミキサ13-2が出力する検波RF信号は、式(16)のRFの周波数帯の項になるので、次式(17)として表される。 The detected RF signal output by photomixer 13-2 is the RF frequency band term in equation (16), and is expressed as the following equation (17).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 上記したように、光合波器12-2-2が出力する合波光信号は、光合波器12-1-2が出力する合波光信号と同一である。そのため、光合波器12-2-2に接続するフォトミキサ13-4が出力する検波RF信号も式(17)として表される(S6)。 As described above, the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-2-2 is the same as the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-2. Therefore, the detected RF signal output by the photomixer 13-4 connected to the optical multiplexer 12-2-2 is also expressed as equation (17) (S6).
 式(15)と式(17)とから分かるように、フォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号は、全て同位相になる。このように全てが同位相になる理由は、合波光信号が以下のような関係になっているためである。 As can be seen from equations (15) and (17), the detected RF signals output by photomixers 13-1 to 13-4 are all in phase. The reason they are all in phase is because the combined optical signals have the following relationship:
 光合波器12-1-1が出力する合波光信号を示す式(9)において、第1項の「Acos(ω+ωRF)t」の側帯波成分に対して、第2光信号である第2項の「Acosωt」を搬送波成分としてみなすことができる。この場合、式(13)で示される光合波器12-1-2が出力する合波光信号は、式(9)で示される合波光信号と比較して、搬送波成分と側帯波成分の両方の成分において、同一の列方向位相傾斜φが存在する形式になっている。このように、列方向位相傾斜付与部30が、SSB変調器11-1-1の出力光信号と、SSB変調器11-1-2の出力光信号とにおいて生じている位相差φに相当する位相差を有する2つの第2光信号を生成するようにしているので、フォトミキサ13-1,13-2による自乗検波により、RFの周波数帯の項が、同一になる。これは、光合波器12-2-1と、光合波器12-2-2との関係においても同様である。そのため、フォトミキサ13-3,13-4による自乗検波の結果におけるRFの周波数帯の項も、同一になる。 In the formula (9) showing the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-1, the second term "Acosω C t" which is the second optical signal can be regarded as a carrier component with respect to the sideband component of the first term "Acos(ω CRF )t". In this case, the multiplexed optical signal output by the optical multiplexer 12-1-2 shown in formula (13) has a form in which the same column-wise phase tilt φ H exists in both the carrier component and the sideband component, compared to the multiplexed optical signal shown in formula (9). In this way, the column-wise phase tilt applying unit 30 generates two second optical signals having a phase difference equivalent to the phase difference φ H occurring between the output optical signal of the SSB modulator 11-1-1 and the output optical signal of the SSB modulator 11-1-2, so that the terms of the RF frequency band become the same due to square detection by the photomixers 13-1 and 13-2. This also applies to the relationship between the optical multiplexers 12-2-1 and 12-2-2. Therefore, the RF frequency band terms in the results of square detection by the photomixers 13-3 and 13-4 are also the same.
 SSB変調器11-1-1,11-2-1の各々が出力する出力光信号が同位相であり、同位相の出力光信号に対して、分配器35-1が出力する同位相の第2光信号が合波されるので、光合波器12-1-1,12-2-1の各々が出力する合波光信号は、同位相になる。したがって、フォトミキサ13-1,13-3が出力する2つの検波RF信号も同位相になる。これは、光合波器12-1-2と、光合波器12-2-2とのの関係においても同様である。そのため、フォトミキサ13-2,13-4による自乗検波の結果におけるRFの周波数帯の項は、同一になり、その結果、フォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号は、全て同位相になる。 The output optical signals output by each of the SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1 are in phase, and the second optical signal of the same phase output by the distributor 35-1 is multiplexed with the output optical signals of the same phase, so the multiplexed optical signals output by each of the optical multiplexers 12-1-1 and 12-2-1 are in phase. Therefore, the two detected RF signals output by the photomixers 13-1 and 13-3 are also in phase. This is also true for the relationship between the optical multiplexers 12-1-2 and 12-2-2. Therefore, the RF frequency band terms in the results of square detection by the photomixers 13-2 and 13-4 are the same, and as a result, the detected RF signals output by the photomixers 13-1 to 13-4 are all in phase.
 RF合波部16のRF合波器17は、フォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号を合成することにより、フォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号の同位相成分が合成されることになる。RF合波器17は、合成したRF信号を出力し(S7)、これにより、処理が終了する。RF合波器17が合成したRF信号は、ビーム90-2の方向から到来した到来波に対応する受信信号になる。例えば、復調処理を行う装置が受信指向性制御装置1に接続して、RF合波器17が出力する受信信号を取り込んで復調処理を行うことにより、受信信号に重畳されたデータなどを得ることが可能になる。 The RF combiner 17 of the RF combiner unit 16 combines the detected RF signals output by the photomixers 13-1 to 13-4, resulting in the combination of in-phase components of the detected RF signals output by the photomixers 13-1 to 13-4. The RF combiner 17 outputs the combined RF signal (S7), and the process ends. The RF signal combined by the RF combiner 17 becomes a received signal corresponding to the incoming wave arriving from the direction of the beam 90-2. For example, if a device that performs demodulation processing is connected to the reception directivity control device 1 and takes in the received signal output by the RF combiner 17 and performs demodulation processing, it becomes possible to obtain data superimposed on the received signal.
 なお、ビーム90-2の方向を所望方向としている場合に、所望方向に一致しないビーム90-1,90-3,90-4からの到来波が存在したとしても、これらの到来波に対してフォトミキサ13-1~13-4が出力する検波RF信号は同位相にはならない。したがって、RF合波器17は、ビーム90-1,90-3,90-4の方向からの到来波に対する受信信号を出力することはない。 In addition, when the direction of beam 90-2 is the desired direction, even if there are incoming waves from beams 90-1, 90-3, and 90-4 that do not match the desired direction, the detected RF signals output by photomixers 13-1 to 13-4 for these incoming waves will not be in phase. Therefore, RF combiner 17 will not output a received signal for incoming waves from the directions of beams 90-1, 90-3, and 90-4.
 ビーム90-2とは別のビーム90-1,90-3,90-4のいずれか1つをユーザが所望方向として指定した場合、上記したビーム90-2の場合と同様に、指定した所望方向に対応するビーム90-1,90-3,90-4の方向から到来する到来波に対応する受信信号のみが得られることになる。 If the user specifies one of the beams 90-1, 90-3, and 90-4 other than beam 90-2 as the desired direction, then, as in the case of beam 90-2 described above, only received signals corresponding to the incoming waves coming from the direction of beams 90-1, 90-3, and 90-4 corresponding to the specified desired direction will be obtained.
(第1の実施形態による効果)
 上記の第1の実施形態の受信指向性制御装置において、行方向位相傾斜付与部20は、列が同一であるSSB変調器11-1-1,11-2-1の組み合わせと、SSB変調器11-1-2,11-2-2の組み合わせの各々の組み合わせとに対して、指定した所望方向に一致する方向を有する、いずれか1つのビーム90-1~90-4に対応する行方向位相傾斜の「-1」倍の位相傾斜を有する2つの第1光信号である行光信号を供給するようにしている。これにより、組み合わせの各々に含まれる2個のSSB変調器が出力する出力光信号は同位相になる。
(Effects of the First Embodiment)
In the reception directivity control device of the first embodiment described above, the row direction phase gradient imparting unit 20 supplies row optical signals, which are two first optical signals having a phase gradient of "-1" times the row direction phase gradient corresponding to any one of the beams 90-1 to 90-4 having a direction that matches the specified desired direction, to each combination of the combination of the SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1 in the same column and the combination of the SSB modulators 11-1-2 and 11-2-2. As a result, the output optical signals output by the two SSB modulators included in each combination have the same phase.
 列方向位相傾斜付与部30は、行が同一である光合波器12-1-1,12-1-2の組み合わせと、光合波器12-2-1,12-2-2の組み合わせの各々の組み合わせとに対して、指定した所望方向に一致する方向を有する、いずれか1つのビーム90-1~90-4に対応する列方向位相傾斜と同一の位相傾斜のある2つの第2光信号である列光信号を供給するようにしている。これにより、組み合わせの各々に含まれる2個の光合波器が出力する合波光信号の間には、搬送波成分と側帯波成分の両方の成分において、同一の位相差が存在することになる。したがって、フォトミキサ13-1~13-4が自乗検波することにより得られる検波RF信号は、行方向位相傾斜と列方向位相傾斜が反映された2次元の位相傾斜が与えられていることになるので、全て同位相になる。同位相になった検波RF信号がRF合波器17により合成されることで、所望方向から到来する到来波に対応する受信信号のみが得られることになる。 The column-direction phase gradient imparting unit 30 supplies column optical signals, which are two second optical signals having the same phase gradient as the column-direction phase gradient corresponding to any one of the beams 90-1 to 90-4, which has a direction that matches the specified desired direction, to each combination of the optical multiplexers 12-1-1 and 12-1-2 that are in the same row and each combination of the optical multiplexers 12-2-1 and 12-2-2. As a result, the same phase difference exists between the combined optical signals output by the two optical multiplexers included in each combination in both the carrier wave component and the sideband wave component. Therefore, the detected RF signals obtained by the square detection of the photomixers 13-1 to 13-4 are given a two-dimensional phase gradient that reflects the row-direction phase gradient and the column-direction phase gradient, so that they are all in phase. The detected RF signals with the same phase are combined by the RF multiplexer 17, so that only the received signal corresponding to the incoming wave arriving from the desired direction is obtained.
 図1に示す受信指向性制御装置1に接続するアレーアンテナ80は、2×2のアレーアンテナであり、アンテナ素子数は「4」であるが、アンテナ素子数を増加させてもよい。アンテナ素子数を増加させた場合、SSB変調器11-1-1~11-2-2、光合波器12-1-1~12-2-2及びフォトミキサ13-1~13-4の各々の個数がアンテナ素子数と同数になるように増加させる構成変更を行う必要がある。行方向位相傾斜付与部20に対しては、出力ポート24-3,24-4の数が、行方向のアンテナ素子数の数と同数になるように構成変更が行われる。列方向位相傾斜付与部30に対しては、出力ポート34-3,34-4の数が、列方向のアンテナ素子数の数と同数になるように構成変更が行われる。更に、行方向位相傾斜付与部20と、列方向位相傾斜付与部30とにおいて、出力ポート数の増加に伴う位相傾斜付与のロジックを追加するという構成変更が行われる。 The array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1 shown in FIG. 1 is a 2×2 array antenna, and the number of antenna elements is "4", but the number of antenna elements may be increased. When the number of antenna elements is increased, it is necessary to change the configuration so that the number of SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2, optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2, and photomixers 13-1 to 13-4 is increased to the same number as the number of antenna elements. The row-direction phase tilt applying unit 20 is changed in configuration so that the number of output ports 24-3, 24-4 is the same as the number of antenna elements in the row direction. The column-direction phase tilt applying unit 30 is changed in configuration so that the number of output ports 34-3, 34-4 is the same as the number of antenna elements in the column direction. Furthermore, the row-direction phase tilt applying unit 20 and the column-direction phase tilt applying unit 30 are changed in configuration to add logic for applying a phase tilt in accordance with the increase in the number of output ports.
 ただし、受信指向性制御装置1では、特許文献1,2のように列方向の位相傾斜を波長分散線路によって直接的に与えている構成ではなく、列方向走査用行列回路34が生成する列方向位相傾斜と同一の位相傾斜を付与した第2光信号によって与える構成になっている。そのため、受信指向性制御装置1において、アンテナ素子数を増加させても、上記のような構成変更を行うに留まり、特許文献1,2のように位相傾斜を付与する回路の規模が大幅に増加するということはない。受信指向性制御装置1において、SSB変調器11-1-1~11-2-2以外の回路構成は、特許文献1,2に開示されている技術のように立体的な構成ではなく、平面的に構成することが可能であり、アレーアンテナ80のアンテナ素子数が増加したとしても、平面的な拡張が行われるに留まる。そのため、アンテナ素子数を増加させたとしても、受信指向性制御装置1において、大幅に部品数及び配線数が増加したり、回路構造が複雑になったりすることはない。したがって、第1の実施形態の受信指向性制御装置1により、アレーアンテナ80において受信指向性の制御を行う際に、アレーアンテナ80の規模が大きくなっても、小型化及び量産化に適した簡易な構造の回路による実装を行うことが可能になる。 However, in the reception directivity control device 1, unlike Patent Documents 1 and 2, the column-direction phase gradient is not directly applied by the wavelength dispersion line, but is applied by the second optical signal to which the same phase gradient as the column-direction phase gradient generated by the column-direction scanning matrix circuit 34 is applied. Therefore, even if the number of antenna elements is increased in the reception directivity control device 1, the above-mentioned configuration change is only made, and the scale of the circuit that applies the phase gradient does not increase significantly as in Patent Documents 1 and 2. In the reception directivity control device 1, the circuit configuration other than the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 can be configured two-dimensionally, not three-dimensionally as in the technology disclosed in Patent Documents 1 and 2, and even if the number of antenna elements of the array antenna 80 increases, it is only expanded two-dimensionally. Therefore, even if the number of antenna elements is increased, the number of parts and wiring in the reception directivity control device 1 does not increase significantly, and the circuit structure does not become complicated. Therefore, when controlling the reception directivity of the array antenna 80 using the reception directivity control device 1 of the first embodiment, even if the size of the array antenna 80 becomes large, it is possible to implement it using a circuit with a simple structure that is suitable for miniaturization and mass production.
(第1の実施形態の他の構成例)
 上記の第1の実施形態の受信指向性制御装置1では、受信指向性の方向として4方向のビーム90-1~90-4を指定することができるようにしているが、4方向以上を指定するようにしてもよい。例えば、行方向位相傾斜として+2φ,φ,-φ,-2φの4つを行方向走査用行列回路24において設定できるようにし、列方向位相傾斜として+2φ,φ,-φ,-2φの4つを列方向走査用行列回路34において設定できるようにすれば、16方向のビームを指定することが可能になる。
(Another configuration example of the first embodiment)
In the reception directivity control device 1 of the first embodiment described above, four beams 90-1 to 90-4 can be specified as the direction of reception directivity, but more than four directions may be specified. For example, if four row-direction phase inclinations, +2φ V , φ V , −φ V , and −2φ V , can be set in the row-direction scanning matrix circuit 24, and four column-direction phase inclinations, +2φ H , φ H , −φ H , and −2φ H , can be set in the column-direction scanning matrix circuit 34, it becomes possible to specify beams in 16 directions.
 この場合、行方向走査用切替回路23は、4つの行方向位相傾斜の各々に対応する4個の出力ポートを備え、行方向走査用行列回路24は、4つの行方向位相傾斜の各々に対応する4個の入力ポートを備えることになる。列方向走査用切替回路33は、4つの列方向位相傾斜の各々に対応する4個の出力ポートを備え、列方向走査用行列回路34は、4つの列方向位相傾斜の各々に対応する4個の入力ポートを備えることになる。 In this case, the row scanning switching circuit 23 has four output ports corresponding to each of the four row phase gradients, and the row scanning matrix circuit 24 has four input ports corresponding to each of the four row phase gradients. The column scanning switching circuit 33 has four output ports corresponding to each of the four column phase gradients, and the column scanning matrix circuit 34 has four input ports corresponding to each of the four column phase gradients.
 受信指向性制御装置1において、例えば、行方向位相傾斜として+2φ,φ,-φ,-2φの4つを行方向走査用行列回路24において設定できるようにし、列方向位相傾斜としてφ,-φの2つを列方向走査用行列回路34に設定できるようにするなど、行方向において形成できるビームの方向数と、列方向において形成できるビームの方向数とを異なる数にするようにしてもよい。 In the reception directivity control device 1, for example, four row-direction phase tilts, +2φ V , φ V , -φ V , -2φ V , can be set in the row-direction scanning matrix circuit 24, and two column-direction phase tilts, φ H , -φ H , can be set in the column-direction scanning matrix circuit 34, so that the number of beam directions that can be formed in the row direction and the number of beam directions that can be formed in the column direction may be made different.
(第2の実施形態)
 図4は、第2の実施形態の受信指向性制御装置1aの内部構成と、受信指向性制御装置1aに接続されるアレーアンテナ80と、アレーアンテナ80において形成されるビーム90a-1~90a-4とを示すブロック図である。第2の実施形態において、第1の実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
Second Embodiment
4 is a block diagram showing the internal configuration of the reception directivity control device 1a of the second embodiment, an array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1a, and beams 90a-1 to 90a-4 formed by the array antenna 80. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only the different components will be described below.
 第2の実施形態では、アレーアンテナ80によって形成されるビーム90a-1,90a-2,90a-3,90a-4において生じる列方向位相傾斜が、第1の実施形態のビーム90-1,90-2,90-3,90-4において生じる列方向位相傾斜と異なる。第2の実施形態における列方向位相傾斜は、φ、または、-φではなく、φ、または、-φであり、列方向位相傾斜の絶対値が、行方向位相傾斜の絶対値に一致する。そのため、ビーム90a-1~90a-4による位相傾斜を(行方向位相傾斜,列方向位相傾斜)の形式で記載すると、ビーム90a-2は(φ,φ)となり、ビーム90a-1は(φ,-φ)となり、ビーム90a-4は(-φ,φ)となり、ビーム90a-3は(-φ,-φ)となる。 In the second embodiment, the column-wise phase tilt occurring in the beams 90a-1, 90a-2, 90a-3, and 90a-4 formed by the array antenna 80 is different from the column-wise phase tilt occurring in the beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4 in the first embodiment. The column-wise phase tilt in the second embodiment is φ V or -φ V , not φ H or -φ H , and the absolute value of the column-wise phase tilt coincides with the absolute value of the row-wise phase tilt. Therefore, when the phase tilts of the beams 90a-1 to 90a-4 are written in the form of (row-wise phase tilt, column-wise phase tilt), the beam 90a-2 is (φ V , φ V ), the beam 90a-1 is (φ V , -φ V ), the beam 90a-4 is (-φ V , φ V ), and the beam 90a-3 is (-φ V , -φ V ).
