JPH0357305A - 光制御型フェーズドアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野】 本発明は、光制御型７エーズドアレーアンテナに関する
。

［従来の技術］ 近午、移動体衛星通信システムの自動車等の陸上移動局
アンテナ及び衛星搭載用アンテナとして、小型・軽量で
あって振動に耐えることができるとともに、相手局を追
尾するために広角かつ高速でビーム走査を行うことがで
き、しかも通信条件に応じて所望形状のビームパターン
の形或が行える高性能、高機能のアンテナが要求されて
いる。これらの要求は、一般に、放射方向を変化させる
ビーム走査のために、複数のアンテナが並置されたフェ
＝ズドアレーアンテナにおいて、ビーム方向が所望の方
向になるように、上記複数のアンテナを用いて送受信す
る各送信無線信号又は各受信無線信号の位相を適当に移
相させる（以下、位相シフトという。）ことによって実
現できる。

例えば、送信装置から出力される送信周波数ωｒを有す
る送信無線信号を次式で表されるものとすると、 ｃｏｓｒｚ＋ｒｔ　　　　　　　　　　　　−　（　１
）フエーズドアレーアンテナにおける複数ｎ個のアンテ
ナに出力するＥｊＪ振電流を次式で表されるようにする
必要がある。

ｃｏｓ（ωｒｔ＋θｋ）ｌ ｋ−１．２，３，−．ｎ　　　　　　−　（２）ここで
、θ，は所望のビーム方向を得るために各アンテナの励
振電流に与える位相量である。従って、上記送信無線信
号から、上記各位相θ、を独立して制御可能な上記（２
）式で表される各励振電流を形或し、該各励振電流を各
アンテナに出力することによって送信フエーズドアレー
アンデナを構戊することができる。

従来のフエーズドアレーアンテナは、マイクロ波信号の
伝送のためのマイクロ波給電線路や、マイクロ波信号の
移相のためにマイクロ波移相器を用いている。この場合
、アレーアンテナの素子アンテナ数が増加したとき、上
記給電線路や移相器の数が大幅に増加し、上記位相シフ
トのための制御回路を所定の大きさで実現するためには
、これらを高密度で実装する必要がある。このとき上記
各給電線路が近接するために、近接する線路間で当該各
線路に流れるマイクロ波信号が干渉する可能性がある。

これを防止するために、従来のフエーズドアレーアンテ
ナの給電線路を干渉に強い光ファイバケーブルで構戊し
、かつ位相シフトのための制御回路を、光信号の位相制
御と干渉を利用した光集積回路で実現する光制御型フエ
ーズドアレーアンテナが、特願昭６３−３６２１８号ｉ
１ｍＢいて提案されている。

第７図は、提案された従来例の光制御型送信フエーズド
アレーアンテナ装置のブロック図である。

この従来例の光制御型送信フエーズドアレーアンテナは
、コヒーレントな光源として１個の半導体レーザダイ才
−ドｌを用い、また、それぞれビーム走査に必要な各光
信号処理回路である分岐光導波路＋２．１３，１５，合
波光導波路１８ａ乃至１８ｄ、光周波数シフタｌ４、光
移相５１　６　ａ乃至１６ｄ，１７ａ乃至１７ｄ，並び
に光導波路２ｌ乃至２４，２５ａ乃至２５ｄ，２６ａ乃
至２６ｄ，２７ａ乃至２７ｄ，２８ａ乃至２８ｄ，２９
ａ乃至２９ｄをそれぞれ誘電体基板１００上に集積化し
て設けたことを特徴としている。

第７図において、レーザダイオードｌから出力される光
信号ＣＯＳωｃｔは、誘電体基板１００の入力端１１，
及び光導波路２ｌを介して分岐光導波路ｌ２に入射され
た後２分配され、上記分配された一方の光信号が光導波
路２２を介して分岐光導波路ｌ３に出力されるとともに
、上記分配された他方の光信号が光導波路２３、光周波
数シフタｌ４、及び光導波路２４を介して分岐光導波路
１５に出力される。ここで、上記光周波数シフタｌ４に
おいて、入射される光信号ｃｏｓωａｔが、送信装置２
でベースバンド信号で変調されたマイクロ波信号ＣＯＳ
ωｒｔの周波数だけ周波数偏移され、光信号ｃｏｓ（ω
Ｃ＋ωｒ）ｔが出力される。

分岐光導波路１３は入射された光信号を４分配して、そ
れぞれ光導波路２５ａ乃至２５ｄ，光移相器１６ａ乃至
１６ｄ，及び光導波路２６ａ乃至２６ｄを介して合波光
導波路１８ａ乃至１８ｄの各第１の入力端に出力する。

