特許 7701669 送信指向性制御装置及び送信指向性制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-24

(45)【発行日】2025-07-02

(54)【発明の名称】送信指向性制御装置及び送信指向性制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2575 20130101AFI20250625BHJP

【ＦＩ】

H04B10/2575

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024527933

(86)(22)【出願日】2022-06-13

(86)【国際出願番号】 JP2022023695

(87)【国際公開番号】W WO2023242931

(87)【国際公開日】2023-12-21

【審査請求日】2024-10-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平賀 健

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 穂乃花

(72)【発明者】

【氏名】李 斗煥

(72)【発明者】

【氏名】芝 宏礼

(72)【発明者】

【氏名】増野 淳

(72)【発明者】

【氏名】笹木 裕文

(72)【発明者】

【氏名】八木 康徳

(72)【発明者】

【氏名】景山 知哉

【審査官】鴨川 学

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２３３６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１２１９１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２８２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】ZHANG, Meiling et al.，Two-Dimensional Fiber Beamforming System Based on Mode Diversity，IEEE Access，2021年

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／２５７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力される光信号に対して、空間上のある軸である第一軸における位相傾斜であって、制御内容により異なる位相傾斜を付与し出力する第一軸位相傾斜付与部と、
前記第一軸位相傾斜付与部から入力された光信号に対して、前記第一軸と直交する第二軸における位相傾斜であって、前記第一軸位相傾斜付与部から入力された光信号の波長により異なる位相傾斜を付与する第二軸位相傾斜付与部と、
を備える送信指向性制御装置。

【請求項2】

前記第一軸位相傾斜付与部は、第一切替回路及び第一軸重みづけ回路を備え、
前記第一切替回路は、制御により入力される光信号を出力する端子を変更し、
前記第一軸重みづけ回路は、前記第一切替回路から入力される端子ごとに光信号に付与する位相傾斜を変更する、
請求項１に記載の送信指向性制御装置。

【請求項3】

前記第一軸位相傾斜付与部は、入力される光信号に対して、入力される光信号の波長により異なる位相傾斜を付与する、
請求項１に記載の送信指向性制御装置。

【請求項4】

入力される光信号に対して、空間上のある軸である第一軸における位相傾斜であって、制御内容に基づいて異なる位相傾斜を付与し出力する第一軸位相傾斜付与ステップと、
前記第一軸における位相傾斜が付与された光信号に対して、前記第一軸と直交する第二軸における位相傾斜であって、前記光信号の波長により異なる位相傾斜を付与する第二軸位相傾斜付与ステップと、
を有する送信指向性制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送信指向性制御装置及び送信指向性制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信の高速化と大容量化を実現する手段として、ミリ波帯以上の高周波帯の活用が進展している。電波の空間伝搬損は周波数が高くなるに従い増大するため（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）、こうした高周波帯では多くの場合高い利得を持つアンテナが使用される。高利得のアンテナは必ず高い指向性を持つため、そのビームの方向を無線通信の相手局に合わせることが必要であり、相手局の方向が動的な場合は、ビームの方向を動的に制御する手段、すなわちビームステアリングの適用が必須となる。また、無線通信に限らず、例えばレーダ、イメージングや無線電力伝送といった用途においても、アンテナにおけるビームステアリングの実施が必要とされている。

【0003】

ビームステアリングの手段として、アンテナの方角を機械的に制御する方法、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で屈折または反射させて制御する方法などが考案され使用されている。また、機械的な可動部分を使用しないため耐久性や移動の追従性が高く、アンテナの小型・軽量化に適したフェーズドアレーアンテナが多く用いられている。

【0004】

フェーズドアレーアンテナは、線上または面上に複数配置されたアンテナ素子に接続された可変遅延回路や可変減衰器回路、ディジタル信号処理等の手段を用いて、各アンテナ素子に給電されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；無線周波数）信号の位相と振幅を制御（以下、位相と振幅の制御を重みづけと呼ぶ）することにより電子的にビームステアリングを行う。

【0005】

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づ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。