 受信指向性制御装置1aは、電光変換部11、光合波部12、光電変換部13、RF合波部16、位相傾斜付与部50、第1光源41a及び第2光源42aを備える。第1光源41aと第2光源42aの各々は、同一周波数であって偏波モードが異なるCW光を生成する。第1光源41aは、TE(Transverse Magnetic)の偏波モード(以下、TE偏波という)を有するCW光を生成する。第2光源42aは、TM(Transverse Electric)の偏波モード(以下、TM偏波という)を有するCW光を生成する。ただし、第2光源42aの振幅は、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調の変調度に応じて定められる振幅である。以下、第1光源41aが生成するCW光を第1光信号といい、第2光源42aが生成するCW光を第2光信号という。 The receiving directivity control device 1a includes an electro-optical conversion unit 11, an optical multiplexing unit 12, an opto-electrical conversion unit 13, an RF multiplexing unit 16, a phase tilt imparting unit 50, a first light source 41a, and a second light source 42a. The first light source 41a and the second light source 42a each generate CW light of the same frequency but different polarization modes. The first light source 41a generates CW light having a TE (Transverse Magnetic) polarization mode (hereinafter referred to as TE polarization). The second light source 42a generates CW light having a TM (Transverse Electric) polarization mode (hereinafter referred to as TM polarization). However, the amplitude of the second light source 42a is an amplitude determined according to the modulation degree of the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2. Hereinafter, the CW light generated by the first light source 41a is referred to as the first optical signal, and the CW light generated by the second light source 42a is referred to as the second optical signal.
 位相傾斜付与部50は、行方向走査指示回路22、行方向走査用切替回路23、列方向走査指示回路32、列方向走査用切替回路33a、走査用行列回路51、偏波合波器52-1,52-2、偏波分離器53-1,53-2、偏波回転器54-1,54-2及び分配器25-1,25-2,35-1,35-2を備える。 The phase tilt applying unit 50 includes a row direction scanning instruction circuit 22, a row direction scanning switching circuit 23, a column direction scanning instruction circuit 32, a column direction scanning switching circuit 33a, a scanning matrix circuit 51, polarization multiplexers 52-1 and 52-2, polarization separators 53-1 and 53-2, polarization rotators 54-1 and 54-2, and distributors 25-1, 25-2, 35-1, and 35-2.
 行方向走査用切替回路23は、第1光源41aに接続し、列方向走査用切替回路33aは、第2光源42aに接続する。列方向走査用切替回路33aは、2個の出力ポート33a-1,33a-2を備える。第1の実施形態の列方向走査用切替回路33では、出力ポート33-1を列方向指示情報「右向き」に対応付け、出力ポート33-2を列方向指示情報「左向き」に対応付けていた。これとは逆に、列方向走査用切替回路33aでは、出力ポート33a-1を列方向指示情報「左向き」に対応付け、出力ポート33a-2を列方向指示情報「右向き」に対応付けている。 The row scanning switching circuit 23 is connected to the first light source 41a, and the column scanning switching circuit 33a is connected to the second light source 42a. The column scanning switching circuit 33a has two output ports 33a-1 and 33a-2. In the column scanning switching circuit 33 of the first embodiment, the output port 33-1 is associated with the column direction instruction information "rightward", and the output port 33-2 is associated with the column direction instruction information "leftward". Conversely, in the column scanning switching circuit 33a, the output port 33a-1 is associated with the column direction instruction information "leftward", and the output port 33a-2 is associated with the column direction instruction information "rightward".
 偏波合波器52-1は、行方向走査用切替回路23の出力ポート23-1と、列方向走査用切替回路33aの出力ポート33a-1とに接続する。偏波合波器52-1は、出力ポート23-1が出力するTE偏波の第1光信号と、出力ポート33a-1が出力するTM偏波の第2光信号とを合波する。偏波合波器52-2は、行方向走査用切替回路23の出力ポート23-2と、列方向走査用切替回路33aの出力ポート33a-2とに接続する。偏波合波器52-2は、出力ポート23-2が出力するTE偏波の第1光信号と、出力ポート33a-2が出力するTM偏波の第2光信号とを合波する。 The polarization multiplexer 52-1 is connected to the output port 23-1 of the row scanning switching circuit 23 and the output port 33a-1 of the column scanning switching circuit 33a. The polarization multiplexer 52-1 multiplexes the first optical signal of TE polarization output from the output port 23-1 and the second optical signal of TM polarization output from the output port 33a-1. The polarization multiplexer 52-2 is connected to the output port 23-2 of the row scanning switching circuit 23 and the output port 33a-2 of the column scanning switching circuit 33a. The polarization multiplexer 52-2 multiplexes the first optical signal of TE polarization output from the output port 23-2 and the second optical signal of TM polarization output from the output port 33a-2.
 走査用行列回路51は、2個の入力ポート51-1,51-2と、2個の出力ポート51-3,51-4とを備える。入力ポート51-1は、偏波合波器52-1に接続し、入力ポート51-2は、偏波合波器52-2に接続する。出力ポート51-3は、偏波分離器53-1に接続し、出力ポート51-4は、偏波分離器53-2に接続する。 The scanning matrix circuit 51 has two input ports 51-1 and 51-2 and two output ports 51-3 and 51-4. The input port 51-1 is connected to the polarization multiplexer 52-1, and the input port 51-2 is connected to the polarization multiplexer 52-2. The output port 51-3 is connected to the polarization separator 53-1, and the output port 51-4 is connected to the polarization separator 53-2.
 走査用行列回路51は、入力ポート51-1より供給される光信号に対して、出力ポート51-3と出力ポート51-4の各々が出力する2つの光信号が、位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。走査用行列回路51は、入力ポート51-2より供給される光信号に対して、出力ポート51-3と出力ポート51-4の各々が出力する2つの光信号が、位相傾斜-φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。 The scanning matrix circuit 51 imparts a phase tilt to the optical signal supplied from the input port 51-1 such that two optical signals output from each of the output ports 51-3 and 51-4 have a phase tilt that is "-1" times the phase tilt φ V. The scanning matrix circuit 51 imparts a phase tilt to the optical signal supplied from the input port 51-2 such that two optical signals output from each of the output ports 51-3 and 51-4 have a phase tilt that is "-1" times the phase tilt -φ V.
 偏波分離器53-1は、分配器25-1と、偏波回転器54-1とに接続する。偏波分離器53-1は、走査用行列回路51の出力ポート51-3が出力する光信号を、TE偏波の光信号と、TM偏波の光信号とに分離する。偏波分離器53-1は、分離したTE偏波の光信号、すなわち第1光信号を分配器25-1に出力し、分離したTM偏波の光信号、すなわち第2光信号を偏波回転器54-1に出力する。 The polarization separator 53-1 is connected to the distributor 25-1 and the polarization rotator 54-1. The polarization separator 53-1 separates the optical signal output by the output port 51-3 of the scanning matrix circuit 51 into a TE polarized optical signal and a TM polarized optical signal. The polarization separator 53-1 outputs the separated TE polarized optical signal, i.e., the first optical signal, to the distributor 25-1, and outputs the separated TM polarized optical signal, i.e., the second optical signal, to the polarization rotator 54-1.
 偏波分離器53-2は、分配器25-2と、偏波回転器54-2とに接続する。偏波分離器53-2は、走査用行列回路51の出力ポート51-4が出力する光信号を、TE偏波の光信号と、TM偏波の光信号とに分離する。偏波分離器53-2は、分離したTE偏波の光信号、すなわち第1光信号を分配器25-2に出力し、分離したTM偏波の光信号、すなわち第2光信号を偏波回転器54-2に出力する。 The polarization separator 53-2 is connected to the distributor 25-2 and the polarization rotator 54-2. The polarization separator 53-2 separates the optical signal output by the output port 51-4 of the scanning matrix circuit 51 into a TE-polarized optical signal and a TM-polarized optical signal. The polarization separator 53-2 outputs the separated TE-polarized optical signal, i.e., the first optical signal, to the distributor 25-2, and outputs the separated TM-polarized optical signal, i.e., the second optical signal, to the polarization rotator 54-2.
 偏波回転器54-1は、偏波分離器53-1が出力するTM偏波の第2光信号を、偏波を回転させてTE偏波の第2光信号に変換し、変換したTE偏波の第2光信号を分配器35-1に出力する。偏波回転器54-2は、偏波分離器53-2が出力するTM偏波の第2光信号を、偏波を回転させてTE偏波の第2光信号に変換し、変換したTE偏波の第2光信号を分配器35-2に出力する。 The polarization rotator 54-1 rotates the polarization of the TM polarized second optical signal output by the polarization separator 53-1 to convert it into a TE polarized second optical signal, and outputs the converted TE polarized second optical signal to the distributor 35-1. The polarization rotator 54-2 rotates the polarization of the TM polarized second optical signal output by the polarization separator 53-2 to convert it into a TE polarized second optical signal, and outputs the converted TE polarized second optical signal to the distributor 35-2.
(第2の実施形態の受信指向性制御装置1aによる処理)
 第2の実施形態の受信指向性制御装置1aによる処理について、図3に示す第1の実施形態の受信指向性制御装置1による処理の流れを示したフローチャートを参照しつつ説明する。
(Processing by the reception directivity control device 1a of the second embodiment)
The process performed by the reception directivity control device 1a of the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3, which illustrates the flow of the process performed by the reception directivity control device 1 of the first embodiment.
 以下、ユーザが所望する所望方向が、ビーム90a-2の方向であるとする。第1の実施形態において、所望方向をビーム90-2とした場合と同一のS1の処理が行われ、その結果として、行方向走査指示回路22は、行方向指示情報「上向き」を行方向走査用切替回路23に出力する。列方向走査指示回路32は、列方向指示情報「右向き」を列方向走査用切替回路33aに出力する。 In the following, it is assumed that the desired direction desired by the user is the direction of beam 90a-2. In the first embodiment, the same process of S1 is carried out as when the desired direction is beam 90-2, and as a result, the row direction scanning instruction circuit 22 outputs row direction instruction information "upward" to the row direction scanning switching circuit 23. The column direction scanning instruction circuit 32 outputs column direction instruction information "rightward" to the column direction scanning switching circuit 33a.
 S2,S4の処理として以下の処理が行われる。行方向走査用切替回路23は、行方向走査指示回路22から行方向指示情報「上向き」を受けると、行方向指示情報「上向き」に対応する出力ポート23-1を選択する。行方向走査用切替回路23は、第1光源41aが出力するTE偏波の第1光信号を取り込み、図4の行方向走査用切替回路23内の点線で示すように、取り込んだ第1光信号を、選択した出力ポート23-1から出力する。 The following processing is carried out as the processing of S2 and S4. When the row direction scanning switching circuit 23 receives the row direction instruction information "upward" from the row direction scanning instruction circuit 22, it selects the output port 23-1 corresponding to the row direction instruction information "upward". The row direction scanning switching circuit 23 takes in the first optical signal of TE polarization output by the first light source 41a, and outputs the taken-in first optical signal from the selected output port 23-1, as shown by the dotted line in the row direction scanning switching circuit 23 in FIG. 4.
 列方向走査用切替回路33aは、列方向走査指示回路32から列方向指示情報「右向き」を受けると、列方向指示情報「右向き」に対応する出力ポート33a-2を選択する。列方向走査用切替回路33aは、第2光源42aが出力するTM偏波の第2光信号を取り込み、図4の列方向走査用切替回路33a内の点線で示すように、取り込んだ第2光信号を、選択した出力ポート33a-2から出力する。 When the column direction scanning switching circuit 33a receives the column direction instruction information "rightward" from the column direction scanning instruction circuit 32, it selects the output port 33a-2 that corresponds to the column direction instruction information "rightward." The column direction scanning switching circuit 33a takes in the second optical signal of TM polarization output by the second light source 42a, and outputs the taken-in second optical signal from the selected output port 33a-2, as shown by the dotted line in the column direction scanning switching circuit 33a in FIG. 4.
 これにより、行方向走査用切替回路23において、出力ポート23-1が第1光信号を出力し、列方向走査用切替回路33aにおいて、出力ポート33a-1が何も出力していない状態になる。そのため、偏波合波器52-1は、行方向走査用切替回路23の出力ポート23-1が出力する第1光信号を、走査用行列回路51の入力ポート51-1に出力する。行方向走査用切替回路23において、出力ポート23-2が何も出力しておらず、列方向走査用切替回路33aにおいて、出力ポート33a-2が第2光信号を出力している状態になる。そのため、偏波合波器52-2は、列方向走査用切替回路33aの出力ポート33a-2が出力する第2光信号を、走査用行列回路51の入力ポート51-2に出力する。 As a result, in the row-direction scanning switching circuit 23, the output port 23-1 outputs the first optical signal, and in the column-direction scanning switching circuit 33a, the output port 33a-1 outputs nothing. Therefore, the polarization multiplexer 52-1 outputs the first optical signal output by the output port 23-1 of the row-direction scanning switching circuit 23 to the input port 51-1 of the scanning matrix circuit 51. In the row-direction scanning switching circuit 23, the output port 23-2 outputs nothing, and in the column-direction scanning switching circuit 33a, the output port 33a-2 outputs the second optical signal. Therefore, the polarization multiplexer 52-2 outputs the second optical signal output by the output port 33a-2 of the column-direction scanning switching circuit 33a to the input port 51-2 of the scanning matrix circuit 51.
 走査用行列回路51は、入力ポート51-1から第1光信号を取り込み、取り込んだ第1光信号に対して、出力ポート51-3と出力ポート51-4の各々が出力する2つの光信号が、位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。走査用行列回路51は、位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜を付与した第1光信号を、出力ポート51-3と、出力ポート51-4とから出力する。これにより、出力ポート51-4が出力する第1光信号は、出力ポート51-3が出力する第1光信号より位相がφ進んだ光信号になる。 The scanning matrix circuit 51 receives a first optical signal from an input port 51-1, and imparts a phase tilt to the received first optical signal so that two optical signals output from the output ports 51-3 and 51-4 have a phase tilt of "-1" times the phase tilt φ V. The scanning matrix circuit 51 outputs the first optical signal to which a phase tilt of "-1" times the phase tilt φ V has been imparted from the output ports 51-3 and 51-4. As a result, the first optical signal output from the output port 51-4 becomes an optical signal whose phase leads that of the first optical signal output from the output port 51-3 by φ V.
 走査用行列回路51は、入力ポート51-2から第2光信号を取り込み、取り込んだ第2光信号に対して、出力ポート51-3と出力ポート51-4の各々が出力する2つの光信号が、位相傾斜-φの「-1」倍、すなわち、位相傾斜φと同一の位相傾斜を有するように位相傾斜を付与する。走査用行列回路51は、位相傾斜を付与した第2光信号を、出力ポート51-3と、出力ポート51-4とから出力する。これにより、出力ポート51-4が出力する第2光信号は、出力ポート51-3が出力する第2光信号より位相がφ遅れた光信号になる。 The scanning matrix circuit 51 receives a second optical signal from the input port 51-2, and imparts a phase tilt to the received second optical signal so that two optical signals output from the output ports 51-3 and 51-4 have a phase tilt that is "-1" times the phase tilt -φV , i.e., the same phase tilt as the phase tilt φV . The scanning matrix circuit 51 outputs the second optical signal to which the phase tilt has been imparted from the output ports 51-3 and 51-4. As a result, the second optical signal output from the output port 51-4 becomes an optical signal whose phase is delayed by φV from the second optical signal output from the output port 51-3.
 偏波分離器53-1は、出力ポート51-3が出力するTE偏波の第1光信号と、TM偏波の第2光信号とを分離し、分離したTE偏波の第1光信号を分配器25-1に出力し、分離したTM偏波の第2光信号を偏波回転器54-1に出力する。偏波回転器54-1は、偏波分離器53-1が出力するTM偏波の第2光信号を、TE偏波の第2光信号に変換し、変換したTE偏波の第2光信号を分配器35-1に出力する。 The polarization separator 53-1 separates the first optical signal of TE polarization and the second optical signal of TM polarization output by the output port 51-3, outputs the separated first optical signal of TE polarization to the distributor 25-1, and outputs the separated second optical signal of TM polarization to the polarization rotator 54-1. The polarization rotator 54-1 converts the second optical signal of TM polarization output by the polarization separator 53-1 into a second optical signal of TE polarization, and outputs the converted second optical signal of TE polarization to the distributor 35-1.
 偏波分離器53-2は、出力ポート51-4が出力するTE偏波の第1光信号と、TM偏波の第2光信号とを分離し、分離したTE偏波の第1光信号を分配器25-2に出力し、分離したTM偏波の第2光信号を偏波回転器54-2に出力する。偏波回転器54-2は、偏波分離器53-2が出力するTM偏波の第2光信号を、TE偏波の第2光信号に変換し、変換したTE偏波の第2光信号を分配器35-2に出力する。 The polarization separator 53-2 separates the first optical signal of TE polarization and the second optical signal of TM polarization output by the output port 51-4, outputs the separated first optical signal of TE polarization to the distributor 25-2, and outputs the separated second optical signal of TM polarization to the polarization rotator 54-2. The polarization rotator 54-2 converts the second optical signal of TM polarization output by the polarization separator 53-2 into a second optical signal of TE polarization, and outputs the converted second optical signal of TE polarization to the distributor 35-2.
