JP2899555B2 - Optically controlled phased array antenna - Google Patents
Optically controlled phased array antennaInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の無線信号を
それぞれ所定の方向に放射する光制御型フェーズドアレ
ーアンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optically controlled phased array antenna which emits a plurality of radio signals in predetermined directions.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は、特開平03−044202号
公報に開示された従来例の光制御型フェーズドアレーア
ンテナのブロック図である。図15において、光放射器
101は、光放射器101の内部に設けられたレーザダ
イオードから放射されるビーム光を2つの分岐光に分岐
し、一方の分岐光をそのまま第1のビーム光103とし
て出力し、他方の分岐光の周波数を発振器102から入
力される無線信号の周波数だけ偏移させてビーム幅dの
第2のビーム光104として出力する。2. Description of the Related Art FIG. 15 is a block diagram of a conventional light-controlled phased array antenna disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-044422. In FIG. 15, a light radiator 101 divides a light beam emitted from a laser diode provided inside the light radiator 101 into two branched light beams, and uses one of the branched light beams as a first beam light 103 as it is. Then, the frequency of the other split light is shifted by the frequency of the radio signal input from the oscillator 102 and output as the second light 104 having a beam width d.
【0003】光放射器101から放射された第1のビー
ム光103は、ミラー105を介してイメージマスク1
06に入射され、イメージマスク106を透過する。イ
メージマスク106は、入射された第1のビーム光10
3を扇形ビームパターンなどの所望のアンテナ放射パタ
ーンのビーム形状に対応したビーム光107に変換し
て、フーリエ変換レンズ8に放射する。次いで、フーリ
エ変換レンズ8は、入射されたビーム光107を空間的
にフーリエ変換して、変換後のビーム幅dのビーム光1
09をビーム合成器10に放射する。一方、光放射器1
01から放射された第2のビーム光104は分布調整器
131に放射され、分布調整器131は、第2のビーム
光104を所定のビーム幅に調整し、調整後の第2のビ
ーム光132をビーム合成器10に放射する。ビーム合
成器10は、フリーエ変換レンズ8からのビーム光10
9と分布調整器131からのビーム光132とを混合し
て合成した後、ビーム幅dの合成光111をファイバア
レー12に放射する。A first light beam 103 emitted from a light radiator 101 is transmitted through a mirror 105 to an image mask 1.
06 and passes through the image mask 106. The image mask 106 receives the first light beam 10
3 is converted into a light beam 107 corresponding to a beam shape of a desired antenna radiation pattern such as a fan beam pattern, and is emitted to the Fourier transform lens 8. Next, the Fourier transform lens 8 spatially Fourier-transforms the incident light beam 107, and converts the converted light beam 1 having a beam width d.
09 to the beam combiner 10. On the other hand, the light radiator 1
The second light beam 104 radiated from the first light beam 01 is radiated to the distribution adjuster 131, which adjusts the second light beam 104 to a predetermined beam width, and adjusts the second light beam 132. To the beam combiner 10. The beam combiner 10 receives the beam light 10 from the Fleet transform lens 8.
After mixing 9 and the beam light 132 from the distribution adjuster 131 and combining them, the combined light 111 having a beam width d is emitted to the fiber array 12.
【0004】ファイバアレー12は、所定の間隔を置か
れてサンプリング光ファイバの長手方向が平行になるよ
うに、ある平面に並置された複数M本のサンプリング光
ファイバからなり、このファイバアレー12に入射され
る合成光111は、空間的にサンプリングされ各サンプ
リング光ファイバに入射される。各サンプリング光ファ
イバに入射された各ビーム光は、それぞれM本の光ファ
イバケーブル13−1乃至13−Mを介して、各光電変
換器14−1乃至14−Mに入射される。光電変換器1
4−1乃至14−Mはそれぞれ、入射されたビーム光を
上記第1のビーム光103と上記第2のビーム光104
の差の周波数であって、入力されるビーム光の振幅に比
例しかつその位相に一致した無線信号に光電変換した
後、電力増幅器15−1乃至15−Mと給電線16−1
乃至16−Mとを介して直線上又は平面上で並置される
アンテナ素子17−1乃至17−Mに出力する。これに
よって、無線信号がアンテナ素子17−1乃至17−M
から上記イメージマスク6で設定される放射パターンで
空間に放射される。[0004] The fiber array 12 is composed of a plurality of M sampling optical fibers juxtaposed on a certain plane so that the longitudinal directions of the sampling optical fibers are parallel at predetermined intervals. The synthesized light 111 is spatially sampled and incident on each sampling optical fiber. Each light beam incident on each sampling optical fiber is incident on each of the photoelectric converters 14-1 through 14-M via M optical fiber cables 13-1 through 13-M, respectively. Photoelectric converter 1
Reference numerals 4-1 to 14-M denote the incident light beam as the first light beam 103 and the second light beam 104, respectively.
After the photoelectric conversion into a radio signal that is proportional to the amplitude of the input light beam and coincides with the phase thereof, the power amplifiers 15-1 to 15-M and the power supply line 16-1
Through 16-M to antenna elements 17-1 to 17-M juxtaposed on a straight line or on a plane. As a result, the radio signals are transmitted from the antenna elements 17-1 to 17-M
Are radiated to the space in a radiation pattern set by the image mask 6.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例の
光制御型フェーズドアレイアンテナは、複数の無線信号
をそれぞれ所定の方向に放射することができないという
問題点があった。However, the conventional optically controlled phased array antenna has a problem that a plurality of radio signals cannot be radiated in predetermined directions.
【0006】本発明の目的は、以上の問題点を解決し
て、複数の無線信号をそれぞれ所定の方向に放射するこ
とができる光制御型フェーズドアレ−アンテナを提供す
ることにある。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an optically controlled phased array antenna capable of radiating a plurality of radio signals in predetermined directions.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の光制御型フェーズドアレイアンテナは、所定の第1
の周波数を有する第1のビーム光と、上記第1の周波数
からそれぞれ入力される複数N個の第1の無線信号の各
周波数だけ異なる周波数を有する複数N個の第2のビー
ム光とを放射する光放射手段と、上記光放射手段から放
射された上記複数N個の第2のビーム光をそれぞれ所定
のビーム幅に広げて互いに重ね合わせて放射する放射手
段と、上記放射手段から放射される互いに重ね合わせら
れた上記複数N個の第2のビーム光の振幅分布及び位相
分布をそれぞれ空間的にフーリエ変換して、上記フーリ
エ変換後の複数N個の第3のビーム光を放射する変換手
段と、上記光放射手段から出力された上記第1のビーム
光と上記変換手段から放射された上記複数N個の第3の
ビーム光とを合成して合成後の第4のビーム光を放射す
るビーム合成手段と、上記ビーム合成手段から出力され
た第4のビーム光を空間的にサンプリングして、サンプ
リングした複数M個の第5のビーム光を出力するサンプ
リング手段と、上記サンプリング手段から出力される複
数M個の第5のビーム光をそれぞれ光電変換して、光電
変換した複数M個の第2の無線信号を出力する光電変換
手段と、上記光電変換手段から出力される複数M個の第
2の無線信号をそれぞれ空間に放射することにより、上
記複数N個の第1の無線信号をそれぞれ所定の方向に放
射する複数M個のアンテナ素子とを備えたことを特徴と
する。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optically controlled phased array antenna according to the first aspect.
And a plurality of N second light beams having frequencies different from each other by a frequency of the plurality of N first radio signals respectively input from the first frequency. Light radiating means, radiating means for expanding the plurality of N second light beams radiated from the light radiating means to respective predetermined beam widths and superimposing each other, and radiating from the radiating means Conversion means for spatially Fourier transforming the amplitude distribution and the phase distribution of the plurality of N second light beams superimposed on each other and emitting the plurality of N third light beams after the Fourier transform And the first light beam output from the light emitting means and the plurality of N third light beams emitted from the conversion means are combined to emit a combined fourth light beam. Beam synthesis means Sampling means for spatially sampling the fourth light beam output from the beam synthesizing means and outputting a plurality of sampled fifth light beams; and a plurality of M light beams output from the sampling means. And a plurality of M second wireless signals output from the photoelectric conversion unit. The photoelectric conversion unit outputs a plurality of M second wireless signals obtained by photoelectrically converting the fifth light beam. , And a plurality of M antenna elements that respectively radiate the plurality of N first wireless signals in a predetermined direction by radiating the plurality of N first radio signals to a space.
【0008】また、請求項2記載の光制御型フェーズド
アレイアンテナは、請求項1記載の光制御型フェーズド
アレイアンテナにおいてさらに、上記複数N個の第1の
無線信号の放射方向が変化するように、上記複数N個の
第2のビーム光を移相する複数の光移相手段を備えたこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optically controlled phased array antenna according to the first aspect, wherein the radiation directions of the plurality of N first radio signals are further changed. And a plurality of light phase shifting means for shifting the plurality of N second light beams.
【0009】さらに、請求項3記載の光制御型フェーズ
ドアレイアンテナは、請求項1記載の光制御型フェーズ
ドアレイアンテナにおいてさらに、上記放射手段を移動
させる移動手段を備えたことを特徴とする。Further, a light controlled phased array antenna according to a third aspect of the present invention is the light controlled type phased array antenna according to the first aspect, further comprising a moving means for moving the radiating means.
【0010】さらにまた、請求項4記載の光制御型フェ
ーズドアレイアンテナは、請求項1、2又は3記載の光
制御型フェーズドアレイアンテナにおいて、上記複数N
個の第1の無線信号は、入力される信号に従って所定の
変調方式で変調されていることを特徴とする。Further, the light-controlled phased array antenna according to claim 4 is the light-controlled phased array antenna according to claim 1, 2, or 3, wherein
The first wireless signals are modulated by a predetermined modulation method according to an input signal.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 <第1の実施形態>図1は、本発明に係る第1の実施形
態の光制御型フェーズドアレーアンテナの構成を示すブ
ロック図である。当該第1の実施形態の光制御型フェー
ズドアレーアンテナは、図15の従来例の光制御型フェ
ーズドアレーアンテナから光放射器101と高周波発振
器102とミラー105とイメージマスク106と分布
調整器131とを取り除いて、位相同期型光放射器1と
高周波発振器4−1乃至4−Nと変調器5−1乃至5−
Nと光移相器56−1乃至56−Nと位相制御器55と
光ファイバケーブル3−1乃至3−Nと放射レンズアレ
ー20とを備え、複数N個の無線信号S1乃至SNを所
定の方向に放射することを特徴とする。第1の実施形態
の光制御型フェーズドアレーアンテナの上述以外の部分
は従来例の光制御型フェーズドアレーアンテナと同様に
構成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a light-controlled phased array antenna according to a first embodiment of the present invention. The light-controlled phased array antenna of the first embodiment is different from the conventional light-controlled phased array antenna of FIG. 15 in that a light radiator 101, a high-frequency oscillator 102, a mirror 105, an image mask 106, and a distribution adjuster 131 are provided. By removing the phase-locked optical radiator 1, the high-frequency oscillators 4-1 to 4-N, and the modulators 5-1 to 5-
N, optical phase shifters 56-1 to 56-N, a phase controller 55, optical fiber cables 3-1 to 3-N, and a radiation lens array 20. It is characterized by radiating in the direction. The other parts of the light-controlled phased array antenna of the first embodiment are configured in the same manner as the conventional light-controlled phased array antenna.
【0012】以下、図1を参照して第1の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナの構成を説明する。図
1において、高周波発振器4−1乃至4−Nはそれぞれ
予め決められた互いに異なる所定の各周波数を有する高
周波信号So1乃至SoNを発生して、それぞれ変調器
5−1乃至5−Nに出力する。ここで、高周波信号So
1乃至SoNの各周波数は、好ましくは所定の周波数間
隔で設定する。変調器5−1乃至5−Nはそれぞれ、入
力される高周波信号So1乃至SoNの周波数を、例え
ばPSK、QAMなどの所定の変調方式で入力されるベ
ースバンド信号B1乃至BNに従って変調し、それぞれ
周波数fm1乃至fmNを有する変調後の無線信号S1
乃至SNをそれぞれ位相同期型光放射器1に出力する。
ここで、ベースバンド信号B1乃至BNは互いに異な
る。位相同期型光放射器1は、詳細後述するように所定
の周波数f0を有する参照ビーム光を光ファイバケーブ
ル6を介してレンズ7に出力する一方、参照ビーム光の
周波数foからそれぞれ入力される複数N個の無線信号
S1乃至SNの各周波数だけ異なる複数N個のビーム光
L1乃至LNをそれぞれ光移相器56−1乃至56−N
に出力する。Hereinafter, the configuration of the optically controlled phased array antenna according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, high-frequency oscillators 4-1 to 4-N generate high-frequency signals So1 to SoN having predetermined different frequencies, respectively, and output them to modulators 5-1 to 5-N, respectively. . Here, the high frequency signal So
The frequencies 1 to SoN are preferably set at predetermined frequency intervals. The modulators 5-1 to 5-N respectively modulate the frequencies of the input high-frequency signals So1 to SoN according to baseband signals B1 to BN input by a predetermined modulation method such as PSK, QAM, and the like. The modulated radio signal S1 having fm1 to fmN
To SN are output to the phase-locked optical radiator 1.
Here, the baseband signals B1 to BN are different from each other. The phase-locked light radiator 1 outputs a reference beam light having a predetermined frequency f 0 to the lens 7 via the optical fiber cable 6 as described in detail later, and receives the reference beam light from the frequency fo of the reference beam light, respectively. The plurality of N light beams L1 to LN differing by the respective frequencies of the plurality of N wireless signals S1 to SN are respectively transmitted to the optical phase shifters 56-1 to 56-N.
