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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024117853
(43)【公開日】2024-08-30
(54)【発明の名称】アンテナ装置、アレーアンテナ、及びアンテナ制御方法
(51)【国際特許分類】
H01Q 21/24 20060101AFI20240822BHJP
【ＦＩ】
H01Q21/24
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023023164
(22)【出願日】2023-02-17
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、「国立研究開発法人情報通信研究機構」、「革新的情報通信技術研究開発委託研究」、「Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ 次世代小型衛星コンステレーション向け電波・光ハイブリッド通信技術の研究開発」、「研究開発項目１）ＬＥＯ コンステレーション用小型衛星搭載電波・光ハイブリッド通信技術の研究開発」、「研究開発項目２）超広帯域光衛星通信システムの実現に向けた基盤技術の研究開発」、「次世代 ＬＥＯ 通信コンステレーション構築に向けた超小型・低コスト電波・光ハイブリッド通信システムおよび通信制御システムの研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】515039731
【氏名又は名称】株式会社アクセルスペース
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】白根 篤史
(72)【発明者】
【氏名】岡田 健一
(72)【発明者】
【氏名】桧垣 誠
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA06
5J021AB06
5J021JA06
(57)【要約】
【課題】回路構成を簡略化すると共に消費電力を低減することができるアンテナ装置、アレーアンテナ、及びアンテナ制御方法を提供する。
【解決手段】第１信号を入力し、位相及び振幅を調整する第１回路２０と、第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子３と、を備え、第１回路は、第１信号を分岐する第１分岐部２３を備え、第１分岐部は、第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路２４と、第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路２５とを備え、第１分岐回路は、アンテナ素子に設けられた第１入力部に第１分岐信号を入力し、第２分岐回路は、第１信号を分岐して第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力する第１遅延回路２５Ａを備える。
【選択図】図１
【解決手段】第１信号を入力し、位相及び振幅を調整する第１回路２０と、第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子３と、を備え、第１回路は、第１信号を分岐する第１分岐部２３を備え、第１分岐部は、第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路２４と、第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路２５とを備え、第１分岐回路は、アンテナ素子に設けられた第１入力部に第１分岐信号を入力し、第２分岐回路は、第１信号を分岐して第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力する第１遅延回路２５Ａを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１信号を入力し、位相及び振幅を調整する第１回路と、
前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、を備え、
前記第１回路は、前記第１信号を分岐する第１分岐部を備え、
前記第１分岐部は、前記第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路と、前記第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路とを備え、
前記第１分岐回路は、前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第２分岐回路は、前記第１信号を分岐して前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて前記第２分岐信号を出力する第１遅延回路を備え、
前記第１遅延回路は、前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ装置。
前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、を備え、
前記第１回路は、前記第１信号を分岐する第１分岐部を備え、
前記第１分岐部は、前記第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路と、前記第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路とを備え、
前記第１分岐回路は、前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第２分岐回路は、前記第１信号を分岐して前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて前記第２分岐信号を出力する第１遅延回路を備え、
前記第１遅延回路は、前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ装置。
【請求項2】
前記アンテナ素子に接続されると共に、第２信号を入力し、位相及び振幅を調整する第２回路を備え、
前記第２回路は、前記第２信号を分岐する第２分岐部を備え、
前記第２分岐部は、前記第２信号を分岐して第３分岐信号を出力する第３分岐回路と、前記第２信号を分岐して第４分岐信号を出力する第４分岐回路とを備え、
前記第３分岐回路は、前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第４分岐回路は、前記第２信号を分岐して前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて前記第４分岐信号を出力する第２遅延回路を備え、
前記第２遅延回路は、前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第２回路は、前記第２信号を分岐する第２分岐部を備え、
前記第２分岐部は、前記第２信号を分岐して第３分岐信号を出力する第３分岐回路と、前記第２信号を分岐して第４分岐信号を出力する第４分岐回路とを備え、
前記第３分岐回路は、前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第４分岐回路は、前記第２信号を分岐して前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて前記第４分岐信号を出力する第２遅延回路を備え、