【0006】

多くの無線通信システムにおいて無線通信の相手局が存在する範囲は、２次元平面内ではなく、３次元空間内で変化するため、例えば方位角と仰角のように２軸でのビームステアリングが必要である。そのため、フェーズドアレーアンテナには、面的にアンテナ素子を配置した二次元アレーアンテナを用いて２次元のビームステアリングを行うための重みづけが必要である。

【0007】

例えば、非特許文献１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を開示する。例えば、３００ＧＨｚなど無線周波数が約１０倍になると、自由空間の伝播損は１００倍となり、数万個のアンテナ素子が必要になると考えられる。

【0008】

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。このとき、アンテナ素子の間隔と同等の間隔で、アンテナ素子の近傍に移相器回路を設置することは難しい。また、複数のビームを形成する回路（マルチビーム形成回路）を構成するには、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、さらに困難となることが想定される。

【0009】

アンテナ素子の数に応じた移相器回路を実装するのではなく、固定移相量を持つ受動回路を使用してその入力端子を切り替えて使用する方式がある。例えば、非特許文献２は受動回路を使用して２次元のビームステアリングを行う方式を開示する。しかし、回路を立体的に組み上げる必要があり、高周波数帯での実装は導波管で構成する必要があるため量産が難しく、また、多素子化への対応が難しい。

【0010】

非特許文献３は、信号を光に変換し、光回路により重みづけを行う方法を提案する。光回路により重みづけを行う方法としては、特許文献１は、波長分散線路を利用して２次元のビームステアリングを行う立体的な光回路を開示する。非特許文献４は、光波長を変換しながら移相器を反復再利用するループ構成を用いる方法を開示する。非特許文献５は、平面構成の移相回路と、光波長に依存して遅延時間が異なるFBG(fiber bragg gratings)反射線路を組み合わせて、平面構成の移相回路によって行う１次元（１平面内）のビームステアリングに加えて、FBG反射線路により行う前記平面と直交する平面の方向でのビームステアリングを可能にして、２次元ビームステアリングを実施する手段を開示する。特許文献２は、波長多重を用いたマルチビーム形成手段を開示する。

【0011】

しかしながら、上記開示された装置や方法においては、周波数の増大に伴い立体構造の製造が難しいことや部品点数が莫大な数になるといった欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２００４－０２３４００号公報

【文献】特開２００７－１６５９５６号公報

【非特許文献】

【0013】

【文献】渡辺 光, 宇賀 晋介, 中溝 英之, 堤 恒次, 新庄 真太郎, 栗山 侑, 第５世代移動通信基地局向けミリ波アンテナ・RFフロントエンド技術, 電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン, 2020, 14 巻, 3 号, p. 222-231.

【文献】Dong-Hun KIM Jiro HIROKAWA Makoto ANDO, “One-Body 2-D Beam-Switching Butler Matrix with Waveguide Short-Slot 2-Plane Couplers,” IEICE TRANSACTIONS on Electronics, Vol.E100-C, No.10, pp.884-892

【文献】C. Tsokos et al., “Analysis of a Multibeam Optical Beamforming Network Based on Blass Matrix Architecture,” in Journal of Lightwave Technology, vol. 36, no. 16, pp. 3354-3372, 15 Aug.15, 2018.

【文献】Y. Liu and J. Klamkin, "Scalable Integrated Photonics Beamforming Circuits," 2020 Asia Communications and Photonics Conference (ACP) and International Conference on Information Photonics and Optical Communications (IPOC), 2020, pp. 1-3.

【文献】B. Ortega, J. Mora and R. Chulia, "Optical Beamformer for 2-D Phased Array Antenna With Subarray Partitioning Capability," in IEEE Photonics Journal, vol. 8, no. 3, pp. 1-9, June 2016

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、より簡易に作成することができる送信指向性制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一態様は、入力される光信号に対して、空間上のある軸である第一軸における位相傾斜であって、制御内容により異なる位相傾斜を付与し出力する第一軸位相傾斜付与部と、前記第一軸位相傾斜付与部から入力された光信号に対して、前記第一軸と直交する第二軸における位相傾斜であって、前記第一軸位相傾斜付与部から入力された光信号の波長により異なる位相傾斜を付与する第二軸位相傾斜付与部と、を備える送信指向性制御装置である。