Output to
【0013】そして、各光移相器56−1乃至56−N
はそれぞれ、位相制御装置55からの制御移相量信号に
基づいて、入力されたビーム光L1乃至LNをそれぞ
れ、ビーム光L1乃至LNの各等位相面(光軸に対して
垂直な面)に対してアンテナ素子17−1乃至17−M
から放射される各無線信号S1乃至SNの放射方向が変
化するように位相の傾斜(位相分布)をつけて移相させ
た後、光ファイバケーブル3−1乃至3−Nを介して放
射レンズアレー20に出力する。ここで、位相制御装置
55に入力される制御信号はアレーアンテナから放射さ
れる複数N個の無線信号S1乃至SNの放射ビームの各
放射方向を示す信号であって、位相制御装置55は入力
される制御信号に基づいて、無線信号S1乃至SNの放
射ビームの各放射方向に対応した移相量分布を示す制御
移相量信号を各光移相器56−1乃至56−Nに出力す
る。ここで、光ファイバケーブル3−1乃至3−Nの各
長さは、各光移相器56−1乃至56−Nの各制御移相
量が0の場合に、各ビーム光L1乃至LNを放射レンズ
アレー20に伝送するように互いに同一に設定され、こ
れにより、位相同期型光放射器1から出力される各ビー
ム光L1乃至LNの位相同期型光放射器1から放射レン
ズアレー20までの間のビーム光の各遅延量は同一に設
定される。Each of the optical phase shifters 56-1 to 56-N
Respectively, based on the control phase shift amount signal from the phase control device 55, respectively converts the input light beams L1 to LN into respective equal-phase surfaces (surfaces perpendicular to the optical axis) of the light beams L1 to LN. Antenna elements 17-1 to 17-M
Phase shift (phase distribution) so as to change the radiation direction of each of the radio signals S1 to SN radiated from the optical fiber cable 3-1 to the radiation lens array via the optical fiber cables 3-1 to 3-N. 20. Here, the control signal input to the phase control device 55 is a signal indicating each radiation direction of a plurality of N radio signals S1 to SN radiated from the array antenna, and the phase control device 55 is input to the control signal. Based on the control signal, a control phase shift signal indicating a phase shift distribution corresponding to each radiation direction of the radiation beams of the radio signals S1 to SN is output to each of the optical phase shifters 56-1 to 56-N. Here, the respective lengths of the optical fiber cables 3-1 to 3-N are such that when the respective control phase shift amounts of the respective optical phase shifters 56-1 to 56-N are 0, the respective light beams L1 to LN are equal. The same is set so as to be transmitted to the radiating lens array 20, whereby each of the light beams L 1 to LN output from the phase-locking optical radiator 1 is transmitted from the phase-locking optical radiator 1 to the radiating lens array 20 Each delay amount of the light beam between them is set to be the same.
【0014】放射レンズアレー20は、図3に示すよう
に、複数N個の勾配屈折率レンズ(以下、本明細書にお
いてはGRINレンズと称する)2−1乃至2−Nが後
述するフーリエ変換レンズ8の光軸30に対して垂直な
1次元方向に配列されてなり、GRINレンズ2−1乃
至2−Nはそれぞれ、入力されるビーム光L1乃至LN
を所定のビーム幅に広げて、それぞれビーム光L1乃至
LNに対応するガウス分布ビーム光GB1乃至GBNを
互いに重なるようにフーリエ変換レンズ8に放射する。
ここで、放射レンズアレー20はGRINレンズ2−1
乃至2−Nの各出力面がフーリエ変換レンズ8の一方の
焦点面P20に一致するように、かつ放射レンズアレー
20の中央に設けられたGRINレンズ2−nの光軸が
光軸30と一致するように設けられる。また、GRIN
レンズ2−1乃至2−Nは、屈折率が半径方向に連続的
に変化するような分布を有する円柱形のレンズであっ
て、その円形の出力面の直径は放射するガウス分布ビー
ムのビームウエスト径ω0である。光ファイバケーブル
3−1乃至3−Nはそれぞれ、コア3a−1乃至3a−
Nとクラッディング3b−1乃至3b−Nからなり、コ
ア3a−1乃至3a−Nの軸がGRINレンズ2−1乃
至2−Nの各光軸に一致するように接続される。As shown in FIG. 3, the radiation lens array 20 includes a plurality of N gradient index lenses (hereinafter, referred to as GRIN lenses) 2-1 to 2-N, which are Fourier transform lenses described later. 8 are arranged in a one-dimensional direction perpendicular to the optical axis 30, and the GRIN lenses 2-1 to 2-N are respectively input light beams L1 to LN.
Is spread to a predetermined beam width, and Gaussian distribution light beams GB1 to GBN corresponding to the light beams L1 to LN are emitted to the Fourier transform lens 8 so as to overlap each other.
Here, the radiation lens array 20 is a GRIN lens 2-1.
2 to N so that each output plane coincides with one focal plane P20 of the Fourier transform lens 8, and the optical axis of the GRIN lens 2-n provided at the center of the radiation lens array 20 coincides with the optical axis 30. It is provided so that. Also, GRIN
The lenses 2-1 to 2-N are cylindrical lenses having a distribution in which the refractive index changes continuously in the radial direction, and the diameter of the circular output surface is equal to the beam waist of the emitted Gaussian distribution beam. The diameter is ω 0 . The optical fiber cables 3-1 to 3-N have cores 3a-1 to 3a-, respectively.
N and claddings 3b-1 to 3b-N are connected so that the axes of the cores 3a-1 to 3a-N coincide with the optical axes of the GRIN lenses 2-1 to 2-N.
【0015】フーリエ変換レンズ8は、放射レンズアレ
ー20から放射され互いに重ね合わせられた複数N個の
ガウス分布ビーム光GB1乃至GBNの振幅分布及び位
相分布をそれぞれ空間的にフーリエ変換して、上記フー
リエ変換後の複数N個のフーリエ変換ビーム光が重ね合
わされた混合ビーム光9をビーム合成器10に放射す
る。なお、フーリエ変換レンズについては、例えば、従
来技術文献「大越孝敬著「光エレクトロニクス」電子情
報通信学会編,電子情報通信学会大学シリーズ,F−1
0,55頁−58頁,昭和57年8月15日発行」に開
示されている。ビーム合成器10は、フーリエ変換レン
ズ8からの混合ビーム光9と参照ビーム光32とを合成
して、合成した後の合成ビーム光11をファイバアレー
12に放射する。ここで、混合ビーム光9は上述のよう
に複数N個のフーリエ変換ビーム光が重ね合わされてい
るので、合成ビーム光11は複数N個のフーリエ変換ビ
ーム光と参照ビーム光とが混合されて合成されたビーム
光である。また、参照ビーム光32は、位相同期型光放
射器1から出力された参照ビーム光がレンズ7によって
所定のビーム幅にされてビーム合成器10に入射された
ものである。The Fourier transform lens 8 spatially Fourier-transforms the amplitude distribution and the phase distribution of a plurality of N Gaussian distributed light beams GB1 to GBN emitted from the radiation lens array 20 and superimposed on each other. A mixed beam light 9 on which a plurality of the converted Fourier-transformed beam lights are superimposed is emitted to a beam combiner 10. The Fourier transform lens is described in, for example, the related art document “Takataka Ohkoshi“ Optical Electronics ”edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, University Series of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, F-1
0, pp. 55-58, published August 15, 1982. " The beam combiner 10 combines the mixed beam light 9 from the Fourier transform lens 8 and the reference beam light 32, and emits the combined beam light 11 to the fiber array 12. Here, since the mixed beam light 9 is obtained by superimposing a plurality of N Fourier-transformed beam lights as described above, the combined beam light 11 is obtained by mixing the plurality of N Fourier-transformed beam lights and the reference beam light. It is the light beam that was emitted. The reference beam light 32 is obtained by making the reference beam light output from the phase-locked light radiator 1 into a predetermined beam width by the lens 7 and entering the beam combiner 10.
【0016】ファイバアレー12は、複数M本のサンプ
リング光ファイバ12−1乃至12−Mからなり、ファ
イバアレー12の入力面P12がフーリエ変換レンズ8
の他方の焦点面に位置するように設けられる。サンプリ
ング光ファイバ12−1乃至12−Mは、図4に示すよ
うに、サンプリング光ファイバ12−1乃至12−Mの
各軸が互いに平行になるように、かつサンプリング光フ
ァイバ12−1乃至12−Mの検出面がファイバアレー
12の入力面P12に位置するように所定の間隔doを
隔てて直線上に並置されている。そして、ファイバアレ
ー12は、その中央に位置するサンプリング光ファイバ
12−mの軸が光軸30と一致するようにかつサンプリ
ング光ファイバ12−1乃至12−Mの配列方向が放射
レンズアレー20のGRINレンズ2−1乃至2−Nの
配列方向と互いに平行となり一致するように設けられ
る。The fiber array 12 is composed of a plurality of M sampling optical fibers 12-1 to 12-M, and an input surface P12 of the fiber array 12 is a Fourier transform lens 8.
Is provided at the other focal plane of the camera. As shown in FIG. 4, the sampling optical fibers 12-1 to 12-M are arranged such that the axes of the sampling optical fibers 12-1 to 12-M are parallel to each other and the sampling optical fibers 12-1 to 12-M. The M detection surfaces are linearly juxtaposed at a predetermined interval do so that the detection surface of M is located on the input surface P12 of the fiber array 12. The fiber array 12 is arranged such that the axis of the sampling optical fiber 12-m located at the center thereof coincides with the optical axis 30 and the arrangement direction of the sampling optical fibers 12-1 to 12-M is GRIN of the radiation lens array 20. The lenses 2-1 to 2-N are provided so as to be parallel to and aligned with the arrangement direction of the lenses 2-1 to 2-N.
【0017】これによって、ファイバアレー12は、各
サンプリング光ファイバ12−1乃至12−Mの検出面
によって、入射される合成ビーム光11をファイバアレ
ー12の入力面P12において空間的にサンプリングし
て、サンプリングされた各サンプリングビーム光を、そ
れぞれ光ファイバケーブル13−1乃至13−Mを介し
て、各光電変換器14−1乃至14−Mに出力する。こ
こで、サンプリングビーム光は空間的にサンプリングさ
れた複数N個のフーリエ変換ビーム光と空間的にサンプ
リングされた参照ビーム光とからなる。Thus, the fiber array 12 spatially samples the incident synthetic beam light 11 at the input surface P12 of the fiber array 12 by the detection surfaces of the sampling optical fibers 12-1 to 12-M. The sampled light beams are output to the photoelectric converters 14-1 to 14-M via the optical fiber cables 13-1 to 13-M, respectively. Here, the sampling beam light includes a plurality of spatially sampled Fourier-transformed beam lights and a spatially sampled reference beam light.
【0018】光電変換器14−1乃至14−Mはそれぞ
れ、入射される各サンプリングビーム光を、参照ビーム
光の周波数foから複数N個のフーリエ変換ビーム光の
各周波数だけ異なる周波数をそれぞれ有し、各フーリエ
変換ビーム光の振幅に比例しかつその位相に一致した複
数N個の無線信号からなる多重無線信号に光電変換した
後、当該多重無線信号をそれぞれ電力増幅器15−1乃
至15−Mと給電線16−1乃至16−Mとを介して直
線上に並置されたアンテナ素子17−1乃至17−Mに
出力する。ここで、電力増幅器15−1乃至15−Mは
それぞれ、周波数fm1乃至fmNを有する高周波信号
を電力増幅するように構成されている。これによって、
各多重無線信号がそれぞれアンテナ素子17−1乃至1
7−Mから放射されるので、複数N個の無線信号S1乃
至SNの各放射ビームがそれぞれ、後述するように所定
の放射方向で空間に放射される。Each of the photoelectric converters 14-1 to 14-M has a different sampling light beam from the frequency fo of the reference light beam by a frequency corresponding to a plurality of N Fourier transform light beams. After photoelectrically converting the multiplexed radio signal into a multiplexed radio signal composed of a plurality of N radio signals that are proportional to the amplitude of each Fourier transform beam light and coincide with the phase thereof, the multiplexed radio signals are respectively converted into power amplifiers 15-1 to 15-M and The signal is output to the antenna elements 17-1 to 17-M arranged in a straight line via the feeder lines 16-1 to 16-M. Here, the power amplifiers 15-1 to 15-M are configured to power-amplify high-frequency signals having frequencies fm1 to fmN, respectively. by this,
Each of the multiplexed radio signals is transmitted through antenna elements 17-1 to 17-1.
7-M, the respective radiation beams of the plurality of N radio signals S1 to SN are respectively radiated into space in a predetermined radiation direction as described later.
【0019】次に、位相同期型光放射器1の構成をその
ブロック図である図2を用いて説明する。位相同期型光
放射器1は、図2に示すように、レーザダイオード18
−1乃至18−N,19と、光分配器21−1乃至21
−N,22,23と、ビーム合成器33−1乃至33−
Nと、光電変換器34−1乃至34−Nと、信号比較器
35−1乃至35−Nとを備える。図2において、送信
信号である無線信号S1乃至SNはそれぞれ信号比較器
35−1乃至35−Nに入力される。位相同期型光放射
器1において、各レーザダイオード18−k(k=1,
2,…,N、以下本明細書において特に断らない限りk
=1,2,…,Nを表すものとする。)は、所定の周波
数を有するビーム光を発生して出力する。光分配器21
−kは、例えばビームスプリッタ等からなり、レーザダ
イオード18−kから出力されるビーム光を2分配し
て、一方の分岐ビーム光をビーム光Lkとして位相同期
型光放射器1に接続された光移相器56−kに出力し、
他方の分岐ビーム光をビーム合成器33−kに出力す
る。Next, the configuration of the phase-locked optical radiator 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the phase-locked optical radiator 1
-1 to 18-N, 19, and optical distributors 21-1 to 21-21
-N, 22, 23 and beam combiners 33-1 to 33-
N, photoelectric converters 34-1 to 34-N, and signal comparators 35-1 to 35-N. In FIG. 2, radio signals S1 to SN, which are transmission signals, are input to signal comparators 35-1 to 35-N, respectively. In the phase-locked light radiator 1, each laser diode 18-k (k = 1,
2,..., N, k in the present specification unless otherwise specified.