前記第２遅延回路は、前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第１回路は、前記第１分岐回路に接続された前記第４分岐回路に入力される第１制御電圧に基づいて前記第１分岐信号の位相を調整する、
請求項２に記載のアンテナ装置。
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第２回路は、前記第３分岐回路に接続された前記第２分岐回路に入力される第２制御電圧に基づいて前記第３分岐信号の位相を調整する、
請求項２に記載のアンテナ装置。
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
請求項１から４のうちいずれか１項に記載された前記アンテナ装置を複数個備えた制御装置と、
前記制御装置に入力する前記第１信号を生成する信号生成部と、
前記制御装置を制御する制御部と、
複数の前記アンテナ素子が配置されたアンテナ部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第１信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
アレーアンテナ。
前記制御装置に入力する前記第１信号を生成する信号生成部と、
前記制御装置を制御する制御部と、
複数の前記アンテナ素子が配置されたアンテナ部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第１信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
アレーアンテナ。
【請求項6】
前記信号生成部は、前記制御装置に入力する第２信号を生成し、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第２信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
請求項５に記載のアレーアンテナ。
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第２信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
請求項５に記載のアレーアンテナ。
【請求項7】
位相及び振幅を調整する第１回路と、前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、を備えるアンテナ装置のアンテナ制御方法であって、
第１信号を前記第１回路に入力し、
前記第１回路に設けられた第１分岐回路に前記第１信号を分岐した一方の前記第１信号を入力し、第１分岐信号を出力し、
前記第１分岐回路から前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第１回路に設けられた第２分岐回路に前記第１信号を分岐した他方の前記第１信号を入力し、前記第２分岐回路に設けられた第１遅延回路において他方の前記第１信号を前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力し、
前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ制御方法。
第１信号を前記第１回路に入力し、
前記第１回路に設けられた第１分岐回路に前記第１信号を分岐した一方の前記第１信号を入力し、第１分岐信号を出力し、
前記第１分岐回路から前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第１回路に設けられた第２分岐回路に前記第１信号を分岐した他方の前記第１信号を入力し、前記第２分岐回路に設けられた第１遅延回路において他方の前記第１信号を前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力し、
前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ制御方法。
【請求項8】
前記アンテナ素子に接続されると共に、位相及び振幅を調整する第２回路に第２信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第３分岐回路に前記第２信号を分岐した一方の前記第２信号を入力し、第３分岐信号を出力し、
前記第３分岐回路から前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第４分岐回路に前記第２信号を分岐した他方の前記第２信号を入力し、前記第４分岐回路に設けられた第２遅延回路において他方の前記第２信号を前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて第４分岐信号を出力し、
前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
請求項７に記載のアンテナ制御方法。
前記第２回路に設けられた第３分岐回路に前記第２信号を分岐した一方の前記第２信号を入力し、第３分岐信号を出力し、
前記第３分岐回路から前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第４分岐回路に前記第２信号を分岐した他方の前記第２信号を入力し、前記第４分岐回路に設けられた第２遅延回路において他方の前記第２信号を前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて第４分岐信号を出力し、
前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
請求項７に記載のアンテナ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円偏波を放射するアンテナ装置、アレーアンテナ、及びアンテナ制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
人工衛星の通信において、直線偏波を用いた無線通信を行うと、衛星の回転運動により偏波方向が変化して偏波面が定まらず、信号電波の受信が困難になる場合がある。そのため、人工衛星や移動体の通信においては、円偏波が用いられる。円偏波は、電磁波の進行方向に垂直な面内で、その励振周波数と等しい周期で電界の向きが回転しているという特性を有している。そのため、円偏波による無線通信により衛星通信を行うと、偏波面を定めなくても信号の受信が可能となるという特性がある。第５世代通信（５Generation:５Ｇ）等の高速かつ大容量化した次世代通信においては、円偏波を送受信する人工衛星を用いたネットワークが研究されている。
【0003】
例えば、非特許文献１には、円偏波を送受信するフェーズドアレーアンテナが提案されている。このフェーズドアレーアンテナは、複数のアンテナ素子を備えている。この複数のアンテナ素子は、マトリクス状に配置されている。各アンテナ素子は、円偏波を送受信するように構成されている。各アンテナ素子には、第１信号を入力する第１ポートと、第１信号と＋９０°または-９０°の位相差を有する第２信号を入力する第２ポートとが接続されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Kevin Kai Wei Low , Samet Zihir, Tumay Kanar, and Gabriel M. Rebeiz, ”A 27-31-GHz 1024-Element Ka-Band SATCOM Phased-Array Transmitter With 49.5-dBW Peak EIRP, 1-dB AR, and ±70 Beam Scanning” IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.70, NO.3, MARCH 2022.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