 これにより、分配器25-2が出力する第1光信号は、分配器25-1が出力する第1光信号よりも位相がφ進んだ光信号になる。分配器35-2が出力する第2光信号は、分配器35-1が出力する第2光信号よりも位相がφ遅れた光信号になる。分配器25-1,25-2,35-1,35-2が出力する光信号は、いずれもTE偏波になり、偏波モードが一致した光信号になる。 As a result, the first optical signal output by the distributor 25-2 becomes an optical signal whose phase is ahead of the first optical signal output by the distributor 25-1 by φ V. The second optical signal output by the distributor 35-2 becomes an optical signal whose phase is behind the second optical signal output by the distributor 35-1 by φ V. The optical signals output by the distributors 25-1, 25-2, 35-1, and 35-2 are all TE polarized, and become optical signals with matching polarization modes.
 S3,S5,S6,S7の処理については、第1の実施形態の処理において、φをφに読み替えた処理が行われる。これにより、第1の実施形態と同様に、ビーム90a-2の方向から到来する到来波の受信信号のみが得られることになる。 The processes of S3, S5, S6, and S7 are the same as those of the first embodiment, except that φ H is replaced with φ V. As a result, like the first embodiment, only the received signal of the incoming wave coming from the direction of the beam 90a-2 is obtained.
(第2の実施形態による効果)
 第2の実施形態の受信指向性制御装置1aは、上記した第1の実施形態の受信指向性制御装置1による効果に加えて、更に、部品数及び配線数を削減することができるという効果を奏する。すなわち、第1の実施形態の受信指向性制御装置1では、行方向走査用行列回路24と、列方向走査用行列回路34とを備えているが、第2の実施形態では、1つの走査用行列回路51によって、行方向走査用行列回路24と、列方向走査用行列回路34とが行っていた処理を実現することが可能になる。第2の実施形態の受信指向性制御装置1aでは、行方向位相傾斜の絶対値と、列方向位相傾斜の絶対値とを一致させなければならないという制約があるものの、用いる行列回路の数を削減することができるので、受信指向性制御装置1aの全体の製造コストやサイズを、第1の実施形態の受信指向性制御装置1よりも低減させることができることになる。
(Effects of the Second Embodiment)
The reception directivity control device 1a of the second embodiment has the effect of reducing the number of components and wiring in addition to the effect of the reception directivity control device 1 of the first embodiment described above. That is, the reception directivity control device 1 of the first embodiment includes the row direction scanning matrix circuit 24 and the column direction scanning matrix circuit 34, but in the second embodiment, a single scanning matrix circuit 51 can realize the processing performed by the row direction scanning matrix circuit 24 and the column direction scanning matrix circuit 34. Although the reception directivity control device 1a of the second embodiment has a constraint that the absolute value of the row direction phase gradient must match the absolute value of the column direction phase gradient, the number of matrix circuits used can be reduced, so that the overall manufacturing cost and size of the reception directivity control device 1a can be reduced compared to the reception directivity control device 1 of the first embodiment.
 なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と同様に、アレーアンテナ80のアンテナ素子数を増加させるようにしてもよい。この場合に、アレーアンテナ80の行方向のアンテナ素子数と、列方向のアンテナ素子数とを異なる数にすることも可能である。ただし、そのようにする場合、走査用行列回路51の出力ポート51-3,51-4の数を、行方向のアンテナ素子数と列方向のアンテナ素子数のうち、数が多い方のアンテナ素子数の数にする必要がある。 In the second embodiment, the number of antenna elements of the array antenna 80 may be increased, as in the first embodiment. In this case, it is also possible to make the number of antenna elements in the row direction of the array antenna 80 different from the number of antenna elements in the column direction. However, in this case, the number of output ports 51-3, 51-4 of the scanning matrix circuit 51 must be set to the larger of the number of antenna elements in the row direction and the number of antenna elements in the column direction.
 第1の実施形態と同様に、行方向位相傾斜の数と、列方向位相傾斜の数とを増加させるようにしてもよい。この場合に、行方向位相傾斜を、例えば、+2φ,φ,-φ,-2φの4つとし、列方向位相傾斜をφ,-φの2つにするということも可能である。ただし、そのようにする場合、走査用行列回路51の入力ポート51-1,51-2の数を、行方向位相傾斜の数と列方向位相傾斜の数のうち、数が多い方の位相傾斜の数にする必要がある。したがって、第2の実施形態の受信指向性制御装置1aにおいて、行方向のアンテナ素子数と、列方向のアンテナ素子数とを一致させ、行方向位相傾斜の数と、列方向位相傾斜の数とを一致させるようにする構成が、最も効率良く走査用行列回路51を利用できる構成になる。 As in the first embodiment, the number of row-direction phase gradients and the number of column-direction phase gradients may be increased. In this case, it is also possible to set the row-direction phase gradients to, for example, four, +2φ V , φ V , -φ V , and -2φ V , and set the column-direction phase gradients to two, φ V and -φ V. However, in this case, the number of input ports 51-1 and 51-2 of the scanning matrix circuit 51 must be set to the number of phase gradients that is greater among the number of row-direction phase gradients and the number of column-direction phase gradients. Therefore, in the reception directivity control device 1a of the second embodiment, a configuration in which the number of antenna elements in the row direction and the number of antenna elements in the column direction are made to match, and the number of row-direction phase gradients and the number of column-direction phase gradients are made to match, is a configuration that can most efficiently utilize the scanning matrix circuit 51.
(第2の実施形態の他の構成例)
 上記の第2の実施形態では、偏波分離器53-1,53-2が分離したTM偏波の第2光信号を、偏波回転器54-1,54-2によってTE偏波の第2光信号に変換することで、SSB変調器11-1-1~11-2-2と、光合波器12-1-1~12-2-2に供給される光信号の偏波モードが全てTE偏波になるようにしている。これに対して、逆に、SSB変調器11-1-1~11-2-2と、光合波器12-1-1~12-2-2に供給される光信号の偏波モードが全てTM偏波になるようにしてもよい。この場合、受信指向性制御装置1aは、以下のような構成になる。偏波回転器54-1が、偏波分離器53-1と分配器25-1の間に挿入され、偏波回転器54-2が、偏波分離器53-2と分配器25-2の間に挿入される。偏波分離器53-1と分配器35-1が直接接続され、偏波分離器53-2と分配器35-2とが直接接続される。偏波分離器53-1,53-2の各々は、分離したTE偏波の第1光信号を、各々に接続する偏波回転器54-1,54-2に出力し、分離したTM偏波の第2光信号を、各々に接続する分配器35-1,35-2に出力する。偏波回転器54-1,54-2の各々は、TE偏波の第1光信号をTM偏波の第1光信号に変換して、各々に接続する分配器25-1,25-2に出力する。これにより、SSB変調器11-1-1~11-2-2と、光合波器12-1-1~12-2-2に供給される光信号の偏波モードを、全てTM偏波にすることができる。
(Another configuration example of the second embodiment)
In the second embodiment, the polarization modes of the optical signals supplied to the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 are all TE polarized by converting the TM polarized second optical signals separated by the polarization separators 53-1 and 53-2 into TE polarized second optical signals by the polarization rotators 54-1 and 54-2. Conversely, the polarization modes of the optical signals supplied to the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 may all be TM polarized. In this case, the reception directivity control device 1a has the following configuration. The polarization rotator 54-1 is inserted between the polarization separator 53-1 and the distributor 25-1, and the polarization rotator 54-2 is inserted between the polarization separator 53-2 and the distributor 25-2. The polarization separator 53-1 and the distributor 35-1 are directly connected, and the polarization separator 53-2 and the distributor 35-2 are directly connected. Each of the polarization separators 53-1 and 53-2 outputs the separated first optical signal of TE polarization to the polarization rotators 54-1 and 54-2 connected to the respective polarization separators, and outputs the separated second optical signal of TM polarization to the distributors 35-1 and 35-2 connected to the respective polarization separators. Each of the polarization rotators 54-1 and 54-2 converts the first optical signal of TE polarization into the first optical signal of TM polarization and outputs it to the distributors 25-1 and 25-2 connected to the respective polarization separators. This makes it possible to make the polarization modes of the optical signals supplied to the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 all TM polarized.
(第3の実施形態)
 第1の実施形態の受信指向性制御装置1では、アレーアンテナ80によって形成する指向性の方向は、1方向のみであり、ビーム90-1,90-2,90-3,90-4のいずれか1つのビームを形成するようにしていた。これに対して、第3の実施形態では、複数のビームを並列して形成することができる、すなわち、マルチビームを形成することができる受信指向性制御装置1b,1cについて説明する。
Third Embodiment
In the reception directivity control device 1 of the first embodiment, the direction of directivity formed by the array antenna 80 is only one direction, and one of the beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4 is formed. In contrast, in the third embodiment, a description will be given of reception directivity control devices 1b and 1c that can form a plurality of beams in parallel, that is, that can form a multi-beam.
(第3の実施形態の受信指向性制御装置1bに関わる構成)
 図5は、2つのビームを並列して形成することができる受信指向性制御装置1bの内部構成と、受信指向性制御装置1bに接続されるアレーアンテナ80と、アレーアンテナ80において形成されるビーム90-1~90-4とを示すブロック図である。第3の実施形態において、第1の実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付している。以下、一例として、受信指向性制御装置1bが並列して形成する2つのビームが、ビーム90-1,90-2である場合について説明する。
(Configuration Related to the Reception Directivity Control Device 1b of the Third Embodiment)
5 is a block diagram showing the internal configuration of a reception directivity control device 1b capable of forming two beams in parallel, an array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1b, and beams 90-1 to 90-4 formed by the array antenna 80. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals. As an example, a case will be described below in which the two beams formed in parallel by the reception directivity control device 1b are beams 90-1 and 90-2.
 受信指向性制御装置1bは、電光変換部11、光合波部12、光電変換部13a、RF合波部16a、行方向位相傾斜付与部20a、列方向位相傾斜付与部30a、第1光源41-1,41-2及び第2光源42-1,42-2を備える。行方向位相傾斜付与部20aは、行方向走査用行列回路24と、分配器25-1,25-2とを備える。列方向位相傾斜付与部30aは、列方向走査用行列回路34と、分配器35-1,35-2とを備える。 The receiving directivity control device 1b includes an electrical-to-optical conversion unit 11, an optical multiplexing unit 12, an optical-to-electrical conversion unit 13a, an RF multiplexing unit 16a, a row-direction phase gradient imparting unit 20a, a column-direction phase gradient imparting unit 30a, first light sources 41-1, 41-2, and second light sources 42-1, 42-2. The row-direction phase gradient imparting unit 20a includes a row-direction scanning matrix circuit 24, and distributors 25-1, 25-2. The column-direction phase gradient imparting unit 30a includes a column-direction scanning matrix circuit 34, and distributors 35-1, 35-2.
 第1光源41-1と第2光源42-1は、ビーム90-1の形成に用いられる光源であり、同一の周波数のCW光を生成する。ここで、第1光源41-1と、第2光源42-1が生成するCW光の周波数を「ch1」とする。第1光源41-2と第2光源42-2は、ビーム90-2の形成に用いられる光源であり、同一の周波数のCW光であって「ch1」とは異なる周波数である「ch2」のCW光を生成する。ただし、第2光源42-1,42-2の振幅は、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調の変調度に応じて定められる振幅である。以下、第1光源41-1,41-2が生成するCW光を第1光信号ともいい、第2光源42-1,42-2が生成するCW光を第2光信号ともいう。 The first light source 41-1 and the second light source 42-1 are light sources used to form the beam 90-1, and generate CW light of the same frequency. Here, the frequency of the CW light generated by the first light source 41-1 and the second light source 42-1 is "ch1". The first light source 41-2 and the second light source 42-2 are light sources used to form the beam 90-2, and generate CW light of "ch2" which is the same frequency but different from "ch1". However, the amplitude of the second light sources 42-1 and 42-2 is an amplitude determined according to the modulation degree of the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2. Hereinafter, the CW light generated by the first light sources 41-1 and 41-2 is also referred to as the first optical signal, and the CW light generated by the second light sources 42-1 and 42-2 is also referred to as the second optical signal.
 ビーム90-1,90-2は、行方向については「上向き」である。そのため、第1光源41-1と第1光源41-2の両方が、行方向走査用行列回路24の入力ポート24-1に接続する。ビーム90-1は、列方向については「左向き」である。そのため、ビーム90-1の形成に用いられる第2光源42-1は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-2に接続する。ビーム90-2は、列方向については「右向き」である。そのため、ビーム90-2の形成に用いられる第2光源42-2は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-1に接続する。 Beams 90-1 and 90-2 are "upward" in the row direction. Therefore, both the first light source 41-1 and the first light source 41-2 are connected to the input port 24-1 of the row scanning matrix circuit 24. Beam 90-1 is "leftward" in the column direction. Therefore, the second light source 42-1 used to form beam 90-1 is connected to the input port 34-2 of the column scanning matrix circuit 34. Beam 90-2 is "rightward" in the column direction. Therefore, the second light source 42-2 used to form beam 90-2 is connected to the input port 34-1 of the column scanning matrix circuit 34.
 光電変換部13aは、4個の光分波器14-1~14-4と、8個のフォトミキサ13-1-1~13-4-2とを備える。光分波器14-1~14-4は、それぞれ光合波器12-1-1~12-2-2に接続する。光分波器14-1~14-4の各々は、各々に接続する光合波器12-1-1~12-2-2が出力する合波光信号を、周波数ch1の周波数帯の光信号と、周波数ch2の周波数帯の光信号とに分離する。 The photoelectric conversion unit 13a includes four optical splitters 14-1 to 14-4 and eight photomixers 13-1-1 to 13-4-2. The optical splitters 14-1 to 14-4 are connected to the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2, respectively. Each of the optical splitters 14-1 to 14-4 splits the multiplexed optical signals output by the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 connected to it into an optical signal in the frequency band of frequency ch1 and an optical signal in the frequency band of frequency ch2.
 ここで、「周波数Xの周波数帯」の用語は、周波数Xの近傍の一定の範囲の周波数帯を意味であり、周波数Xを含む場合もあれば、周波数Xを含まなくてもよい場合がある。なお、「X」の文字は、ch1,ch2のいずれかに置き換えられる文字である。第1の実施形態において、式(9)と式(13)を参照して説明したように、フォトミキサ13-1-1~13-4-2の各々には、SSB変調器11-1-1~11-2-2が出力する被変調光信号のUSB成分と、当該USB成分に対応する位相差を有する第2光信号との組み合わせが適切に供給される必要がある。そのため、光分波器14-1~14-4の各々には、当該組み合わせを適切に分離できる周波数ch1の周波数帯と、周波数ch2の周波数帯とが予め定められる。 Here, the term "frequency band of frequency X" means a certain range of frequency bands around frequency X, and may or may not include frequency X. The letter "X" is a letter that can be replaced with either ch1 or ch2. As described with reference to equations (9) and (13) in the first embodiment, each of the photomixers 13-1-1 to 13-4-2 needs to be appropriately supplied with a combination of the USB component of the modulated optical signal output by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 and a second optical signal having a phase difference corresponding to the USB component. For this reason, the frequency band of frequency ch1 and the frequency band of frequency ch2 that can appropriately separate the combination are predetermined for each of the optical splitters 14-1 to 14-4.
 より詳細に説明すると、例えば、光合波器12-1-2には、SSB変調器11-2-1から周波数ch1に関する光信号として、「Acos(ωC1+ωRF)t+φ」が供給され、列方向位相傾斜付与部30から周波数ch1に関する光信号として「Acos(ωC1t+φ)」が供給される。ここで、ωC1は、周波数ch1に対応する角周波数である。光合波器12-1-2には、第1の実施形態で説明したように、周波数ch2に関する光信号として、式(11)と式(12)に対応する「Acos(ωC2+ωRF)t-φ」と、「Acos(ωC2+ωRF)t-φ」とが供給される。ここで、ωC2は、周波数ch2に対応する角周波数である。 To explain in more detail, for example, the optical multiplexer 12-1-2 is supplied with "Acos(ω C1RF )t+φ H " as an optical signal related to frequency ch1 from the SSB modulator 11-2-1, and is supplied with "Acos(ω C1 t+φ H ) " as an optical signal related to frequency ch1 from the column-direction phase gradient imparting unit 30. Here, ω C1 is an angular frequency corresponding to frequency ch1. As described in the first embodiment, the optical multiplexer 12-1-2 is supplied with "Acos(ω C2 +ω RF )t-φ H " and "Acos(ω C2RF )t-φ H " corresponding to equations (11) and (12) as optical signals related to frequency ch2. Here, ω C2 is an angular frequency corresponding to frequency ch2.
 したがって、光合波器12-1-1に接続する光分波器14-2は、合波されている4つの光信号を「Acos(ωC1+ωRF)t+φ」と「Acos(ωC1t+φ)」の組み合わせと、「Acos(ωC2+ωRF)t-φ」と「Acos(ωC2t-φ)」の組み合わせとに分離することになる。つまり、周波数ch1の周波数帯とは、「Acos(ωC1+ωRF)t+φ」と「Acos(ωC1t+φ)」を含む周波数帯であり、周波数ch2の周波数帯とは、「Acos(ωC2+ωRF)t-φ」と「Acos(ωC2t-φ)」を含む周波数帯ということになる。この場合、周波数ch2の周波数帯は、周波数ch2を含むことになるが、周波数ch1の周波数帯は、周波数ch1を含まずに定めることもできる。 Therefore, the optical demultiplexer 14-2 connected to the optical multiplexer 12-1-1 separates the four multiplexed optical signals into a combination of "Acos( ωC1 + ωRF )t+ φH " and "Acos( ωC1 t+ φH )" and a combination of "Acos( ωC2 + ωRF )t- φH " and "Acos( ωC2 t- φH )." In other words, the frequency band of frequency ch1 is a frequency band that includes "Acos( ωC1 + ωRF )t+ φH " and "Acos( ωC1 t+ φH )," and the frequency band of frequency ch2 is a frequency band that includes "Acos( ωC2 + ωRF )t- φH " and "Acos( ωC2 t- φH )." In this case, the frequency band of frequency ch2 includes frequency ch2, but the frequency band of frequency ch1 can be determined not to include frequency ch1.