= 1, 2,..., N. ) Generates and outputs a light beam having a predetermined frequency. Light distributor 21
-K is, for example, a beam splitter or the like, splits the beam light output from the laser diode 18-k into two, and connects one of the branched beam lights to the phase-locked light radiator 1 as the beam light Lk. Output to the phase shifter 56-k,
The other split beam light is output to the beam combiner 33-k.
【0020】一方、レーザダイオード19は、所定の周
波数foを有する参照ビーム光を発生して出力する。光
分配器22は、例えばビームスプリッタ等からなり、レ
ーザダイオード19から出力される参照ビーム光を2分
配して、一方の分岐参照ビーム光を参照ビーム光として
光ファイバケーブル6を介してレンズ7に出力し、他方
の分岐参照ビーム光を光分配器23に出力する。光分配
器23は、光分配器22から出力された他方の分岐参照
ビーム光を複数N個に分配して、分配した分岐参照ビー
ム光をそれぞれビーム合成器33−1乃至33−Nに出
力する。On the other hand, the laser diode 19 generates and outputs a reference light beam having a predetermined frequency fo. The light distributor 22 includes, for example, a beam splitter or the like, divides the reference beam light output from the laser diode 19 into two, and uses one of the branched reference beam lights as the reference beam light to the lens 7 via the optical fiber cable 6. And outputs the other branched reference beam light to the optical distributor 23. The optical splitter 23 splits the other split reference beam light output from the optical splitter 22 into a plurality N, and outputs the split split reference beam lights to the beam combiners 33-1 to 33-N, respectively. .
【0021】ビーム合成器33−kは、光分配器23か
ら入力さされた分岐参照ビーム光と光分配器21−kか
ら入力された分岐ビーム光とを合成して、合成後の合成
ビーム光を光電変換器34−kに出力する。光電変換器
34−kは、入力された合成ビーム光を分岐ビーム光と
分岐参照ビーム光との差の周波数を有する無線信号に光
電変換して信号比較器35−kに出力する。信号比較器
35−kは、光電変換器34−kから入力される無線信
号と、変調器5−kから入力される無線信号Skとを比
較し、2つの信号の周波数差に比例した誤差電圧信号C
kをレーザダイオード18−kに出力する。この誤差電
圧信号Ckに応答してレーザダイオード18−kの励起
電流が変化し、これによりレーザダイオード18−kの
発振周波数が変化する。The beam combiner 33-k combines the split reference beam light input from the optical splitter 23 and the split beam light input from the optical splitter 21-k, and synthesizes the combined beam light. Is output to the photoelectric converter 34-k. The photoelectric converter 34-k photoelectrically converts the input combined beam light into a radio signal having a frequency of a difference between the branch light beam and the branch reference light beam, and outputs the wireless signal to the signal comparator 35-k. The signal comparator 35-k compares the radio signal input from the photoelectric converter 34-k with the radio signal Sk input from the modulator 5-k, and calculates an error voltage proportional to the frequency difference between the two signals. Signal C
k is output to the laser diode 18-k. The excitation current of the laser diode 18-k changes in response to the error voltage signal Ck, and the oscillation frequency of the laser diode 18-k changes.
【0022】以上のように構成された位相制御型光放射
器1においては、信号比較器35−kに入力される2つ
の無線信号の各周波数が一致するように、レーザダイオ
ード18−kの発振周波数が制御される。従って、光分
配器21−kから出力されるビーム光Lkの周波数fo
+fmkと、光分配器22から出力される参照ビーム光
の周波数foとの差の周波数は、変調器5−kから出力
される無線信号Skの周波数fmkに一致するように制
御される。In the phase-controlled light radiator 1 configured as described above, the oscillation of the laser diode 18-k is adjusted so that the frequencies of the two radio signals input to the signal comparator 35-k match. The frequency is controlled. Accordingly, the frequency fo of the light beam Lk output from the optical distributor 21-k
The frequency of the difference between + fmk and the frequency fo of the reference beam light output from the optical distributor 22 is controlled so as to match the frequency fmk of the radio signal Sk output from the modulator 5-k.
【0023】次に、以上の様に構成された光制御型フェ
ーズドアレーアンテナの動作を説明する。図1におい
て、高周波発振器4−1乃至4−Nによって発生された
高周波信号So1乃至SoNは、それぞれ変調器5−1
乃至5−Nによってベースバンド信号B1乃至BNに従
って変調されて、無線信号S1乃至SNとして位相同期
型光放射器1に出力される。そして、位相同期型光放射
器1によって、所定の周波数foを有する参照ビーム光
が光ファイバケーブル6を介してレンズ7に出力される
一方、参照ビーム光の周波数foからそれぞれ入力され
る複数N個の無線信号S1乃至SNの各周波数だけ異な
る周波数(fo+fm1)乃至(fo+fmN)を有す
る複数N個のビーム光L1乃至LNがそれぞれ光移相器
56−1乃至56−Nに出力される。Next, the operation of the optically controlled phased array antenna configured as described above will be described. In FIG. 1, high-frequency signals So1 to SoN generated by high-frequency oscillators 4-1 to 4-N respectively correspond to modulators 5-1.
5 to N, and modulated according to the baseband signals B1 to BN, and output to the phase-locked optical radiator 1 as radio signals S1 to SN. Then, the reference light beam having a predetermined frequency fo is output to the lens 7 via the optical fiber cable 6 by the phase-locked light radiator 1, and a plurality of N reference light beams respectively input from the frequency fo of the reference light beam Are transmitted to the optical phase shifters 56-1 to 56-N, respectively, having a plurality of N light beams L1 to LN having different frequencies (fo + fm1) to (fo + fmN) by the respective frequencies of the wireless signals S1 to SN.
【0024】そして、ビーム光L1乃至LNはそれぞ
れ、光移相器56−1乃至56−Nによって所定の制御
移相量だけ移相された後、光ファイバケーブル3−1乃
至3−Nを介して放射レンズアレー20に入力され、G
RINレンズ2−1乃至2−Nによってそれぞれ、所定
のビーム幅に広げられて、それぞれビーム光L1乃至L
Nに対応するガウス分布ビーム光GB1乃至GBNとし
て互いに重なるようにフーリエ変換レンズ8に放射され
る。The light beams L1 to LN are phase-shifted by a predetermined control phase amount by the optical phase shifters 56-1 to 56-N, respectively, and then transmitted through the optical fiber cables 3-1 to 3-N. Is input to the radiation lens array 20 and G
The beam is expanded to a predetermined beam width by the RIN lenses 2-1 to 2-N, and the light beams L1 to L
The Gaussian distribution light beams GB1 to GBN corresponding to N are emitted to the Fourier transform lens 8 so as to overlap each other.
【0025】互いに重ね合わせられた複数N個のガウス
分布ビーム光GB1乃至GBNはそれぞれ、フーリエ変
換レンズ8によってその振幅分布及び位相分布が空間的
にフーリエ変換されて、上記フーリエ変換後の複数N個
のフーリエ変換ビーム光が重ね合わされた混合ビーム光
9としてビーム合成器10に放射される。混合ビーム光
9はビーム合成器10によって参照ビーム光32と合成
されて、合成された後の合成ビーム光11がビーム合成
器10からファイバアレー12に放射される。Each of the plurality of N Gaussian distribution beam lights GB1 to GBN superimposed on each other is spatially Fourier-transformed by the Fourier transform lens 8 in terms of its amplitude distribution and phase distribution. Is emitted to the beam combiner 10 as a mixed beam light 9 superimposed. The mixed beam light 9 is combined with the reference beam light 32 by the beam combiner 10, and the combined beam light 11 after being combined is emitted from the beam combiner 10 to the fiber array 12.
【0026】合成ビーム光はファイバアレー12の入力
面P12において、各サンプリング光ファイバ12−1
乃至12−Mの検出面によって、空間的にサンプリング
されて、サンプリングされた各サンプリングビーム光が
それぞれ光ファイバケーブル13−1乃至13−Mを介
して、各光電変換器14−1乃至14−Mに出力され
る。The combined beam light is applied to each sampling optical fiber 12-1 at the input surface P12 of the fiber array 12.
12-M, and the sampled light beams are spatially sampled by the detection surfaces 12-M and the photoelectric converters 14-1 through 14-M via the optical fiber cables 13-1 through 13-M, respectively. Is output to
【0027】各サンプリングビーム光はそれぞれ、光電
変換器14−1乃至14−Mによって、参照ビーム光の
周波数foから複数N個のフーリエ変換ビーム光の各周
波数だけ異なる周波数をそれぞれ有し、各フーリエ変換
ビーム光の振幅に比例しかつその位相に一致した複数N
個の無線信号からなる多重無線信号に光電変換されて、
それぞれ電力増幅器15−1乃至15−Mを介してアン
テナ素子17−1乃至17−Mに出力される。これによ
って、各多重無線信号がそれぞれアンテナ素子17−1
乃至17−Mから放射されるので、複数N個の無線信号
S1乃至SNの各放射ビームがそれぞれ、後述するよう
に所定の放射方向でアレーアンテナから空間に放射され
る。Each of the sampling light beams has a frequency different from the frequency fo of the reference light beam by each of a plurality of N Fourier transform light beams by the photoelectric converters 14-1 to 14-M. A plurality of N that are proportional to the amplitude of the converted light beam and coincide with the phase thereof
Photoelectrically converted into a multiplexed radio signal composed of
The signals are output to the antenna elements 17-1 to 17-M via the power amplifiers 15-1 to 15-M, respectively. As a result, each multiplexed radio signal is transmitted to the antenna element 17-1.
To 17-M, the respective radiation beams of the plurality of N wireless signals S1 to SN are respectively radiated from the array antenna into space in a predetermined radiation direction as described later.
【0028】次に、アレーアンテナから放射される複数
N個の無線信号S1乃至SNの放射ビームの放射方向に
ついて説明する。以下の説明では、まず各光移相器56
−1乃至56−Nの制御移相量が0の場合について説明
し、次に各光移相器56−1乃至56−Nの制御移相量
が0でない場合について説明する。Next, the radiation directions of the radiation beams of the N radio signals S1 to SN radiated from the array antenna will be described. In the following description, first, each optical phase shifter 56
The case where the control phase shift amounts of −1 to 56-N are 0 will be described, and then the case where the control phase shift amounts of the optical phase shifters 56-1 to 56-N are not 0 will be described.
【0029】(1)光移相器56−1乃至56−Nにお
ける各制御移相量が0の場合。 図1の光制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、G
RINレンズ2−kから放射されてフーリエ変換レンズ
に入射されるガウス分布ビームGBkは、フーリエ変換
レンズ8によって1回フーリエ変換されて、入力面P1
2におけるガウス分布ビームGBkのフーリエ変換像
(すなわち、フラウンホーファ回折像)となり、当該フ
ーリエ変換像がファイバアレー12によって、空間的に
サンプリングされる。その後、アンテナ素子17−1乃
至17−Mからなるアレーアンテナから放射されること
により、当該アレーアンテナの放射パターンは、当該ア
レーアンテナの開口における振幅位相分布のフーリエ変
換像(すなわち、フラウンホーファ回折像)となる。す
なわち、フーリエ変換レンズ8に入射されるガウス分布
ビームGBkの振幅位相分布は2回フーリエ変換される
ので、公知の通り、フーリエ変換レンズ8に入射される
ガウス分布ビームGBkの振幅位相分布は、アレーアン
テナによって放射された遠方界の無線信号Skの振幅位
相分布に一義的に対応することになる。(1) When each control phase shift amount in the optical phase shifters 56-1 to 56-N is 0. In the optically controlled phased array antenna of FIG.
The Gaussian distribution beam GBk emitted from the RIN lens 2-k and incident on the Fourier transform lens is Fourier-transformed once by the Fourier transform lens 8, and the input plane P1
2 is a Fourier transform image (ie, a Fraunhofer diffraction image) of the Gaussian distribution beam GBk, and the Fourier transform image is spatially sampled by the fiber array 12. Thereafter, by radiating from the array antenna including the antenna elements 17-1 to 17-M, the radiation pattern of the array antenna becomes a Fourier transform image of the amplitude and phase distribution at the aperture of the array antenna (that is, a Fraunhofer diffraction image). Becomes That is, since the amplitude-phase distribution of the Gaussian distribution beam GBk incident on the Fourier transform lens 8 is subjected to Fourier transform twice, the amplitude-phase distribution of the Gaussian distribution beam GBk incident on the Fourier transform lens 8 is known as an array. This will uniquely correspond to the amplitude / phase distribution of the far-field wireless signal Sk radiated by the antenna.