また、分岐光導波路ｌ５は入射された光信号を４分配し
て、それぞれ光導波路２７ａ乃至２７ｄ１光移相器１７
ａ乃至１７ｄ１及び光導波路２８ａ乃至２８ｄを介して
合波光導波路１８ａ乃至１８ｄの各第２の入力端に出力
する。

ここで、光移相器１６ａ乃至１６ｄはそれぞれ上記位相
シフトを行うためのものであり、該光移相器１６ａ乃至
１６ｄにそれぞれ位相量制御用の直流電圧を供給する可
変電圧源４が、このフエーズドアレーアンテナのビーム
方向を制御する方向制御装置３に接統され、該方向制御
装置３は上記ビーム方向の情報を入力する入力装置８０
に接統される。ここで、可変電圧源４は、上記４個の光
移相器１６ａ乃至１６ｄを制御する互いに異なる直流電
圧を供給するために、４個の可変電圧源４ａ乃至４ｄか
らなる。光移相器１６ａ乃至１６ｄはそれぞれ、入射さ
れる光信号を上記可変電圧源４ａ乃至４ｄから印加され
る直流電圧に対応する移相量θｋ（ここで、ｋは、各光
移相器１６ａ乃至１６ｄに対応する１から４までの自然
数である。

）だけ移相した後、移相した光信号ｃｏｓ（ωｃｔ＋θ
ｋ）を出力する。以下、光信号の位相の説明において、
位相補正用の光移相器１７ａ乃至１７ｄの移相量、並び
に分岐光導波路１２．１３，１５、光導波路２２乃至２
４，２５ａ乃至２５ｄ．２６ａ乃至２６ｄ．２７ａ乃至
２７ｄ，２８ａ乃至２８ｄにおける遅延量を考慮しない
ものとする。

また、光移相器１７ａ乃至１７ｄはそれぞれ、分岐光導
波路Ｉ２の分岐部で２分配された各光信号がそれぞれ上
記合波光導波路１８ａ乃至１８ｄの合波部に到達するま
での各光路差が等しくなるように補正するための位相補
正用の移相器であって、該光移相器１７ａ乃至１７ｄに
それぞれ位相補正用の直流電圧を供給する可変電圧源５
が上記方向制御装置３に接続される。ここで、可変電圧
源５は、上記光移相器１７ａ乃至１７ｄを制御する直流
電圧を供給するために、４個の可変電圧源５ａ乃至５ｄ
からなる。なお、上記移相補正のための位相量は、方向
制御装置３によって制御される。

さらに、合波光導波路１８ａ乃至１８ｄはそれぞれ入射
された２個の光信号を合波し、合波された光信号ｃｏｓ
（ａ＋ｃ＋　ａｉｒ）　ｔ　＋ｃｏｓ（ａ＋ｃｔ＋θｋ
）を光導波路２９ａ乃至２９ｄ１及び出力端１９ａ乃至
１９ｄを介して光電変換器６ａ乃至６ｄに出力する。光
電変換器６ａ乃至６ｄはそれぞれ、入射された光信号ｃ
ｏｓ（ａ＋ｃ＋ａ＋ｒ）ｔ　＋ｃｏｓ（ａ＋ｃｔ＋θｋ
）を２乗検波しかつ直流戒分を除去して、上記検波して
得られた各マイクロ波信号ＣＯＳ（ω『（−θｋ）を各
電力増幅器７ａ乃至７ｄを介して、一列に並置されたア
ンテナ８ａ乃至８ｄに出力する。これによって、各マイ
クロ波信号が、アンテナ８ａ乃至８ｄから放射される。

以上のように構戊された光制御型送信フエーズドアレー
アンテナにおいて、操作者がこのフエーズドアレーアン
テナのビーム方向の情報を入力装置８０に入力したとき
、該情報が方向制御装置３に出力され、これに応答して
、方向制御装置３は、該ビーム方向の情報に基づいて、
上記アンテナ８ａ乃至８ｄから放射されるマイクロ波信
号のビーム方向が上記入力されたビーム方向となるよう
に、所定の各直流電圧を上記可変電圧Ｊ４ａ乃至４ｄか
ら光移相器１６ａ乃至１６ｄに出力させるとともに、位
相補正用の各直流電圧を上記可変電圧源５ａ乃至５ｄか
ら光移相器１７ａ乃至１７ｄに出力させる。これによっ
て、上記位相シフトが行われ、上述のように操作者が入
力した所望のビーム方向でマイクロ波信号をアンテナ８
ａ乃至８ｄかも放射させることができる。従って、第１
図に示すように構威することにより、ビーム走査の制御
を行うことができる光制御型送信フエーズドアレーアン
テナを実現できる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来例の７二一ズドアレーアンテナは以下のよう
な問題点を有している。

