JP2000098020A - 送受信モジュール及びこれを用いたアレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アレイアンテナの送受信モジュールの給電部の
高周波信号用分配器を不要にし、ディジタル信号のイン
ターフェイスにする。 【解決手段】送受信モジュール１ａ〜１ｎは、送信信号
と局部信号の元データとなるディジタルデータを格納す
るメモリ９ａ〜９ｎと、Ｄ／Ａ変換器１１ａ〜１１ｎ
と、周波数変換器１２ａ〜１２ｎとを有し、内部で送信
信号と局部信号を生成する。送信時は、内部で生成した
送信信号を送信し、受信時は、内部で生成した局部信号
を使用して、混合器６ａ〜６ｎで受信信号をビデオ信号
に変換し、Ａ／Ｄ変換器７ａ〜７ｎでディジタル信号に
変換する。内部で高周波信号を生成するため、外部との
インターフェイスは全てディジタル信号となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブフェー
ズドアレイアンテナの各アンテナ素子に送受信信号を供
給するアレイアンテナの送受信モジュール及びこれを用
いたアレイアンテナ装置に関する。従来、この種のアレ
イアンテナは「改訂レーダ技術」筆者：吉田 孝（１９
９６年）の図１１．１９（ｂ）に示されているように、
送信用の給電部及び低電力送信機と、受信用の給電部と
から給電回路が構成され、送受信モジュールはアンテナ
素子とアレー受信機と受信機とＡ／Ｄ変換器とから構成
されていた。この構成で、送信信号を送受信モジュール
に給電する場合は、高周波信号を使用していた。また、
図３は従来のアレイアンテナの給電回路の具体例を示す
ブロック図であり、送受信モジュール１ａ〜１ｎへの送
受信信号の給電においては、送信信号と局部信号として
高周波信号が使用されていた。動作を説明すと、送信時
においては、送信信号として信号発生器１８から高周波
信号を生成し、電力増幅１７により電力増幅したあと、
分配器１６を介して送受信モジュール１ａ〜１ｎに伝送
する。送受信モジュール１ａ〜１ｎ内において、送信信
号は、制御回路１４からの送受信切換信号で制御された
切換器８ａ〜８ｎを介して、制御回路１４からの位相デ
ータで所要の位相に設定された移相器１５ａ〜１５ｎで
移相処理されたあと、電力増幅器５ａ〜５ｎで増幅さ
れ、放射素子２ａ〜２ｎから電波発射される。受信時に
おいては、放射素子２ａ〜２ｎからの受信信号は、高周
波増幅器４ａ〜４ｎで増幅され、混合器６ａ〜６ｎで制
御回路１４からの送受信信号で制御された切換器８ａ〜
８ｎからの局部信号によりビデオ信号に変換される。ビ
デオ信号は、Ａ／Ｄ変換器７ａ〜７ｎでディジタル信号
に変換されて、ディジタルビーム形成回路１３に伝送さ
れる。送受信モジュール１ａ〜１ｎの制御は、制御回路
１４で行い、このため制御回路１４からは、ディジタル
信号の送受信切換信号とアレイアンテナのビーム走査の
ための位相データとＡ／Ｄ変換器動作のためのクロック
とが、送受信モジュール１ａ〜１ｎへ供給される。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の第１の問題
点は、給電部に高周波信号用の分配器を必要とするため
給電部の構造が複雑になることである。その理由は、高
周波信号を対象としているため、分配器をマイクロスト
リップライン、または、導波管で製造する必要があるた
めである。第２の問題点は、プラグイン構造の送受信モ
ジュールの場合、入出力端のコネクタに厳しい寸法精度
を要求し高価なコネクタを必要とすることである。その
理由は、送受信モジュールのインタフェースが高周波信
号を対象としていることにある。したがって、本発明の
目的は、アクティブフェーズドアレイアンテナの送受信
モジュールに高周波信号を給電する回路が不要となるア
レイアンテナの送受信モジュール及びこれを用いたアレ
イアンテナ装置を提供することにある。本発明の他の目
的は、ディジタル信号を使用することにより送受信モジ
ュールの入出力コネクタに寸法精度の厳しい高価なコネ
クタが不要となるアレイアンテナの送受信モジュール及
びこれを用いたアレイアンテナ装置を提供することにあ
る。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明のアレイアンテナ
の給電回路は、送受信モジュールに、外部からのクロッ
クとトリガに同期して送信信号と局部信号の原振となる
ディジタルデータを出力するとともに送受信切換信号に
より送信時と受信時で異なるディジタルデータを出力す
るメモリと、ディジタルデータを外部からの位相データ
によりオフセットするデータ変換器と、ディジタルデー
タをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、所要の周
波数帯の高周波信号に変換する周波数変換器を有するこ
とを特徴とする。