【0030】ここで、フーリエ変換レンズ8に入射され
るガウス分布ビームGBkの振幅位相分布は、ガウス分
布ビームGBkを放射するGRINレンズ2−kの光軸
30からの距離roに一義的に対応する。これによっ
て、GRINレンズ2−kから放射されるガウス分布ビ
ームGBkに対応してアレーアンテナから放射される無
線信号Skの放射ビームは、GRINレンズ2−kの光
軸30からの距離roに対応する所定の放射方向(図1
の右側に示す)で放射される。Here, the amplitude and phase distribution of the Gaussian distribution beam GBk incident on the Fourier transform lens 8 uniquely corresponds to the distance ro from the optical axis 30 of the GRIN lens 2-k that emits the Gaussian distribution beam GBk. . Thereby, the radiation beam of the radio signal Sk radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam GBk radiated from the GRIN lens 2-k corresponds to the distance ro from the optical axis 30 of the GRIN lens 2-k. Predetermined radiation direction (Fig. 1
(Shown to the right of).
【0031】すなわち、図1に示すように、放射レンズ
アレー20の中央に位置するGRINレンズ2−nから
放射されるガウス分布ビームGBnに対応してアレーア
ンテナから放射される無線信号Snの放射ビームは、ア
レーアンテナの放射面に対して垂直方向の放射方向を有
し、放射レンズアレー20において光軸30から最も離
れて位置するGRINレンズ2−1及びGRINレンズ
2−Nから放射されるガウス分布ビームGB1及びガウ
ス分布ビームGBNに対応してアレーアンテナから放射
される無線信号S1及びSNの各放射ビームは、アレー
アンテナの放射面の垂直方向に対して最も大きな角度の
放射方向を有する。また、放射レンズアレー20におい
てGRINレンズ2−1に隣接して位置するGRINレ
ンズ2−2から放射されるガウス分布ビームGB2に対
応してアレーアンテナから放射される無線信号S2の放
射ビームは、ガウス分布ビームGB1に対応して放射さ
れる無線信号S1の放射ビームの放射方向に隣接する放
射方向を有する。That is, as shown in FIG. 1, the radiation beam of the radio signal Sn radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam GBn radiated from the GRIN lens 2-n located at the center of the radiation lens array 20 Has a radiation direction perpendicular to the radiation surface of the array antenna, and a Gaussian distribution radiated from the GRIN lens 2-1 and the GRIN lens 2-N located farthest from the optical axis 30 in the radiation lens array 20. Each radiation beam of the radio signals S1 and SN radiated from the array antenna corresponding to the beam GB1 and the Gaussian distribution beam GBN has a radiation direction having the largest angle with respect to the vertical direction of the radiation surface of the array antenna. The radiation beam of the radio signal S2 radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam GB2 radiated from the GRIN lens 2-2 positioned adjacent to the GRIN lens 2-1 in the radiation lens array 20 is Gaussian. The wireless signal S1 radiated corresponding to the distributed beam GB1 has a radiation direction adjacent to the radiation direction of the radiation beam.
【0032】上述したように、光移相器56−1乃至5
6−Nの制御移相量が0の場合には、アレーアンテナか
ら放射される複数N個の無線信号S1乃至SNの放射ビ
ームは、GRINレンズ2−1乃至2−Nの焦点面P2
0における位置に対応した各放射方向で空間に放射され
る。As described above, the optical phase shifters 56-1 to 55-1
When the control phase shift amount of 6-N is 0, the radiation beams of the plurality of N wireless signals S1 to SN radiated from the array antenna are focused on the focal plane P2 of the GRIN lenses 2-1 to 2-N.
It is emitted into space in each emission direction corresponding to the position at 0.
【0033】(2)光移相器56−1乃至56−Nにお
ける各制御移相量が0でない場合。 この場合には、GRINレンズ2−kから放射されるガ
ウス分布ビームGBkは、光移相器56−kによって、
無線信号Skの放射方向に対応した所定の位相分布にな
るように移相されている。すなわち、ガウス分布ビーム
GBkの位相面は、アンテナ素子17−1乃至17−M
から放射される無線信号Skの放射方向が変化するよう
に位相の傾斜(位相分布)をつけて移相されているの
で、フーリエ変換レンズ8に入射されるガウス分布ビー
ムGBkの振幅位相分布は、ガウス分布ビームGBkを
放射するGRINレンズ2−kの光軸30からの距離r
oと当該位相分布とによって決まる。従って、光移相器
56−1乃至56−Nの制御移相量が0でない場合に
は、複数N個の無線信号S1乃至SNの各放射ビーム
は、光移相器56−1乃至56−Nの制御移相量が0の
ときのGRINレンズ2−1乃至2−Nの焦点面P20
における各位置に対応する各放射方向から、各制御移相
量すなわち、上記ビーム光の位相分布に対応する角度だ
け回転された各放射方向でアレーアンテナから空間に放
射される。(2) When each control phase shift amount in the optical phase shifters 56-1 to 56-N is not 0. In this case, the Gaussian distribution beam GBk emitted from the GRIN lens 2-k is converted by the optical phase shifter 56-k.
The phase is shifted so as to have a predetermined phase distribution corresponding to the radiation direction of the radio signal Sk. That is, the phase plane of the Gaussian distribution beam GBk is determined by the antenna elements 17-1 to 17-M
Are shifted with a phase gradient (phase distribution) such that the radiation direction of the radio signal Sk radiated from the hologram is changed, so that the amplitude phase distribution of the Gaussian distribution beam GBk incident on the Fourier transform lens 8 is Distance r from optical axis 30 of GRIN lens 2-k that emits Gaussian distribution beam GBk
o and the phase distribution. Therefore, when the control phase shift amounts of the optical phase shifters 56-1 to 56-N are not 0, the respective radiation beams of the plurality of N wireless signals S1 to SN are output from the optical phase shifters 56-1 to 56-N. Focal plane P20 of GRIN lenses 2-1 to 2-N when N control phase shift amount is 0
Are radiated from the array antenna to the space from each radiation direction corresponding to each position in the array antenna in each radiation direction rotated by each control phase shift amount, that is, each angle corresponding to the phase distribution of the light beam.
【0034】以上詳述したように、第1の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナは、従来例の光制御型
フェーズドアレーアンテナにおける光放射器101と高
周波発振器102とミラー105とイメージマスク10
6と分布調整器131とに代えて、位相同期型光放射器
1と高周波発振器4−1乃至4−Nと変調器5−1乃至
5−Nと光移相器56−1乃至56−Nと位相制御器5
5と放射レンズアレー20とを備えているので、放射レ
ンズアレー20から放射されるガウス分布ビームGB1
乃至GBNの放射位置に対応させて複数N個の無線信号
S1乃至SNをそれぞれ所定の方向に放射することがで
きる。As described in detail above, the optically controlled phased array antenna of the first embodiment is the same as the optically controlled phased array antenna of the prior art, except for the light radiator 101, the high-frequency oscillator 102, the mirror 105, and the image mask 10.
6 and the distribution adjuster 131, the phase-locked optical radiator 1, the high-frequency oscillators 4-1 to 4-N, the modulators 5-1 to 5-N, and the optical phase shifters 56-1 to 56-N. And phase controller 5
5 and the radiation lens array 20, the Gaussian distribution beam GB1 radiated from the radiation lens array 20
, And a plurality of N radio signals S1 to SN can be radiated in predetermined directions in correspondence with the radiation positions of GBN.
【0035】また、第1の実施形態の光制御型フェーズ
ドアレーアンテナは、複数N個の光移相器56−1乃至
56−Nを備えているので、複数N個の無線信号S1乃
至SNの放射方向をそれぞれ光移相器56−1乃至56
−Nの制御移相量に対応させて変化させることができ
る。Since the optically controlled phased array antenna of the first embodiment includes a plurality of N optical phase shifters 56-1 to 56-N, a plurality of N radio signals S1 to SN are output. The radiation directions are changed by the optical phase shifters 56-1 to 56-1, respectively.
It can be changed corresponding to the control phase shift amount of −N.
【0036】<第2の実施形態>図12は、本発明に係
る第2の実施形態である光制御型フェーズドアレーアン
テナの構成を示すブロック図である。第2の実施形態の
光制御型フェーズドアレーアンテナは、図1の第1の実
施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、
変調器5−1乃至5−Nを取り除いて、光変調器51−
1乃至51−Nを設け、上述の点を除いては図1の第1
の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナと同様
に構成される。<Second Embodiment> FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an optically controlled phased array antenna according to a second embodiment of the present invention. The optically controlled phased array antenna of the second embodiment is the same as the optically controlled phased array antenna of the first embodiment shown in FIG.
By removing the modulators 5-1 to 5-N, the optical modulator 51-
1 to 51-N, and the first of FIG.
The configuration is the same as that of the optically controlled phased array antenna of the embodiment.
【0037】図12の第2の実施形態の光制御型フェー
ズドアレーアンテナにおいて、光変調器51−1乃至5
1−Nはそれぞれ、位相同期型光放射器1から出力され
るビーム光Lo1乃至LoNの周波数を、それぞれ入力
されるベースバンド信号B1乃至BNに従って例えば強
度変調などの所定の変調方式で変調し、変調後のビーム
光L1乃至LNをそれぞれ光移相器56−1乃至56−
Nに出力する。ここで、ビーム光Lo1乃至LoNはそ
れぞれ、参照ビーム光の周波数foから高周波信号So
1乃至SoNの周波数だけ異なる周波数を有するビーム
光である。In the light-controlled phased array antenna of the second embodiment shown in FIG.
1-N respectively modulate the frequencies of the light beams Lo1 to LoN output from the phase-locked light radiator 1 in accordance with the input baseband signals B1 to BN by a predetermined modulation method such as intensity modulation, for example. The modulated light beams L1 to LN are respectively used as optical phase shifters 56-1 to 56-.
Output to N. Here, the light beams Lo1 to LoN are respectively converted from the frequency fo of the reference light beam to the high-frequency signal So.
This is a light beam having a frequency different from the frequency of 1 to SoN.
【0038】以上の様に構成された第2の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナは、上述した点を除い
て第1の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナ
と同様に動作する。従って、第2の実施形態の光制御型
フェーズドアレーアンテナは、第1の実施形態の光制御
型フェーズドアレーアンテナと同様の効果を有する。The light-controlled phased array antenna of the second embodiment configured as described above operates similarly to the light-controlled phased array antenna of the first embodiment except for the above-described points. Therefore, the optically controlled phased array antenna of the second embodiment has the same effect as the optically controlled phased array antenna of the first embodiment.
【0039】<第3の実施形態>図13は、本発明に係
る第3の実施形態である光制御型フェーズドアレーアン
テナの構成を示すブロック図である。第3の実施形態の
光制御型フェーズドアレーアンテナは、図1の第1の実
施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナにおいて、
位相同期型光放射器1に代えて、レーザダイオード52
と光分配器53,54と光変調器51−1乃至51−N
を備え、以下の様に構成される。<Third Embodiment> FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a light-controlled phased array antenna according to a third embodiment of the present invention. The light controlled phased array antenna of the third embodiment is the same as the light controlled phased array antenna of the first embodiment of FIG.
A laser diode 52 instead of the phase-locked light radiator 1
And optical distributors 53 and 54 and optical modulators 51-1 to 51-N
And is configured as follows.
【0040】すなわち、レーザダイオード52は周波数
foのビーム光を発生して光分配器53に出力し、光分
配器53は当該ビーム光を2つのビーム光に分配して一
方のビーム光を参照ビーム光として光ファイバケーブル
6を介してレンズ7に出力し、他方のビーム光を光分配
器54に出力する。光分配器54は入力されるビーム光
を複数N個のビーム光に分配して、分配した各ビーム光
をそれぞれ光変調器51−1乃至51−Nに出力する。
高周波発振器4−1乃至4−Nはそれぞれ予め決められ
た互いに異なる所定の周波数を有する高周波信号So1
乃至SoNを発生して、それぞれ変調器5−1乃至5−
Nに出力し、変調器5−1乃至5−Nはそれぞれ、入力
される高周波信号So1乃至SoNを入力されるベース
バンド信号B1乃至BNに従って、例えばPSK、QA
Mなどの所定の変調方式で変調し、変調後の無線信号S
1乃至SNをそれぞれ光変調器51−1乃至51−Nに
出力する。That is, the laser diode 52 generates a beam light having a frequency fo and outputs the beam light to the light distributor 53. The light distributor 53 divides the beam light into two beam lights and converts one of the beam lights into a reference beam. The light is output to the lens 7 via the optical fiber cable 6 as light, and the other light beam is output to the light distributor 54. The light distributor 54 divides the input light beam into a plurality of N light beams, and outputs the divided light beams to the light modulators 51-1 to 51-N, respectively.
The high-frequency oscillators 4-1 to 4-N each have a predetermined high-frequency signal So1 having a different frequency.
To SoN, and the modulators 5-1 to 5-
N, and the modulators 5-1 to 5-N receive the input high-frequency signals So1 to SoN, for example, in accordance with the input baseband signals B1 to BN, for example, PSK and QA.
M and the like and modulate the radio signal S
1 to SN are output to the optical modulators 51-1 to 51-N, respectively.
【0041】光変調器51−1乃至51−Nはそれぞ
れ、光分配器54から出力されるビーム光の周波数を、
それぞれ入力される無線信号S1乃至SNの各周波数だ
け偏移させ、偏移させた後のビーム光L1乃至LNをそ
れぞれ光移相器56−1乃至56−Nに出力する。上述
の点を除いては図1の第1の実施形態の光制御型フェー
ズドアレーアンテナと同様に構成される。Each of the optical modulators 51-1 to 51-N sets the frequency of the light beam output from the optical distributor 54,
The light beams S1 to SN are shifted by the respective frequencies of the input radio signals S1 to SN, and the shifted light beams L1 to LN are output to the optical phase shifters 56-1 to 56-N, respectively. Except for the above points, the configuration is the same as that of the optically controlled phased array antenna of the first embodiment in FIG.