非特許文献１に記載されたフェーズドアレーアンテナは、各アンテナ素子に対して、第１信号を生成する第１回路と、第１回路に対して別途設けられ第２信号を生成する第２回路と、が設けられている。このため、非特許文献１に記載されたフェーズドアレーアンテナは、回路が複雑化すると共に、大規模な構成となり、消費電力が増大するという課題がある。電源装置等のリソースが限られた移動通信や衛星通信においては、消費電力がなるべく低減されることが望ましい。
【0006】
本発明は、回路構成を簡略化すると共に消費電力を低減することができるアンテナ装置、アレーアンテナ、及びアンテナ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、第１信号を入力し、位相及び振幅を調整する第１回路と、前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、を備え、前記第１回路は、前記第１信号を分岐する第１分岐部を備え、前記第１分岐部は、前記第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路と、前記第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路とを備え、前記第１分岐回路は、前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、前記第２分岐回路は、前記第１信号を分岐して前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて前記第２分岐信号を出力する第１遅延回路を備え、前記第１遅延回路は、前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、前記アンテナ素子は、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射する、アンテナ装置である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、アレーアンテナにおいて回路構成を簡略化すると共に消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図2】第１回転方向の円偏波を生成する第１回路の構成を示す図である。
【図3】第２回転方向の円偏波を生成する第２回路の構成を示す図である。
【図4】第１分岐部の動作を示す図である。
【図5】第２分岐部の動作を示す図である。
【図6】制御電圧と調整可能な位相差との関係を示す図である。
【図7】アンテナ部の構成を示す図である。
【図8】アレーアンテナの構成を示す図である。
【図9】アレーアンテナの構成を示すブロック図である。
【図10】アレーアンテナの特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[第１実施形態]
図１に示されるように、アンテナ装置１は、円偏波を放射可能に構成されている。アンテナ装置１は、例えば、信号を生成する信号生成部２に接続された制御回路１０と、制御回路１０に接続されたアンテナ素子３と、により構成されている。アンテナ装置１は、後述のアレーアンテナの構成要素であるが、単独の装置として適用され得る。
図１に示されるように、アンテナ装置１は、円偏波を放射可能に構成されている。アンテナ装置１は、例えば、信号を生成する信号生成部２に接続された制御回路１０と、制御回路１０に接続されたアンテナ素子３と、により構成されている。アンテナ装置１は、後述のアレーアンテナの構成要素であるが、単独の装置として適用され得る。
【0011】
アンテナ素子３は、例えば、金属薄膜により矩形に形成されたパッチアンテナである。アンテナ素子３の第１辺側（図の底辺）には、信号となる電力が入力される第１入力部４が設けられている。アンテナ素子３の第１辺に直交する第２辺側（図の左側の辺）には、信号となる電力が入力される第２入力部５が設けられている。第１入力部４には、所定の励振周波数を有する所定の信号が入力され、アンテナ素子３を励振する。アンテナ素子３は、２つの入力部により幾何的に直交する２つの電界を生成できさえすればよく、クロスダイポールアンテナ、クロススロットアンテナなど公知のアンテナ素子を用いることも可能である。
【0012】
第２入力部５には、所定の信号が第１入力部４に対して直交方向に入力され、アンテナ素子３を励振する。第２入力部５に入力される所定の信号には、後述のように第１入力部４に入力される信号に対して相対的に＋９０度又は－９０度の位相差が付けられる。第１入力部４に入力される所定の信号と、第２入力部５に入力される所定の信号とが合成されると、アンテナ素子３は、放射方向に対して円偏波の電磁波を生成して放射する。
【0013】
図１の例では、第１入力部４に入力される所定の信号に比して第２入力部５に入力される所定の信号に相対的に＋９０度の位相差が付された場合、紙面に垂直手前向きに（手前向き）右旋回方向（第１回転方向）の円偏波が生成される。第１入力部４に入力される所定の信号に比して第２入力部５に入力される所定の信号に相対的に－９０度の位相差が付された場合、手前向きに左旋回方向（第１回転方向と反対方向の第２回転方向）の円偏波が生成される。上記円偏波の回転方向は、第１入力部４と第２入力部５との配置関係や、第１入力部４に入力される信号と、第２入力部５に入力される信号とを相互に入れ替えることによって変更されてもよい。アンテナ素子３から放射される円偏波は、励振周波数と等しい周期で放射方向に垂直な面内において電界の向きが回転するという特性を有する。
【0014】
第１入力部４及び第２入力部５には、制御回路１０の出力側が電気的に接続されている。制御回路１０の入力側には、信号生成部２が電気的に接続されている。信号生成部２は、例えば、ベースバンド信号を生成するベースバンド部２Ａと、一対のミキサ２Ｂ，２Ｃとにより構成されている。ベースバンド部２Ａは、送信対象となる情報の周波数帯域のベースバンド信号に基づいてＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波）信号（送信信号）を生成する。
【0015】
ベースバンド部２Ａから出力されたＩＦ信号は、ミキサ２Ｂ，２Ｃのうち任意に選択されるいずれか一つに入力され、周波数変換のための局部発信器（Local Oscillator：ＬＯ）（不図示）に基づいて無線周波数帯の周波数に変調されたＲＦ（Radio Frequency）信号となって出力される。ミキサ２Ｂは、第１信号を出力する。ミキサ２Ｃは、第２信号を出力する。第１信号と第２信号とは、同じ信号であってもよいし、異なる信号であってもよい。信号生成部２により生成された信号は、制御回路１０に入力される。
【0016】
制御回路１０は、入力された信号の位相及び振幅を調整すると共に増幅する。制御回路１０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）デバイスである。制御回路１０は、アンテナ素子３から右旋回の円偏波を放射させる第１回路２０と、アンテナ素子３から左旋回の円偏波を放射させる第２回路３０とを備えている。