【0016】

本発明の一態様は、入力される光信号に対して、空間上のある軸である第一軸における位相傾斜であって、制御内容に基づいて異なる位相傾斜を付与し出力する第一軸位相傾斜付与ステップと、前記第一軸における位相傾斜が付与された光信号に対して、前記第一軸と直交する第二軸における位相傾斜であって、前記光信号の波長により異なる位相傾斜を付与する第二軸位相傾斜付与ステップと、を有する送信指向性制御方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、より簡易に送信指向性制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の動作を示すフローチャートである。

【図4】第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。

【図5】第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。

【図6】第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。

【図7】第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の動作を示すフローチャートである。

【図9】第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

【0020】

図１は、送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。

【0021】

送信指向性制御装置１は、光源１１、光変調器１２、制御部１３、第一軸位相傾斜付与部１４、第二軸位相傾斜付与部１５、二次元アレーアンテナ１６を備える。

【0022】

光源１１は光変調器１２に光を出力する。光源１１は波長可変光源である。光変調器１２は、入力される光を変調することで光信号を生成する。光変調器１２は、例えば光源から出力される光を送信信号で変調することで光信号を生成する。

【0023】

制御部１３は、光源１１及び第一軸位相傾斜付与部１４を制御する。制御部１３は、光源１１から出力される光の波長を制御することで、第一軸位相傾斜付与部１４に入力される光信号の波長を制御する。

【0024】

第一軸位相傾斜付与部１４は、入力される光信号に空間上のある軸である第一軸における位相傾斜を付与する。第一軸位相傾斜付与部１４は、位相傾斜を付与した光信号を複数の出力端子のうちいずれかの端子から第二軸位相傾斜付与部１５に出力する。第一軸位相傾斜付与部１４は、条件により異なる位相を光信号に付与する。第一軸位相傾斜付与部１４は、例えば、光信号の波長により異なる位相を光信号に付与する。第一軸位相傾斜付与部１４は、例えば、制御部１３により制御に基づく位相を光信号に付与する。

【0025】

第二軸位相傾斜付与部１５は、入力される光信号に第一軸と直交する第二軸における位相傾斜を付与する。第一軸と第二軸は例えば、水平方向と垂直方向である。第二軸位相傾斜付与部１５には、第一軸位相傾斜付与部１４の複数の出力端子にそれぞれ対応する複数の入力端子から光信号が入力される。第二軸位相傾斜付与部１５は、光信号が入力される入力端子により異なる位相傾斜を光信号に付与する。第二軸位相傾斜付与部１５は、位相傾斜を付与した光信号を二次元アレーアンテナ１６に出力する。

【0026】

二次元アレーアンテナ１６は、入力される光信号を送信する。二次元アレーアンテナ１６は、例えば入力される光信号と光源１１と異なる光源から出力される光信号を合波し、２つの光信号の周波数差の周波数を有する電磁波を発生させる。例えば、２つの光信号はフォトダイオードによりフォトミキシングされ、電磁波が発生する。第一軸が水平方向であり、第二軸が垂直方向であるとき、二次元アレーアンテナ１６により、第一軸における位相傾斜に基づいて水平方向のビーム走査が行われビームの方位角が決定され、第二軸における位相傾斜に基づいて垂直方向のビーム走査が行われビームの仰角が決定される。

【0027】

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。第１の実施形態に係る第一軸位相傾斜付与部は、第一切替回路１４１及び第一軸重みづけ回路１４２を備える。第二軸位相傾斜付与部１５は、複数の分波器１５１及び第二軸重みづけ回路１５２を備える。二次元アレーアンテナ１６は、複数のアンテナ素子１６１を備える。以下、分波器１５１及び第二軸重みづけ回路１５２の数がそれぞれ３つであり、アンテナ素子１６１が９つの場合を説明するが、実施形態を限定するものではない。

【0028】

第１の実施形態に係る光変調器１２は、制御部１３により制御され、３つの波長λ１、λ２、λ３のうち、いずれかの波長の光信号を出力する。

【0029】

第一切替回路１４１は、１つの入力端子と３つの出力端子を備える。第一切替回路１４１は、光変調器１２から１つの入力端子に入力される光信号を３つの出力端子のいずれかの出力端子から出力する。第一切替回路１４１が光信号を出力する出力端子は制御部１３により制御される。第一切替回路１４１は、例えば光スイッチである。