 第1の実施形態のフォトミキサ13-1~13-4の各々は、第1の実施形態において説明したように同一の構成であり、当該構成と同一の構成を、8個のフォトミキサ13-1-1~13-4-2の各々が備える。RF合波部16aは、2個のRF合波器17-1,17-2を備える。RF合波器17-1,17-2の各々は、第1の実施形態のRF合波器17と同一の構成を備える。 Each of the photomixers 13-1 to 13-4 in the first embodiment has the same configuration as described in the first embodiment, and each of the eight photomixers 13-1-1 to 13-4-2 has the same configuration. The RF multiplexing unit 16a has two RF multiplexers 17-1 and 17-2. Each of the RF multiplexers 17-1 and 17-2 has the same configuration as the RF multiplexer 17 in the first embodiment.
 フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1、13-4-1は、それぞれ入力側で光分波器14-1~14-4の周波数ch1の周波数帯の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-1に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1、13-4-1には、ビーム90-1の形成に用いられる周波数ch1の周波数帯の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 are each connected on the input side to the output terminals of the optical splitters 14-1 to 14-4 that output optical signals in the frequency band of ch1, and on the output side to the RF multiplexer 17-1. In other words, the photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 are supplied with optical signals in the frequency band of ch1 used to form the beam 90-1.
 フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2、13-4-2は、それぞれ入力側で光分波器14-1~14-4の周波数ch2の周波数帯の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-2に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2、13-4-2には、ビーム90-2の形成に用いられる周波数ch2の周波数帯の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 are each connected on the input side to the output terminals of the optical splitters 14-1 to 14-4 that output optical signals in the frequency band of ch2, and are each connected on the output side to the RF multiplexer 17-2. In other words, the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 are supplied with optical signals in the frequency band of ch2 used to form the beam 90-2.
(第3の実施形態の受信指向性制御装置1bによる処理)
 受信指向性制御装置1bによる処理について説明する。受信指向性制御装置1bにおいて、周波数ch1の第1光信号を生成する第1光源41-1、周波数ch1の第2光信号を生成する第2光源42-1、行方向位相傾斜付与部20a、列方向位相傾斜付与部30a、電光変換部11、光合波部12、光分波器14-1~14-4、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-4-1及びRF合波器17-1という組み合わせを第1組み合わせとする。
(Processing by the reception directivity control device 1b of the third embodiment)
The processing by the reception directivity control device 1b will be described. In the reception directivity control device 1b, a combination of a first light source 41-1 that generates a first optical signal of frequency ch1, a second light source 42-1 that generates a second optical signal of frequency ch1, a row-direction phase gradient applying unit 20a, a column-direction phase gradient applying unit 30a, an electro-optical conversion unit 11, an optical multiplexing unit 12, optical demultiplexers 14-1 to 14-4, photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, 13-4-1, and an RF multiplexer 17-1 is defined as a first combination.
 受信指向性制御装置1bにおいて、周波数ch2の第1光信号を生成する第1光源41-2、周波数ch2の第2光信号を生成する第2光源42-2、行方向位相傾斜付与部20a、列方向位相傾斜付与部30a、電光変換部11、光合波部12、光分波器14-1~14-4、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2及びRF合波器17-2という組み合わせを第2組み合わせとする。 In the reception directivity control device 1b, a combination of a first light source 41-2 that generates a first optical signal of frequency ch2, a second light source 42-2 that generates a second optical signal of frequency ch2, a row-direction phase gradient imparting unit 20a, a column-direction phase gradient imparting unit 30a, an electrical-to-optical conversion unit 11, an optical multiplexing unit 12, optical splitters 14-1 to 14-4, photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, 13-4-2, and an RF multiplexer 17-2 is defined as a second combination.
(ビーム90-1の方向から到来する到来波の場合)
 ビーム90-1の方向から到来する到来波をアレーアンテナ80が受信している場合に、第1組み合わせによって行われる処理は、以下のようになる。第1光源41-1が生成する周波数ch1の第1光信号に対して、行方向走査用行列回路24によって、「上向き」に対応する行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜が付与される。これにより、位相傾斜-φを有する2つの周波数ch1の第1光信号である行光信号が、列が同一のSSB変調器11-1-1,11-2-1の組み合わせと、列が同一のSSB変調器11-1-2,11-2-2の組み合わせとに供給される。言い換えると、SSB変調器11-2-1,11-2-2に供給される周波数ch1の第1光信号は、SSB変調器11-1-1,11-1-2に供給される周波数ch1の第1光信号よりも位相がφ進んだ光信号になる。
(In the case of an incoming wave coming from the direction of beam 90-1)
When the array antenna 80 receives an incoming wave coming from the direction of the beam 90-1, the process performed by the first combination is as follows. The row direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase inclination of "-1" times the row direction phase inclination φ V corresponding to "upward" to the first optical signal of frequency ch1 generated by the first light source 41-1. As a result, row optical signals, which are two first optical signals of frequency ch1 having a phase inclination -φ V , are supplied to the combination of SSB modulators 11-1-1 and 11-2-1 in the same column and the combination of SSB modulators 11-1-2 and 11-2-2 in the same column. In other words, the first optical signal of frequency ch1 supplied to the SSB modulators 11-2-1 and 11-2-2 becomes an optical signal whose phase is ahead of the first optical signal of frequency ch1 supplied to the SSB modulators 11-1-1 and 11-1-2 by φ V.
 第2光源42-1が生成する周波数ch1の第2光信号に対して、列方向走査用行列回路34によって、「左向き」に対応する列方向位相傾斜-φと同一の位相傾斜が付与される。これにより、位相傾斜-φを有する2つの周波数ch1の第2光信号である列光信号が、行が同一の光合波器12-1-1,12-1-2の組み合わせと、行が同一の光合波器12-2-1,12-2-2の組み合わせとに供給される。言い換えると、光合波器12-1-2,12-2-2に供給される周波数ch1の第2光信号は、光合波器12-1-1,12-2-1に供給される周波数ch1の第2光信号よりも位相がφ進んだ光信号になる。 The second optical signal of frequency ch1 generated by the second light source 42-1 is given a phase inclination equal to the column-direction phase inclination -φH corresponding to "leftward" by the column-direction scanning matrix circuit 34. As a result, column optical signals, which are two second optical signals of frequency ch1 having a phase inclination -φH , are supplied to a combination of optical multiplexers 12-1-1 and 12-1-2 having the same row and a combination of optical multiplexers 12-2-1 and 12-2-2 having the same row. In other words, the second optical signal of frequency ch1 supplied to the optical multiplexers 12-1-2 and 12-2-2 becomes an optical signal whose phase is ahead of the second optical signal of frequency ch1 supplied to the optical multiplexers 12-1-1 and 12-2-1 by φH .
 光合波器12-1-1~12-2-2の各々が出力する合波光信号には、周波数ch1の第1光信号と第2光信号とに起因する合波光信号と、周波数ch2の第1光信号と第2光信号とに起因する合波光信号とが含まれる。 The multiplexed optical signals output by each of the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 include a multiplexed optical signal resulting from the first and second optical signals of frequency ch1, and a multiplexed optical signal resulting from the first and second optical signals of frequency ch2.
 ここで、一例として、SSB変調器11-1-1と、光合波器12-1-1との間及び、光合波器12-1-1と、光分波器14-1との間の光回路を伝搬する光信号について説明する。SSB変調器11-1-1には、分配器25-1より周波数ch1と周波数ch2の第1光信号が供給される。SSB変調器11-1-1は、アンテナ素子80-1-1から供給されるRF信号で、周波数ch1と周波数ch2の第1光信号の各々を変調する。したがって、SSB変調器11-1-1と、光合波器12-1-1の間の光回路には、周波数ch1の第1光信号が変調された被変調光信号のUSB成分と、周波数ch2の第1光信号が変調された被変調光信号のUSB成分とが波長多重された光信号が伝搬する。 Here, as an example, an optical signal propagating through the optical circuit between the SSB modulator 11-1-1 and the optical multiplexer 12-1-1, and between the optical multiplexer 12-1-1 and the optical demultiplexer 14-1 will be described. The first optical signals of frequencies ch1 and ch2 are supplied to the SSB modulator 11-1-1 by the distributor 25-1. The SSB modulator 11-1-1 modulates each of the first optical signals of frequencies ch1 and ch2 with an RF signal supplied from the antenna element 80-1-1. Therefore, an optical signal that is wavelength-multiplexed with the USB component of the modulated optical signal obtained by modulating the first optical signal of frequency ch1 and the USB component of the modulated optical signal obtained by modulating the first optical signal of frequency ch2 propagates through the optical circuit between the SSB modulator 11-1-1 and the optical multiplexer 12-1-1.
 光合波器12-1-1には、分配器35-1より周波数ch1と周波数ch2の第2光信号が供給される。したがって、光合波器12-1-1と光分波器14-1の間の光回線には、周波数ch1の第1光信号が変調された被変調光信号のUSB成分と、周波数ch2の第1光信号が変調された被変調光信号のUSB成分と、周波数ch1と周波数ch2の第2光信号という、4種類の光信号が波長多重された光信号が伝搬する。 The second optical signals of frequencies ch1 and ch2 are supplied to the optical multiplexer 12-1-1 by the distributor 35-1. Therefore, an optical signal in which four types of optical signals are wavelength-multiplexed propagates through the optical line between the optical multiplexer 12-1-1 and the optical demultiplexer 14-1: the USB component of the modulated optical signal obtained by modulating the first optical signal of frequency ch1, the USB component of the modulated optical signal obtained by modulating the first optical signal of frequency ch2, and the second optical signal of frequencies ch1 and ch2.
 光分波器14-1~14-2の各々は、各々に接続する光合波器12-1-1~12-2-2が出力する合波光信号を、周波数ch1の周波数帯の光信号と、周波数ch2の周波数帯の光信号とに分離する。光分波器14-1~14-2は、分離した周波数ch1の周波数帯の光信号を、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-4-1に出力する。 Each of the optical splitters 14-1 to 14-2 splits the multiplexed optical signals output by the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 connected to it into an optical signal in the frequency band of ch1 and an optical signal in the frequency band of ch2. The optical splitters 14-1 to 14-2 output the split optical signals in the frequency band of ch1 to the photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1.
 ビーム90-1の方向から到来する到来波の場合、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-4-1が自乗検波して出力する検波RF信号は、同位相になる。この4つの同位相の検波RF信号を、RF合波器17-1が合成することにより、ビーム90-1の方向から到来する到来波に対応する受信信号が得られることになる。 In the case of an incoming wave coming from the direction of beam 90-1, the detected RF signals output by photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 after square detection will be in phase. These four in-phase detected RF signals are combined by RF combiner 17-1 to obtain a received signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-1.
 ビーム90-1の方向から到来する到来波をアレーアンテナ80が受信している場合に、第2組み合わせによって行われる処理は、以下のようになる。第1組み合わせと同様に、第1光源41-2が生成する周波数ch2の第1光信号に対して、行方向走査用行列回路24によって、「上向き」に対応する行方向位相傾斜φの「-1」倍の位相傾斜が付与される。一方、第2光源42-2が生成する周波数ch2の第2光信号に対して、列方向走査用行列回路34によって、第1組み合わせの場合とは逆の「右向き」に対応する列方向位相傾斜φと同一の位相傾斜が付与される。 When the array antenna 80 receives an incoming wave coming from the direction of the beam 90-1, the process performed by the second combination is as follows: As in the first combination, the row-direction scanning matrix circuit 24 imparts a phase gradient of "-1" times the row-direction phase gradient φ V corresponding to "upward" to the first optical signal of frequency ch2 generated by the first light source 41-2. On the other hand, the column-direction scanning matrix circuit 34 imparts a phase gradient identical to the column-direction phase gradient φ H corresponding to "rightward", which is the opposite to that in the first combination, to the second optical signal of frequency ch2 generated by the second light source 42-2.
 光分波器14-1~14-2は、分離した周波数ch2の周波数帯の光信号を、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2に出力する。光分波器14-1~14-2によって分離された周波数ch2の周波数帯の光信号に含まれる搬送波成分とみなされる第2光信号には、列方向走査用行列回路34によって、適切な位相傾斜である-φではなくφが付与されていない。そのため、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2が、光分波器14-1~14-2によって分離された周波数ch2の周波数帯の光信号を自乗検波することによって得られる検波RF信号は、同位相にはならない。したがって、RF合波器17-2が、ビーム90-1の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力することはない。 The optical splitters 14-1 to 14-2 output the separated optical signals in the frequency band of ch2 to the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2. The second optical signal, which is considered to be a carrier wave component contained in the optical signal in the frequency band of ch2 separated by the optical splitters 14-1 to 14-2, is not given an appropriate phase inclination of φ H , but -φ H , by the column direction scanning matrix circuit 34. Therefore, the detected RF signals obtained by the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 performing square detection on the optical signals in the frequency band of ch2 separated by the optical splitters 14-1 to 14-2 are not in phase. Therefore, the RF combiner 17-2 does not output a received signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of the beam 90-1.
(ビーム90-2の方向から到来する到来波の場合)
 ビーム90-2の方向から到来する到来波をアレーアンテナ80が受信している場合に、上記の第2組み合わせによって行われる処理は、第1の実施形態の受信指向性制御装置1において、ビーム90-2を所望方向とした場合の処理と、同様の処理になる。したがって、ビーム90-2の方向から到来する到来波の場合、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2が自乗検波して出力する検波RF信号は、同位相になる。この4つの同位相の検波RF信号を、RF合波器17-2が合成することにより、ビーム90-2の方向から到来する到来波に対応する受信信号が得られることになる。
(In the case of an incoming wave coming from the direction of beam 90-2)
When the array antenna 80 is receiving an incoming wave coming from the direction of beam 90-2, the processing performed by the above-mentioned second combination is the same as the processing performed in the reception directivity control device 1 of the first embodiment when beam 90-2 is the desired direction. Therefore, in the case of an incoming wave coming from the direction of beam 90-2, the detected RF signals output by the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 after square detection are in phase. The RF combiner 17-2 combines these four in-phase detected RF signals to obtain a received signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-2.
 ビーム90-2の方向から到来する到来波をアレーアンテナ80が受信している場合に、第1組み合わせによって行われる処理は、以下のようになる。第2光源42-1が生成する周波数ch1の第2光信号に対して、列方向走査用行列回路34によって、第1組み合わせの場合とは逆の「左向き」に対応する列方向位相傾斜-φと同一の位相傾斜が付与される。そのため、光分波器14-1~14-2によって分離された周波数ch1の周波数帯の光信号に含まれる搬送波成分とみなされる第2光信号には、列方向走査用行列回路34によって適切な位相傾斜が付与されていないことになる。 When the array antenna 80 receives an incoming wave coming from the direction of the beam 90-2, the process performed by the first combination is as follows: The second optical signal of frequency ch1 generated by the second light source 42-1 is given a phase tilt that is the same as the column-direction phase tilt -φH corresponding to the "leftward" direction opposite to that in the first combination by the column-direction scanning matrix circuit 34. Therefore, an appropriate phase tilt is not given by the column-direction scanning matrix circuit 34 to the second optical signal regarded as a carrier wave component included in the optical signal of the frequency band of frequency ch1 separated by the optical demultiplexers 14-1 to 14-2.
 したがって、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-4-1が、光分波器14-1~14-2によって分離された周波数ch1の周波数帯の光信号を自乗検波することによって得られる検波RF信号は、同位相にはならない。その結果、RF合波器17-1が、ビーム90-2の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力することはない。 Therefore, the detected RF signals obtained by photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 performing square detection on the optical signals in the frequency band of frequency ch1 separated by optical splitters 14-1 and 14-2 will not be in phase. As a result, RF combiner 17-1 will not output a received signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-2.
 これにより、受信指向性制御装置1bでは、ビーム90-1の方向から到来する到来波と、ビーム90-2の方向から到来する到来波とが存在している場合、両方の到来波の受信信号を並列に得ることが可能になる。 As a result, in the case where there is an incoming wave coming from the direction of beam 90-1 and an incoming wave coming from the direction of beam 90-2, the reception directivity control device 1b can obtain the received signals of both incoming waves in parallel.
(第3の実施形態の受信指向性制御装置1cに関わる構成)
 図6は、4つのビームを並列して形成することができる受信指向性制御装置1cの内部構成と、受信指向性制御装置1cに接続されるアレーアンテナ80と、アレーアンテナ80において形成されるビーム90-1~90-4とを示すブロック図である。なお、図6において、図5と同一の構成については、同一の符号を付している。
(Configuration Related to the Reception Directivity Control Device 1c of the Third Embodiment)
Fig. 6 is a block diagram showing the internal configuration of a reception directivity control device 1c capable of forming four beams in parallel, an array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1c, and beams 90-1 to 90-4 formed by the array antenna 80. In Fig. 6, the same components as those in Fig. 5 are denoted by the same reference numerals.