第１に、光移相器１６ａ乃至１６ｄ．１７ａ乃至１７ｄ
を駆動するための可変電圧源４ａ乃至４ｄ．５ａ乃至５
ｄは、アンテナ数の２倍の個数分が必要になる。従って
、アンテナ数が増加するにつれて、上記電源の個数が大
幅に増加し、これによって該電源を含むフェーズドアレ
ーアンテナの重量が大輻Ｉこ増加するとともに、このフ
ェーズドアレーアンテナのコストが大幅に上昇するとい
う問題点があった。また、上記電源の個数の増加によっ
て、上記方向制御装置３と各可変電圧源４ａ乃至４ｄ，
５ａ乃至５ｄとの間の各制御線、上記可変電圧Ｒ４ａ乃
至４ｄと上記光移相器１６ａ乃至ｌ６ｄとの間の各電圧
給電線、並びＩこ上記可変電圧源５ａ乃至５ｄと上記光
移相器１７ａ乃至ｌ７ｄとの間の各電圧給電線の線数が
大幅に増加し、配線が複雑になるとともに、当該フェー
ズドアレーアンテナの大きさが増大するという問題点が
あった。

第２に、このフェーズドアレーアンテナでは、ビーム走
査のために上記可変電圧源を制御する方向制御回路３が
設けられているが、制御対象である可変電圧源の数が増
加するほど、当該制御が複雑になり、これによって該制
御回路３の回路構或が複雑になるとともに、処理速度が
低下するという問題点があった。

従って、上記従来例の光制御型７エーズドアレーアンテ
ナは、特に移動体又は衛星に搭載して移動体通信に適用
する場合に不適当である。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較し
て簡単な回路で構戊でき小型・軽量であって、しかもビ
ーム走査の制御が簡単である光制御型フェーズドアレー
アンテナを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、コヒーレントな光信号を出力する光信号出力
手段と、上記光信号出力手段から出力される光信号を２
個の光信号に分配する第１の分配手段と、上記第１の分
配手段から出力される一方の光信号を複数の第１の光信
号Ｉこ分配する第２の分配手段と、入力されるフェーズ
ドアレーアンテナのビーム方向に対応した１個の電気信
号を出力する信号発生手段と、上記第２の分配手段から
出力されるｕｌ数の第１の光信号を、上記電気信号に対
応し互いに異なる各位相量だけそれぞれ移相させる複数
の移相手段と、上記第１の分配手段から出力される他方
の光信号を入力される送信無線信号の周波数だけ周波数
偏移させる偏移手段と、上記偏移手段から出力される光
信号を上記複数の第２の光信号に分配する第３の分配手
段と、上記複数の移相手段から出力される各第１の光信
号と、上記第３の分配手段から出力される各第２の光信
号とをそれぞれ合波する複数の合波手段と、上記各合波
手段から出力される各光信号を検波し送信無線信号をそ
れぞれ出力する複数の光電変換手段と、上記各光電変換
手段からそれぞれ出力される各送信無線信号を放射する
複数のアンテナとを備えたことを特徴とする。

［作用］ 以上のように構戊することにより、上記光信号出力手段
がコヒーレントな光信号を出力した後、上記第】の分配
手段が上記光信号出力手段から出力される光信号を２個
の光信号に分配する。次いで、第２の分配手段が上記第
１の分配手段から出力される一方の光信号を複数の第１
の光信号に分配する。

また、上記信号発生手段は入力されるフェーズドアレー
アンテナのビーム方向に対応した１個の電気信号を出力
した後、上記複数の移相手段が上記第２の分配手段から
出力される複数の第１の光信号を、上記電気信号に対応
し互いに異なる各位相量だけそれぞれ移相させる。

一方、上記偏移手段は上記第ｔの分配手段から出力され
る他方の光信号を入力される送信無線信号の周波数だけ
周波数偏移した後、上記第３の分配手段は上記偏移手段
から出力される光信号を上記複数の第２の光信号に分配
する。さらに、上記複数の合波手段は上記複数の移相手
段から出力される各第１の光信号と、上記第３の分配手
段から出力される各第２の光信号とをそれぞれ合波した
後、上記複数の光電変換手段は上記各合波手段から出力
される各光信号を検波し送信無線信号をそれぞれ出力す
る。最後に、上記複数のアンテナは、上記各光電変換手
段からそれぞれ出力される各送信無線信号を放射する。

従って、上記各移相手段が上記信号発生手段から入力さ
れる１個の電気信号に応答して上記各移相量を変化する
ことにより、上記複数のアンテナから放射される送信無
線信号のビーム方向を制御することができる。

