特許ウォッチ

公開番号2024088966
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204034
出願日2022-12-21
発明の名称アレイアンテナ装置及びアレイアンテナ校正プログラム
出願人日本無線株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04B 7/08 20060101AFI20240626BHJP(電気通信技術)
要約【課題】本開示は、アレイアンテナ装置の製造段階(温度変動前又は経年変動前)に、各々のサブアレイの間において、位相・振幅を校正するにあたり、遠方界距離での電波測定を不要とするとともに、各々のサブアレイと基準信号源との間の伝送線路の等長構成を不要とすることを目的とする。
【解決手段】本開示では、各々のサブアレイにおいて、受信系の位相・振幅を校正するにあたり、単一の校正用送信機を備える。そして、サブアレイのペアにおいて、単一の校正用送信機(2通り)の送信信号について、単一又は複数のアンテナ素子の受信機(2通り)の受信信号を測定する。さらに、これらの受信信号(2×2=4通り)に基づいて、サブアレイのペアにおいて、受信系の位相・振幅差を補償する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
複数のサブアレイを備えるアレイアンテナ装置であって、
各々のサブアレイは、複数のアンテナ素子と、各々のアンテナ素子の受信機と、各々のアンテナ素子の位相・振幅調整手段（前記各々のサブアレイ内で校正済み）と、を備え、
前記アレイアンテナ装置は、その製造段階に前記各々のサブアレイの間において、各々の受信系の位相・振幅差を補償するサブアレイ間校正部を、前記複数のサブアレイの内部及び外部に渡って備え、又は、前記複数のサブアレイの内部及び外部の一方に備え、
前記各々のサブアレイは、単一の校正用送信機と、単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機と他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機とのいずれかへ分岐するスイッチと、を備え、
前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとは、ケーブルで接続され、
前記サブアレイ間校正部は、前記スイッチの分岐方向を制御するスイッチ制御部と、
前記各々のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第１受信信号を測定する第１受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第２受信信号を測定する第２受信信号測定部と、
前記各々のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第３受信信号を測定する第３受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第４受信信号を測定する第４受信信号測定部と、
前記第１受信信号、前記第２受信信号、前記第３受信信号及び前記第４受信信号に基づいて、前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとの間において、各々の受信系の位相・振幅差を補償する位相・振幅差補償部と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
複数のサブアレイを備えるアレイアンテナ装置であって、
各々のサブアレイは、複数のアンテナ素子と、各々のアンテナ素子の送信機と、各々のアンテナ素子の位相・振幅調整手段（前記各々のサブアレイ内で校正済み）と、を備え、
前記アレイアンテナ装置は、その製造段階に前記各々のサブアレイの間において、各々の送信系の位相・振幅差を補償するサブアレイ間校正部を、前記複数のサブアレイの内部及び外部に渡って備え、又は、前記複数のサブアレイの内部及び外部の一方に備え、
前記各々のサブアレイは、単一の校正用受信機と、単一又は複数のアンテナ素子の送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一の校正用受信機と他のサブアレイの単一の校正用受信機とのいずれかへ分岐するスイッチと、を備え、
前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとは、ケーブルで接続され、
前記サブアレイ間校正部は、前記スイッチの分岐方向を制御するスイッチ制御部と、
前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一の校正用受信機の第１受信信号を測定する第１受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一の校正用受信機の第２受信信号を測定する第２受信信号測定部と、
前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一の校正用受信機の第３受信信号を測定する第３受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一の校正用受信機の第４受信信号を測定する第４受信信号測定部と、
前記第１受信信号、前記第２受信信号、前記第３受信信号及び前記第４受信信号に基づいて、前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとの間において、各々の送信系の位相・振幅差を補償する位相・振幅差補償部と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数のサブアレイは、１次元方向に配列され、
前記各々のサブアレイと隣接サブアレイとは、前記ケーブルで接続され、
前記サブアレイ間校正部は、前記アレイアンテナ装置の製造段階において、前記各々のサブアレイと前記隣接サブアレイとの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償することにより、１次元方向に配列される前記複数のサブアレイの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数のサブアレイは、１次元方向に配列され、
特定サブアレイと前記他のサブアレイとは、前記ケーブルで接続され、
前記サブアレイ間校正部は、前記アレイアンテナ装置の製造段階において、前記特定サブアレイと前記他のサブアレイとの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償することにより、１次元方向に配列される前記複数のサブアレイの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数のサブアレイは、２次元面内（ｘ軸及びｙ軸を含む）に配列され、