 受信指向性制御装置1cは、受信指向性制御装置1bの構成を備え、更に、第1光源41-3,41-4、第2光源42-3,42-4を備え、光電変換部13aに替えて、光電変換部13bを備え、RF合波部16aに替えて、RF合波部16bを備える。 The receiving directivity control device 1c has the configuration of the receiving directivity control device 1b, and further includes first light sources 41-3 and 41-4 and second light sources 42-3 and 42-4, a photoelectric conversion unit 13b instead of the photoelectric conversion unit 13a, and an RF multiplexing unit 16b instead of the RF multiplexing unit 16a.
 第1光源41-3と第2光源42-3は、ビーム90-3の形成に用いられる光源であり、同一の周波数のCW光であって、周波数ch1,ch2とは異なる周波数であるch3のCW光を生成する。第1光源41-4と第2光源42-4は、ビーム90-4の形成に用いられる光源であり、同一の周波数のCW光であって、周波数ch1,ch2,ch3とは異なる周波数であるch4のCW光を生成する。ただし、第2光源42-3,42-4の振幅は、第2光源42-1,42-2と同様に、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調の変調度に応じて定められる振幅である。以下、第1光源41-3,41-4が生成するCW光を第1光信号ともいい、第2光源42-3,42-4が生成するCW光を第2光信号ともいう。 The first light source 41-3 and the second light source 42-3 are light sources used to form the beam 90-3, and generate CW light of ch3, which is a CW light of the same frequency but different from the frequencies ch1 and ch2. The first light source 41-4 and the second light source 42-4 are light sources used to form the beam 90-4, and generate CW light of ch4, which is a CW light of the same frequency but different from the frequencies ch1, ch2, and ch3. However, the amplitude of the second light sources 42-3 and 42-4 is determined according to the modulation degree of the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2, similar to the second light sources 42-1 and 42-2. Hereinafter, the CW light generated by the first light sources 41-3 and 41-4 is also referred to as the first optical signal, and the CW light generated by the second light sources 42-3 and 42-4 is also referred to as the second optical signal.
 ビーム90-3,90-4は、行方向については「下向き」である。そのため、第1光源41-3と第1光源41-4の両方が、行方向走査用行列回路24の入力ポート24-2に接続する。ビーム90-3は、列方向については「左向き」である。そのため、ビーム90-3の形成に用いられる第2光源42-3は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-2に接続する。ビーム90-4は、列方向については「右向き」である。そのため、ビーム90-4の形成に用いられる第2光源42-4は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-1に接続する。 Beams 90-3 and 90-4 are "downward" in the row direction. Therefore, both the first light source 41-3 and the first light source 41-4 are connected to the input port 24-2 of the row scanning matrix circuit 24. Beam 90-3 is "leftward" in the column direction. Therefore, the second light source 42-3 used to form beam 90-3 is connected to the input port 34-2 of the column scanning matrix circuit 34. Beam 90-4 is "rightward" in the column direction. Therefore, the second light source 42-4 used to form beam 90-4 is connected to the input port 34-1 of the column scanning matrix circuit 34.
 光電変換部13aは、4個の光分波器14a-1~14a-4と、16個のフォトミキサ13-1-1~13-4-4とを備える。光分波器14a-1~14a-4は、それぞれ光合波器12-1-1~12-2-2に接続する。光分波器14a-1~14a-4の各々は、各々に接続する光合波器12-1-1~12-2-2が出力する合波光信号を、周波数ch1の周波数帯域の光信号と、周波数ch2の周波数帯域の光信号と、周波数ch3の周波数帯域の光信号と、周波数ch4の周波数帯域の光信号とに分離する。 The photoelectric conversion unit 13a includes four optical splitters 14a-1 to 14a-4 and 16 photomixers 13-1-1 to 13-4-4. The optical splitters 14a-1 to 14a-4 are connected to the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2, respectively. Each of the optical splitters 14a-1 to 14a-4 splits the multiplexed optical signals output by the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 connected to it into an optical signal in the frequency band of frequency ch1, an optical signal in the frequency band of frequency ch2, an optical signal in the frequency band of frequency ch3, and an optical signal in the frequency band of frequency ch4.
 第1の実施形態のフォトミキサ13-1~13-4の各々は、第1の実施形態において説明したように同一の構成であり、当該構成と同一の構成を、フォトミキサ13-1-1~13-4-1,13-1-2~13-4-2と同様に、フォトミキサ13-1-3~13-4-3,13-1-4~13-4-4の各々が備える。RF合波部16bは、4個のRF合波器17-1,17-2,17-3,17-4を備える。RF合波器17-3,17-4の各々は、RF合波器17-1,17-2と同様に、第1の実施形態のRF合波器17と同一の構成を備える。 Each of the photomixers 13-1 to 13-4 in the first embodiment has the same configuration as described in the first embodiment, and like the photomixers 13-1-1 to 13-4-1 and 13-1-2 to 13-4-2, each of the photomixers 13-1-3 to 13-4-3 and 13-1-4 to 13-4-4 has the same configuration. The RF multiplexing unit 16b has four RF multiplexers 17-1, 17-2, 17-3 and 17-4. Like the RF multiplexers 17-1 and 17-2, each of the RF multiplexers 17-3 and 17-4 has the same configuration as the RF multiplexer 17 in the first embodiment.
 フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-4-1は、それぞれ入力側で光分波器14a-1~14a-4の周波数ch1の周波数帯の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-1に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1、13-4-1には、ビーム90-1の形成に用いられる周波数ch1の周波数帯域の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 are each connected on the input side to the output terminals of the optical splitters 14a-1 to 14a-4 that output optical signals in the frequency band of frequency ch1, and connected on the output side to the RF multiplexer 17-1. In other words, the photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1 are supplied with optical signals in the frequency band of frequency ch1 used to form beam 90-1.
 フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2は、それぞれ入力側で光分波器14a-1~14a-4の周波数ch2の周波数帯域の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-2に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2、13-4-2には、ビーム90-2の形成に用いられる周波数ch2の周波数帯域の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 are each connected on the input side to an output terminal that outputs an optical signal in the frequency band of frequency ch2 of the optical splitters 14a-1 to 14a-4, and connected on the output side to the RF multiplexer 17-2. In other words, the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2 are supplied with an optical signal in the frequency band of frequency ch2 used to form the beam 90-2.
 フォトミキサ13-1-3,13-2-3,13-3-3,13-4-3は、それぞれ入力側で光分波器14a-1~14a-4の周波数ch3の周波数帯域の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-3に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-3,13-2-3,13-3-3、13-4-3には、ビーム90-3の形成に用いられる周波数ch3の周波数帯域の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-3, 13-2-3, 13-3-3, and 13-4-3 are each connected on the input side to output terminals of the optical splitters 14a-1 to 14a-4 that output optical signals in the frequency band of frequency ch3, and connected on the output side to the RF multiplexer 17-3. In other words, the photomixers 13-1-3, 13-2-3, 13-3-3, and 13-4-3 are supplied with optical signals in the frequency band of frequency ch3 used to form beam 90-3.
 フォトミキサ13-1-4,13-2-4,13-3-4,13-4-4は、それぞれ入力側で光分波器14a-1~14a-4の周波数ch4の周波数帯域の光信号を出力する出力端子に接続し、出力側でRF合波器17-4に接続する。すなわち、フォトミキサ13-1-4,13-2-4,13-3-4、13-4-4には、ビーム90-4の形成に用いられる周波数ch3の周波数帯域の光信号が供給されることになる。 The photomixers 13-1-4, 13-2-4, 13-3-4, and 13-4-4 are each connected on the input side to the output terminals of the optical splitters 14a-1 to 14a-4 that output optical signals in the frequency band of ch4, and are connected on the output side to the RF multiplexer 17-4. In other words, the photomixers 13-1-4, 13-2-4, 13-3-4, and 13-4-4 are supplied with optical signals in the frequency band of ch3 used to form the beam 90-4.
 受信指向性制御装置1cによる処理は、受信指向性制御装置1bを参照してビーム90-1,90-2の方向から到来する到来波を受信した場合と同様の処理が、ビーム90-3,90-4の方向から到来する到来波に対して行われる。これにより、RF合波器17-1は、ビーム90-1の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-2は、ビーム90-2の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-3は、ビーム90-3の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-4は、ビーム90-4の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。したがって、ビーム90-1,90-2,90-3,90-4の方向から到来する到来波が存在している場合、4つの到来波の受信信号を並列に得ることが可能になる。 The reception directivity control device 1c performs the same processing on the incoming waves coming from the direction of beams 90-3 and 90-4 as when the reception directivity control device 1b is used to receive incoming waves coming from the direction of beams 90-1 and 90-2. As a result, the RF combiner 17-1 outputs a reception signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-1. The RF combiner 17-2 outputs a reception signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-2. The RF combiner 17-3 outputs a reception signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-3. The RF combiner 17-4 outputs a reception signal corresponding to the incoming wave coming from the direction of beam 90-4. Therefore, when there are incoming waves coming from the directions of beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4, it becomes possible to obtain the reception signals of the four incoming waves in parallel.
 なお、第3の実施形態の受信指向性制御装置1b,1cでは、上記したように、SSB変調器11-1-1~11-2-2と、光合波器12-1-1~12-2-2との間及び光合波器12-1-1~12-2-2と、光分波器14-1,14-2,14a-1~14a-4との間の光回路において波長多重された光信号が伝搬する。そのため、伝搬する光信号の周波数チャネル(以下、光周波数チャネルという)の間隔を定める際、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調において発生する不要成分、すなわちスプリアス成分の悪影響を避けることと、光周波数帯域幅を最大限有効利用することとが重要になる。 In the receiving directivity control devices 1b and 1c of the third embodiment, as described above, wavelength-multiplexed optical signals propagate in optical circuits between the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2, and between the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 and the optical demultiplexers 14-1, 14-2, and 14a-1 to 14a-4. Therefore, when determining the spacing between the frequency channels of the propagating optical signals (hereinafter referred to as optical frequency channels), it is important to avoid the adverse effects of unnecessary components, i.e., spurious components, that are generated during the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2, and to make maximum use of the optical frequency bandwidth.
 例えば、受信指向性制御装置1cの場合、SSB変調器11-1-1~11-2-2の各々が生成する被変調光信号には、4個の搬送波と、8個の側帯波とが含まれている。4個の搬送波の周波数成分は、周波数ch1,ch2,ch3,ch4の第1光信号に対して行方向走査用行列回路24によって位相傾斜が付与されて生成されるCW光の各々の周波数と同一の周波数成分である。8個の側帯波は、アンテナ素子80-1-1~80-2-2から供給されるRF信号によって、4個のCW光を変調することにより生成される光信号波である。上記したように、SSB変調器11-1-1~11-2-2は、不要成分である搬送波成分及び側帯波のLSB成分を抑圧して、側帯波のUSB成分のみを出力する。SSB変調器11-1-1~11-2-2が、不要成分を完全に抑圧している状態が理想的であるが、実際には、ある程度、不要成分が残留している場合もある。 For example, in the case of the reception directivity control device 1c, the modulated optical signal generated by each of the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 includes four carrier waves and eight sideband waves. The frequency components of the four carrier waves are the same as the frequencies of the CW lights generated by applying a phase inclination to the first optical signal of frequencies ch1, ch2, ch3, and ch4 by the row direction scanning matrix circuit 24. The eight sideband waves are optical signal waves generated by modulating the four CW lights with the RF signals supplied from the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2. As described above, the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 suppress the unnecessary carrier wave components and the LSB components of the sideband waves, and output only the USB components of the sideband waves. Ideally, SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 would completely suppress unwanted components, but in reality, some unwanted components may remain.
 SSB変調器11-1-1~11-2-2が、不要成分である搬送波成分及び側帯波のLSB成分を十分に抑圧することができる場合は、側帯波のUSB成分を含む周波数帯域が互いに重複しない程度に、光周波数チャネルの間隔を定めればよいことになる。 If the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 can sufficiently suppress the unwanted carrier components and the LSB components of the sideband waves, then the spacing of the optical frequency channels can be determined so that the frequency bands including the USB components of the sideband waves do not overlap with each other.
 SSB変調器11-1-1~11-2-2が、搬送波成分を十分に抑圧できないが、側帯波のLSB成分を十分に抑圧することができる場合は、搬送波成分と、側帯波のUSB成分とを含む周波数帯域が、互いに重複しない程度に、光周波数チャネルの間隔を定める必要がある。 If the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 cannot sufficiently suppress the carrier wave component but can sufficiently suppress the LSB components of the sideband waves, the spacing of the optical frequency channels must be determined so that the frequency bands including the carrier wave component and the USB components of the sideband waves do not overlap with each other.
 SSB変調器11-1-1~11-2-2が、搬送波成分のみを十分に抑圧することができる場合や、搬送波成分もLSB成分も十分に抑圧することができない場合、両側帯波を含む周波数帯域、すなわち、LSB成分の周波数からUSB成分の周波数までの範囲の全てを含む周波数帯域が、互いに重複しない程度に、光周波数チャネルの間隔を定める必要がある。 If the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 can adequately suppress only the carrier component, or if they cannot adequately suppress both the carrier component and the LSB component, it is necessary to determine the spacing of the optical frequency channels so that the frequency bands including both sidebands, i.e., the frequency bands including the entire range from the frequency of the LSB component to the frequency of the USB component, do not overlap with each other.
 アンテナ素子80-1-1~80-2-2が供給するRF信号は、ビーム90-1~90-4ごとに帯域幅が異なる場合がある。この場合、アンテナ素子80-1-1~80-2-2から供給されるRF信号のうち、最も帯域幅の広いRF信号の帯域幅に合わせて、光周波数チャネルの間隔を定めればよい。 The RF signals supplied by antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 may have different bandwidths for each of beams 90-1 to 90-4. In this case, the spacing of the optical frequency channels can be determined according to the bandwidth of the RF signal with the widest bandwidth among the RF signals supplied by antenna elements 80-1-1 to 80-2-2.
 光周波数チャネルは、必ずしも等間隔でなくてもよく、適宜間隔を変えて、十分に抑圧することができずに残留している不要成分が、他のUSB成分に干渉しないようにしたり、使用する光周波数帯域幅を最小限に抑えるようにしたりしてもよい。 The optical frequency channels do not necessarily have to be equally spaced, and the spacing can be varied as appropriate to prevent unwanted components that cannot be sufficiently suppressed from interfering with other USB components, or to minimize the optical frequency bandwidth used.
(第3の実施形態による効果)
 第3の実施形態の受信指向性制御装置1b,1cは、第1の実施形態の受信指向性制御装置1による効果に加えて、マルチビームを形成して、複数の方向から到来する到来波の受信信号を得ることを可能にするという効果を奏する。第3の実施形態では、マルチビームを形成するために、形成するビームの数に一致する数の第1光源41-1~41-4と、第2光源42-1~42-4と、RF合波器17-1~17-4とが必要になる。アンテナ素子80-1-1~80-2-2の数に一致する数の光分波器14-1~14-4,14a-1~14a-4が必要になる。必要となるフォトミキサ13-1-1~13-4-4の数は、形成するビームの数と、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の数とを乗算して得られた乗算値に一致する数が必要になる。
(Effects of the Third Embodiment)
The reception directivity control devices 1b and 1c of the third embodiment have the effect of forming multiple beams and obtaining reception signals of waves arriving from multiple directions, in addition to the effect of the reception directivity control device 1 of the first embodiment. In the third embodiment, in order to form multiple beams, the first light sources 41-1 to 41-4, the second light sources 42-1 to 42-4, and the RF multiplexers 17-1 to 17-4 are required in a number that matches the number of beams to be formed. The optical splitters 14-1 to 14-4, 14a-1 to 14a-4 are required in a number that matches the number of antenna elements 80-1-1 to 80-2-2. The number of photomixers 13-1-1 to 13-4-4 required is a number that matches the multiplication value obtained by multiplying the number of beams to be formed by the number of antenna elements 80-1-1 to 80-2-2.
 したがって、第3の実施形態では、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の数を増加させた場合、必要となるフォトミキサ13-1-1~13-4-4の数が、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の増加分に対して、形成するビームの数を乗算した乗算値の分、増加する。ただし、フォトミキサ13-1-1~13-4-4以外の回路構成の規模は、第1の実施形態と同様に、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の増加分に正比例する分でしか増加しない。そのため、第3の実施形態の受信指向性制御装置1b,1cの場合、アンテナ素子80-1-1~80-2-2の数が増大した場合に、第1の実施形態と比べると、フォトミキサ13-1-1~13-4-4の数の増加率が高くなるものの、フォトミキサ13-1-1~13-4-4という1つの回路素子の増加に留まる。そのため、特許文献1や特許文献2に比べると、大幅に部品数及び配線数が増加しているというわけではなく、特許文献2のように回路構造が複雑になったりするわけではない。したがって、第3の実施形態の受信指向性制御装置1b,1cにより、アレーアンテナ80において受信指向性の制御を行う際に、アレーアンテナ80の規模が大きくなっても、小型化及び量産化に適した簡易な構造の回路による実装を行うことが可能になる。 Therefore, in the third embodiment, when the number of antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 is increased, the number of photomixers 13-1-1 to 13-4-4 required increases by the product of the increase in antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 multiplied by the number of beams to be formed. However, the scale of the circuit configuration other than photomixers 13-1-1 to 13-4-4 increases only in direct proportion to the increase in antenna elements 80-1-1 to 80-2-2, as in the first embodiment. Therefore, in the case of the reception directivity control devices 1b and 1c of the third embodiment, when the number of antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 is increased, the increase in the number of photomixers 13-1-1 to 13-4-4 increases compared to the first embodiment, but the increase is limited to one circuit element, photomixers 13-1-1 to 13-4-4. Therefore, compared to Patent Document 1 and Patent Document 2, the number of components and wiring is not significantly increased, and the circuit structure is not complicated as in Patent Document 2. Therefore, when controlling the reception directivity in the array antenna 80, the reception directivity control devices 1b and 1c of the third embodiment make it possible to implement a circuit with a simple structure suitable for miniaturization and mass production, even if the size of the array antenna 80 becomes large.