【0017】
第１回路２０は、信号生成部２により生成された第１信号を入力し、位相及び振幅を調整すると共に増幅する移相回路である。第１回路２０は、第２回路３０に設けられた後述の位相調整部３１及び増幅器３２が停止中に機能する。第１回路２０の入力側には、信号生成部２が接続されている。第１回路２０の出力側には、アンテナ素子３が接続されている。第１回路２０に入力された第１信号は、まず入力側に設けられた位相調整部２１に入力される。位相調整部２１は、入力された第１信号の位相を調整する。位相調整部２１は、第１信号の位相を調整可能であればどのような回路により構成されていてもよい。
【0018】
位相調整部２１から出力された第１信号は、出力側に設けられた増幅器２２に入力される。増幅器２２は、入力された第１信号の利得を増幅することにより振幅を調整する可変利得増幅器（Variable Gain Amplifier: VGA）である。増幅器３２は、制御電圧に基づいて第２信号の利得を変化させる。増幅器２２から出力された第１信号は、出力側に設けられた第１分岐部２３に入力される。
【0019】
第１分岐部２３は、第１信号を２系統に分岐する第１分岐回路２４と、第２分岐回路２５とにより構成されている。第１分岐回路２４には、一方に分岐された第１信号が入力される。第２分岐回路２５には、他方に分岐された第１信号が入力される。
【0020】
第１分岐回路２４は、入力側から第１スイッチ２４Ａ、及び増幅器２４Ｂにより構成されている。第１スイッチ２４Ａは、第１分岐回路２４のオン状態とオフ状態とを切り替え可能に構成されている。第１分岐回路２４は、オン状態の第１スイッチ２４Ａにより機能する。第１分岐回路２４において、分岐された一方の第１信号は、まず第１スイッチ２４Ａに入力される。オン状態の第１スイッチ２４Ａは、一方の第１信号を増幅器２４Ｂに入力する。
【0021】
増幅器２４Ｂは、入力された一方の第１信号の振幅を個別に微調整し出力する。増幅器２４Ｂの出力側には、増幅器６が設けられている。増幅器２４Ｂから出力された一方の第１信号は、増幅器６により振幅を所定値に増幅され、第１分岐信号として出力される。増幅器６は、入力される高周波の第１分岐信号を出力調整部８により必要な出力まで増幅した第４分岐信号をアンテナ素子３に供給する。出力調整部８は、例えば、電流の検出に基づいて一定の電圧を出力するＬＤＯ(Low Drop Out)レギュレータにより構成されている。出力調整部８は、設けられていなくてもよい。
【0022】
増幅器６から出力された第１分岐信号は、第１入力部４に入力される。即ち、第１分岐回路２４は、分岐された一方の第１信号を入力し、第１信号と同位相の第１分岐信号を生成すると共に、アンテナ素子３に設けられた第１入力部４に第１分岐信号を入力する。
【0023】
第２分岐回路２５は、入力側から第１遅延回路２５Ａ、第２スイッチ２５Ｂ、及び増幅器２５Ｃにより構成されている。第２スイッチ２５Ｂは、第２分岐回路２５のオン状態とオフ状態とを切り替え可能に構成されている。第２分岐回路は、オン状態の第２スイッチ２５Ｂにより機能する。第２分岐回路２５において、分岐された他方の第１信号は、まず第１遅延回路２５Ａに入力される。第１遅延回路２５Ａは、入力された信号に１／４波長分の遅延を与えて出力するように構成されている。即ち、第１遅延回路２５Ａは、入力された信号に対して９０度の位相差を与えて出力する。第１遅延回路２５Ａは、入力された信号に位相差を与えることができればどのような回路が用いられてもよい。
【0024】
第１遅延回路２５Ａは、他方の第１信号を入力し、９０度の位相差を与えた第１遅延信号を出力する。第１遅延回路２５Ａから出力された第１遅延信号は、オン状態の第２スイッチ２５Ｂに入力され、第１遅延信号を増幅器２５Ｃに入力する。増幅器２５Ｃは、第１遅延信号の振幅を個別に微調整し出力する。増幅器２５Ｃの出力側には、増幅器７が設けられている。増幅器２５Ｃから出力された第１遅延信号は、増幅器７により振幅を所定値に増幅され、第２分岐信号として出力される。増幅器７は、入力される高周波の第１遅延信号を出力調整部８により必要な出力まで増幅した第２分岐信号をアンテナ素子３に供給する。
【0025】
増幅器７から出力された第２分岐信号は、第２入力部５に入力される。即ち、第２分岐回路２５は、分岐された他方の第１信号を入力し、第１分岐信号に比して９０度の位相差を与えて第２分岐信号を出力し、アンテナ素子３に設けられた第２入力部５に第２分岐信号を第１分岐信号と直交する方向に入力する。上記構成によりアンテナ素子３は、第１入力部４に入力された第１分岐信号と、第２入力部５に入力された第２分岐信号との合成波に基づいて右旋回（第１回転方向）の円偏波を放射する。
【0026】
第２回路３０は、信号生成部２により生成された第２信号を入力し、位相及び振幅を調整すると共に増幅する移相回路である。第２回路３０は、第１回路２０と同様の回路に構成されている。第２回路３０は、第１回路２０に設けられた位相調整部２１及び増幅器２２が停止中に機能する。以下の説明においては、第１回路２０と同様の構成については適宜説明を省略する。
【0027】
第２回路３０の入力側には、信号生成部２が接続されている。第２回路３０の出力側には、アンテナ素子３が接続されている。第２回路３０に入力された第２信号は、まず入力側に設けられた位相調整部３１に入力される。位相調整部３１は、入力された第２信号の位相を調整する。
【0028】
位相調整部３１から出力された第２信号は、出力側に設けられた増幅器３２に入力される。増幅器３２は、入力された第２信号の利得を増幅することにより振幅を調整する可変利得増幅器（Variable Gain Amplifier: VGA）である。増幅器３２は、制御電圧に基づいて第２信号の利得を変化させる。増幅器３２から出力された第３信号は、出力側に設けられた第２分岐部３３に入力される。
【0029】
第２分岐部３３は、第２信号を２系統に分岐する第３分岐回路３４と、第４分岐回路３５とにより構成されている。第３分岐回路３４には、一方に分岐された第２信号が入力される。第４分岐回路３５には、他方に分岐された第２信号が入力される。
【0030】
第３分岐回路３４は、入力側から第３スイッチ３４Ａ、及び増幅器３４Ｂにより構成されている。第３スイッチ３４Ａは、第３分岐回路３４のオン状態とオフ状態とを切り替え可能に構成されている。第３分岐回路３４は、オン状態の第３スイッチ３４Ａにより機能する。第３分岐回路３４において、分岐された一方の第２信号は、まず第３スイッチ３４Ａに入力される。オン状態の第３スイッチ３４Ａは、一方の第２信号を増幅器３４Ｂに入力する。
【0031】
増幅器３４Ｂは、入力された一方の第２信号の振幅を個別に微調整し出力する。増幅器３４Ｂの出力側には、増幅器７が設けられている。増幅器３４Ｂから出力された一方の第２信号は、増幅器７により振幅を所定値に増幅され、第３分岐信号として出力される。増幅器７は、入力される高周波の一方の第２信号を出力調整部８により必要な出力まで増幅した第３分岐信号をアンテナ素子３に供給する。
【0032】
増幅器７から出力された第３分岐信号は、第２入力部５に入力される。即ち、第３分岐回路３４は、分岐された一方の第２信号を入力し、第２信号と同位相の第３分岐信号を生成すると共に、アンテナ素子３に設けられた第２入力部５に第３分岐信号を入力する。
【0033】