【0042】以上の様に構成された第3の実施形態の光
制御型フェーズドアレーアンテナは、上述した点を除い
て第1の実施形態の光制御型フェーズドアレーアンテナ
と同様に動作する。従って、第3の実施形態の光制御型
フェーズドアレーアンテナは、第1の実施形態の光制御
型フェーズドアレーアンテナと同様の効果を有する。The light-controlled phased array antenna of the third embodiment configured as described above operates similarly to the light-controlled phased array antenna of the first embodiment except for the above-described points. Therefore, the optically controlled phased array antenna of the third embodiment has the same effect as the optically controlled phased array antenna of the first embodiment.
【0043】<第1の実施形態の変形例>図14は、第
1の実施形態の変形例の光制御型フェーズドアレーアン
テナの構成を示すブロック図である。この変形例の光制
御型フェーズドアレーアンテナは、図1の第1の実施形
態の光制御型フェーズドアレーアンテナに比較して、光
移相器56−1乃至56−Nと位相制御器55とを取り
除き、放射レンズアレー20を光軸30に対して垂直な
方向で1次元で移動する移動機構57と、当該移動機構
57の動作を制御する制御装置58とを設けている。<Modification of First Embodiment> FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a light-controlled phased array antenna according to a modification of the first embodiment. The optically controlled phased array antenna of this modification is different from the optically controlled phased array antenna of the first embodiment in FIG. 1 in that the optical phase shifters 56-1 to 56-N and the phase controller 55 are different from each other. A moving mechanism 57 that removes the radiation lens array 20 one-dimensionally in a direction perpendicular to the optical axis 30 and a control device 58 that controls the operation of the moving mechanism 57 are provided.
【0044】第1の実施形態の変形例の光制御型フェー
ズドアレーアンテナにおいて、放射パターンの放射方向
の制御は以下のように実行される。すなわち、予め決め
られた所望の放射方向に基づいて、制御装置58は、当
該放射レンズアレー20を光軸30に対して垂直な方向
で1次元で移動するように移動機構57を制御する。当
該変形例の光制御型フェーズドアレーアンテナは、上述
の点を除いて図1の第1の実施形態の光制御型フェーズ
ドアレーアンテナと同様に動作する。In the light-controlled phased array antenna according to the modification of the first embodiment, the control of the radiation direction of the radiation pattern is performed as follows. That is, based on the predetermined desired radiation direction, the control device 58 controls the moving mechanism 57 so as to move the radiation lens array 20 one-dimensionally in a direction perpendicular to the optical axis 30. The optically controlled phased array antenna of the modified example operates similarly to the optically controlled phased array antenna of the first embodiment of FIG. 1 except for the above-described points.
【0045】従って、図14の変形例においては、放射
パターンの放射方向を移動機構57を用いて変更するこ
とができ、第1の実施形態と同様の効果を有する。Therefore, in the modification of FIG. 14, the radiation direction of the radiation pattern can be changed by using the moving mechanism 57, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0046】また、以上の図14の変形例の光制御型フ
ェーズドアレーアンテナでは、移動機構57によって、
放射レンズアレー20の全体を動かすようにしたが、本
発明はこれに限らず、放射レンズアレー20のGRIN
レンズ2−1乃至2−Nをそれぞれ、別々に動かすよう
にしてもよい。In the optically controlled phased array antenna according to the modification shown in FIG.
Although the entire radiation lens array 20 is moved, the present invention is not limited to this.
The lenses 2-1 to 2-N may be moved separately.
【0047】<他の変形例>以上の第2と第3の実施形
態においては、光移相器56−1乃至56−Nと位相制
御器55とを用いて、放射パターンの放射方向を変更す
るように構成したが、本発明はこれに限らず、図14の
変形例と同様、光移相器56−1乃至56−Nと位相制
御器55とに代えて、移動機構57と制御装置58とを
用いて放射パターンの放射方向を変更するようにしても
よい。以上のように構成しても第2と第3の実施形態と
同様に動作して同様の効果を有する。<Other Modifications> In the above second and third embodiments, the radiation direction of the radiation pattern is changed by using the optical phase shifters 56-1 to 56-N and the phase controller 55. However, the present invention is not limited to this, and similarly to the modification of FIG. 14, instead of the optical phase shifters 56-1 to 56-N and the phase controller 55, a moving mechanism 57 and a control device are used. 58, the radiation direction of the radiation pattern may be changed. Even with the above configuration, the same operation as in the second and third embodiments is performed and the same effect is obtained.
【0048】また、以上の第1乃至第3の実施形態で
は、GRINレンズ2−1乃至2−Nが1次元方向に配
列された放射レンズアレー20と、サンプリング光ファ
イバ12−1乃至12−Mが1次元方向に配列されたフ
ァイバアレー12と、アンテナ素子17−1乃至17−
Nが1次元方向に配列されたアレーアナテナを用いて構
成した。しかしながら、本発明はこれに限らず、複数の
GRINレンズ2−1乃至2−Nがマトリックス形状で
2次元方向に配列された放射レンズアレーと、複数のサ
ンプリング光ファイバがマトリックス形状で2次元方向
に配列されたファイバアレーと、複数のアンテナ素子が
マトリックス形状で2次元方向に配列されたアレーアン
テナとを用いて構成してもよい。以上の様に構成するこ
とにより、放射方向を3次元的に設定することができ、
第1乃至第3の実施形態と同様の効果を有する。In the first to third embodiments, the radiation lens array 20 in which the GRIN lenses 2-1 to 2-N are arranged in one-dimensional direction, and the sampling optical fibers 12-1 to 12-M Are arrayed in a one-dimensional direction, and the antenna elements 17-1 to 17-
The array was configured using an array antenna in which N were arranged in a one-dimensional direction. However, the present invention is not limited to this, and a radiation lens array in which a plurality of GRIN lenses 2-1 to 2-N are arranged in a two-dimensional direction in a matrix shape, and a plurality of sampling optical fibers are arranged in a two-dimensional direction in a matrix shape. A configuration may be made using an arrayed fiber array and an array antenna in which a plurality of antenna elements are arrayed in a two-dimensional direction in a matrix shape. With the above configuration, the radiation direction can be set three-dimensionally.
It has the same effect as the first to third embodiments.
【0049】さらに、第1の実施形態の変形例では、放
射レンズアレー20を1次元方向で移動させる移動機構
57と、移動機構57を制御する移動機構57とを用い
て構成したが、本発明はこれに限らず、放射レンズアレ
ー20を2次元で移動させる移動機構と、当該移動機構
を制御する移動機構とを用いて構成してもよい。この場
合、複数のGRINレンズ2−1乃至2−Nがマトリッ
クス形状で2次元方向に配列された放射レンズアレー
と、複数のサンプリング光ファイバがマトリックス形状
で2次元方向に配列されたファイバアレーと、複数のア
ンテナ素子がマトリックス形状で2次元方向に配列され
たアレーアンテナとを用いて構成することにより、放射
方向を3次元的に設定することができ、第1の実施形態
の変形例と同様の効果を有する。Furthermore, in the modification of the first embodiment, the moving mechanism 57 for moving the radiation lens array 20 in one-dimensional direction and the moving mechanism 57 for controlling the moving mechanism 57 are used. The present invention is not limited to this, and may be configured using a moving mechanism that moves the radiation lens array 20 in two dimensions and a moving mechanism that controls the moving mechanism. In this case, a radiation lens array in which a plurality of GRIN lenses 2-1 to 2-N are arranged in a two-dimensional direction in a matrix shape, and a fiber array in which a plurality of sampling optical fibers are arranged in a two-dimensional direction in a matrix shape, By using an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in a two-dimensional direction in a matrix shape, the radiation direction can be set three-dimensionally, which is the same as in the modification of the first embodiment. Has an effect.
【0050】以上の第1乃至第3の実施形態において、
ファイバアレー12はサンプリング光ファイバ12−1
乃至12−Nを用いて構成しているが、本発明はこれに
限らず、基板上に形成された複数の光導波路を用いて構
成してもよい。以上のように構成することにより、第1
乃至第3の実施形態と同様に動作して同様の効果を有す
るとともに、サンプリング光ファイバ12−1乃至12
−Mを用いて配列した場合に比較して光導波路を狭い間
隔で形成できるので、合成ビーム光11を狭い間隔で空
間的にサンプリングでき、入力面P12に入力される合
成ビーム光11を効率良くサンプリングできる。In the first to third embodiments described above,
The fiber array 12 is a sampling optical fiber 12-1.
However, the present invention is not limited to this, and may be configured using a plurality of optical waveguides formed on a substrate. With the above configuration, the first
The same operations and effects as those of the third to third embodiments are obtained, and the sampling optical fibers 12-1 to 12-1
Since the optical waveguides can be formed at narrower intervals as compared with the case where they are arranged using −M, the combined beam light 11 can be spatially sampled at narrower intervals, and the combined beam light 11 input to the input surface P12 can be efficiently processed. Can sample.
【0051】以上の第1乃至第3の実施形態では、位相
同期型光放射器1は、それぞれ周波数(fo+fm1)
乃至(fo+fmN)を有する複数N個のビーム光L1
乃至LNを出力するように構成したが、本発明はこれに
限らず、それぞれ周波数(fo−fm1)乃至(fo−
fmN)を有する複数N個のビーム光を出力するように
構成してもよい。In the first to third embodiments described above, the phase-locked optical radiators 1 each have a frequency (fo + fm1)
N light beams L1 having (fo + fmN)
To LN, but the present invention is not limited to this, and the frequencies (fo-fm1) to (fo-
fmN) may be output.
【0052】また、以上の第1乃至第3の実施形態にお
いて、アンテナ素子17−1乃至17−Mとしては、ダ
イポールアンテナ、誘電体基板上に形成された金属パッ
チアンテナ、ホーンアンテナなどを用いることができ
る。In the first to third embodiments described above, a dipole antenna, a metal patch antenna formed on a dielectric substrate, a horn antenna, or the like is used as the antenna elements 17-1 to 17-M. Can be.
【0053】以上の第1乃至第3の実施形態では、互い
に異なる各周波数を有する複数N個の高周波信号So1
乃至SoNをそれぞれ発生する高周波発振器4−1乃至
4−Nを備えて構成したが、本発明はこれに限らず、同
一の周波数を有する複数N個の高周波信号を発生する高
周波発振器を備えて構成してもよい。この場合、N個の
高周波発振器を備えるようにしてもよいし、1つの高周
波発振器と当該高周波発振器から出力される高周波信号
をN個に分配する分配器とを備えるようにしてもよい。
以上のように構成することにより、同一の周波数を有す
る複数N個の無線信号をそれぞれ、互いに異なる所定の
複数の方向に放射することができる。In the first to third embodiments described above, a plurality N of high frequency signals So1 having different frequencies from each other are provided.
Although the present invention is not limited to this configuration, the present invention is not limited to this configuration. The configuration includes a high-frequency oscillator that generates a plurality of N high-frequency signals having the same frequency. May be. In this case, N high-frequency oscillators may be provided, or one high-frequency oscillator and a distributor for distributing N high-frequency signals output from the high-frequency oscillator may be provided.
With the above configuration, a plurality of N radio signals having the same frequency can be respectively radiated in predetermined different directions.
【0054】以上の第1乃至第3の実施形態では、入力
される高周波信号So1乃至SoNの周波数を、入力さ
れる互いに異なるベースバンド信号B1乃至BNに従っ
て変調して出力する変調器5−1乃至5−Nを備えて構
成したが、本発明はこれに限らず、同一のベースバンド
信号に従って変調する複数N個の変調器を備えて構成し
てもよい。以上のように構成することにより、同一のベ
ースバンド信号に従って変調された例えば互いに異なる
周波数を有する複数N個の無線信号をそれぞれ、互いに
異なる所定の複数の方向に放射することができる。In the above-described first to third embodiments, the modulators 5-1 to 5-1 to modulate the frequencies of the input high-frequency signals So1 to SoN according to the different baseband signals B1 to BN and output. Although the configuration is provided with 5-N, the present invention is not limited to this, and may be configured with a plurality of N modulators that perform modulation according to the same baseband signal. With the above configuration, for example, a plurality of N radio signals having different frequencies, for example, modulated according to the same baseband signal, can be radiated in predetermined different directions.
【0055】以上の第1乃至第3の実施形態では、互い
に異なる各周波数を有する複数N個の高周波信号So1
乃至SoNをそれぞれ発生する高周波発振器4−1乃至
4−Nと、入力される高周波信号So1乃至SoNの周
波数を、入力される互いに異なるベースバンド信号B1
乃至BNに従って変調して出力する変調器5−1乃至5
−Nとを備えて構成したが、本発明はこれに限らず、同
一の周波数を有する複数N個の高周波信号を発生する高
周波発振器と同一のベースバンド信号に従って変調する
複数N個の変調器とを備えて構成してもよい。以上のよ
うに構成することにより、同一のベースバンド信号に基
づいて変調された同一の周波数を有する複数N個の無線
信号をそれぞれ、互いに異なる所定の複数の方向に放射
することができる。In the first to third embodiments described above, a plurality of N high-frequency signals So1 having different frequencies from each other are provided.
4-1 to 4-N for generating high-frequency signals So1 to SoN, respectively, and the frequency of the high-frequency signals So1 to SoN to be input are set to different baseband signals B1 for input.