 なお、第3の実施形態の受信指向性制御装置1b,1cに対して、第2の実施形態の構成を適用してもよい。第2の実施形態の構成を適用した受信指向性制御装置1b,1cは、行方向走査用行列回路24と、列方向走査用行列回路34とに替えて、走査用行列回路51と、偏波合波器52-1,52-2と、偏波分離器53-1,53-2と、偏波回転器54-1,54-2とを備えることになる。第1光源41-1~41-4の各々は、例えば、TE偏波の第1光信号を生成することになり、第2光源42-1~42-4の各々は、例えば、TM偏波の第2光信号を生成することになる。これにより、形成するビームの方向は、第2の実施形態のビーム90a-1~90a-4の方向に制限されるものの、行列回路の構成において、部品数及び配線数を削減することができるという効果を奏することになる。 The configuration of the second embodiment may be applied to the reception directivity control devices 1b and 1c of the third embodiment. The reception directivity control devices 1b and 1c to which the configuration of the second embodiment is applied include a scanning matrix circuit 51, polarization multiplexers 52-1 and 52-2, polarization separators 53-1 and 53-2, and polarization rotators 54-1 and 54-2, instead of the row scanning matrix circuit 24 and the column scanning matrix circuit 34. Each of the first light sources 41-1 to 41-4 generates, for example, a first optical signal of TE polarization, and each of the second light sources 42-1 to 42-4 generates, for example, a second optical signal of TM polarization. As a result, although the direction of the formed beam is limited to the direction of the beams 90a-1 to 90a-4 of the second embodiment, the effect of reducing the number of components and wiring in the matrix circuit configuration is achieved.
 第3の実施形態の受信指向性制御装置1bにおいて、ビーム90-1の形成に用いられる光信号と、ビーム90-2の形成に用いられる光信号とを、周波数によって分離できるようにする代わりに、偏波によって分離できるようにしてもよい。この場合、例えば、受信指向性制御装置1bは、以下のような構成になる。すなわち、第1光源41-1と、第2光源42-1とが、TE偏波の第1光信号を生成し、第1光源41-2と、第2光源42-2とが、第1光信号と同一の周波数であってTM偏波の第2光信号を生成する。4個の光分波器14-1~14-4に替えて、4個の偏波分離器を備えるようにし、偏波分離器の各々のTE偏波の出力端子が、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1,13-3-4に接続し、偏波分離器の各々のTM偏波の出力端子が、フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2,13-4-2に接続するようにする。このように構成することで、周波数ch1,ch2を用いた場合と同様に、ビーム90-1に対応する受信信号と、ビーム90-2に対応する受信信号とが並列に得られることになる。 In the third embodiment of the receiving directivity control device 1b, the optical signal used to form beam 90-1 and the optical signal used to form beam 90-2 may be separated by polarization instead of by frequency. In this case, for example, the receiving directivity control device 1b has the following configuration. That is, the first light source 41-1 and the second light source 42-1 generate a first optical signal of TE polarization, and the first light source 41-2 and the second light source 42-2 generate a second optical signal of TM polarization that has the same frequency as the first optical signal. Instead of the four optical splitters 14-1 to 14-4, four polarization splitters are provided, with the TE polarization output terminals of the polarization splitters connected to the photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-3-4, and the TM polarization output terminals of the polarization splitters connected to the photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2. By configuring in this way, a received signal corresponding to beam 90-1 and a received signal corresponding to beam 90-2 can be obtained in parallel, just as in the case where frequencies ch1 and ch2 are used.
(第4の実施形態)
 第3の実施形態の受信指向性制御装置1cの場合、例えば、光合波器12-1-1~12-2-2の各々と、光分波器14a-1~14a-4の各々との間の光回線には、8個の光信号が波長多重される。これに対して、第4の実施形態では、光回線において波長多重される光信号の数を半分に抑える受信指向性制御装置1dについて説明する。
Fourth Embodiment
In the case of the reception directivity control device 1c of the third embodiment, for example, eight optical signals are wavelength-multiplexed in the optical lines between each of the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 and each of the optical demultiplexers 14a-1 to 14a-4. In contrast, in the fourth embodiment, a reception directivity control device 1d that reduces the number of optical signals wavelength-multiplexed in the optical lines by half will be described.
 図7は、受信指向性制御装置1dの内部構成と、受信指向性制御装置1dに接続されるアレーアンテナ80と、アレーアンテナ80において形成されるビーム90-1~90-4とを示すブロック図である。なお、図7において、図6と同一の構成については、同一の符号を付している。 FIG. 7 is a block diagram showing the internal configuration of the reception directivity control device 1d, the array antenna 80 connected to the reception directivity control device 1d, and the beams 90-1 to 90-4 formed by the array antenna 80. Note that in FIG. 7, the same components as in FIG. 6 are given the same reference numerals.
 受信指向性制御装置1dは、受信指向性制御装置1cの構成において、第1光源41-1~41-4に替えて、第1光源41a-1~41a-4を備え、第2光源42-1~42-4に替えて、第2光源42a-1~42a-4を備え、光電変換部13bに替えて、光電変換部13cを備える。 The receiving directivity control device 1d has the same configuration as the receiving directivity control device 1c, except that instead of the first light sources 41-1 to 41-4, the first light sources 41a-1 to 41a-4 are replaced with the first light sources 41-1 to 41-4, instead of the second light sources 42-1 to 42-4, the second light sources 42a-1 to 42a-4 are replaced with the second light sources 42a-1 to 42a-4, and instead of the photoelectric conversion unit 13b, the photoelectric conversion unit 13c is replaced with the photoelectric conversion unit 13b.
 第1光源41a-1と第2光源42a-1は、ビーム90-1の形成に用いられる光源であり、同一周波数である周波数ch1のCW光であってTE偏波のCW光を生成する。第1光源41a-2と第2光源42a-2は、ビーム90-2の形成に用いられる光源であり、同一周波数である周波数ch2のCW光であってTE偏波のCW光を生成する。第1光源41a-3と第2光源42a-3は、ビーム90-3の形成に用いられる光源であり、同一周波数である周波数ch1のCW光であってTM偏波のCW光を生成する。第1光源41a-4と第2光源42a-4は、ビーム90-4の形成に用いられる光源であり、同一周波数である周波数ch2のCW光であってTM偏波のCW光を生成する。ただし、第2光源42a-1~42a-4の振幅は、SSB変調器11-1-1~11-2-2による光変調の変調度に応じて定められる振幅である。 The first light source 41a-1 and the second light source 42a-1 are light sources used to form beam 90-1, and generate CW light of the same frequency, ch1, which is TE polarized CW light. The first light source 41a-2 and the second light source 42a-2 are light sources used to form beam 90-2, and generate CW light of the same frequency, ch2, which is TE polarized CW light. The first light source 41a-3 and the second light source 42a-3 are light sources used to form beam 90-3, and generate CW light of the same frequency, ch1, which is TM polarized CW light. The first light source 41a-4 and the second light source 42a-4 are light sources used to form beam 90-4, and generate CW light of the same frequency, ch2, which is TM polarized CW light. However, the amplitude of the second light sources 42a-1 to 42a-4 is determined according to the modulation depth of the optical modulation by the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2.
 上記のように、第4の実施形態の受信指向性制御装置1dでは、ビーム90-1,90-2の形成に用いられる光信号と、ビーム90-3,90-4の形成に用いられる光信号とを異なる偏波モードにしている。これにより、偏波分離することによって、ビーム90-1,90-2の形成に用いられる光信号と、ビーム90-3,90-4の形成に用いられる光信号とを分離することができる。更に、周波数ch1と、周波数ch2とに波長分離することにより、ビーム90-1,90-3の形成に用いられる光信号と、ビーム90-2,90-4の形成に用いられる光信号とを分離することができる。以下、第1光源41a-1~41a-4が生成するCW光を第1光信号ともいい、第2光源42a-1~42a-4が生成するCW光を第2光信号ともいう。 As described above, in the reception directivity control device 1d of the fourth embodiment, the optical signals used to form the beams 90-1 and 90-2 and the optical signals used to form the beams 90-3 and 90-4 are in different polarization modes. This makes it possible to separate the optical signals used to form the beams 90-1 and 90-2 from the optical signals used to form the beams 90-3 and 90-4 by performing polarization separation. Furthermore, by performing wavelength separation into frequency ch1 and frequency ch2, it is possible to separate the optical signals used to form the beams 90-1 and 90-3 from the optical signals used to form the beams 90-2 and 90-4. Hereinafter, the CW light generated by the first light sources 41a-1 to 41a-4 is also referred to as the first optical signal, and the CW light generated by the second light sources 42a-1 to 42a-4 is also referred to as the second optical signal.
 ビーム90-1,90-2は、行方向については「上向き」である。そのため、第1光源41a-1と第1光源41a-2の両方が、行方向走査用行列回路24の入力ポート24-1に接続する。ビーム90-1は、列方向については「左向き」である。そのため、ビーム90-1の形成に用いられる第2光源42a-1は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-2に接続する。ビーム90-2は、列方向については「右向き」である。そのため、ビーム90-2の形成に用いられる第2光源42a-2は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-1に接続する。 Beams 90-1 and 90-2 are "upward" in the row direction. Therefore, both the first light source 41a-1 and the first light source 41a-2 are connected to the input port 24-1 of the row scanning matrix circuit 24. Beam 90-1 is "leftward" in the column direction. Therefore, the second light source 42a-1 used to form beam 90-1 is connected to the input port 34-2 of the column scanning matrix circuit 34. Beam 90-2 is "rightward" in the column direction. Therefore, the second light source 42a-2 used to form beam 90-2 is connected to the input port 34-1 of the column scanning matrix circuit 34.
 ビーム90-3,90-4は、行方向については「下向き」である。そのため、第1光源41a-3と第1光源41a-4の両方が、行方向走査用行列回路24の入力ポート24-2に接続する。ビーム90-3は、列方向については「左向き」である。そのため、ビーム90-3の形成に用いられる第2光源42a-3は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-2に接続する。ビーム90-4は、列方向については「右向き」である。そのため、ビーム90-4の形成に用いられる第2光源42a-4は、列方向走査用行列回路34の入力ポート34-1に接続する。 Beams 90-3 and 90-4 are "downward" in the row direction. Therefore, both the first light source 41a-3 and the first light source 41a-4 are connected to the input port 24-2 of the row scanning matrix circuit 24. Beam 90-3 is "leftward" in the column direction. Therefore, the second light source 42a-3 used to form beam 90-3 is connected to the input port 34-2 of the column scanning matrix circuit 34. Beam 90-4 is "rightward" in the column direction. Therefore, the second light source 42a-4 used to form beam 90-4 is connected to the input port 34-1 of the column scanning matrix circuit 34.
 光電変換部13cは、4個の偏波波長分波器15-1~15-4と、16個のフォトミキサ13-1-1~13-4-4とを備える。偏波波長分波器15-1~15-4は、それぞれ光合波器12-1-1~12-2-2に接続する。 The photoelectric conversion unit 13c includes four polarization wavelength splitters 15-1 to 15-4 and 16 photomixers 13-1-1 to 13-4-4. The polarization wavelength splitters 15-1 to 15-4 are connected to the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2, respectively.
 偏波波長分波器15-1~15-4は、同一の内部構成を備えており、一例として、図8を参照しつつ、偏波波長分波器15-1の内部構成について説明する。偏波波長分波器15-1は、偏波分離器60-1と、光分波器14TE-1と、光分波器14TM-1とを備える。偏波分離器60-1は、入力側で光合波器12-1-1に接続し、2個の出力ポート61-1,62-1を備える。偏波分離器60-1は、光合波器12-1-1から供給される合波光信号を、TE偏波の合波光信号と、TM偏波の合波光信号とに分離する。偏波分離器60-1は、分離したTE偏波の合波光信号を出力ポート61-1から出力し、分離したTM偏波の合波光信号を出力ポート62-1から出力する。 The polarization wavelength demultiplexers 15-1 to 15-4 have the same internal configuration, and as an example, the internal configuration of the polarization wavelength demultiplexer 15-1 will be described with reference to FIG. 8. The polarization wavelength demultiplexer 15-1 has a polarization separator 60-1, an optical demultiplexer 14TE-1, and an optical demultiplexer 14TM-1. The polarization separator 60-1 is connected to the optical multiplexer 12-1-1 on the input side, and has two output ports 61-1 and 62-1. The polarization separator 60-1 separates the combined optical signal supplied from the optical multiplexer 12-1-1 into a combined optical signal of TE polarization and a combined optical signal of TM polarization. The polarization separator 60-1 outputs the separated combined optical signal of TE polarization from the output port 61-1, and outputs the separated combined optical signal of TM polarization from the output port 62-1.
 光分波器14TE-1は、入力側で偏波分離器60-1の出力ポート61-1に接続し、2個の出力ポート63-1,64-1を備える。光分波器14TE-1は、出力ポート61-1から供給されるTE偏波の合波光信号を、周波数ch1の周波数帯の光信号と、周波数ch2の周波数帯の光信号とに分離する。光分波器14TE-1は、分離した周波数ch1の周波数帯の光信号を出力ポート63-1から出力し、分離した周波数ch2の周波数帯の光信号を出力ポート64-1から出力する。 The optical splitter 14TE-1 is connected to the output port 61-1 of the polarization splitter 60-1 on the input side, and has two output ports 63-1, 64-1. The optical splitter 14TE-1 splits the TE polarized combined optical signal supplied from the output port 61-1 into an optical signal in the frequency band of ch1 and an optical signal in the frequency band of ch2. The optical splitter 14TE-1 outputs the split optical signal in the frequency band of ch1 from the output port 63-1, and outputs the split optical signal in the frequency band of ch2 from the output port 64-1.
 光分波器14TM-1は、入力側で偏波分離器60-1の出力ポート62-1に接続し、2個の出力ポート65-1,66-1を備える。光分波器14TM-1は、出力ポート62-1から供給されるTM偏波の合波光信号を、周波数ch1の周波数帯の光信号と、周波数ch2の周波数帯の光信号とに分離する。光分波器14TM-1は、分離した周波数ch1の周波数帯の光信号を出力ポート65-1から出力し、分離した周波数ch2の周波数帯の光信号を出力ポート66-1から出力する。 The optical splitter 14TM-1 is connected on the input side to the output port 62-1 of the polarization splitter 60-1, and has two output ports 65-1, 66-1. The optical splitter 14TM-1 splits the TM polarized combined optical signal supplied from the output port 62-1 into an optical signal in the frequency band of ch1 and an optical signal in the frequency band of ch2. The optical splitter 14TM-1 outputs the split optical signal in the frequency band of ch1 from the output port 65-1, and outputs the split optical signal in the frequency band of ch2 from the output port 66-1.
 出力ポート63-1は、フォトミキサ13-1-1に接続し、TE偏波の周波数ch1の光信号、すなわちビーム90-1の形成に用いられる光信号をフォトミキサ13-1-1に供給する。出力ポート64-1は、フォトミキサ13-1-2に接続し、TE偏波の周波数ch2の光信号、すなわちビーム90-2の形成に用いられる光信号をフォトミキサ13-1-2に供給する。出力ポート65-1は、フォトミキサ13-1-3に接続し、TM偏波の周波数ch1の光信号、すなわちビーム90-3の形成に用いられる光信号をフォトミキサ13-1-3に出力する。出力ポート66-1は、フォトミキサ13-1-4に接続し、TM偏波の周波数ch2の光信号、すなわちビーム90-4の形成に用いられる光信号をフォトミキサ13-1-4に出力する。 Output port 63-1 connects to photomixer 13-1-1 and supplies an optical signal of frequency ch1 of TE polarization, i.e., the optical signal used to form beam 90-1, to photomixer 13-1-1. Output port 64-1 connects to photomixer 13-1-2 and supplies an optical signal of frequency ch2 of TE polarization, i.e., the optical signal used to form beam 90-2, to photomixer 13-1-2. Output port 65-1 connects to photomixer 13-1-3 and outputs an optical signal of frequency ch1 of TM polarization, i.e., the optical signal used to form beam 90-3, to photomixer 13-1-3. Output port 66-1 connects to photomixer 13-1-4 and outputs an optical signal of frequency ch2 of TM polarization, i.e., the optical signal used to form beam 90-4, to photomixer 13-1-4.
 以下、偏波波長分波器15-1以外の偏波波長分波器15-2~15-4が内部に備える偏波分離器や光分波器を示す場合、符号の枝番号である「-1」を、該当する偏波波長分波器15-2~15-4の枝番号に置き換えて示すものとする。例えば、偏波波長分波器15-2の場合、偏波分離器60-2として示すことになる。 Hereinafter, when referring to the polarization splitters and optical splitters contained within the polarization wavelength splitters 15-2 to 15-4 other than the polarization wavelength splitter 15-1, the branch number "-1" of the symbol will be replaced with the branch number of the corresponding polarization wavelength splitter 15-2 to 15-4. For example, in the case of the polarization wavelength splitter 15-2, it will be shown as polarization splitter 60-2.