第４分岐回路３５は、入力側から第２遅延回路３５Ａ、第４スイッチ３５Ｂ、及び増幅器３５Ｃにより構成されている。第４スイッチ３５Ｂは、第４分岐回路３５のオン状態とオフ状態とを切り替え可能に構成されている。第４分岐回路は、オン状態の第４スイッチ３５Ｂにより機能する。第４分岐回路３５において、分岐された他方の第２信号は、まず第２遅延回路３５Ａに入力される。第２遅延回路３５Ａは、入力された信号に１／４波長分の遅延を与えて出力するように構成されている。即ち、第２遅延回路３５Ａは、入力された信号に対して９０度の位相差を与えて出力する。第２遅延回路３５Ａは、入力された信号に位相差を与えることができればどのような回路が用いられてもよい。
【0034】
第２遅延回路３５Ａは、他方の第２信号を入力し、９０度の位相差を与えた第２遅延信号を出力する。第２遅延回路３５Ａから出力された第２遅延信号は、オン状態の第４スイッチ３５Ｂに入力され、第２遅延信号を増幅器３５Ｃに入力する。増幅器３５Ｃは、第２遅延信号の振幅を個別に微調整し出力する。増幅器３５Ｃの出力側には、増幅器６が設けられている。増幅器３５Ｃから出力された第２遅延信号は、増幅器６により振幅を所定値に増幅され、第４分岐信号として出力される。増幅器７は、入力される高周波の一方の第２遅延信号を出力調整部８により必要な出力まで増幅した第４分岐信号をアンテナ素子３に供給する。
【0035】
増幅器６から出力された第４分岐信号は、第１入力部４に入力される。即ち、第４分岐回路３５は、分岐された他方の第２信号を入力し、第３分岐信号に比して９０度の位相差を与えて第４分岐信号を出力し、アンテナ素子３に設けられた第１入力部４に第４分岐信号を第３分岐信号と直交する方向に入力する。上述した増幅器６と第１入力部４との間の電気経路の電気長と、増幅器７と第２入力部５との間の電気経路の電気長とは等長に形成されている。上記構成によりアンテナ素子３は、第２入力部５に入力された第３分岐信号と、第１入力部４に入力された第４分岐信号との合成波に基づいて左旋回（第２回転方向）の円偏波を放射する。
【0036】
図２には、第１回路２０の動作が示されている。第１回路２０が動作中の場合、第２回路３０は停止している。この時、第２回路３０において、第２分岐部３３の第３スイッチ３４Ａ及び第４スイッチ３５Ｂは、接地しておりオフ状態となっている。第１回路２０において、第１分岐部２３の第１スイッチ２４Ａ及び第２スイッチ２５Ｂがオン状態である場合、第１分岐部２３に入力された第１信号Ｓ１は、第１分岐回路２４と、第２分岐回路２５とにより２系統に分岐される。
【0037】
第１分岐回路２４において、分岐された一方の第１信号Ｓ１は、第１スイッチ２４Ａ、増幅器２４Ｂ、増幅器６を介して第１分岐信号Ｓ３として出力され、第１信号Ｓ１と同位相により第１入力部４に入力される。第２分岐回路２５において、分岐された他方の第１信号Ｓ４は、第１遅延回路２５Ａに入力される。第１遅延回路２５Ａにおいて他方の第１信号Ｓ４は、一方の第１信号Ｓ２に比して相対的に９０度の位相差を与えられ、第１遅延信号Ｓ５として出力される。第１遅延信号Ｓ５は、第２スイッチ２５Ｂ、増幅器２５Ｃ、増幅器７を介して第２分岐信号Ｓ６として出力され、第１信号Ｓ１と９０度の位相差により第２入力部５に入力される。
【0038】
アンテナ素子３において、第１入力部４に入力された第１分岐信号Ｓ３と、第２入力部５に入力された第２分岐信号Ｓ６とが合成され、放射方向に沿って右旋回（第１回転方向）の円偏波Ｐ１が放射される。アンテナ装置１は、第１回路２０に基づいて第１回転方向の円偏波を生成するため、第１回路及び第２回路に基づいて第１回転方向の円偏波を生成する従来技術に比して消費電力を低減することができる。
【0039】
図３には、第２回路３０の動作が示されている。第２回路３０が動作中の場合、第１回路２０は停止している。この時、第１回路２０において、第２分岐部３３の第１スイッチ２４Ａ及び第２スイッチ２５Ｂは、接地しておりオフ状態となっている。第２回路３０において、第２分岐部３３の第３スイッチ３４Ａ及び第４スイッチ３５Ｂがオン状態である場合、第２分岐部３３に入力された第２信号Ｔ１は、第３分岐回路３４と、第４分岐回路３５とにより２系統に分岐される。
【0040】
第３分岐回路３４において、分岐された一方の第２信号Ｔ２は、第３スイッチ３４Ａ、増幅器３４Ｂ、増幅器７を介して第３分岐信号Ｔ３として出力され、第２信号Ｔ１と同位相により第２入力部５に入力される。第４分岐回路３５において、分岐された他方の第２信号Ｔ４は、第２遅延回路３５Ａに入力される。第２遅延回路３５Ａにおいて分岐された他方の第２信号Ｔ４は、一方の第２信号Ｔ１に比して相対的に９０度の位相差を与えられ、第２遅延信号Ｔ５として出力される。第２遅延信号Ｔ５は、第４スイッチ３５Ｂ、増幅器３５Ｃ、増幅器７を介して第４分岐信号Ｔ６として出力され、第２信号Ｔ１と９０度の位相差により第１入力部４に入力される。
【0041】
アンテナ素子３において、第２入力部５に入力された第３分岐信号Ｔ３と、第１入力部４に入力された第４分岐信号Ｔ６とが合成され、放射方向に沿って左旋回（第２回転方向）の円偏波Ｐ２が放射される。アンテナ装置１は、第２回路３０に基づいて第２回転方向の円偏波を生成するため、第１回路及び第２回路に基づいて第２回転方向の円偏波を生成する従来技術に比して消費電力を低減することができる。
【0042】
図４には、動作状態における第１回路２０の第１分岐部２３が示されている。第１回路２０の第１分岐部２３が稼働している場合、第１分岐部２３に接続された第２回路３０の第２分岐部３３は、オフ状態である。このとき、第２分岐部３３において第４分岐回路３５の増幅器３５Ｃは、第１分岐部２３に接続された可変容量のコンデンサとして機能する。
【0043】
このため、第２分岐部３３の増幅器３５Ｃに第１制御電圧Ｖｃ１を入力することにより、増幅器７から出力される第２分岐信号Ｓ６の位相が調整される。これにより、第１制御電圧Ｖｃ１に基づいて、増幅器７から出力される第２分岐信号Ｓ６と、増幅器６から出力される第１分岐信号Ｓ３との間の位相差を正確に９０度に維持することができる。
【0044】
上記構成により、第１回路２０は、第１分岐回路２４に接続された第４分岐回路３５に入力される第１制御電圧Ｖｃ１に基づいて、第１分岐信号Ｓ３の位相を調整することができる。第１回路２０は、第２分岐回路２５に接続された第４分岐回路３５に第１制御電圧Ｖｃ１を入力することで、第２分岐信号Ｓ６の位相を調整してもよい。
【0045】
図５には、第２回路３０の第２分岐部３３が稼働している場合、第２分岐部３３に接続された第１回路２０の第１分岐部２３は、オフ状態である。このとき、第１分岐部２３の増幅器２５Ｃは、第２分岐部３３に接続された可変容量のコンデンサとして機能する。このため、第１分岐部２３の増幅器２５Ｃに第２制御電圧Ｖｃ２を入力することにより、増幅器６から出力される第３分岐信号Ｔ３の位相が調整される。これにより、第２制御電圧Ｖｃ２に基づいて、増幅器６から出力される第３分岐信号Ｔ３と、増幅器７から出力される第４分岐信号Ｔ６との間の位相差を正確に９０度に維持することができる。
【0046】
上記構成により、第２回路３０は、第３分岐回路３４に接続された第２分岐回路２５に入力される第２制御電圧Ｖｃ２に基づいて、第３分岐信号Ｔ３の位相を調整することができる。第２回路３０は、第４分岐回路３５に接続された第２分岐回路２５に第２制御電圧Ｖｃ２を入力することで、第４分岐信号Ｔ６の位相を調整してもよい。
【0047】
図６に示されるように、第１分岐信号Ｓ３及び第３分岐信号Ｔ３は、第１制御電圧Ｖｃ１及び第２制御電圧Ｖｃ２（制御電圧Ｖｃ）に基づいて、位相を－６０度から２０度の８０度の範囲内において調整することができる。
【0048】
上述したようにアンテナ装置１によれば、第１回路２０に基づいて第１分岐信号Ｓ３及び第２分岐信号Ｓ６を生成し、第１回転方向の円偏波を生成するため、消費電力を低減することができる。アンテナ装置１によれば、第２回路３０に基づいて第３分岐信号Ｔ３及び第４分岐信号Ｔ６を生成し、第２回転方向の円偏波を生成するため、消費電力を低減することができる。