ここで、入力される７エーズドアレーアンテナのビーム
方向に対応した１個の電気信号を出力する信号発生手段
と、上記第２の分配手段から出力される複数の第１の光
信号を、上記電気信号に対応し互いに異なる各位相量だ
けそれぞれ移相させる複数の移相手段を備えたので、従
来例のように複数の可変電圧源４ａ乃至４ｄを用いる場
合に比較して当該回路を簡単化し小型・軽量化すること
ができ、これによって当該回路を含むフェーズドアレー
アンテナ全体を小型・軽量化することができる。また、
上記１個の電気信号のみでビーム方向を制御することが
できるので、当該ビーム方向の制御が従来例に比較して
簡単になる。

［実施例〕 第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例の光制御型送信フエーズ
ドアレーアンテナのブロック図であり、第１図において
第７図と同一のものについては同一の符号を付している
。

この第１の実施例の７二一ズドアレーアンテナが、第７
図の従来例の７エーズドアレーアンテナと異なるのは、
可変電圧源４ａ乃至４ｄに代えて１個の可変電圧源４を
設け、この可変電圧源４から位相量制御用の直流電圧を
、同一の直流電圧に応答して入力される光信号を互いに
異なる位相量だけ移相させる各光移相器１６ａ乃至１６
ｄに印加し、また、可変電圧源５ａ乃至５ｄに代えて１
個の可変電圧源５を設け、この可変電圧源５から上記位
相補正用の直流電圧を、同一の直流電圧に応答して入力
される光信号を互いに異なる位相量だけ移相させる各光
移相器１７ａ乃至１７ｄにそれぞれ位相微調整用可変抵
抗Ｒａ乃至Ｒｄを介して印加したことであり、その他の
構成は、第７図の構成と同様である。

第６図（Ａ）は、光移相器１６ａ乃至ｌａｄ　（以下、
総称してｌ６とする。）の基本構成を示す斜視図である
。

第６図（Ａ）において、誘電体基板１００において略半
円筒形状の光導波路１１０が形或され、この光導波路１
１０の一部を覆いかつ上記光導波路１１０の長手方向が
電極１２０の長手力向と平行になるように、長手方向の
長ぎａを有する矩形形状の電極１２０が誘電体基板１０
０上に形戒される。また、該電極１２０の長手力向の一
辺から該長手方向と垂直な方向に距離ｄだけ離れて設け
られかつ電極１２０の長手方向が電極１３０の長手方向
と平行となるように、長手方向の長さＱを有する矩形形
状の電極１３０が形戊される。ここで、電極１２０及び
１３０に、直流電圧Ｖを印加する電圧源１４０が接続さ
れる。

以上のように構成された光移相器ｌ６において、光導波
路１１０に波長λの光信号が入力されたとき、光導波路
１１０の光軸に対して略垂直方向に所定の電界が印加さ
れ、これによって光導波路ｌ１０を進行する光信号の位
相が次式で表される位相量θだけ移相される。

θ＃π／λ／ｃａｎ”γ・ｒ−α・Ｖ［ｒａｄ］・・・
（３） ここで、ｎは誘電体基板ｌＯＯの屈折率、γは誘電体基
板１００の電気光学係数、ｒは光導波路１１０と電極１
２０．１３０との位置関係から決定される印加電界低減
係数である。従って、印加電圧Ｖが一定であるとき、電
極間の距離ｄ１電極の長さａ１又は上記印加電界低減係
数ｒのいずれかを変化することにより、光移相器ｌ６の
位相量θを変化することができる。

第６図（Ｂ）は、本実施例で用いられる光移相器１６ａ
乃至１６ｄの構戊を示す平面図である。

第６図（Ｂ）において、光移相器１６ａ乃至ｌ６ｄは、
第６図（Ａ）の光移相器ｌ６と同様の基本構或を有し、
ここで、各光移相器１６ａ乃至ｌ６ｄにおいて電極間の
距離が互いに異なる。光導波路１　１０ａ及び電極１２
０ａ．１３０ａにより光移相器１６ａが構威され、光導
波路１　１０ｂ及び電極１２０ｂ，１３０ｂにより光移
相器１６ｂが構或される。また、光導波路１１０ｃ及び
電極１２０ｃ．ｌ　３０ｃにより光移相器１６ｃが構威
され、光導波路１１０ｄ及び電極１２０ｄ．１３０ｄに
より光移相器１６ｄが構威される。ここで、各光移相器
１６ａ乃至１６ｄの電極間の距離はそれぞれ、ｄ，ｄ／
２、ｄ／３、及びｄ／４に設定される。各電極１２０ａ
，１２０ｂ，　　ｌ２０ｃ，１　２０ｄは電圧印加ライ
ン１５０に接続され、一方、各電極１３０ａ．１３０ｂ
，１３０ｃ，１３０ｄは電圧印加ライン１６０に接続さ
れる。さらに、電圧印加ライン１５０，１６０に可変電
圧源４が接統される。