 偏波波長分波器15-2~15-4の接続構成は、偏波波長分波器15-1と同様である。したがって、偏波波長分波器15-2の出力ポート63-2,64-2,65-2,66-2は、それぞれフォトミキサ13-2-1,13-2-2,13-2-3,13-2-4に接続する。偏波波長分波器15-3の出力ポート63-3,64-3,65-3,66-3は、それぞれフォトミキサ13-3-1,13-3-2,13-3-3,13-3-4に接続する。偏波波長分波器15-4の出力ポート63-4,64-4,65-4,66-4は、それぞれフォトミキサ13-4-1,13-4-2,13-4-3,13-4-4に接続する。 The connection configuration of the polarization wavelength splitters 15-2 to 15-4 is the same as that of the polarization wavelength splitter 15-1. Therefore, the output ports 63-2, 64-2, 65-2, and 66-2 of the polarization wavelength splitter 15-2 are connected to the photomixers 13-2-1, 13-2-2, 13-2-3, and 13-2-4, respectively. The output ports 63-3, 64-3, 65-3, and 66-3 of the polarization wavelength splitter 15-3 are connected to the photomixers 13-3-1, 13-3-2, 13-3-3, and 13-3-4, respectively. The output ports 63-4, 64-4, 65-4, and 66-4 of the polarization wavelength splitter 15-4 are connected to the photomixers 13-4-1, 13-4-2, 13-4-3, and 13-4-4, respectively.
 したがって、受信指向性制御装置1dは、第3の実施形態の受信指向性制御装置1cと同様に、フォトミキサ13-1-1,13-2-1,13-3-1、13-4-1には、ビーム90-1の形成に用いられる光信号が供給される。フォトミキサ13-1-2,13-2-2,13-3-2、13-4-2には、ビーム90-2の形成に用いられる光信号が供給される。フォトミキサ13-1-3,13-2-3,13-3-3、13-4-3には、ビーム90-3の形成に用いられる光信号が供給される。フォトミキサ13-1-4,13-2-4,13-3-4、13-4-4には、ビーム90-4の形成に用いられる光信号が供給される。 Therefore, in the reception directivity control device 1d, similar to the reception directivity control device 1c of the third embodiment, the optical signals used to form beam 90-1 are supplied to photomixers 13-1-1, 13-2-1, 13-3-1, and 13-4-1. The optical signals used to form beam 90-2 are supplied to photomixers 13-1-2, 13-2-2, 13-3-2, and 13-4-2. The optical signals used to form beam 90-3 are supplied to photomixers 13-1-3, 13-2-3, 13-3-3, and 13-4-3. The optical signals used to form beam 90-4 are supplied to photomixers 13-1-4, 13-2-4, 13-3-4, and 13-4-4.
 そのため、RF合波器17-1は、ビーム90-1の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-2は、ビーム90-2の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-3は、ビーム90-3の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。RF合波器17-4は、ビーム90-4の方向から到来する到来波に対応する受信信号を出力する。したがって、ビーム90-1,90-2,90-3,90-4の方向から到来する到来波が存在している場合、4つの到来波の受信信号を並列に得ることが可能になる。 Therefore, RF combiner 17-1 outputs a reception signal corresponding to an incoming wave arriving from the direction of beam 90-1. RF combiner 17-2 outputs a reception signal corresponding to an incoming wave arriving from the direction of beam 90-2. RF combiner 17-3 outputs a reception signal corresponding to an incoming wave arriving from the direction of beam 90-3. RF combiner 17-4 outputs a reception signal corresponding to an incoming wave arriving from the direction of beam 90-4. Therefore, when there are incoming waves arriving from the directions of beams 90-1, 90-2, 90-3, and 90-4, it becomes possible to obtain reception signals of four arriving waves in parallel.
(第4の実施形態による効果)
 第4の実施形態の受信指向性制御装置1dは、第3の実施形態の受信指向性制御装置1cによる効果に加えて、以下のような効果を奏する。すなわち、受信指向性制御装置1dでは、ビーム90-1~90-4の形成に用いる光信号として、異なる2つの偏波と、異なる2つの周波数とを組み合わせることで4種類の光信号を用いるようにしている。4種類の光信号は、偏波多重及び波長多重が可能である。そのため、行方向走査用行列回路24、列方向走査用行列回路34、分配器25-1,25-2,35-1,35-2、SSB変調器11-1-1~11-2-2及び光合波器12-1-1~12-2-2において、4種類の光信号を独立して処理することができる。独立して処理された光信号は、偏波波長分波器15-1~15-4によって、TE偏波とTM偏波に分離され、更に、周波数ch1と周波数ch2に分離される。これにより、フォトミキサ13-1-1~13-4-4では、ビーム90-1~90-4の形成に用いられる4種類の光信号を個別に処理することが可能になり、その結果として、RF合波器17-1~17-4の各々は、ビーム90-1~90-4の各々の方向から到来する到来波の受信信号を個別に出力することができる。
(Effects of the Fourth Embodiment)
The reception directivity control device 1d of the fourth embodiment has the following effects in addition to the effects of the reception directivity control device 1c of the third embodiment. That is, in the reception directivity control device 1d, four types of optical signals are used by combining two different polarizations and two different frequencies as optical signals used to form the beams 90-1 to 90-4. The four types of optical signals can be polarization multiplexed and wavelength multiplexed. Therefore, the row direction scanning matrix circuit 24, the column direction scanning matrix circuit 34, the distributors 25-1, 25-2, 35-1, 35-2, the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2, and the optical multiplexers 12-1-1 to 12-2-2 can process the four types of optical signals independently. The independently processed optical signals are separated into TE polarization and TM polarization by the polarization wavelength demultiplexers 15-1 to 15-4, and further separated into frequency ch1 and frequency ch2. This enables photomixers 13-1-1 to 13-4-4 to individually process the four types of optical signals used to form beams 90-1 to 90-4, and as a result, each of RF combiners 17-1 to 17-4 can individually output the received signals of the incoming waves arriving from the directions of each of beams 90-1 to 90-4.
 利用する周波数の観点でみると、受信指向性制御装置1cでは、4つの異なる周波数ch1~ch4の光信号を用いていたのに対して、受信指向性制御装置1dでは、2つの異なる周波数ch1,ch2の光信号を用いることで、受信指向性制御装置1cと同様の効果を得ることを可能にしている。上記したように、受信指向性制御装置1cでは、4つの異なる周波数を用いるために、光周波数チャネルを定める際に干渉に留意をする必要がある。これに対して、受信指向性制御装置1dでは、用いる周波数を受信指向性制御装置1cよりも半減することができるので、受信指向性制御装置1cの場合よりも、光周波数チャネルの選定が容易になるという効果がある。 In terms of the frequencies used, the reception directivity control device 1c uses optical signals of four different frequencies, ch1 to ch4, whereas the reception directivity control device 1d uses optical signals of two different frequencies, ch1 and ch2, making it possible to achieve the same effect as the reception directivity control device 1c. As described above, the reception directivity control device 1c uses four different frequencies, so it is necessary to take care of interference when determining the optical frequency channel. In contrast, the reception directivity control device 1d can use half the frequencies used by the reception directivity control device 1c, which has the effect of making it easier to select the optical frequency channel than the reception directivity control device 1c.
 なお、受信指向性制御装置1dにおいて、第1光源41a-3を除外し、第1光源41a-1の出力に2分岐する分配器を備え、分配器の一方の出力を入力ポート24-1に接続し、分配器の出力の他方にTE偏波をTM偏波に変換する偏波回転器を接続し、偏波回転器の出力を入力ポート24-2に接続するようにしてもよい。この場合、偏波回転器は、第1光源41a-1が出力するTE偏波の周波数ch1の第1光信号を、第1光源41a-3が生成する光信号と同一のTM偏波の周波数ch1の第1光信号に変換して入力ポート24-2に出力することになる。この構成を、第1光源41a-2と、第1光源41a-4の組み合わせ、第2光源42a-1と第2光源42a-3の組み合わせ、第2光源42a-2と第2光源42a-4の組み合わせにも適用することで、利用する光源の数を半減させることができる。それにより、受信指向性制御装置1dの消費電力を低減することが可能になる。 In addition, in the reception directivity control device 1d, the first light source 41a-3 may be removed, a distributor that branches the output of the first light source 41a-1 into two, one output of the distributor is connected to the input port 24-1, a polarization rotator that converts TE polarization to TM polarization is connected to the other output of the distributor, and the output of the polarization rotator is connected to the input port 24-2. In this case, the polarization rotator converts the first optical signal of TE polarization frequency ch1 output by the first light source 41a-1 into a first optical signal of TM polarization frequency ch1 that is the same as the optical signal generated by the first light source 41a-3, and outputs it to the input port 24-2. By applying this configuration to the combination of the first light source 41a-2 and the first light source 41a-4, the combination of the second light source 42a-1 and the second light source 42a-3, and the combination of the second light source 42a-2 and the second light source 42a-4, the number of light sources used can be halved. This makes it possible to reduce the power consumption of the reception directivity control device 1d.
(各実施形態の他の構成例)
 上記の各実施形態に示す例では、垂直方向と、水平方向とに沿って2×2の構成で、アレーアンテナ80のアンテナ素子80-1-1~80-2-2が配置される例を示している。これに対して、アレーアンテナ80のアンテナ素子80-1-1~80-2-2を、以下のような構成で配置してもよい。すなわち、アレーアンテナ80の面上における任意の直線を行方向の軸として定め、アレーアンテナ80の面上において行方向の軸に直交する直線を列方向の軸として定める。このようにして定めた行方向の軸と、列方向の軸とに沿ってアンテナ素子80-1-1~80-2-2が2×2の構成で配置されていてもよい。言い換えると、アレーアンテナ80の面上において、アンテナ素子80-1-1,80-1-2,80-2-1,80-2-2の各々の位置を頂点とする矩形形状を想定し、例えば、当該矩形形状におけるアンテナ素子80-1-1とアンテナ素子80-2-1とを結ぶ辺を、垂直方向から任意の角度傾けて、アンテナ素子80-1-1~80-2-2を配置するようにしてもよい。
(Other configuration examples of each embodiment)
In the examples shown in the above embodiments, the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 of the array antenna 80 are arranged in a 2×2 configuration along the vertical and horizontal directions. In contrast, the antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 of the array antenna 80 may be arranged in the following configuration. That is, an arbitrary straight line on the surface of the array antenna 80 is defined as a row axis, and a straight line perpendicular to the row axis on the surface of the array antenna 80 is defined as a column axis. The antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 may be arranged in a 2×2 configuration along the row axis and column axis defined in this way. In other words, on the surface of array antenna 80, a rectangular shape may be assumed with vertices at each of antenna elements 80-1-1, 80-1-2, 80-2-1, and 80-2-2, and antenna elements 80-1-1 to 80-2-2 may be arranged such that, for example, the side connecting antenna element 80-1-1 and antenna element 80-2-1 in the rectangular shape is tilted at an arbitrary angle from the vertical direction.
 上記の各実施形態では、アレーアンテナ80のアンテナ素子数が「4」である例を示しており、上記の第1から第3の実施形態において、アレーアンテナ80のアンテナ素子数を増加させることが可能であることを補足的に説明した。ここで、各実施形態におけるアレーアンテナ80のアンテナ素子数の条件を、より具体的に示すと、例えば、以下のようになる。行方向のアンテナ素子数をM、列方向のアンテナ素子数をNとし、MとNが正の整数であって、M×N≧2の条件を満たせば、任意のMとNの値を選択するようにしてもよい。この場合において、MとNのいずれか一方が「1」であってもよい。3つ以上のアンテナ素子が行方向、または、列方向に配置される場合、行方向において隣接するアンテナ素子の間隔が等間隔になり、列方向において隣接するアンテナ素子の間隔が等間隔になるように配置される。ただし、隣接するアンテナ素子の間隔は、必ずしも等間隔でなくてもよく、等間隔に並べたアンテナ素子の一部を取り除いて間引きを行った配置になっていてもよい。 In each of the above embodiments, an example in which the number of antenna elements in the array antenna 80 is "4" is shown, and in the above first to third embodiments, it has been additionally explained that the number of antenna elements in the array antenna 80 can be increased. Here, the conditions for the number of antenna elements in the array antenna 80 in each embodiment are more specifically shown as follows, for example. If the number of antenna elements in the row direction is M and the number of antenna elements in the column direction is N, and M and N are positive integers and satisfy the condition M×N≧2, any value of M and N may be selected. In this case, either one of M and N may be "1". When three or more antenna elements are arranged in the row direction or column direction, they are arranged so that the intervals between adjacent antenna elements in the row direction are equal, and the intervals between adjacent antenna elements in the column direction are equal. However, the intervals between adjacent antenna elements do not necessarily have to be equal, and the arrangement may be such that some of the antenna elements arranged at equal intervals are removed and thinned out.
 上記の第3の実施形態では、最大で4つのビーム90-1~90-4を並列に形成し、第4の実施形態においても4つのビーム90-1~90-4を並列に形成する例を示した。これに対して、第1及び第2の実施形態において述べたように、行方向走査用行列回路24において、3つ以上の行方向位相傾斜を扱えるようにしたり、列方向走査用行列回路34において、3つ以上の列方向位相傾斜を扱えるようにしたりすることで、第3及び第4の実施形態において、4個を超える数のビームを並列に形成するようにすることが可能になる。 In the third embodiment described above, a maximum of four beams 90-1 to 90-4 are formed in parallel, and in the fourth embodiment, an example is shown in which four beams 90-1 to 90-4 are also formed in parallel. In contrast to this, as described in the first and second embodiments, by making the row-direction scanning matrix circuit 24 capable of handling three or more row-direction phase gradients, and by making the column-direction scanning matrix circuit 34 capable of handling three or more column-direction phase gradients, it becomes possible to form more than four beams in parallel in the third and fourth embodiments.
 上記の各実施形態において、SSB変調器11-1-1~11-2-2は、被変調光信号のUSB成分を出力するようにしているが、単側帯波の他方の成分であるLSB成分を出力するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 are configured to output the USB component of the modulated optical signal, but they may also be configured to output the LSB component, which is the other component of the single sideband wave.
 上記の各実施形態において、SSB変調器11-1-1~11-2-2は、被変調光信号のUSB成分のみを出力することから、搬送波成分と、LSB成分とを抑圧するフィルタの機能も備えていることになる。そのため、SSB変調器11-1-1~11-2-2の各々を、強度変調器、位相変調器、両側帯波変調器といった光変調器に置き換え、出力側に搬送波成分と、LSB成分とを抑圧するフィルタを備える構成としてもよい。この場合、光変調器と、フィルタとを含む構成が、電光変換部11ということになる。 In each of the above embodiments, the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 output only the USB component of the modulated optical signal, and therefore also function as filters that suppress the carrier component and the LSB component. Therefore, each of the SSB modulators 11-1-1 to 11-2-2 may be replaced with an optical modulator such as an intensity modulator, a phase modulator, or a double sideband modulator, and a filter that suppresses the carrier component and the LSB component may be provided on the output side. In this case, the configuration including the optical modulator and the filter is the electrical-to-optical conversion unit 11.
 上記の各実施形態において、フォトミキサ13-1~13-4,13-1-1~13-4-4は、例えば、フォトダイオードであり、自乗検波してRFの周波数帯の信号、すなわち検波RF信号を出力するようにしている。これに対して、フォトミキサ13-1~13-4,13-1-1~13-4-4に替えて、自乗検波とは異なる他の検波手段によって検波を行い、RFの周波数帯の信号を出力する回路を備えるようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the photomixers 13-1 to 13-4, 13-1-1 to 13-4-4 are, for example, photodiodes that perform square-law detection and output a signal in the RF frequency band, i.e., a detected RF signal. Alternatively, instead of the photomixers 13-1 to 13-4, 13-1-1 to 13-4-4, a circuit may be provided that performs detection using a detection means other than square-law detection and outputs a signal in the RF frequency band.
 上記の第1,第3,第4の実施形態における行方向走査用行列回路24、列方向走査用行列回路34、第2の実施形態における走査用行列回路51として、例えば、下記の参考文献1に示されるバトラー行列回路を適用される。 For example, the Butler matrix circuit shown in Reference 1 below is used as the row-direction scanning matrix circuit 24 in the first, third and fourth embodiments, the column-direction scanning matrix circuit 34, and the scanning matrix circuit 51 in the second embodiment.
[参考文献1:Walter Charczenko et al., “Integrated optical Butler matrix for beam forming in phased-array antennas”, OE/LASE '90, Proceedings Volume 1217, Optoelectronic Signal Processing for Phased-Array Antennas II, 1990.] [Reference 1: Walter Charczenko et al., “Integrated optical Butler matrix for beam forming in phased-array antennas”, OE/LASE '90, Proceedings Volume 1217, Optoelectronic Signal Processing for Phased-Array Antennas II, 1990.]
 ただし、バトラー行列回路というのは一例であり、上記した行方向走査用行列回路24、列方向走査用行列回路34、及び走査用行列回路51の動作を行う行列回路であれば、どのような行列回路を適用するようにしてもよい。 However, the Butler matrix circuit is just one example, and any matrix circuit may be applied as long as it performs the operations of the row-direction scanning matrix circuit 24, the column-direction scanning matrix circuit 34, and the scanning matrix circuit 51 described above.
 また、行方向走査用行列回路24、列方向走査用行列回路34、及び走査用行列回路51に替えて、レンズに対して空間ビームの光信号、すなわち空間を伝搬する光信号を透過させて、光信号に位相傾斜を付与するような回路を適用するようにしてもよい。なお、当該レンズとして、光学レンズの他に、例えば、以下の参考文献2に記載のロットマンレンズを適用してもよい。 In addition, instead of the row-direction scanning matrix circuit 24, the column-direction scanning matrix circuit 34, and the scanning matrix circuit 51, a circuit may be applied that transmits the optical signal of a spatial beam, i.e., the optical signal propagating through space, through a lens and imparts a phase tilt to the optical signal. In addition to optical lenses, the lens may be, for example, a Rotman lens as described in Reference 2 below.