【０００４】本発明において、この高周波信号は送受信
モジュール内部で生成されているため、外部からの送受
信用の高周波信号が不要となり、送受信モジュールと給
電部のインターフェイスをディジタル信号で行える効果
が得られる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態のブロック図である。図で、送受信モジ
ュール１ａ〜１ｎは、電波を送受信する放射素子２ａ〜
２ｎ、送受信切換を行う送受信切換器３ａ〜３ｎ、送信
信号を増幅する電力増幅器５ａ〜５ｎ、受信信号を増幅
する高周波増幅器４ａ〜４ｎ、受信信号と局部信号から
位相検波する混合器６ａ〜６ｎ、アナログ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７ａ〜７ｎ、送信時に
送信信号を電力増幅器５ａ〜５ｎ送出し受信時に局部信
号を混合器６ａ〜６ｎに送出する切換器８ａ〜８ｎ、送
信信号と局部信号の原振となる信号をディジタルデータ
として有するメモリ９ａ〜９ｎ、ディジタルデータをオ
フセットするデータ変換器１０ａ〜１０ｎ、ディジタル
データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１ａ〜
１１ｎ、所要の高周波信号に変換する周波数変換器１２
ａ〜１２ｎを有する。送受信モジュール１ａ〜１ｎへの
送受信切換と送信信号発生と局部信号発生は制御回路１
４からのディジタル信号により制御される。送受信モジ
ュール１ａ〜１ｎからの受信信号はディジタル信号とし
てディジタルビーム形成回路１３へ送出される。次に、
本発明の実施の形態の動作について、図１を参照して詳
細に説明する。送信時においては、ＲＯＭ等のメモリ９
ａ〜９ｎから送信信号の原振となるディジタルデータを
パラレルデータとして出力し、シフトレジスタ等で構成
されるデータ変換器１０ａ〜１０ｎでディジタルデータ
にオフセットかけた後、Ｄ／Ａ変換器１１ａ〜１１ｎで
ディジタルデータからアナログ信号に変換し、周波数逓
倍器等で構成される周波数変換器１２ａ〜１２ｎで所要
の高周波信号周波数の送信信号に変換する。送信信号
は、切換器８ａ〜８ｎを介して電力増幅器５ａ〜５ｎへ
送出され、電力増幅器５ａ〜５ｎで電力増幅され、送受
信切換器３ａ〜３ｎを介して放射素子２ａ〜２ｎから電
波発射される。制御回路１４からの送受信切換信号が送
信の場合、送受信切換器３ａ〜３ｎは電力増幅器５ａ〜
５ｎと放射素子２ａ〜２ｎを接続し、切換器８ａ〜８ｎ
は電力増幅器５ａ〜５ｎと周波数変換器１２ａ〜１２ｎ
を接続する。そしてメモリ９ａ〜９ｎは、使用波形に応
じて無変調の高周波信号、ＦＭ変調の高周波信号、パル
ス変調の高周波信号等の波形データを出力する。さら
に、アレイアンテナとしてビーム走査する場合は、制御
回路１４からの位相データによりデータ変換器１０ａ〜
１０ｎでディジタルデータをオフセットすることによ
り、原振の信号の位相をオフセットする。このようにす
ることにより送信信号の位相を変化させ、ビーム走査を
行う。受信時においては、送受信モジュール１ａ〜１ｎ
の放射素子２ａ〜２ｎで受信された受信信号は、混合器
６ａ〜６ｎに受け渡される。混合器６ａ〜６ｎでは受信
信号を、切換器８ａ〜７ｎを経て供給される局部信号に
よりビデオ信号に変換する。このビデオ信号はＡ／Ｄ変
換器７ａ〜７ｎでディジタル信号に変換され、ディジタ
ルビーム形成回路に送出される。制御回路１４からの送
受信切換信号が受信の場合、送受信切換器３ａ〜３ｎは
高周波増幅器４ａ〜４ｎと放射素子２ａ〜２ｎを接続
し、切換器８ａ〜８ｎは混合器６ａ〜６ｎと周波数変換
器１２ａ〜１２ｎを接続する。そしてメモリ９ａ〜９ｎ
は、無変調の高周波信号の波形データを出力する。図２
に示すように、それぞれの送受信モジュール１ａ〜１ｎ
への送信信号の原振であるディジタルデータや受信時に
用いる無変調の高周波信号の波形データをを記憶したメ
モリ９ａ〜９ｎに対する読み出しは、クロックでメモリ
自体の動作周波数の同期とともに、制御回路１４から送
受切換信号と同期が取られて行われる。