以上のように構或された光移相器１６ａ乃至ｌ６ｄの各
光導波路１　１０ａ乃至１１０ｄに光信号ＣＯＳ　（ω
ｃ０が入力されたとき、各光移相器１６ａ乃至１６ｄは
それぞれ、光信号ｃｏｓ（ａ＋ｃｔ十θ）、ｃｏｓ（ａ
＋ｃｔ＋２θ）、ｃｏｓ（ａ＋ｃｔ＋３θ）　、ｃｏｓ
　（ωｃｔ＋４θ）を出力する。すなわち、可変電圧源
４から各光移相器１６ａ乃至ｌ６ｄに同一の直流電圧Ｖ
を印加することによって、各光移相器１６ａ乃至１６ｄ
は上述のように、入力される光信号を、互いに異なり上
記直流電圧Ｖに対応する位相量だけ移相させて出力する
。

さらに、光移相器１７ａ乃至１７ｄは、第６図（Ｂ）の
光移相器１６ａ乃至１６ｄと同様に構戊され、各光移相
器１７ａ乃至１７ｄにそれぞれ立相微調整用可変抵抗Ｒ
ａ乃至Ｒｄを介して可変電圧源５が接続される。従って
、可変電圧源５から各光移相器１７ａ乃至１７ｄに、直
流電圧Ｖ′から可変抵抗Ｒａ乃至Ｒ（Ｉによってｍ＊整
された直流電圧を印加することによって、各光移相器１
７ａ乃至１７ｄは上述のように、入力される光信号を互
いに異なり上記直流電圧Ｖ′から微調整された直流電圧
１こ対応する位相量だけ移相させて出力する。

以上のように構成された光制御型送信フェーズドアレー
アンテナにおいて、操作者がこのフェーズドアレーアン
テナのビーム方向の情報を入力装ｌｔ８０に入力したと
き、該情報が方向制御装置３に出力され、これに応答し
て、方向制御装置３は、該ビーム方向の情報に基づいて
、上記アンテナ８ａ乃至８ｄから放射されるマイクロ波
信号のビーム方向が上記入力されたビーム方向となるよ
うに、所定の直流電圧を可変電圧源４から光移相器１６
ａ乃至１６ｄに出力させるとともに、位相補正用の直流
電圧を可変電圧ＩＷ５から光移相器１７ａ乃至＋７ｄに
出力させる。これによって、上記位相シフトが行われ、
上述のように操作者が入力した所望のビーム方向でマイ
クロ波信号をアンテナ８ａ乃至８ｄから放射させること
ができる。従って、ビーム走査の制御が可能な光制御型
フエーズドアレーアンテナを実現できる。

以上説明したように、本実施例の送信フエーズドアレー
アンテナにおいて、従来例の４１’ｉｉの可変電圧源４
ａ乃至４ｄの代わりに１個の可変電圧源４を用い、従来
例の４個の可変電圧源５ａ乃至５ｄの代わりに１個の可
変電圧Ｒ５を用いているので、当該フェーズドアレーア
ンテナを従来例に比較して小型、軽量化できるという利
点がある。

また、１組の光移相器１６ａ乃至１６ｄ又は１７ａ乃至
１７ｄに対して接続される、従来例の複数対の電圧印加
ラインの代わりに、１対の電圧印加ラインのみを形成す
ればよいので、誘電体基板ｌ００上の電圧印加ラインの
構戊が簡単になる。

さらに、従来例では、方向制御装置３は多数の可変電圧
Ｗ．４ａ乃至４ｄ及び５ａ乃至５ｄに対して制御信号を
送る必要があったが、本実施例では、２個の可変電圧源
４，５に送ればよいので、方向制御装置３の回路構或が
簡単になるとともに、当該装６１３の処理速度を高速化
することができる。

従って、本実施例の光制御型送信フェーズドアレーアン
テナは、従来例に比較して回路構成が簡単であり小型・
軽量であって、しかも可動部分がなく振動の影響を受け
にくいので、移動体又は衛星搭載用の７ェーズドアレー
アンテナとして用いることができる。