[参考文献2:Z. Zalevsky et al., “A Novel Photonic Rotman-Lens Design for Radar Phased Array Antennas” 2009 IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, 9 Nov., 2009.] [Reference 2: Z. Zalevsky et al., "A Novel Photonic Rotman-Lens Design for Radar Phased Array Antennas" 2009 IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, 9 Nov., 2009.]
 上記の各実施形態において、受信指向性制御装置1,1a,1b,1c,1dは、アレーアンテナ80を含まず、アレーアンテナ80に接続する構成としているが、受信指向性制御装置1,1a,1b,1c,1dが、アレーアンテナ80を備える構成としてもよい。 In each of the above embodiments, the reception directivity control devices 1, 1a, 1b, 1c, and 1d do not include an array antenna 80, but are configured to be connected to the array antenna 80. However, the reception directivity control devices 1, 1a, 1b, 1c, and 1d may also be configured to include an array antenna 80.
 以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。  Although an embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.
 ミリ波帯やテラヘルツ帯の高周波帯の電波を用いた超高速無線伝送、高精細のイメージング、レーダ等において形成される鋭い指向性を有する電波の受信に適用することができる。 It can be used for ultra-high-speed wireless transmission using radio waves in the millimeter wave and terahertz high-frequency bands, high-definition imaging, and receiving radio waves with sharp directionality formed in radar, etc.
1…受信指向性制御装置、11…電光変換部、11-1-1~11-2-2…SSB変調器、12…光合波部、12-1-1~12-2-2…光合波器、13…光電変換部、13-1~13-4…フォトミキサ、16…RF合波部、17…RF合波器、20…行方向位相傾斜付与部、22…行方向走査指示回路、23…行方向走査用切替回路、24…行方向走査用行列回路、25-1,25-2…分配器、30…列方向位相傾斜付与部、32…列方向走査指示回路、33…列方向走査用切替回路、34…列方向走査用行列回路、35-1,35-2…分配器、41…第1光源、42…第2光源、80…アレーアンテナ、80-1-1~80-2-2…アンテナ素子、90-1~90-4…ビーム 1...receiving directivity control device, 11...electrical-optical conversion section, 11-1-1 to 11-2-2...SSB modulator, 12...optical multiplexing section, 12-1-1 to 12-2-2...optical multiplexer, 13...optical-electrical conversion section, 13-1 to 13-4...photomixer, 16...RF multiplexing section, 17...RF multiplexer, 20...row direction phase tilt imparting section, 22...row direction scanning instruction circuit, 23...row direction scanning switching circuit, 24 ...row direction scanning matrix circuit, 25-1, 25-2...distributor, 30...column direction phase tilt applying section, 32...column direction scanning instruction circuit, 33...column direction scanning switching circuit, 34...column direction scanning matrix circuit, 35-1, 35-2...distributor, 41...first light source, 42...second light source, 80...array antenna, 80-1-1 to 80-2-2...antenna elements, 90-1 to 90-4...beam

Claims (8)

  1.  平面における任意の直線を行方向の軸とし、前記平面において前記行方向の軸に直交する直線を列方向の軸とし、前記行方向の軸と、前記列方向の軸とに沿って複数のアンテナ素子が配置されたアレーアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御装置であって、
     所望方向から到来する到来波を前記アンテナ素子の各々で受信して得られるRF信号の各々により、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって行方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる行方向位相傾斜とは逆符号の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々を変調する電光変換部と、
     前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって列方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々と、各々に対応する前記変調により生成される被変調光信号の単側帯波成分と合波して合波光信号を生成する光合波部と、
     前記光合波部が生成する前記合波光信号の各々を検波して、前記合波光信号の各々に対応する検波RF信号を生成する光電変換部と、
     前記光電変換部が生成する検波RF信号の各々を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成するRF合波部と、
     を備える受信指向性制御装置。
    1. A reception directivity control device that controls reception directivity of an array antenna in which an arbitrary straight line in a plane is defined as a row-direction axis, a straight line perpendicular to the row-direction axis in the plane is defined as a column-direction axis, and a plurality of antenna elements are arranged along the row-direction axis and the column-direction axis,
    an electro-optical converter that modulates, by each of the RF signals obtained by receiving an incoming wave arriving from a desired direction at each of the antenna elements, each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient having an opposite sign to a row-direction phase gradient that occurs in accordance with a difference in receiving position in the row direction and the desired direction;
    an optical multiplexing unit that multiplexes each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient being the same as a column-direction phase gradient that occurs in response to a difference in receiving position in the column direction and the desired direction, with a single sideband component of a modulated optical signal generated by the modulation corresponding to each of the optical signals to generate a multiplexed optical signal;
    an opto-electrical conversion unit that detects each of the multiplexed optical signals generated by the optical multiplexing unit and generates a detected RF signal corresponding to each of the multiplexed optical signals;
    an RF combiner that combines the detected RF signals generated by the photoelectric converters to generate a reception signal corresponding to the desired direction;
    A receiving directivity control device comprising:
  2.  前記アレーアンテナは、
     M×N≧2という条件で、前記行方向にM個のアンテナ素子が並び、前記列方向にN個のアンテナ素子が並ぶ配置でM×N個の前記アンテナ素子を備えており、
     第1光信号を生成する第1光源と、
     前記第1光信号と同一周波数の第2光信号を生成する第2光源と、
     前記第1光信号に対して、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって前記行方向位相傾斜と逆符号の位相傾斜の各々を付与したM個の行光信号を生成する行方向位相傾斜付与部と、
     前記第2光信号に対して、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって前記列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々を付与したN個の列光信号を生成する列方向位相傾斜付与部と、を備え、
     前記電光変換部は、
     前記M個の行光信号の各々を、各々と行の位置が対応する前記RF信号で変調することを、列ごとのM個の前記RF信号ごとに行って、M×N個の被変調光信号の単側帯波成分を生成し、
     前記光合波部は、
     前記N個の列光信号の各々と、各々と列の位置が対応する前記被変調光信号の単側帯波成分とを合波することを、行ごとのN個の前記被変調光信号の単側帯波成分ごとに行って、M×N個の合波光信号を生成し、
     前記光電変換部は、
     前記光合波部が生成する前記M×N個の合波光信号の各々を検波してM×N個の検波RF信号を生成し、
     前記RF合波部は、
     前記光電変換部が生成する前記M×N個の検波RF信号を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成する、
     請求項1に記載の受信指向性制御装置。
    The array antenna includes:
    The antenna element array includes M×N antenna elements arranged in the row direction and N antenna elements arranged in the column direction, under the condition that M×N≧2;
    a first light source that generates a first optical signal;
    a second light source that generates a second optical signal having the same frequency as the first optical signal;
    a row-direction phase gradient imparting unit that generates M row optical signals by imparting, to the first optical signal, phase gradients corresponding to the RF signals and having opposite signs to the row-direction phase gradients;
    a column-wise phase gradient imparting unit that generates N column optical signals by imparting, to the second optical signal, a phase gradient corresponding to each of the RF signals and the same phase gradient as the column-wise phase gradient,
    The electro-optical conversion unit is
    modulating each of the M row optical signals with the RF signal corresponding to the row position of each of the M row optical signals for each of the M RF signals per column to generate M×N single sideband components of modulated optical signals;
    The optical multiplexing unit includes:
    performing multiplexing of each of the N column optical signals with a single sideband component of the modulated optical signal corresponding to the column position for each of the N single sideband components of the modulated optical signals for each row to generate M×N multiplexed optical signals;
    The photoelectric conversion unit is
    Detecting each of the M×N multiplexed optical signals generated by the optical multiplexing unit to generate M×N detected RF signals;
    The RF multiplexing unit includes:
    synthesizing the M×N detected RF signals generated by the photoelectric conversion unit to generate a received signal corresponding to the desired direction;
    The receiving directivity control device according to claim 1 .
  3.  前記所望方向が複数である場合、
     前記所望方向ごとに、前記第1光源と、前記第2光源とを備え、
     前記所望方向ごとの前記第1光源と前記第2光源の組み合わせの各々が生成する前記第1光信号と前記第2光信号の組み合わせは、個々の組み合わせ内において周波数が一致し、異なる組み合わせ間において分離可能になっており、
     前記行方向位相傾斜付与部は、
     前記所望方向ごとに前記M個の行光信号を生成し、
     前記列方向位相傾斜付与部は、
     前記所望方向ごとに前記N個の列光信号を生成し、
     前記電光変換部は、
     前記所望方向の数×M×N個の前記被変調光信号の単側帯波成分を生成し、
     前記光合波部は、
     前記所望方向の数×M×N個の前記合波光信号を生成し、
     前記光電変換部は、
     前記所望方向の数×M×N個の前記合波光信号を、前記異なる組み合わせ間で分離し、分離した前記所望方向ごとのM×N個の合波光信号の各々を検波して、前記所望方向ごとのM×N個の検波RF信号を生成し、
     前記RF合波部は、
     前記所望方向ごとのM×N個の検波RF信号を、前記所望方向ごとに合成して前記所望方向ごとの前記受信信号を生成する、
     請求項2に記載の受信指向性制御装置。
    When the desired directions are multiple,
    The first light source and the second light source are provided for each of the desired directions,
    A combination of the first optical signal and the second optical signal generated by each combination of the first light source and the second light source for each desired direction has a same frequency within each combination, and different combinations are separable,
    The row direction phase gradient imparting unit is
    generating the M row light signals for each of the desired directions;
    The column-direction phase gradient imparting unit is
    generating the N column optical signals for each of the desired directions;
    The electro-optical conversion unit is
    generating single sideband components of the modulated optical signal in a number equal to the number of desired directions x M x N;
    The optical multiplexing unit includes:
    generating the multiplexed optical signals in a number M×N of the desired directions;
    The photoelectric conversion unit is
    Separating the number of the desired directions x M x N of the combined optical signals between the different combinations, and detecting each of the separated M x N combined optical signals for each of the desired directions to generate M x N detected RF signals for each of the desired directions;
    The RF multiplexing unit includes:
    synthesizing the M×N detected RF signals for each desired direction to generate the received signal for each desired direction;
    The receiving directivity control device according to claim 2 .
  4.  前記所望方向ごとの前記第1光源と前記第2光源の組み合わせの各々は、
     前記異なる組み合わせ間では分離可能である前記第1光信号と前記第2光信号の組み合わせとして、前記所望方向ごとに周波数が異なる組み合わせを生成し、
     前記光電変換部は、
     前記所望方向の数×M×N個の合波光信号を、周波数ごとに分離して、前記所望方向ごとの前記M×N個の合波光信号を生成する、
     請求項3に記載の受信指向性制御装置。
    Each combination of the first light source and the second light source for each desired direction is
    generating combinations of the first optical signal and the second optical signal that are separable between the different combinations, the combinations having different frequencies for the desired directions;
    The photoelectric conversion unit is
    Separating the number of desired directions x M x N multiplexed optical signals by frequency to generate the M x N multiplexed optical signals for each desired direction.
    The receiving directivity control device according to claim 3 .
  5.  前記所望方向ごとの前記第1光源と前記第2光源の組み合わせの各々は、
     前記異なる組み合わせ間では分離可能である前記第1光信号と前記第2光信号の組み合わせとして、前記所望方向ごとに偏波モードが異なる組み合わせを生成し、
     前記光電変換部は、
     前記所望方向の数×M×N個の合波光信号を、偏波モードごとに分離して、前記所望方向ごとの前記M×N個の合波光信号を生成する、
     請求項3または請求項4に記載の受信指向性制御装置。
    Each combination of the first light source and the second light source for each desired direction is
    generating combinations of the first optical signal and the second optical signal that are separable between the different combinations, the combinations having different polarization modes for each desired direction;
    The photoelectric conversion unit is
    Separating the number of desired directions×M×N multiplexed optical signals for each polarization mode to generate the M×N multiplexed optical signals for each desired direction.
    The receiving directivity control device according to claim 3 or 4.
  6.  前記アレーアンテナは、
     M×N≧2という条件で、前記行方向にM個のアンテナ素子が並び、前記列方向にN個のアンテナ素子が並ぶ配置でM×N個の前記アンテナ素子を備えており、
     第1光信号を生成する第1光源と、
     前記第1光信号と同一周波数であって偏波モードが異なる第2光信号を生成する第2光源と、
     前記行方向位相傾斜の絶対値と、前記列方向位相傾斜の絶対値とが一致する前記所望方向が指定されるという条件の下で、前記第1光信号に対して、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって前記行方向位相傾斜と逆符号の位相傾斜の各々を付与したM個の行光信号を生成し、前記第2光信号に対して、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって前記列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々を付与したN個の列光信号を生成し、前記M個の行光信号及び前記N個の列光信号のいずれか一方の偏波モードを変換して、前記M個の行光信号及び前記N個の列光信号の偏波モードを一致させる位相傾斜付与部と、を備え、
     前記電光変換部は、
     前記M個の行光信号の各々を、各々と行の位置が対応する前記RF信号で変調することを、列ごとのM個の前記RF信号ごとに行って、M×N個の被変調光信号の単側帯波成分を生成し、
     前記光合波部は、
     前記N個の列光信号の各々と、各々と列の位置が対応する前記被変調光信号の単側帯波成分とを合波することを、行ごとのN個の前記被変調光信号の単側帯波成分ごとに行って、M×N個の合波光信号を生成し、
     前記光電変換部は、
     前記光合波部が生成する前記M×N個の合波光信号の各々を検波してM×N個の検波RF信号を生成し、
     前記RF合波部は、
     前記光電変換部が生成する前記M×N個の検波RF信号を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成する、
     請求項1に記載の受信指向性制御装置。
    The array antenna includes:
    The antenna element array includes M×N antenna elements arranged in the row direction and N antenna elements arranged in the column direction, under the condition that M×N≧2;
    a first light source that generates a first optical signal;
    a second light source that generates a second optical signal having the same frequency as the first optical signal but a different polarization mode;
    a phase gradient imparting unit that generates M row optical signals by imparting, to the first optical signal, phase gradients corresponding to the RF signals and having an opposite sign to the row-directional phase gradient, under a condition that the desired direction in which an absolute value of the row-directional phase gradient and an absolute value of the column-directional phase gradient are equal is specified, and generates N column optical signals by imparting, to the second optical signal, phase gradients corresponding to the RF signals and having the same phase gradient as the column-directional phase gradient, and converts a polarization mode of either the M row optical signals or the N column optical signals to make the polarization modes of the M row optical signals and the N column optical signals equal to each other,
    The electro-optical conversion unit is
    modulating each of the M row optical signals with the RF signal corresponding to the row position of each of the M row optical signals for each of the M RF signals per column to generate M×N single sideband components of modulated optical signals;
    The optical multiplexing unit includes:
    performing multiplexing of each of the N column optical signals with a single sideband component of the modulated optical signal corresponding to the column position for each of the N single sideband components of the modulated optical signals for each row to generate M×N multiplexed optical signals;
    The photoelectric conversion unit is
    Detecting each of the M×N multiplexed optical signals generated by the optical multiplexing unit to generate M×N detected RF signals;
    The RF multiplexing unit includes:
    synthesizing the M×N detected RF signals generated by the photoelectric conversion unit to generate a received signal corresponding to the desired direction;
    The receiving directivity control device according to claim 1 .
  7.  前記光電変換部は、前記合波光信号を、自乗検波によって検波する、
     請求項1に記載の受信指向性制御装置。
    The photoelectric conversion unit detects the combined optical signal by square detection.
    The receiving directivity control device according to claim 1 .
  8.  平面における任意の直線を行方向の軸とし、前記平面において前記行方向の軸に直交する直線を列方向の軸とし、前記行方向の軸と、前記列方向の軸とに沿って複数のアンテナ素子が配置されたアレーアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御方法であって、
     所望方向から到来する到来波を前記アンテナ素子の各々で受信して得られるRF信号の各々により、前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって行方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる行方向位相傾斜とは逆符号の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々を変調し、
     前記RF信号の各々に対応する位相傾斜であって列方向における受信位置の違いと、前記所望方向とに応じて生じる列方向位相傾斜と同一の位相傾斜の各々が付与される光信号の各々と、各々に対応する前記変調により生成される被変調光信号の単側帯波成分と合波して合波光信号を生成し、
     生成した前記合波光信号の各々を検波して、前記合波光信号の各々に対応する検波RF信号を生成し、
     生成した前記検波RF信号の各々を合成して前記所望方向に対応する受信信号を生成する、
     受信指向性制御方法。
    A reception directivity control method for controlling reception directivity of an array antenna in which an arbitrary straight line in a plane is defined as a row-direction axis, a straight line perpendicular to the row-direction axis in the plane is defined as a column-direction axis, and a plurality of antenna elements are arranged along the row-direction axis and the column-direction axis, the method comprising the steps of:
    modulating, by each of the antenna elements receiving an incoming wave arriving from a desired direction, each of optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals and having an opposite sign to a row-direction phase gradient occurring in accordance with a difference in receiving position in the row direction and the desired direction is imparted;
    generating a combined optical signal by multiplexing each of the optical signals to which a phase gradient corresponding to each of the RF signals is imparted, the phase gradient being the same as a column-direction phase gradient that occurs in response to a difference in receiving position in the column direction and the desired direction, with a single sideband component of a modulated optical signal generated by the modulation corresponding to each of the optical signals;
    detecting each of the generated multiplexed optical signals to generate a detected RF signal corresponding to each of the multiplexed optical signals;
    synthesizing the generated detected RF signals to generate a received signal corresponding to the desired direction;
    Receiving directivity control method.
PCT/JP2022/044379 2022-12-01 Reception directivity control device and reception directivity control method WO2024116370A1 (en)

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