【0049】
アンテナ装置１によれば、第１回路２０の稼働中において、停止中の第２回路３０に設けられた第２分岐部３３の増幅器３５Ｃに第１制御電圧Ｖｃ１を入力することにより、増幅器７から出力される第２分岐信号Ｓ６と、増幅器６から出力される第１分岐信号Ｓ３との間の位相差を正確に９０度に維持することができる。
【0050】
アンテナ装置１によれば、第２回路３０の稼働中において、停止中の第１回路２０に設けられた第１分岐部２３の増幅器２５Ｃに第２制御電圧Ｖｃ２を入力することにより、増幅器６から出力される第３分岐信号Ｔ３と、増幅器７から出力される第２分岐信号Ｓ６との間の位相差を正確に９０度に維持することができる。
【0051】
［第２実施形態］
第１実施形態のアンテナ装置１を用いることにより、複数のアンテナ素子３を備えるアレーアンテナを構成することができる。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の名称及び符号を用い、重複する説明については適宜省略する。
第１実施形態のアンテナ装置１を用いることにより、複数のアンテナ素子３を備えるアレーアンテナを構成することができる。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の名称及び符号を用い、重複する説明については適宜省略する。
【0052】
図７に示されるように、アレーアンテナ１００は、複数のアンテナ素子３がｍ×ｎ（ｍ、ｎ：任意の自然数）のマトリクス状に配列されたアンテナ部４０を備えている。アンテナ部４０には、例えば、１６×１６＝２５６個のアンテナ素子３が配列されている。アレーアンテナ１００は、複数のアンテナ素子３が配列されたフェーズドアレーアンテナに形成されている。アンテナ部４０において、アンテナ素子３の個数及び配列態様は変更されてもよい
【0053】
図８及び図９に示されるように、アレーアンテナ１００は、アンテナ装置１を複数個備えた制御装置５０Ｕと、制御装置５０Ｕに入力する第１信号及び第２信号を生成する信号生成部２と、制御装置５０Ｕを制御する制御部１０２と、複数のアンテナ素子３が配置されたアンテナ部４０と、制御において用いられるデータ及びプログラムを記憶する記憶部１０４とを備える。制御装置５０Ｕは、入力される第１信号及び第２信号の位相及び振幅を含む移相量を調整するように構成されている。
【0054】
制御装置５０Ｕは、６４個の放射回路５０により構成されている。制御装置５０Ｕにおいて、放射ユニット１０Ｕの個数は６４個に限らない。放射回路５０は、放射ユニット１０Ｕを備えている。放射ユニット１０Ｕは、４個の制御回路１０により構成されている。４個の制御回路１０は、アンテナ部４０に配置された複数のアンテナ素子３のうち４個のアンテナ素子から放射される円偏波を制御する。放射ユニット１０Ｕにおいて、制御回路１０の個数は４個に限らない。
【0055】
信号生成部２は、例えば、制御装置５０Ｕにおいて、６４個の放射回路５０の入力側に接続されている。信号生成部２は、制御部１０２により制御されている。信号生成部２と、各放射回路５０とは、第１電気経路２Ｄ及び第２電気経路２Ｅにより接続されている。第１電気経路２Ｄ及び第２電気経路２Ｅは、例えば、信号生成部２と各放射回路５０との間の電気長が等長となるようにトーナメント方式により接続されている（非特許文献１参照）。第１電気経路２Ｄには、第１信号が入力される。第２電気経路２Ｅには、第２信号が入力される。
第１電気経路２Ｄ及び第２電気経路２Ｅは、各放射回路５０の入力側に接続されている。
第１電気経路２Ｄ及び第２電気経路２Ｅは、各放射回路５０の入力側に接続されている。
【0056】
放射回路５０は、入力される第１信号及び第２信号の位相及び振幅を含む移相量を放射ユニット１０Ｕから放射される円偏波のビーム方向に応じて調整する。放射回路５０の入力側には、一対の位相調整部５１，５２と、一対の増幅器５３，５４とが設けられている。位相調整部５１，５２は、入力される信号の位相を調整する。増幅器５３，５４は、入力される信号の振幅を調整可能な可変利得増幅器により構成されている。
【0057】
第１電気経路２Ｄは、位相調整部５１の入力側に接続されている。位相調整部５１の出力側は、増幅器５３の入力側に接続されている。増幅器５３の出力側は、放射ユニット１０Ｕの入力側に接続されている。増幅器５３の出力側と放射ユニット１０Ｕの各制御回路１０の入力側とは、第３電気経路５５により接続されている。第３電気経路５５は、例えば、増幅器５３と各制御回路１０との間の電気長が等長となるようにトーナメント方式により接続されている（非特許文献１参照）。第３電気経路５５は、各制御回路１０の位相調整部２１の入力側に接続されている。
【0058】
第２電気経路２Ｅは、位相調整部５２の入力側に接続されている。位相調整部５２の出力側は、増幅器５４の入力側に接続されている。増幅器５４の出力側は、放射ユニット１０Ｕの入力側に接続されている。増幅器５４の出力側と放射ユニット１０Ｕの各制御回路１０の入力側とは、第４電気経路５６により接続されている。第４電気経路５６は、例えば、増幅器５４と各制御回路１０との間の電気長が等長となるようにトーナメント方式により接続されている（非特許文献１参照）。第４電気経路５６は、各制御回路１０の位相調整部３１の入力側に接続されている。
【0059】
上記構成により信号生成部２は、生成した第１信号を、第１電気経路２Ｄを介して各放射回路５０に分配して入力する。各放射回路５０において、第１信号は、まず位相調整部５１に入力される。位相調整部５１は、入力された第１信号の位相を放射ユニット１０Ｕから放射される円偏波のビーム方向に応じて調整する。位相量が調整された第１信号は、増幅器５３に入力される。増幅器５３は、第１信号の振幅を調整する。位相調整部５１及び増幅器５３により移相量が調整された第１信号は、放射ユニット１０Ｕに入力される。放射ユニット１０Ｕは、移相量が調整された第１信号を入力し、右旋回の円偏波を複数のアンテナ素子３から放射する。
【0060】
同様に、信号生成部２は、生成した第２信号を、第２電気経路２Ｅを介して各放射回路５０に分配して入力する。各放射回路５０において、第２信号は、まず位相調整部５２に入力される。位相調整部５２は、入力された第２信号の位相を放射ユニット１０Ｕから放射される円偏波のビーム方向に応じて調整する。位相量が調整された第２信号は、増幅器５４に入力される。増幅器５４は、第２信号の振幅を調整する。位相調整部５２及び増幅器５４により移相量が調整された第２信号は、放射ユニット１０Ｕに入力される。放射ユニット１０Ｕは、移相量が調整された第２信号を入力し、左旋回の円偏波を複数のアンテナ素子３から放射する。
【0061】
図９に示されるように、制御部１０２は、例えば、記憶部１０４に記憶されたデータ及びプログラムに基づいて、アンテナ制御方法に関する処理を実行しアレーアンテナ１００を制御する。制御部１０２は、複数のアンテナ装置１に入力される第１信号の位相量をアンテナ装置１毎に個別に制御して、アンテナ部４０から放射される右旋回（第１回転方向）の円偏波のビーム方向を調整する。制御部１０２は、各アンテナ装置１を制御して、第１信号を分岐した第１分岐信号と、第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えた第２分岐信号を生成し、アンテナ部４０から放射される右旋回の円偏波を生成する。制御部１０２は、第１制御電圧に基づいて第１分岐信号の位相を調整し、第１分岐信号と第２分岐信号との間の第１位相差を補償する。