【０００６】

【発明の効果】本発明の第１の効果は、給電部の高周波
用の分配器が不要となることである。その理由は、送受
信モジュール内部で高周波信号を生成するため、送受信
モジュールと給電部とのインターフェイスがディジタル
信号となるからである。第２の効果は、送受信モジュー
ルの入出力端に安価で小型のコネクタの使用が可能とな
ることである。その理由は、送受信モジュールのインタ
フェースがディジタル信号を対象としているため、厳し
い寸法精度，かん合精度が不要となるからである。第３
の効果は、送受信モジュールの移相器に高価な高周波帯
の移相器が不要となることである。その理由は、送受信
モジュールの位相を変化は、メモリの高周波信号の原振
となるディジタルデータをオフセットすることにより行
うためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態例のブロック図 。

【図２】 本発明の実施の形態における動作タイミング
を示す図。

【図３】 従来のアレイアンテナの送受信モジュール及
びこれを用いたアレイアンテナ装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ：送受信モジュール、 ２ａ〜２ｎ：放射素子、 ３ａ〜３ｎ：送受信切換器、 ４ａ〜４ｎ：高周波増幅器、 ５ａ〜５ｎ：電力増幅器、 ６ａ〜６ｎ：混合器、 ７ａ〜７ｎ：Ａ／Ｄ変換器、 ８ａ〜８ｎ：切換器、 ９ａ〜９ｎ：メモリ、 １０ａ〜１０ｎ：データ変換器、 １１ａ〜１１ｎ：Ｄ／Ａ変換器、 １２ａ〜１２ｎ：周波数変換器、 １３：ディジタルビーム形成回路、 １４：制御回路、 １５ａ〜１５ｎ：移相器、 １６：分配器、 １７：電力増幅器、 １８：信号発生器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号と局部信号の基データとなるデ
   ィジタルデータを格納するメモリと、メモリから読み出
   されるディジタルデータの位相を制御する位相制御手段
   と、メモリから読み出されたディジタルデータをアナロ
   グ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力
   を受けて所要の高周波信号周波数に変換するための周波
   数変換器とを備えてなることを特徴とするアレイアンテ
   ナの送受信モジュール。
2. 【請求項２】前記送信信号の基データは無変調の高周波
   信号、ＦＭ変調の高周波信号、パルス変調の高周波信号
   の波形データを含み、送信時及び受信時にこれらの波形
   データを選択して読み出すことを特徴とする請求項１の
   アレイアンテナの送受信モジュール。
3. 【請求項３】前記メモリに格納された波形データの選択
   が外部からの選択信号により選択されることを特徴とす
   る請求項２のアレイアンテナの送受信モジュール。
4. 【請求項４】 前記位相制御手段は、送信信号と局部信
   号の基データであるメモリからのディジタルデータに位
   相データを補うことで、送信信号の位相を変化させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のアレイアンテナの送受信
   モジュール。
5. 【請求項５】 アンテナ素子に送信高周波信号を送り、
   あるいはアンテナ素子から受信高周波信号を受ける送受
   切換器と、送信高周波信号を増幅して送受切換器へ送る
   電力増幅器と、送受切換器からの受信高周波信号を増幅
   する受信増幅器と、受信増幅器からの受信高周波信号と
   局部信号からビデオ信号に変換する混合器と、送信増幅
   器に送信高周波信号を送り、あるいは混合器に局部信号
   を送る切換器と、混合器からの前記ビデオ信号をディジ
   タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記送信信号と局
   部信号の基データを格納したメモリと、メモリから読み
   出された基データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
   器と、Ｄ／Ａ変換器に供給れる基データを位相制御する
   位相制御手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力から前記送信信号
   と局部信号に変換する周波数変換器を具備するアレイア
   ンテナの送受信モジュール。
6. 【請求項６】 アレイアンテナの複数の送受信モジュー
   ルと、前記複数の送受信モジュールに送信信号と局部信
   号の発生のための制御信号をディジタル信号として送出
   する制御回路と、前記複数の送受信モジュールからのデ
   ィジタル信号でビーム形成を行うディジタルビーム形成
   回路を具備し、前記複数の送受信モジュールが請求項１
   ないし５記載のアレイアンテナの送受信モジュールであ
   ることを特徴とするアレイアンテナ装置。