【0030】

第一軸重みづけ回路１４２は、３つの入力端子と３つの出力端子を備える。第一軸重みづけ回路１４２の３つの入力端子は、第一切替回路１４１の３つの出力端子とそれぞれ接続される。第一軸重みづけ回路１４２は、第一軸における位相傾斜であって、光信号が入力される入力端子により異なる位相傾斜を付与する。第一軸重みづけ回路１４２は、位相を付与した光信号を３つの出力端子から出力する。例えば、第一軸重みづけ回路１４２は、第１入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_H1を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_H1を付与した光信号を第３出力端子から出力する。例えば、第一軸重みづけ回路１４２は、第２入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_H2を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_H2を付与した光信号を第３出力端子から出力する。例えば、第一軸重みづけ回路１４２は、第３入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_H3を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_H3を付与した光信号を第３出力端子から出力する。つまり、第１入力端子に入力された光信号には０、φ_H1、２φ_H1という位相傾斜が付与され、第２入力端子に入力された光信号には０、φ_H2、２φ_H2という位相傾斜が付与され、第３入力端子に入力された光信号には０、φ_H3、２φ_H3という位相傾斜が付与される。より具体的には、位相傾斜は０度、４５度、９０度や０度、９０度、１８０度などである。
第一軸重みづけ回路１４２は、位相を付与しない光信号を出力する必要はなく、例えば、付与する位相傾斜はφ、２φ、３φであってもよい。

【0031】

分波器１５１は、第一軸位相傾斜付与部１４から入力される光信号を分波する。分波器１５１は、波長λ１、λ２、λ３の光信号を分波するように設計される。分波器１５１は、３つの出力端子を有し、波長により異なる出力端子から分波した光信号を出力する。つまり、分波器１５１は、波長λ１の光信号は第１出力端子から出力し、波長λ２の光信号は第２出力端子から出力し、波長λ３の光信号は第３出力端子から出力する。分波器１５１は、例えばＡＷＧ(Arrayed waveguide gratings)である。

【0032】

第二軸重みづけ回路１５２は、３つの入力端子と３つの出力端子を備える。第二軸重みづけ回路１５２の３つの入力端子は、分波器１５１の３つの出力端子とそれぞれ接続される。第二軸重みづけ回路１５２は、第二軸における位相傾斜であって、光信号が入力される入力端子により異なる位相傾斜を付与する。第二軸重みづけ回路１５２は、位相を付与した光信号を３つの出力端子から出力する。例えば、第二軸重みづけ回路１５２は、第１入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_V1を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_V1を付与した光信号を第３出力端子から出力する。例えば、第二軸重みづけ回路１５２は、第２入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_V2を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_V2を付与した光信号を第３出力端子から出力する。例えば、第二軸重みづけ回路１５２は、第３入力端子に光信号が入力された場合は、位相を付与しない光信号を第１出力端子から出力し、位相φ_V3を付与した光信号を第２出力端子から出力し、位相２φ_V3を付与した光信号を第３出力端子から出力する。つまり、第１入力端子に入力された光信号には０、φ_V1、２φ_V1という位相傾斜が付与され、第２入力端子に入力された光信号には０、φ_V2、２φ_V2という位相傾斜が付与され、第３入力端子に入力された光信号には０、φ_V3、２φ_V3という位相傾斜が付与される。より具体的には、位相傾斜は０度、４５度、９０度や０度、９０度、１８０度などである。
第二軸重みづけ回路１５２は、位相を付与しない光信号を出力する必要はなく、例えば、付与する位相傾斜はφ、２φ、３φであってもよい。

【0033】

第一軸重みづけ回路１４２及び第二軸重みづけ回路１５２は、遅延線路、高分散線路、共振リング、行列回路などにより光信号に位相傾斜を付与する。行列回路は、例えばバトラー行列(Butler Matrix)やブラス回路(Blass Matrix)である。

【0034】

以上より、波長及び分波器１５１－１～１５１－３に入力される光信号の位相傾斜により異なる位相傾斜の組合せが付与された９つの光信号が、第二軸位相傾斜付与部１５から出力される。