5-1 to 5 that modulate and output according to BN
However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of N modulators that modulate according to the same baseband signal and a high-frequency oscillator that generates a plurality of N high-frequency signals having the same frequency are provided. May be provided. With the above-described configuration, it is possible to radiate a plurality of N radio signals having the same frequency modulated based on the same baseband signal in predetermined directions different from each other.
【0056】以上の第1乃至第3の実施形態では、ビー
ム光L1乃至LNの位相面に対してアンテナ素子17−
1乃至17−Mから放射される各無線信号S1乃至SN
の放射方向が変化するように位相の傾斜(位相分布)を
つけて光移相する光移相器56−1乃至56−Nを設け
て構成したが、本発明はこれに限らず、光移相器56−
1乃至56−Nを設けないで構成してもよい。In the first to third embodiments described above, the antenna element 17-
Radio signals S1 to SN radiated from 1 to 17-M
Are provided with optical phase shifters 56-1 to 56-N that perform optical phase shift with a phase gradient (phase distribution) so as to change the radiation direction of light. Phaser 56-
You may comprise without providing 1-56-N.
【0057】以上の第1乃至第3の実施形態では、光移
相器56−1乃至56−Nを設けて構成したが、本発明
はこれに限らず、光移相器56−1乃至56−Nを設け
ないで以下のように構成してもよい。すなわち、位相同
期型光放射器1から出力される各ビーム光L1乃至LN
をそれぞれ、複数L個のビーム光に分配する複数N個の
光分配器と、当該各光分配器によって分配されたビーム
光をそれぞれ所定の移相量だけ移相する複数(N×L)
個の光移相器とを備える。ここで、ビーム光Lkが分配
された各ビーム光が入力されるL個の光移相器はそれぞ
れ、アンテナ素子17−1乃至17−Mから放射される
無線信号Skの放射方向が変化するように入力されるビ
ーム光を所定の移相量だけ移相させて出力する。各光移
相器から出力されたビーム光はそれぞれ、光ファイバケ
ーブルを介してGRENレンズに入力されて、GREN
レンズからフーリエ変換レンズ8に放射される。ここ
で、第1の実施形態のGRENレンズ2−1に対して、
この変形例ではL個のGRENレンズを設け、同様に第
1の実施形態の各GRENレンズ2−2乃至2−Nに対
してそれぞれL個のGRENレンズを設ける。この変形
例の放射レンズアレー20では、(N×L)個のGRE
Nレンズが一直線に配置され、上記(N×L)個の光移
相器の出力ビーム光がそれぞれ対応した(N×L)個の
GRENレンズに入力される。以上のように構成して
も、第1乃至第3の実施形態と同様、複数N個の無線信
号S1乃至SNを所定の方向に放射することができ、第
1乃至第3の実施形態と同様の効果を有する。In the first to third embodiments described above, the optical phase shifters 56-1 to 56-N are provided, but the present invention is not limited to this, and the optical phase shifters 56-1 to 56-N are provided. The following configuration may be adopted without -N. That is, the light beams L1 to LN output from the phase-locked light radiator 1
Are respectively distributed to a plurality of L light beams, and a plurality of (N × L) light beams distributed by the respective light distributors are shifted by a predetermined phase shift amount.
Optical phase shifters. Here, the L optical phase shifters to which the respective light beams into which the light beams Lk are distributed are input so that the radiation direction of the radio signal Sk radiated from the antenna elements 17-1 to 17-M changes. Is shifted by a predetermined phase shift amount and output. The beam light output from each optical phase shifter is input to a GREN lens via an optical fiber cable, and
The light is emitted from the lens to the Fourier transform lens 8. Here, with respect to the green lens 2-1 of the first embodiment,
In this modification, L green lenses are provided, and similarly, green green lenses are provided for each of the green lenses 2-2 to 2-N of the first embodiment. In the radiation lens array 20 of this modification, (N × L) GRE
The N lenses are arranged in a straight line, and the output light beams of the (N × L) optical phase shifters are input to the corresponding (N × L) GREN lenses. Even with the above configuration, similarly to the first to third embodiments, a plurality of N wireless signals S1 to SN can be radiated in a predetermined direction, and similar to the first to third embodiments. Has the effect of
【0058】[0058]
【実施例】図5は、ファイバアレー12の入力面P12
における光励振強度分布を示すグラフである。図5のグ
ラフにおいて、横軸は当該入力面P12における光軸3
0からの距離xを表し、縦軸は光励振強度分布の規格化
振幅を示している。また、図5にはガウス分布ビームを
入射した場合と一様振幅分布ビームを入射したときのそ
れぞれ場合についてシミュレーションをして示してい
る。また、ガウス分布ビームに関しては、フーリエ変換
レンズ8の焦点面P20内において光軸30からの距離
roを0μm、125μm及び250μmの異なる3つ
の位置から放射した3つの場合についてシミュレーショ
ンをしたが、ガウス分布ビームの放射位置には関係なく
同一の光励振強度分布が得られた。ここで、距離ro以
外の主要なパラメータは、ガウス分布ビームのビームウ
エスト径ω0=62.5μm、フーリエ変換レンズ8の
焦点距離F=120mm、ビーム光の波長λ0=1.3
μmに設定した。図5のグラフから明らかなように、−
2mm<距離x<2mmの場所、すなわち光軸30の近
傍の光励振強度分布は、ガウス分布ビームを入射した場
合と一様振幅分布ビームを入射した場合とでは大きな差
はないが、光軸30から離れたサイドローブレベルは異
なっている。FIG. 5 shows the input plane P12 of the fiber array 12.
5 is a graph showing a light excitation intensity distribution in FIG. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis is the optical axis 3 on the input surface P12.
The vertical axis represents the normalized amplitude of the optical excitation intensity distribution. FIG. 5 shows simulations for the case where a Gaussian distribution beam is incident and for the case where a uniform amplitude distribution beam is incident. Regarding the Gaussian distribution beam, simulations were performed for three cases in which the distance ro from the optical axis 30 was radiated from three different positions of 0 μm, 125 μm, and 250 μm in the focal plane P20 of the Fourier transform lens 8. The same optical excitation intensity distribution was obtained regardless of the radiation position of the beam. Here, main parameters other than the distance ro are a beam waist diameter ω 0 of a Gaussian distribution beam = 62.5 μm, a focal length F of the Fourier transform lens 8 = 120 mm, and a wavelength λ 0 of the light beam = 1.3.
It was set to μm. As is clear from the graph of FIG.
The optical excitation intensity distribution at the location of 2 mm <distance x <2 mm, that is, in the vicinity of the optical axis 30, does not differ greatly between the case where the Gaussian distribution beam is incident and the case where the uniform amplitude distribution beam is incident, but the optical axis 30. The sidelobe levels away from are different.
【0059】図6は、図5と同様の条件で各ビーム光を
入射したときのファイバアレー12の入力面P12にお
ける距離xに対する光励振強度の位相分布を示すグラフ
である。図6から明らかなように、光軸上(ro=0μ
m)でビーム光を放射した場合は、入力面P12上のど
の位置においても位相は等しくなる。また、ビーム光の
放射位置を光軸30から離すと(図6においてはro=
125μmとro=250μmの場合)入力面P12に
おいて光軸30からの距離xに対して位相は直線的に変
化し、ビーム光の放射位置を光軸30から離す程、距離
xに対する位相の傾きは大きくなることがわかる。ま
た、位相分布は、ガウス分布ビームを入射した場合と一
様振幅分布ビームを入射した場合とは同一になる。FIG. 6 is a graph showing the phase distribution of the light excitation intensity with respect to the distance x at the input surface P12 of the fiber array 12 when each light beam enters under the same conditions as in FIG. As is clear from FIG. 6, on the optical axis (ro = 0 μm)
When the light beam is emitted in m), the phase becomes equal at any position on the input surface P12. Further, when the radiation position of the light beam is separated from the optical axis 30 (in FIG. 6, ro =
(In the case of 125 μm and ro = 250 μm) The phase changes linearly with respect to the distance x from the optical axis 30 on the input surface P12. It turns out that it becomes large. The phase distribution is the same when a Gaussian distribution beam is incident and when a uniform amplitude distribution beam is incident.
【0060】図7は、アンテナ素子数Mに対する、アレ
ーアンテナから放射される放射ビームのビーム幅θHP
BWを示すグラフである。ここで、放射ビームのビーム
幅θHPBWとは、図8に示すように、主ビームの放射
方向83と、当該主ビームにおいて放射方向83の電界
強度を1としたときの規格化された電界強度が0.5に
なる放射方向82との間の角度である。図7のグラフに
おいては、ビームウエスト径ω0が62.5μm及び3
1.25μmのガウス分布ビームと、一様振幅分布ビー
ムの3つのビーム光にそれぞれ対応する放射ビームにつ
いて示している。図7から明らかなように、上述の3つ
のいずれのビーム光に対応する放射ビームのビーム幅θ
HPBWもアンテナ素子数Mが大きくなるに従って小さ
くなることがわかる。また、アンテナ素子数Mが略20
以下の所では、上述の3つのビーム光に対応する放射ビ
ームのビーム幅θHPBWはほぼ一致するが、アンテナ
素子数Mが略20を越えると上述の3つのビーム光に対
応する放射ビームのビーム幅θHPBWは、異なる値を
示すようになる。すなわち、アンテナ素子数Mが20を
越える部分では、ビームウエスト径ω0=62.5μm
のガウス分布ビームに対応する放射ビームのビーム幅θ
HPBWは、ビームウエスト径ω0=31.25μmの
ガウス分布ビーム及び一様振幅分布ビームに対応する放
射ビームのビーム幅θHPBWより大きい値を示し、ア
ンテナ素子数Mが略30を越える部分では、ビームウエ
スト径ω0=31.25μmのガウス分布ビームに対応
する放射ビームのビーム幅θHPBWは、一様振幅分布
ビームに対応する放射ビームのビーム幅θHPBWより
大きい値を示すようになる。FIG. 7 shows the beam width θHP of the radiation beam radiated from the array antenna with respect to the number M of antenna elements.
It is a graph which shows BW. Here, the beam width θHPBW of the radiation beam is, as shown in FIG. 8, the radiation direction 83 of the main beam and the standardized electric field intensity when the electric field intensity of the radiation direction 83 is 1 in the main beam. This is the angle between the radiation direction 82 that becomes 0.5. In the graph of FIG. 7, the beam waist diameter ω 0 is 62.5 μm and 3
Radiation beams respectively corresponding to three light beams of a 1.25 μm Gaussian distribution beam and a uniform amplitude distribution beam are shown. As is clear from FIG. 7, the beam width θ of the radiation beam corresponding to any of the three light beams described above.
It can be seen that HPBW also decreases as the number M of antenna elements increases. The number M of antenna elements is approximately 20
In the following places, the beam widths θHPBW of the radiation beams corresponding to the above-mentioned three light beams substantially coincide, but when the number M of antenna elements exceeds approximately 20, the beam width of the radiation beam corresponding to the above-mentioned three light beams θHPBW shows different values. That is, in a portion where the number M of antenna elements exceeds 20, the beam waist diameter ω 0 = 62.5 μm
Beam width θ of the radiation beam corresponding to the Gaussian distribution beam of
HPBW indicates a value larger than the beam width θHPBW of a radiation beam corresponding to a Gaussian distribution beam having a beam waist diameter ω 0 = 31.25 μm and a uniform amplitude distribution beam. The beam width θHPBW of the radiation beam corresponding to the Gaussian distribution beam having the waist diameter ω 0 = 31.25 μm becomes larger than the beam width θHPBW of the radiation beam corresponding to the uniform amplitude distribution beam.
【0061】図9は、ガウス分布ビームの放射する位置
を焦点面P20において変化させたときの、アレーアン
テナから放射される放射ビームの放射角度に対する相対
振幅を示すグラフである。図9のグラフは、焦点面P2
0において、光軸30からの距離ro=0μm、距離r
o=125μm及び距離ro=250μmの3つの異な
る位置からガウス分布ビームの放射した場合についてシ
ミュレーションをして示している。当該シミュレーショ
ンにおいて、アンテナ素子数M=9、サンプリング光フ
ァイバ間の間隔do=125μm、ガウス分布ビームの
ビームウエスト径ω0=62.5μm、フーリエ変換レ
ンズ8の焦点距離F=120mm、ビーム光の波長λ0
=1.3μmに設定し、アンテナ素子間の間隔は放射す
る無線信号の波長の1/2に設定した。また、図9にお
いて、相対振幅は光軸上(距離ro=0μm)から放射
したガウス分布ビームに対応する放射ビームの最大振幅
を基準にして規格化して示している(図10、図11に
おいても同様である)。図9のグラフから明らかなよう
に、ガウス分布ビームの放射する位置が焦点面P20に
おいて光軸30から離れるほど、アレーアンテナから放
射される放射ビームのビーム角は大きくなることがわか
る。すなわち、ガウス分布ビームの放射する位置を所定
の位置に設定することにより、アレーアンテナから放射
される放射ビームのビーム角を所定の値に設定すること
ができることを示している。ここで、ビーム角とは、放
射ビームの主ビームの方向とアレーアンテナの放射面の
垂直方向との間の角度のことをいう。FIG. 9 is a graph showing the relative amplitude with respect to the radiation angle of the radiation beam radiated from the array antenna when the radiation position of the Gaussian distribution beam is changed on the focal plane P20. The graph of FIG. 9 shows the focal plane P2
0, the distance ro = 0 μm from the optical axis 30 and the distance r
Simulations are shown for the case where a Gaussian distribution beam is emitted from three different positions at o = 125 μm and a distance ro = 250 μm. In the simulation, the number of antenna elements M = 9, the interval do between sampling optical fibers do = 125 μm, the beam waist diameter ω 0 of the Gaussian distribution beam ω 0 = 62.5 μm, the focal length F of the Fourier transform lens 8 F = 120 mm, the wavelength of the beam light λ 0
= 1.3 μm, and the interval between antenna elements was set to 1 / of the wavelength of the radiated radio signal. Further, in FIG. 9, the relative amplitude is normalized with reference to the maximum amplitude of the radiation beam corresponding to the Gaussian distribution beam emitted from the optical axis (distance ro = 0 μm) (also in FIGS. 10 and 11). The same is true). As is clear from the graph of FIG. 9, the beam angle of the radiation beam radiated from the array antenna increases as the position where the Gaussian distribution beam radiates away from the optical axis 30 at the focal plane P20. That is, it is shown that the beam angle of the radiation beam radiated from the array antenna can be set to a predetermined value by setting the position at which the Gaussian distribution beam radiates to a predetermined position. Here, the beam angle refers to an angle between the direction of the main beam of the radiation beam and the direction perpendicular to the radiation surface of the array antenna.