以上の第１の実施例において、コヒーレントな光信号を
出力する光源として半導体レーザダイオードｌを用いて
いるが、これに限らず、ガスレーザを用いてもよい。

以上の第１の実施例において、光移相Ｍ１６ａ乃至１６
ｄの各電極間の距離を互いに異ならせて、光移相器１６
ａ乃至１６ｄが移相を行う各位相量をそれぞれ変化させ
ているが、これに限らず、電極の長さα又は上記印加電
界低減係数ｒを互いに異ならせて、光移相器１６ａ乃至
１６ｄが移相を行う各位相量をそれぞれ変化させてもよ
い。

以上の第１の実施例において、４個のアンテナ８ａ乃至
８ｄを一列に並置する場合について述べているが、これ
に限らず、複数個のアンテナを一列又は平面状に並置す
るようにしてもよい。この場合、アンテナの個数に応じ
て、光移相器１６ａ乃至１６ｄ，１７ａ乃至１７ｄ，電
力増幡器７ａ乃至７ｄ，合波光導波路１８ａ乃至１８ｄ
，光電変換器６ａ乃至６ｄ，及び電力増幡器７ａ乃至７
ｄのそれぞれの個数分を設ける必要がある。また、直交
する２方向の制御が必要であるので、２個の可変電圧源
４を設ける必要がある。なお、可変電圧源５は１個のみ
設ければよい。

第２の実施例 第２図は本発明の第２の実施例である光制御型送信フエ
ーズドアレーアンテナのブロック図であり、第２図にお
いて第１図と同一のものについては同一の符号を付して
いる。

この第２の実施例の光制御型送Ｍ７エーズドアレーアン
テナが、第１図の第１の実施例の光制御型送信フェーズ
ドアレーアンテナと異なるのは、第１図の分岐光導波路
ｌ２と分岐光導波路ｌ３との間に、入射される光信号の
周波数をマイクロ波信号発生器３０から出力されベース
バンド信号で周波数変調されていないマイクロ波信号の
周波数だけ偏移させる光周波数シック１４ａを設け、ま
た、第１図の分岐光導波路ｌ２と分岐光導波路ｌ３との
間に、入射される光信号の周波数をベースバンド信号発
生器３ｌから出力されるベースバンド信号の周波数だけ
偏移させる光周波数シ７タｌ４ｂを設けたことである。

従って、分岐先導波路ｌ２で分配された一方の光信号は
、光導波路２２ａ１光周波数シフタｌ４ｂ，光導波路２
２ｂを介して分岐光導波路ｌ３の入力端に入射し、また
、分配された他方の光信号は、光導波路２３、光周波数
シフタ１４ａ，光導波路２４を介して分岐先導波路ｌ５
の入力端に入射される。

以上のように構成された第２の実施例の光制御型送信７
エーズドアレーアンテナは、ベースバンド信号をマイク
ロ波信号の周波数帯に周波数変換を行うアップコンバー
タとして動作し、第１の実施例と同様の作用と効果を有
する。

第３の実施例 第３図は本発明の第３の実施例である光制御型送信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図であり、第３図にお
いて第１図と同一のものについては同一の符号を付して
いる。

この第３の実施例の光制御型フエーズドアレーアンテナ
が第１図の第１の実施例の光制御型フェ−ズドアレーア
ンテナと異なるのは以下の点である。すなわち、第１図
のレーザダイオードｌ１分岐光導波路ｌ２、及び光周波
数シフタｌ４の代わりに、レーザダイオードｌａ，ｌｂ
、光周波数制御装置９０を設けたこと、各電力増幅器７
ａ乃至７ｄと各アンテナ８ａ乃至８ｄとの間に、周波数
変換器３３ａ乃至３３ｄを設けたこと、並びにべ−スバ
ンド信号発生器３ｌから出力されるベースバンド信号を
分配器３７によって４分配して各分配した信号をそれぞ
れ周波数変換器３４ａ乃至３４ｄに入力したことである
。

以上のように構或された光制御型送信７エーズドアレー
アンテナにおいて、光周波数制御装Ｉｔ９０は、各レー
ザダイオードｌａ及びｌｂから出力される光信号の周波
数差が送信されるマイクロ波信号の周波数に一致するよ
うに、レーザダイオードｌａ，ｌｂを制御する。レーザ
ダイオードｌａから出力されるコヒーレントな光信号は
、誘電体基板１００の入力端１１ａ，及び光導波路２２
ｂを介して、分岐光導波路ｌ３に入力される。一方、レ
ーザダイオードｌｂから出力されるコヒーレント光信号
は、誘電体基板１００上の入力端１ｌｂ，及び光導波路
２４を介して分岐光導波路ｌ５に入力される。