【0062】
制御部１０２は、複数のアンテナ装置に入力される第２信号の位相量をアンテナ装置１毎に個別に制御して、アンテナ部４０から放射される左旋回（第２回転方向）の円偏波のビーム方向を調整する。制御部１０２は、各アンテナ装置１を制御して、第２信号を分岐した第３分岐信号と、第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えた第４分岐信号を生成し、アンテナ部４０から放射される左旋回の円偏波を生成する。制御部１０２は、第２制御電圧に基づいて第３分岐信号の位相を調整し、第３分岐信号と第４分岐信号との間の第２位相差を補償する。
【0063】
制御部１０２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサが記憶部１０４に記憶されたプログラムを実行するように構成されている。制御部１０２のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め記憶部１０４が有するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。また、プログラムは、必ずしも必要ではなく、制御回路１０において順序回路を構成することにより所定の動作が実行されるようにしてもよい。
【0064】
図１０には、アレーアンテナ１００の消費電力と従来技術（例えば、特許文献１参照）の消費電力との比較結果が示されている。曲線Ａ１は、アレーアンテナ１００から放射される電磁波の送信電力ＥＩＲＰ（equivalent isotropic radiated power：等価等方放射電力）を示している。曲線Ｂ１は、従来技術のアレーアンテナから放射される電磁波の送信電力ＥＩＲＰを示している。曲線Ａ２は、アレーアンテナ１００に入力される電源電流を示している。曲線Ｂ２は、従来技術のアレーアンテナに入力される電源電流を示している。図示するように、アレーアンテナ１００によれば、例えば、Ｃ点において従来技術と同じ送信電力を得るために必要な電源電流は１５．６Ａである。従来技術に必要な電源電流が２５．３Ａであるので、アレーアンテナ１００によれば、電源電流を３８．３％低減している。
【0065】
本発明に係る各実施形態は、一例であり、発明の範囲を限定するものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【0066】
例えば、アレーアンテナ１００において制御部１０２は、第１回路２０において第１分岐信号の位相及び振幅を調整し、第１分岐信号と第２分岐信号との間の移相量を調整し、アンテナ部４０から放射されるビーム方向の調整を行ってもよい。アレーアンテナ１００において制御部１０２は、第２回路３０において第３分岐信号の位相及び振幅を調整し、第３分岐信号と第４分岐信号との間の移相量を調整し、アンテナ部４０から放射されるビーム方向の調整を行ってもよい。
【0067】
アレーアンテナ１００において制御部１０２は、第１回路２０において第１分岐信号の位相及び振幅を調整し、第１分岐信号と第２分岐信号との間の移相量をアンテナ部４０から放射されるビーム方向に応じて調整し、送信信号を補償してもよい。アレーアンテナ１００において制御部１０２は、第２回路３０において第３分岐信号の位相及び振幅を調整し、第３分岐信号と第４分岐信号との間の移相量をアンテナ部４０から放射されるビーム方向に応じて調整し、送信信号を補償してもよい。
【符号の説明】
【0068】
１ アンテナ装置
２ 信号生成部
２Ａ ベースバンド部
２Ｂ ミキサ
２Ｃ ミキサ
２Ｄ 第１電気経路
２Ｅ 第２電気経路
３ アンテナ素子
４ 第１入力部
５ 第２入力部
６ 増幅器
７ 増幅器
８ 出力調整部
１０ 制御回路
１０Ｕ 放射ユニット
２０ 第１回路
２１ 位相調整部
２２ 増幅器
２３ 第１分岐部
２４ 第１分岐回路
２４Ａ 第１スイッチ
２４Ｂ 増幅器
２５ 第２分岐回路
２５Ａ 第１遅延回路
２５Ｂ 第２スイッチ
２５Ｃ 増幅器
３０ 第２回路
３１ 位相調整部
３２ 増幅器
３３ 第２分岐部
３４ 第３分岐回路
３４Ａ 第３スイッチ
３４Ｂ 増幅器
３５ 第４分岐回路
３５Ａ 第２遅延回路
３５Ｂ 第４スイッチ
３５Ｃ 増幅器
４０ アンテナ部
５０ 放射回路
５０Ｕ 制御装置
５１ 位相調整部
５２ 位相調整部
５３ 増幅器
５４ 増幅器
５５ 第３電気経路
５６ 第４電気経路
１００ アレーアンテナ
１０２ 制御部
１０４ 記憶部
２ 信号生成部
２Ａ ベースバンド部
２Ｂ ミキサ
２Ｃ ミキサ
２Ｄ 第１電気経路
２Ｅ 第２電気経路
３ アンテナ素子
４ 第１入力部
５ 第２入力部
６ 増幅器
７ 増幅器
８ 出力調整部
１０ 制御回路
１０Ｕ 放射ユニット
２０ 第１回路
２１ 位相調整部
２２ 増幅器
２３ 第１分岐部
２４ 第１分岐回路
２４Ａ 第１スイッチ
２４Ｂ 増幅器
２５ 第２分岐回路
２５Ａ 第１遅延回路
２５Ｂ 第２スイッチ
２５Ｃ 増幅器
３０ 第２回路
３１ 位相調整部
３２ 増幅器
３３ 第２分岐部
３４ 第３分岐回路
３４Ａ 第３スイッチ
３４Ｂ 増幅器
３５ 第４分岐回路
３５Ａ 第２遅延回路
３５Ｂ 第４スイッチ
３５Ｃ 増幅器
４０ アンテナ部
５０ 放射回路
５０Ｕ 制御装置
５１ 位相調整部
５２ 位相調整部
５３ 増幅器
５４ 増幅器
５５ 第３電気経路
５６ 第４電気経路
１００ アレーアンテナ
１０２ 制御部
１０４ 記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１信号を入力し、位相及び振幅を調整する第１回路と、
前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に接続されると共に、第２信号を入力し、位相及び振幅を調整する第２回路と、を備え、
前記第１回路は、前記第１信号を分岐する第１分岐部を備え、
前記第１分岐部は、前記第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路と、前記第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路とを備え、
前記第１分岐回路は、前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第２分岐回路は、前記第１信号を分岐して前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて前記第２分岐信号を出力する第１遅延回路を備え、
前記第１遅延回路は、前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射し、
前記第２回路は、前記第２信号を分岐する第２分岐部を備え、
前記第２分岐部は、前記第２信号を分岐して第３分岐信号を出力する第３分岐回路と、前記第２信号を分岐して第４分岐信号を出力する第４分岐回路とを備え、
前記第３分岐回路は、前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第４分岐回路は、前記第２信号を分岐して前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて前記第４分岐信号を出力する第２遅延回路を備え、
前記第２遅延回路は、前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ装置。
前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に接続されると共に、第２信号を入力し、位相及び振幅を調整する第２回路と、を備え、