【0035】

二次元アレーアンテナ１６は、９つのアンテナ素子１６１を備える。９つのアンテナ素子１６１には、第二軸位相傾斜付与部１５から出力される９つの光信号がそれぞれ入力される。アンテナ素子１６１は、入力された光信号をＲＦ信号に変換し送信する。

【0036】

図３は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の動作を示すフローチャートである。光変調器１２は、光信号を生成する（ステップＳ１０）。第一切替回路１４１は、入力された光信号を複数の端子のいずれかより出力する（ステップＳ１１）。第一軸重みづけ回路１４２が、第一切替回路１４１より入力される光信号に位相傾斜を付与する（ステップＳ１２）。分波器１５１は、第一軸重みづけ回路１４２より入力される光信号を分波する（ステップＳ１３）。その後、分波された光信号に対して、第二軸重みづけ回路１５２が位相傾斜を付与する（ステップＳ１４）。アンテナ素子１６１は、光信号をＲＦ信号に変換する（ステップＳ１５）。

【0037】

以上により、送信指向性制御装置１は、光回路により２つの軸により重みづけを行い、電子的にビームステアリングを行うことができる。また、アンテナ素子の数が増大しても、第一軸位相傾斜付与部１４及び第二軸位相傾斜付与部１５の内部構成を変化させアンテナ素子１６１と第一軸位相傾斜付与部１４及び第二軸位相傾斜付与部１５との接続数を増やすだけでよく、複雑化を抑制することができる。

【0038】

（第１実施形態の変形例１）
図４は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。図３に示す送信指向性制御装置１は、図２に示す送信指向性制御装置１と異なり、光源１１及び光変調器１２を２つ備え、第一切替回路１４１は２つの入力端子を備える。

【0039】

第一切替回路１４１は、２つの入力端子に入力される光信号をそれぞれ独立に、制御部１３による制御に基づいて３つの出力端子のいずれかの出力端子から出力する。第一切替回路１４１は、例えばマトリックススイッチである。

【0040】

２つの光変調器１２から出力される光信号の波長が等しくない場合、２つの光信号は第一切替回路１４１の同じ出力端子から出力されてもよい。

【0041】

これにより、図３に示す送信指向性制御装置１は、２つのビームを二次元アレーアンテナ１６から送信することができる。同様に、第一切替回路１４１の入力端子を３つ以上にすることで、３つ以上のマルチビームを送信することができる。

【0042】

（第１実施形態の変形例２）
以上の説明では、アレーアンテナが正方である場合、つまり、分波器１５１の数と分波器１５１が分波して出力する光信号の数が等しい場合を説明したがこれに限られず、分波器１５１の数と分波器１５１が分波して出力する光信号の数は等しくなくてもよい。図５は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。図５に示す送信指向性制御装置１において、分波器１５１は８つの光信号に分波する。このとき、光変調器１２は、８つの波長の光信号を出力し、第二軸重みづけ回路１５２は、８つの入力端子と８つの出力端子を備える。このとき、二次元アレーアンテナ１６は、８×３の二次元アレーアンテナとなる。図５に示す送信指向性制御装置１の変形例においては、二次元アレーアンテナ１６のアンテナ素子１６１が増えた場合でも、重みづけ回路の個数が増えるのを防ぐことができる。

【0043】

（第１実施形態の変形例３）
図６は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。図６に示す送信指向性制御装置１において、第一切替回路１４１は、８つの出力端子を備える。このとき、第一軸重みづけ回路１４２は、８つの入力端子と８つの出力端子を備え、光信号が入力される入力端子により異なる位相傾斜を付与した光信号を８つの出力端子から出力する。このとき、第二軸位相傾斜付与部１５は、８つの分波器１５１及び第二軸重みづけ回路１５２を備える。このとき、二次元アレーアンテナ１６は、３×８の二次元アレーアンテナとなる。図６に示す送信指向性制御装置１の変形例においては、二次元アレーアンテナ１６のアンテナ素子１６１が増えた場合でも、必要となる光の周波数帯域幅を小さく抑えることができる。