【0062】図10は、アンテナ素子数M=161に設
定した点以外は、図9の場合と同様にしてシミユレーシ
ョンをして、アレーアンテナから放射される放射ビーム
の放射角度に対する放射ビームの相対振幅を示したグラ
フである。図10のグラフと図9のグラフを比較するこ
とにより、ガウス分布ビームの放射する位置、すなわち
光軸30からの距離ro=0μm、距離ro=125μ
m及び距離ro=250μmの3つの場合に対応する放
射ビームのビーム角はアンテナ素子数Mが大きくなって
も変化しないが、放射ビームの主ビームのビーム幅(以
下、単にビーム幅という)はアンテナ素子数Mが大きく
なると狭くなることがわかる。FIG. 10 shows that the simulation is performed in the same manner as in FIG. 9 except that the number of antenna elements is set to M = 161, and the radiation beam with respect to the radiation angle of the radiation beam radiated from the array antenna is simulated. 5 is a graph showing relative amplitude. By comparing the graph of FIG. 10 with the graph of FIG. 9, the position where the Gaussian beam is radiated, that is, the distance ro = 0 μm and the distance ro = 125 μ from the optical axis 30 are obtained.
The beam angle of the radiation beam corresponding to the three cases of m and the distance ro = 250 μm does not change even when the number M of antenna elements increases, but the beam width of the main beam of the radiation beam (hereinafter, simply referred to as the beam width) is equal to the antenna width. It can be seen that as the number M of elements increases, the width decreases.
【0063】図11のグラフは、サンプリング光ファイ
バの間隔doを62.5μmに設定した以外は、図10
の場合と同様にしてシミュレーションをして、アレーア
ンテナから放射される放射ビームの放射角度に対する放
射ビームの相対振幅を示したグラフである。図10のグ
ラフと図11のグラフを比較すると、サンプリング光フ
ァイバの間隔doを小さくすることにより、光軸30か
らの距離ro=0μmの位置から放射されたガウス分布
ビームに対応してアレーアンテナから放射される放射ビ
ームのビーム角は変化しないが、距離ro=125μm
及び距離ro=250μmに対応する放射ビームのビー
ム角は小さくなり、かつ各放射ビームのビーム幅は狭く
なることがわかる。すなわち、サンプリング光ファイバ
の間隔doを変化させることにより、光軸30から離れ
た位置から放射されたガウス分布ビームに対応してアレ
ーアンテナから放射される放射ビームのビーム角を変化
させることができ、かつ当該放射ビームのビーム幅を変
化させることができることを示している。The graph of FIG. 11 shows that, except that the interval do between the sampling optical fibers was set to 62.5 μm.
12 is a graph showing the relative amplitude of the radiation beam with respect to the radiation angle of the radiation beam radiated from the array antenna by performing a simulation in the same manner as in FIG. Comparing the graph of FIG. 10 with the graph of FIG. 11, by reducing the distance do between the sampling optical fibers, the array antenna responds to a Gaussian distribution beam emitted from a position at a distance ro = 0 μm from the optical axis 30. The beam angle of the emitted radiation beam does not change, but the distance ro = 125 μm
It can be seen that the beam angle of the radiation beam corresponding to the distance ro = 250 μm becomes smaller and the beam width of each radiation beam becomes smaller. That is, by changing the interval do of the sampling optical fibers, it is possible to change the beam angle of the radiation beam radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam radiated from a position away from the optical axis 30, Further, it shows that the beam width of the radiation beam can be changed.
【0064】以上詳述した図7乃至図11に示した結果
は以下の様にまとめることができる。 (1)アレーアンテナから放射される放射ビームのビー
ム幅は、アレーアンテナのアンテナ素子数Mとガウス分
布ビームのビームウエスト径ω0とサンプリング光ファ
イバの間の間隔doに依存する。すなわち、アンテナ素
子数Mとガウス分布ビームのビームウエスト径ω0とサ
ンプリング光ファイバの間の間隔doを所定の値に設定
することによりアレーアンテナから放射される放射ビー
ムのビーム幅を所定の値に設定することができる。 (2)光軸30上から放射されるガウス分布ビーム光に
対応してアレーアンテナから放射される放射ビームのビ
ーム角は常に0度である。すなわち主ビームの方向はア
レーアンテナの放射面の垂直方向に一致する。 (3)光軸30から離れた位置から放射されるガウス分
布ビームに対応してアレーアンテナから放射される放射
ビームのビーム角は、光軸30とガウス分布ビームが放
射される位置との間の距離roと、サンプリング光ファ
イバの間の間隔doとに依存する。すなわち、当該距離
roと当該間隔doとを所定の値に設定することにより
アレーアンテナから放射される放射ビームのビーム角を
所定の値に設定することができる。The results shown in FIGS. 7 to 11 described above can be summarized as follows. (1) The beam width of the radiation beam radiated from the array antenna depends on the number M of antenna elements of the array antenna, the beam waist diameter ω 0 of the Gaussian distribution beam, and the distance do between the sampling optical fibers. That is, by setting the number M of antenna elements, the beam waist diameter ω 0 of the Gaussian distribution beam, and the distance do between the sampling optical fibers to predetermined values, the beam width of the radiation beam radiated from the array antenna to a predetermined value. Can be set. (2) The beam angle of the radiation beam radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam radiated from the optical axis 30 is always 0 degrees. That is, the direction of the main beam coincides with the vertical direction of the radiation surface of the array antenna. (3) The beam angle of the radiation beam radiated from the array antenna corresponding to the Gaussian distribution beam radiated from a position away from the optical axis 30 is between the optical axis 30 and the position where the Gaussian distribution beam is radiated. It depends on the distance ro and the distance do between the sampling optical fibers. That is, by setting the distance ro and the interval do to predetermined values, the beam angle of the radiation beam emitted from the array antenna can be set to a predetermined value.
【0065】また、表1は、ガウス分布ビームの放射す
る位置No1乃至No6に対する抽出位相差(度)、ビ
ーム角の測定値(度)及びビーム角の計算値(度)を示
す表である。ここで、No1の位置は焦点面P20にお
ける光軸30上に設定し、No2乃至No6の位置はそ
れぞれ光軸30からの距離roの正の方向に125μm
間隔で設定している。また、表1において、抽出位相差
は、光軸30上の位置(表1ではNo1に対応する位
置)にある放射レンズアレー20のGRENレンズ2−
nから放射されるガウス分布ビーム光がフーリエ変換さ
れた後参照ビーム光と合成された合成ビーム光がファイ
バアレー12のサンプリング光ファイバによってサンプ
リングされたサンプリングビーム光の入力面P12にお
ける位相を基準としたときの、当該サンプリング光ファ
イバによって入力面P12においてサンプリングされた
各サンプリングビーム光の入力面P12における位相を
表わす位相差である。ここで、表1におけるビーム角の
計算値は、「Y.Konishi,et al.,“C
arrier−to−noise radio and
sidelobe lebel in a two−
laser model optically con
trolled array antennausin
g optics”,IEEE Transactio
n on Antenna and Propagat
ion,vol.40,No.12,pp.172−1
78,1992年12月」によって示された計算方法を
用いて計算した。Table 1 is a table showing the extracted phase difference (degree), the measured value of the beam angle (degree), and the calculated value of the beam angle (degree) with respect to the radiating positions No1 to No6 of the Gaussian beam. Here, the position of No1 is set on the optical axis 30 on the focal plane P20, and the positions of No2 to No6 are each 125 μm in the positive direction at a distance ro from the optical axis 30.
Set at intervals. In Table 1, the extracted phase difference corresponds to the value of the green lens 2 of the radiation lens array 20 at the position on the optical axis 30 (the position corresponding to No. 1 in Table 1).
The Fourier transform of the Gaussian distributed beam emitted from n is performed, and the combined beam combined with the reference beam is sampled by the sampling optical fiber of the fiber array 12 with reference to the phase at the input surface P12 of the sampled beam. This is the phase difference representing the phase at the input surface P12 of each sampling beam light sampled at the input surface P12 by the sampling optical fiber at that time. Here, the calculated value of the beam angle in Table 1 is described in “Y. Konishi, et al.,“ C.
arrival-to-noise radio and
siderobe level in a two-
laser model optically con
controlled array antennanusin
optics ", IEEE Transactions
non Antenna and Propagat
ion, vol. 40, no. 12, pp. 172-1
78, December 1992 ".
【0066】[0066]
【表1】 ─────────────────────────────────── No 光軸30からの 抽出位相差 ビーム角の ビーム角の 距離ro(μm) (度) 測定値(度) 計算値(度) ─────────────────────────────────── 1 0 0 0 0 ─────────────────────────────────── 2 125 36 11.60 11.56 ─────────────────────────────────── 3 250 72 23.66 23.61 ─────────────────────────────────── 4 375 108 37.00 36.94 ─────────────────────────────────── 5 500 144 53.30 53.24 ─────────────────────────────────── 6 625 180 75.00 80.25 ───────────────────────────────────[Table 1] No No Extracted phase difference from optical axis 30 Beam angle Beam angle distance ro (μm) (degree) Measured value (degree) Calculated value (degree) ──────────────────────────── ─────── 100 000 ─────────────────────────────────── 2 125 36 11.60 11.56 $ 3 250 72 23.66 23.61 {4 375 108 37.00 36.94} 5 5 500 14 4 53.30 53.24 $ 6 625 180 75.00 00. 25 ───────────────────────────────────
【0067】表1から明らかなように、ガウス分布ビー
ムの放射する位置を光軸30から離す程、抽出位相差及
びビーム角は大きくなることがわかる。すなわち、ガウ
ス分布ビームの放射する位置を所定の位置に設定するこ
とにより、アレーアンテナから放射される放射ビームの
主ビームの方向を所定の方向に設定することができるこ
とを示している。As is evident from Table 1, the farther the radiation position of the Gaussian distribution beam is from the optical axis 30, the greater the extracted phase difference and beam angle. That is, it is shown that the direction of the main beam of the radiation beam radiated from the array antenna can be set to a predetermined direction by setting the position where the Gaussian distribution beam radiates to a predetermined position.
【0068】また、表1に示した結果から、例えば、第
1の実施形態において、No1の位置すなわち光軸30
上に放射レンズアレー20の中央に位置すGRINレン
ズ2−nを設け、光軸30からの距離roの正と負の方
向にそれぞれ125μm間隔で各5個のGRINレンズ
を設けることにより抽出位相差が180度から−180
度の範囲で得られ、アレーアンテナの放射面の垂直方向
に対して75度から−75度の範囲にビームを放射する
ように11個の多重ビームを放射することができると推
測される。また、平面的に11×11のマトリックス形
状にGRINレンズを配列することにより121個の多
重ビームを放射することができる。しかしながら、本発
明は上述の数値又は個数に限定されるものではなく、例
えばGRINレンズ間の間隔を125μmより小さい値
に設定することによりさらに多くの多重ビームをさらに
広い範囲に放射することができる。Further, from the results shown in Table 1, for example, in the first embodiment, the position of No. 1, ie, the optical axis 30
A GRIN lens 2-n located at the center of the radiation lens array 20 is provided on the upper side, and five GRIN lenses are provided at intervals of 125 μm in the positive and negative directions at a distance ro from the optical axis 30. From 180 degrees to -180
It is estimated that 11 multiple beams can be radiated so as to radiate a beam in the range of 75 degrees to -75 degrees with respect to the vertical direction of the radiation surface of the array antenna. Further, by arranging GRIN lenses in a 11 × 11 matrix shape in a plane, it is possible to emit 121 multiplex beams. However, the present invention is not limited to the above numerical values or numbers. For example, by setting the interval between GRIN lenses to a value smaller than 125 μm, it is possible to emit more multiple beams in a wider range.