また、ベースバンド信号発生器３ｌから出力されるベー
スバンド信号は分配器３７で４分配された後、各分配さ
れたベースバンド信号が周波数変換器３４ａ乃至３４ｄ
に入力される。周波数変換器３４ａ乃至３４ｄはそれぞ
れ、各光電変換器６ａ乃至６ｄから電力増幅器７ａ乃至
７ｄを介して入力されるマイクロ波信号の周波数を上記
ベースバンド信号の周波数だけ偏移させ、すなわち上記
ベースバンド信号を上記マイクロ波信号の周波数帯に周
波数変換して、アンテナ８ａ乃至８ｄに出力する。これ
によって、上記ベースバンド信号の情報を含むマイクロ
波信号がアンテナ８ａ乃至８ｄから空間に放射される。

以上のように構或された第３の実施例の光制御型フェー
ズドアレーアンテナは、ベースバンド信号をマイクロ波
信号の周波数帯に周波数変換するアップコンバータとし
て動作し、第１の実施例と同様の作用と効果を有する。

第４の実施例 第４図は本発明の第４の実施例である光制御型受信フェ
ーズドアレーアンテナのブロック図であり、第４図にお
いて第１図乃至第３図と同一のものについては同一の符
号を付している。

この第４の実施例の光制御型受信フエーズドアレーアン
テナが、第１図の第１の実施例の光制御型送信フェーズ
ドアレーアンテナと異なるのは、アンテナ３２ａ乃至３
２ｄでそれぞれ受信されたマイクロ波信号を低雑音増幅
器３５ａ乃至３５ｄを介して、電力増幅器７ａ乃至７ｄ
の後段に設けられ！二周波数変換器３４ａ乃至３４ｄに
入力し、上記周波数変換器３４ａ乃至３４ｄから出力さ
れる信号を結合器３５で結合してベースバンド信号とし
て受信装ｉｔ３６に出力するようにしたこと、並びに、
第１図の送信装置２に代えて、受信されるマイクロ波信
号と同一の周波数のマイクロ波信号を光周波数シックｉ
４に出力するマイクロ波信号発生器３０を設けたことで
ある。

以上のように構戊された第，１の実施例の光制御型フエ
ーズドアレーアンテナにおいて、相手局から送信された
ベースバンド信号の情報を含むマイクロ波信号がアンテ
ナ３２ａ乃至３２ｄで受信された後、低雑音増幅器３３
ａ乃至３３ｄを介して周波数変換器３４ａ乃至３４ｄに
入力される。周波数変換器３４ａ乃至３４ｄはそれぞれ
、上記べ−スバンド信号の情報を含むマイクσ波信号を
、光電変換器６ａ乃至６ｄから電力増幅器７ａ乃至７ｄ
を介して入力されるマイクロ波信号の周波数だけ周波数
変換して結合器３５に出力する。結合器３５は入力され
た信号を結合してベースバンド信号として受信装置３６
に出力する。

従って、第４の実施例の光制御ｙＪ１−ｙエーズドアレ
ーアンテナは、ベースバンド信号で変調されたマイクロ
波信号をベースバンド信号の周波数帯に周波数変換する
ダウンコンバータとして動作する．ここで、アンテナ３
２ａ乃至３２ｄからなるアレーアンテナの受信ビーム方
向の制御は、方向制御装置３によって上記Ｍｌ乃至第３
の実施例の送信フェーズドアレーアンテナと同様に行わ
れる。

第５の実施例 第５図は本発明の第５の実施例である光制御型受信フエ
ーズドアレーアンテナのブロック図であり、第５図にお
いて第１図乃至第３図と同一のものについては同一の符
号を付している。

この第５の実施例の光制御型受信フエーズドアレーアン
テナが、第３図の第３の実施例の光制御型送信フェーズ
ドアレーアンテナと異なるのは、アンテナ３２ａ乃至３
２ｄでそれぞれ受信されたマイクロ波信号を低雑音増幅
器３５ａ乃至３５ｄを介して、電力増幅器７ａ乃至７ｄ
の後段に設けられた周波数変換器３４ａ乃至３４ｄＧこ
入力し、上記周波数変換器３４ａ乃至３４ｄから出力さ
れる信号を結合器３５で結合してベースバンド信号とし
て受信装置３６に出力するようにしたこと、並びに、光
周波数制御装置９０がレーザダイオード１ａ．１ｂから
出力される各光信号の周波数差が受信されるマイクロ波
信号の周波数に一致するようにレーザダイ才一ドＩａ，
Ｉｂを制御することである。

以上のように構戊された第５の実施例の光制御型フエー
ズドアレーアンテナＩ二おいて、相手局から送信された
ベースバンド信号の情報を含むマイクロ波信号がアンテ
ナ３２ａ乃至３２ｄで受信された後、低雑音増幅器３３
ａ乃至３３ｄを介して周波数変換器３４ａ乃至３４ｄに
入力される。周波数変換器３４ａ乃至３４ｄはそれぞれ
、上記ベースバンド信号の情報を含むマイクロ波信号を
、光電変換器６ａ乃至６ｄから電力増幅器７ａ乃至７ｄ
を介して入力されるマイクロ波信号の周波数だけ周波数
変換して結合器３５に出刀する。結合器３５は入力され
た信号を結合してベースバンド信号として受信装置３６
に出力する。