【0044】

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の構成例を示す図である。第２の実施形態に係る第一軸位相傾斜付与部１４は、第１の実施形態に係る第一軸位相傾斜付与部１４と異なり分波器１４３を備える。第２の実施形態において、制御部１３は光源１１を制御し、光変調器１２が異なる９つの波長λ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８、λ９から１つの波長の光信号を出力するようにする。

【0045】

分波器１４３は、１つの入力端子と３つの出力端子を備える。分波器１４３は、光変調器１２から入力端子に入力された光信号を分波し、３つの出力端子のうちいずれかの出力端子から光信号を出力する。分波器１４３は、波長λ１、λ２、λ３の光信号を第１出力端子から出力し、波長λ４、λ５、λ６の光信号を第２出力端子から出力し、波長λ７、λ８、λ９の光信号を第３出力端子から出力する。分波器１４３は、例えばＡＷＧである。

【0046】

第２の実施形態に係る分波器１５１－１～１５１－３には、第１の実施形態に係る分波器１５１－１～１５１－３と異なり、分波器１４３により分波された異なる波長の光信号がそれぞれ入力される。第２の実施形態に係る分波器１５１－１～１５１－３は、入力されるそれぞれ異なる波長の光信号を分波する。分波器１５１－１は、波長λ１、λ２、λ３の光信号を分波し、分波器１５１－２は、波長λ４、λ５、λ６の光信号を分波し、分波器１５１－３は、波長λ７、λ８、λ９の光信号を分波する。第２の実施形態に係る分波器１５１は、周期的な通過特性を持つフィルタであり、例えば、光リング共振器又は光コムを用いて作成される。

【0047】

図８は、第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の動作を示すフローチャートである。光変調器１２は、光信号を生成する（ステップＳ２０）。分波器１４３は、入力された光信号を分波し、複数の端子のいずれかより出力する（ステップＳ２１）。第一軸重みづけ回路１４２が、分波器１４３より入力される光信号に位相傾斜を付与する（ステップＳ２２）。分波器１５１は、第一軸重みづけ回路１４２より入力される光信号を分波する（ステップＳ２３）。その後、分波された光信号に対して、第二軸重みづけ回路１５２が位相傾斜を付与する（ステップＳ２４）。アンテナ素子１６１は、光信号からＲＦ信号を取り出す（ステップＳ２５）。

【0048】

以上により、第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１は、第１の実施形態に係る送信指向性制御装置１と異なり、第一軸位相傾斜付与部１４が分波器１４３を備え、光変調器１２が出力できる光信号の波長の数を多くし、複数の分波器１５１が分波する光信号の波長を異ならせる。これにより、第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１は、光源１１から出力される光の波長を制御するだけで、電子的にビームステアリングを行うことができる。

【0049】

（第２の実施形態の変形例）
図９は、第２の実施形態に係る送信指向性制御装置１の変形例を示す図である。図９に示す送信指向性制御装置１は、図７に示す送信指向性制御装置１と異なり、光源１１及び光変調器１２を２つ備え、合波器１７を備える。合波器１７は、２つの光変調器１２から入力された光信号を合波し、第一軸位相傾斜付与部１４に出力する。合波器１７は、例えばＡＷＧである。合波された光信号は、その波長に基づき分波器１４３及び分波器１５１により分波される。これにより、図９に示す送信指向性制御装置１は、２つのビームを二次元アレーアンテナ１６から送信することができる。同様に、合波器１７が３つ以上の光信号を合波することで、３つ以上のマルチビームを送信することができる。

【0050】

また、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の手法により、分波器１５１の数と分波器１５１が分波して出力する光信号の数は等しくなくてもよく、２次元アンテナアレーが正方でなくてもよい。

【0051】

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【符号の説明】

【0052】

１ 送信指向性制御装置、１１ 光源、１２ 光変調器、１３ 制御部、１４ 第一軸位相傾斜付与部、１４１ 第一切替回路、１４２ 第一軸重みづけ回路、１４３ 分波器、１５ 第二軸位相傾斜付与部、１５１ 分波器、１５２ 第二軸重みづけ回路、１６ 二次元アレーアンテナ、１６１ アンテナ素子、１７ 合波器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】