【0069】[0069]
【発明の効果】本発明に係る請求項1記載の光制御型フ
ェーズドアレイアンテナは、上記第1のビーム光と、上
記第1のビーム光とは上記複数N個の第1の無線信号の
各周波数だけ異なる周波数を有する複数N個の第2のビ
ーム光とを放射する光放射手段と、上記複数N個の第2
のビーム光をそれぞれ所定のビーム幅に広げて互いに重
ね合わせて放射する放射手段と、上記複数N個の第2の
ビーム光をそれぞれ空間的にフーリエ変換して、上記複
数N個の第3のビーム光を放射する変換手段と、上記第
1のビーム光と上記複数N個の第3のビーム光とを合成
して第4のビーム光を放射するビーム合成手段と、上記
第4のビーム光を空間的にサンプリングして、複数M個
の第5のビーム光を出力するサンプリング手段と、複数
M個の第5のビーム光を複数M個の第2の無線信号に光
電変換する光電変換手段と、複数M個の第2の無線信号
をそれぞれ空間に放射する複数M個のアンテナ素子とを
備えているので、上記複数N個の第1の無線信号をそれ
ぞれ所定の方向に放射することができる。According to the first aspect of the present invention, in the optically controlled phased array antenna, the first beam light and the first beam light are each of the plurality of N first radio signals. Light emitting means for emitting a plurality of N second light beams having frequencies different only by a frequency;
A plurality of second light beams are respectively spatially Fourier-transformed, and the plurality of N second light beams are spatially Fourier-transformed. Conversion means for emitting a light beam; beam combining means for combining the first light beam and the plurality of N third light beams to emit a fourth light beam; and the fourth light beam Sampling means for spatially sampling and outputting a plurality of M fifth light beams, and a photoelectric conversion means for photoelectrically converting the plurality of M fifth light beams into a plurality of M second wireless signals And a plurality of M antenna elements that respectively radiate a plurality of M second radio signals to space, so that the plurality of N first radio signals can be radiated in predetermined directions. it can.
【0070】また、請求項2記載の光制御型フェーズド
アレイアンテナは、請求項1記載の光制御型フェーズド
アレイアンテナにおいてさらに、上記複数N個の第1の
無線信号の放射方向が変化するように、上記複数N個の
第2のビーム光を移相する複数の光移相手段を備えてい
るので、当該移相量に対応して上記複数N個の第1の無
線信号の放射方向を変化させることができる。The light-controlled phased array antenna according to the second aspect of the present invention is the light-controlled phased array antenna according to the first aspect, wherein the radiation directions of the plurality N of first radio signals are further changed. And a plurality of optical phase shifting means for phase shifting the plurality of N second light beams, so that the radiation directions of the plurality of N first wireless signals are changed in accordance with the phase shift amount. Can be done.
【0071】さらに、請求項3記載の光制御型フェーズ
ドアレイアンテナは、請求項1記載の光制御型フェーズ
ドアレイアンテナにおいてさらに、上記放射手段を移動
させる移動手段を備えているので、上記放射手段の移動
量に応じて上記複数N個の第1の無線信号の放射方向を
変化させることができる。Further, the light controlled phased array antenna according to the third aspect of the present invention further includes a moving means for moving the radiating means in the light controlled type phased array antenna according to the first aspect. The radiation direction of the plurality of N first wireless signals can be changed according to the amount of movement.
【0072】またさらに、請求項4記載の光制御型フェ
ーズドアレイアンテナは、請求項1、2又は3記載の光
制御型フェーズドアレイアンテナにおいて、上記複数N
個の第1の無線信号は、入力される信号に従って所定の
変調方式で変調されているので、変調された上記複数N
個の第1の無線信号をそれぞれ所定の方向に放射するこ
とができる。Further, the optically controlled phased array antenna according to claim 4 is the optically controlled phased array antenna according to claim 1, 2, or 3.
Since the first wireless signals are modulated by a predetermined modulation scheme according to an input signal, the plurality of modulated N
The first wireless signals can be respectively radiated in a predetermined direction.
【図1】 本発明に係る第1の実施形態の光制御型フェ
ーズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a light-controlled phased array antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の位相同期型光放射器1の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the phase-locked light radiator 1 of FIG.
【図3】 図1のGRINレンズアレイ20を拡大して
示す斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a GRIN lens array 20 of FIG. 1;
【図4】 ファイバアレー12の入力面P12の平面図
である。FIG. 4 is a plan view of an input surface P12 of the fiber array 12.
【図5】 ファイバアレー12の入力面P12における
光軸からの距離xに対する光励振強度の規格化振幅を示
すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a normalized amplitude of light excitation intensity with respect to a distance x from an optical axis at an input surface P12 of the fiber array 12.
【図6】 ファイバアレー12の入力面P12における
光軸からの距離xに対する光励振強度の位相分布を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing the phase distribution of the light excitation intensity with respect to the distance x from the optical axis on the input surface P12 of the fiber array 12.
【図7】 ガウス分布ビームのビームウエスト径ω0を
変化させたときの、アンテナ素子数Mに対するアレーア
ンテナから放射される放射ビームのビーム幅θHPBW
を示すグラフである。FIG. 7 shows the beam width θHPBW of the radiation beam emitted from the array antenna with respect to the number M of antenna elements when the beam waist diameter ω 0 of the Gaussian distribution beam is changed.
FIG.
【図8】 アレーアンテナから放射される放射ビームの
ビーム形状を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a beam shape of a radiation beam radiated from an array antenna.
【図9】 アンテナ素子数M=9、隣接するサンプリン
グ光ファイバの間隔do=125μmに設定した場合に
おける、アレーアンテナから放射される放射ビームの放
射角度に対する相対振幅を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relative amplitude with respect to a radiation angle of a radiation beam radiated from an array antenna when the number of antenna elements is set to M = 9 and a distance between adjacent sampling optical fibers is set to do = 125 μm.
【図10】 アンテナ素子数M=161、隣接するサン
プリング光ファイバの間隔do=125μmに設定した
場合における、アレーアンテナから放射される放射ビー
ムの放射角度に対する相対振幅を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relative amplitude with respect to a radiation angle of a radiation beam radiated from an array antenna when the number of antenna elements is set to M = 161 and a distance between adjacent sampling optical fibers is set to do = 125 μm.
【図11】 アンテナ素子数M=161、隣接するサン
プリング光ファイバの間隔do=62.5μmに設定し
た場合における、アレーアンテナから放射される放射ビ
ームの放射角度に対する相対振幅を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a relative amplitude with respect to a radiation angle of a radiation beam radiated from an array antenna when the number of antenna elements is set to M = 161 and an interval between adjacent sampling optical fibers is set to do = 62.5 μm.
【図12】 本発明に係る第2の実施形態の光制御型フ
ェーズドアレーアンテナの構成を示すブロック図であ
る。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a light-controlled phased array antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図13】 本発明に係る第3の実施形態の光制御型フ
ェーズドアレーアンテナの構成を示すブロック図であ
る。FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a light-controlled phased array antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図14】 本発明に係る第1の実施形態の変形例の光
制御型フェーズドアレーアンテナの構成を示すブロック
図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a light-controlled phased array antenna according to a modification of the first embodiment according to the present invention.
【図15】 従来例の光制御型フェーズドアレーアンテ
ナの構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional light-controlled phased array antenna.
1…位相同期型光放射器、 2−1乃至2−N…GRINレンズ、 3−1乃至3−N…光ファイバケーブル、 4−1乃至4−N…高周波発振器、 5−1乃至5−N…変調器、 8…フーリエ変換レンズ、 10,33−1乃至33−N…ビーム合成器、 12…ファイバアレー、 12−1乃至12−M…サンプリング光ファイバ、 14−1乃至14−M,34−1乃至34−N…光電変
換器、 15−1乃至15−M…電力増幅器、 17−1乃至17−M…アンテナ素子、 18−1乃至18−N,19,52…レーザダイオー
ド、 20…放射レンズアレー、 21−1乃至21−N,22,23,53,54…光分
配器、 30…光軸、 35−1乃至35−N…信号比較器、 51−1乃至51−N…光変調器、 55…位相制御装置、 56−1乃至56−N…光移相器、 57…移動機構、 58…制御装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Phase-locked light radiator, 2-1 to 2-N: GRIN lens, 3-1 to 3-N: Optical fiber cable, 4-1 to 4-N: High frequency oscillator, 5-1 to 5-N ... Modulator, 8 ... Fourier transform lens, 10,33-1 to 33-N ... Beam combiner, 12 ... Fiber array, 12-1 to 12-M ... Sampling optical fiber, 14-1 to 14-M, 34 -1 to 34-N: photoelectric converter, 15-1 to 15-M: power amplifier, 17-1 to 17-M: antenna element, 18-1 to 18-N, 19, 52: laser diode, 20: Emission lens array, 21-1 to 21-N, 22, 23, 53, 54: light distributor, 30: optical axis, 35-1 to 35-N: signal comparator, 51-1 to 51-N: light Modulator, 55 ... Phase control device, 56-1ino To 56-N: optical phase shifter, 57: moving mechanism, 58: control device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 龍 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (56)参考文献 特開 平6−276017(JP,A) 特開 昭63−261902(JP,A) 特開 平3−44202(JP,A) 吉宇,稲垣惠三,三浦龍,唐沢好男, “光空間並列信号処理によるマルチビー ムアレーアンテナ”,電子情報通信学会 技術研究報告,AP95−80,1995年11月 16日,p.27−p.33 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01Q 3/26 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Ryu Miura 5th Sanraya, Seiya-cho, Seika-cho, Kyoto Pref., 5th, Aira Light Optical Communication Laboratory (72) Inventor Yoshio Karasawa, Kyoto Soraku Kyoto No. 5, Hiratani, Seiya-cho, Gun-ri, Gunma, 5th, Aira Optical Co., Ltd. Inside the Radio Communication Research Laboratories (56) References JP-A-6-276017 (JP, A) JP-A-63-261902 (JP, A) 3-44202, Kaihei (JP, A) Yoshiu, Keizo Inagaki, Ryu Miura, Yoshio Karasawa, "Multibeam Array Antenna by Optical Spatial Parallel Signal Processing", IEICE Technical Report, AP95-80, 1995 November 16, p. 27-p. 33 (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01Q 3/26 JICST file (JOIS)
Claims (4)
ム光と、上記第1の周波数からそれぞれ入力される複数
N個の第1の無線信号の各周波数だけ異なる周波数を有
する複数N個の第2のビーム光とを放射する光放射手段
と、 上記光放射手段から放射された上記複数N個の第2のビ
ーム光をそれぞれ所定のビーム幅に広げて互いに重ね合
わせて放射する放射手段と、 上記放射手段から放射される互いに重ね合わせられた上
記複数N個の第2のビーム光の振幅分布及び位相分布を
それぞれ空間的にフーリエ変換して、上記フーリエ変換
後の複数N個の第3のビーム光を放射する変換手段と、 上記光放射手段から出力された上記第1のビーム光と上
記変換手段から放射された上記複数N個の第3のビーム
光とを合成して合成後の第4のビーム光を放射するビー
ム合成手段と、 上記ビーム合成手段から出力された第4のビーム光を空
間的にサンプリングして、サンプリングした複数M個の
第5のビーム光を出力するサンプリング手段と、 上記サンプリング手段から出力される複数M個の第5の
ビーム光をそれぞれ光電変換して、光電変換した複数M
個の第2の無線信号を出力する光電変換手段と、 上記光電変換手段から出力される複数M個の第2の無線
信号をそれぞれ空間に放射することにより、上記複数N
個の第1の無線信号をそれぞれ所定の方向に放射する複
数M個のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする光制
御型フェーズドアレイアンテナ。1. A first light beam having a predetermined first frequency and a plurality of N light beams having frequencies different from each other by a plurality of N first radio signals input from the first frequency, respectively. A light radiating means for radiating the second light beam, and a radiating means for radiating the plurality of N second light beams radiated from the light radiating means so as to have a predetermined beam width and overlap each other. And the spatial distribution of the amplitude distribution and the phase distribution of the plurality of N second light beams superimposed on each other emitted from the radiation means, respectively, Converting means for emitting the third light beam; and combining the first light beam output from the light emitting means and the plurality of N third light beams emitted from the converting means. Fourth beam light A beam combining unit that emits light; a sampling unit that spatially samples the fourth beam light output from the beam combining unit and outputs a plurality of M sampled fifth light beams; Are respectively photoelectrically converted from the plurality of M fifth light beams output from
Photoelectric conversion means for outputting a plurality of second wireless signals; and radiating the plurality of M second wireless signals output from the photoelectric conversion means to a space, thereby obtaining the plurality of N wireless signals.
A plurality of M antenna elements each of which radiates a plurality of first wireless signals in a predetermined direction.
はさらに、上記複数N個の第1の無線信号の放射方向が
変化するように、上記複数N個の第2のビーム光を移相
する複数の光移相手段を備えたことを特徴とする請求項
1記載の光制御型フェーズドアレイアンテナ。2. The optically controlled phased array antenna further includes a plurality of N number of second light beams that are phase-shifted so that the radiation directions of the plurality of N first wireless signals change. 2. The optically controlled phased array antenna according to claim 1, further comprising an optical phase shifter.
はさらに、上記放射手段を移動させる移動手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光制御型フェーズドア
レイアンテナ。3. An optically controlled phased array antenna according to claim 1, wherein said optically controlled phased array antenna further comprises a moving means for moving said radiating means.
される信号に従って所定の変調方式で変調されているこ
とを特徴とする請求項1、2又は3記載の光制御型フェ
ーズドアレイアンテナ。4. The optically controlled phased array according to claim 1, wherein the plurality of N first radio signals are modulated by a predetermined modulation method according to an input signal. antenna.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29672295A JP2899555B2 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Optically controlled phased array antenna |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|
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ID=17837250
Family Applications (1)
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FR2986377B1 (en) * | 2012-01-27 | 2014-03-28 | Thales Sa | TWO-DIMENSION MULTI-BEAM TRAINER, ANTENNA COMPRISING SUCH A MULTI-BEAM TRAINER, AND A SATELLITE TELECOMMUNICATION SYSTEM COMPRISING SUCH ANTENNA |
-
1995
- 1995-11-15 JP JP29672295A patent/JP2899555B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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吉宇,稲垣惠三,三浦龍,唐沢好男,"光空間並列信号処理によるマルチビームアレーアンテナ",電子情報通信学会技術研究報告,AP95−80,1995年11月16日,p.27−p.33 |
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