従って、第５の実施例の光制御型フェーズドアレーアン
テナは、ベースバンド信号で変調されたマイクロ波信号
をベースバンド信号の周波数帯に周波数変換するダウン
コンバータとして動作する．ここで、アンテナ３２ａ乃
至３２ｄからなるアレーアンテナの受信ビーム方向の制
御は、方向制御装置３によって上記第１乃至第３の実施
例の送信フエ〜ズドアレーアンテナと同様に行われる。

［発明の効果１ 以上詳述したように本発明によれば、光制御型７エーズ
ドアレーアンテナにおいて、入力されるフェーズドアレ
ーアンテナのビーム方向に対応した１個の電気偶号を出
力する信号発生手段と、上記第２の分配手段から出力さ
れる複数の第１の光信号を、上記電気信号に対応し互い
に異なる各位相量だけそれぞれ移相させる複数の移相手
段を備えたので、従来例のように複数の可変電圧源４ａ
乃至４ｄを用いる場合に比較して当該回路を簡単化し小
型・軽量化することができ、これによって当該回路を含
む７エーズドアレーアンテナ全体を小型・軽量化するこ
とができる。また、上記１個の電気信号のみでビーム方
向を制御することができるので、当該ビーム方向の制御
が従来例に比較して簡単になるという利点がある。これ
らの効果は、アンテナの素子数が増加するほど大きくな
る。

従って、本発明の光制御型７エーズドアレーアンテナを
、移動体又は衛星搭載用の７ェーズドアレーアンテナに
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の第１乃至第３の実
施例である光制御型送信７エーズドアレーアンテナのブ
ロック図、 第４図及び第５図は本発明の第４及び第５の実施例であ
る光制ｍ型受信フェーズドアレーアンテナのブロック図
、 第６図（Ａ）は第１図乃至第５図において用いられる光
移相器１６の基本＃Ｒ或を示す斜視図、第６図（Ｂ）は
第１図乃至第５図に８いて用いられる４個の光移相器１
６ａ乃至１６ｄの構威を示す平面図、 第７図は従来例の光制御型送信フェーズドアレーアンテ
ナのブロック図である。 ｌ・・・レーザダイオード、 ２・・・送信装置、 ３・・・方向制御装置、 ４．５・・・可変電圧源 ６ａ乃至６ｄ・・・光電変夷器、 ７ａ乃至７ｄ・・・電力増幅器、 ８ａ乃至８ｄ・・・アンテナ、 １２．１３．１５・・・分岐光導波路、１４・・・光周
波数シ７タ、 １６ａ乃至１６ｄ，１７ａ乃至１　７　ｄ　・・・光移
相１８ａ乃至１８ｃｌ・・・合波光導波路、２１乃至２
４．２５ａ乃至２５ｄ，２６ａ乃至２６ｄ，２７ａ乃至
２７ｄ，２８ａ乃至２８ｄ．２９ａ乃至２９ｄ・・・光
導波路、 ８０・・・入力装置、 １００・・・誘電体基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレントな光信号を出力する光信号出力手段
   と、 上記光信号出力手段から出力される光信号を２個の光信
   号に分配する第１の分配手段と、 上記第１の分配手段から出力される一方の光信号を複数
   の第１の光信号に分配する第２の分配手段と、 入力されるフェーズドアレーアンテナのビーム方向に対
   応した１個の電気信号を出力する信号発生手段と、 上記第２の分配手段から出力される複数の第１の光信号
   を、上記電気信号に対応し互いに異なる各位相量だけそ
   れぞれ移相させる複数の移相手段と、 上記第１の分配手段から出力される他方の光信号を入力
   される送信無線信号の周波数だけ周波数偏移させる偏移
   手段と、 上記偏移手段から出力される光信号を上記複数の第２の
   光信号に分配する第３の分配手段と、上記複数の移相手
   段から出力される各第１の光信号と、上記第３の分配手
   段から出力される各第２の光信号とをそれぞれ合波する
   複数の合波手段と、 上記各合波手段から出力される各光信号を検波し送信無
   線信号をそれぞれ出力する複数の光電変換手段と、 上記各光電変換手段からそれぞれ出力される各送信無線
   信号を放射する複数のアンテナとを備えたことを特徴と
   する光制御型フェーズドアレーアンテナ。