前記サブアレイ間校正部は、前記アレイアンテナ装置の製造段階において、各々のｘ軸座標においてｙ軸方向に配列される前記複数のサブアレイの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償したうえで、単一の又は各々のｙ軸座標においてｘ軸方向に配列される前記複数のサブアレイの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償することにより、２次元面内に配列される前記複数のサブアレイの間において、各々の受信系又は送信系の位相・振幅差を補償する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のアレイアンテナ装置が備える前記サブアレイ間校正部が行なう各処理ステップを、コンピュータ又はハードウェアロジック（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）を含む。）に実行させるためのアレイアンテナ校正プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アレイアンテナ装置の位相・振幅を校正する技術に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アレイアンテナ装置は、アンテナ素子数の増加により、全体のサイズが大型化するため、１つのユニットの構成が困難になる。そこで、アレイアンテナ装置は、複数のサブアレイの配列により、各々のサブアレイが小型であっても、全体のサイズの大型化が実現される。また、アレイアンテナ装置は、サブアレイの個数を柔軟に変更し、全体のサイズを変更することで、所望の性能を有するアンテナを構成しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特公平０３－０３８５４８号公報
特公平０４－０１０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、アレイアンテナ装置は、その製造段階（温度変動前又は経年変動前）に、各々のサブアレイ内において、そして、各々のサブアレイの間において、受信系又は送信系の回路全体（増幅器、周波数変換器及びプリント基板等）にばらつきが元々存在するため、受信系又は送信系の回路全体の位相・振幅を校正する必要がある。アレイアンテナ装置の位相・振幅を校正する技術が、特許文献１、２等に開示されている。
【０００５】
特許文献１では、アレイアンテナ装置は、空間に電波を放射したうえで、ＲＥＶ法（ＲｏｔａｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄＶｅｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ）を適用する。そして、アレイアンテナ装置は、各々のサブアレイ内と同様に、各々のサブアレイの間においても、同様の方法を適用することができる。しかし、アレイアンテナ装置の全体のサイズが大型化したときに、遠方界距離での電波測定が必要となるため、電波測定に必要な施設が大型化し、既存の施設で電波測定が困難になる。
【０００６】
特許文献２では、アレイアンテナ装置は、その製造段階に、送受信信号の一部をループバックさせ、送受信信号の一部と基準信号との間の相関結果に基づいて、位相・振幅を校正する。そして、アレイアンテナ装置は、各々のサブアレイ内と同様に、各々のサブアレイの間においても、同様の方法を適用することができる。しかし、各々のサブアレイと単一の基準信号源との間の伝送線路が等長に構成される必要があるため、アレイアンテナ装置の全体のサイズが大型化したときに、上記の方法の適用が困難になる。
【０００７】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、アレイアンテナ装置の製造段階（温度変動前又は経年変動前）に、各々のサブアレイの間において、位相・振幅を校正するにあたり、遠方界距離での電波測定を不要とするとともに、各々のサブアレイと基準信号源との間の伝送線路の等長構成を不要とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、各々のサブアレイにおいて、受信系の位相・振幅を校正するにあたり、単一の校正用送信機を備える。そして、サブアレイのペアにおいて、単一の校正用送信機（２通り）の送信信号について、単一又は複数のアンテナ素子の受信機（２通り）の受信信号を測定する。さらに、これらの受信信号（２×２＝４通り）に基づいて、サブアレイのペアにおいて、受信系の位相・振幅差を補償する。ここで、サブアレイのペアの間のケーブルの伝達係数と、各々のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号の位相・振幅とは、受信系の位相・振幅差の補償に影響しない。
【０００９】
具体的には、本開示は、複数のサブアレイを備えるアレイアンテナ装置であって、
各々のサブアレイは、複数のアンテナ素子と、各々のアンテナ素子の受信機と、各々のアンテナ素子の位相・振幅調整手段（前記各々のサブアレイ内で校正済み）と、を備え、
前記アレイアンテナ装置は、その製造段階に前記各々のサブアレイの間において、各々の受信系の位相・振幅差を補償するサブアレイ間校正部を、前記複数のサブアレイの内部及び外部に渡って備え、又は、前記複数のサブアレイの内部及び外部の一方に備え、
前記各々のサブアレイは、単一の校正用送信機と、単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機と他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機とのいずれかへ分岐するスイッチと、を備え、
前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとは、ケーブルで接続され、
前記サブアレイ間校正部は、前記スイッチの分岐方向を制御するスイッチ制御部と、
前記各々のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第１受信信号を測定する第１受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第２受信信号を測定する第２受信信号測定部と、
前記各々のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記他のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第３受信信号を測定する第３受信信号測定部と、
前記他のサブアレイの単一の校正用送信機の送信信号について、前記各々のサブアレイの単一又は複数のアンテナ素子の受信機の第４受信信号を測定する第４受信信号測定部と、
前記第１受信信号、前記第２受信信号、前記第３受信信号及び前記第４受信信号に基づいて、前記各々のサブアレイと前記他のサブアレイとの間において、各々の受信系の位相・振幅差を補償する位相・振幅差補償部と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ装置である。
【００１０】
この構成によれば、アレイアンテナ装置の製造段階（温度変動前又は経年変動前）に、各々のサブアレイの間において、受信系の位相・振幅を校正するにあたり、遠方界距離での電波測定を不要とするとともに、各々のサブアレイと他のサブアレイとの間の伝送線路の等長構成を不要とする（伝達係数の影響除去）ことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許