前記第１回路は、前記第１信号を分岐する第１分岐部を備え、
前記第１分岐部は、前記第１信号を分岐して第１分岐信号を出力する第１分岐回路と、前記第１信号を分岐して第２分岐信号を出力する第２分岐回路とを備え、
前記第１分岐回路は、前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第２分岐回路は、前記第１信号を分岐して前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて前記第２分岐信号を出力する第１遅延回路を備え、
前記第１遅延回路は、前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射し、
前記第２回路は、前記第２信号を分岐する第２分岐部を備え、
前記第２分岐部は、前記第２信号を分岐して第３分岐信号を出力する第３分岐回路と、前記第２信号を分岐して第４分岐信号を出力する第４分岐回路とを備え、
前記第３分岐回路は、前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第４分岐回路は、前記第２信号を分岐して前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて前記第４分岐信号を出力する第２遅延回路を備え、
前記第２遅延回路は、前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子は、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ装置。
【請求項2】
前記第１回路は、前記第１分岐回路に接続された前記第４分岐回路に入力される第１制御電圧に基づいて前記第１分岐信号の位相を調整する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第２回路は、前記第３分岐回路に接続された前記第２分岐回路に入力される第２制御電圧に基づいて前記第３分岐信号の位相を調整する、
請求項２に記載のアンテナ装置。
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載された前記アンテナ装置を複数個備えた制御装置と、
前記制御装置に入力する前記第１信号を生成する信号生成部と、
前記制御装置を制御する制御部と、
複数の前記アンテナ素子が配置されたアンテナ部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第１信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向の円偏波のビーム方向を調整し、
前記信号生成部は、前記制御装置に入力する前記第２信号を生成し、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第２信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
アレーアンテナ。
前記制御装置に入力する前記第１信号を生成する信号生成部と、
前記制御装置を制御する制御部と、
複数の前記アンテナ素子が配置されたアンテナ部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第１信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向の円偏波のビーム方向を調整し、
前記信号生成部は、前記制御装置に入力する前記第２信号を生成し、
前記制御部は、複数の前記アンテナ装置に入力される前記第２信号の位相量を前記アンテナ装置毎に個別に制御して、前記アンテナ部から放射される前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波のビーム方向を調整する、
アレーアンテナ。
【請求項5】
位相及び振幅を調整する第１回路と、前記第１回路に接続され、電磁波を放射するアンテナ素子と、を備えるアンテナ装置のアンテナ制御方法であって、
第１信号を前記第１回路に入力し、
前記第１回路に設けられた第１分岐回路に前記第１信号を分岐した一方の前記第１信号を入力し、第１分岐信号を出力し、
前記第１分岐回路から前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第１回路に設けられた第２分岐回路に前記第１信号を分岐した他方の前記第１信号を入力し、前記第２分岐回路に設けられた第１遅延回路において他方の前記第１信号を前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力し、
前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射し、
前記アンテナ素子に接続されると共に、位相及び振幅を調整する第２回路に第２信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第３分岐回路に前記第２信号を分岐した一方の前記第２信号を入力し、第３分岐信号を出力し、
前記第３分岐回路から前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第４分岐回路に前記第２信号を分岐した他方の前記第２信号を入力し、前記第４分岐回路に設けられた第２遅延回路において他方の前記第２信号を前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて第４分岐信号を出力し、
前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ制御方法。
第１信号を前記第１回路に入力し、
前記第１回路に設けられた第１分岐回路に前記第１信号を分岐した一方の前記第１信号を入力し、第１分岐信号を出力し、
前記第１分岐回路から前記アンテナ素子に設けられた第１入力部に前記第１分岐信号を入力し、
前記第１回路に設けられた第２分岐回路に前記第１信号を分岐した他方の前記第１信号を入力し、前記第２分岐回路に設けられた第１遅延回路において他方の前記第１信号を前記第１分岐信号に比して相対的に９０度の第１位相差を与えて第２分岐信号を出力し、
前記アンテナ素子に設けられた第２入力部に前記第２分岐信号を前記第１分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第１入力部に入力された前記第１分岐信号と、前記第２入力部に入力された前記第２分岐信号との合成波に基づいて第１回転方向の円偏波を放射し、
前記アンテナ素子に接続されると共に、位相及び振幅を調整する第２回路に第２信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第３分岐回路に前記第２信号を分岐した一方の前記第２信号を入力し、第３分岐信号を出力し、
前記第３分岐回路から前記第２入力部に前記第３分岐信号を入力し、
前記第２回路に設けられた第４分岐回路に前記第２信号を分岐した他方の前記第２信号を入力し、前記第４分岐回路に設けられた第２遅延回路において他方の前記第２信号を前記第３分岐信号に比して相対的に９０度の第２位相差を与えて第４分岐信号を出力し、
前記第１入力部に前記第４分岐信号を前記第３分岐信号と直交する方向に入力し、
前記アンテナ素子において、前記第２入力部に入力された前記第３分岐信号と、前記第１入力部に入力された前記第４分岐信号との合成波に基づいて前記第１回転方向と反対方向の第２回転方向の円偏波を放射する、
アンテナ制御方法。