[发明专利]相控阵天线

说明书

实现能够实现毫米频段的使用并且与以往相比廉价的相控阵天线。相控阵天线(1)具备：光调制器(OM)，其通过以中频信号V_IF(t)与本振信号V_LO(t)的和信号V_IF+LO(t)对输送光CL进行强度调制，生成信号光SL；以及延时器(TD)，其通过给予信号光SL时间延迟Δt1、Δt2、…、Δtn，生成延迟信号光SL'1、SL'2、…、SL'n。各供电电路(Fi)根据延迟信号光SL'i生成供给至辐射元件(Ai)的延迟射频信号V_RF(t－Δti)。

技术领域

本发明涉及相控阵天线。

背景技术

为了实现无线通信的大容量化，使用的频段的宽带化以及高频化逐步发展。近年，不仅微米频段(0.3GHz以上30GHz以下)，毫米频段(30GHz以上300GHz以下)也使用于无线通信。其中，在大气中的衰减较大的60GHz频段作为不容易产生数据的泄露的频段被关注。

60GHz频段的无线通信所使用的天线除了宽带性还要求高增益性。这是因为如上述那样，60GHz频段在大气中的衰减较大。作为具有胜任在60GHz频段的使用的高增益性的天线，例如能够列举阵列天线。这里，阵列天线是指将多个辐射元件排列为阵列状或者矩阵状的天线。

在阵列天线中，通过控制供给至各辐射元件的射频信号(RF信号)的相位，能够使辐射的电磁波的主波束方向变化。具有这样的波束扫描功能的阵列天线被称为相控阵天线，时下被进行大量的研发。

以往的相控阵天线的典型的构成如图11所示。如图11所示，该相控阵天线(1)使用时间延迟元件TD1～TD4对射频信号RF给予时间延迟，(2)并将延迟射频信号RF’1～RF’4供给至辐射元件A1～A4。

然而，图11所示的相控阵天线并不适用于毫米频段的使用。这是因为使用时间延迟元件等电器件不容易对毫米频段的射频信号给予高精度的时间延迟。

因此，在使用毫米频段的相控阵天线中，通常采用使用色散光纤等光学器件，来对射频信号给予高精度的时间延迟的构成。这样的相控阵天线如图12以及图13所示。

图12所示的相控阵天线101具备光源LS1～LS4、光合波器OMP、光调制器OM、光波导OWG、波长分波器WDM、O/E转换器OE1～OE4、以及辐射元件A1～A4。作为光波导OMG，使用由色散介质构成的光波导。在该相控阵天线101中，如以下那样，生成给予了不同的时间延迟Δt1～Δt4的射频信号RF’1～RF’4。

(1)通过对波长不同的输送光CL1～CL4进行合波，生成输送光CL(光合波器OMP)。(2)通过以射频信号RF对输送光CL进行强度调制，生成信号光SL(光调制器OM)。(3)通过给予信号光SL色散ΔD(λ)，生成延迟信号光SL’(光波导OMG)。(4)通过对延迟信号光SL’进行波长分波，生成延迟信号光SL’1～SL’4(波长分波器WDM)。(5)通过对延迟信号光SL’1～SL’4进行O/E转换，生成延迟射频信号RF’1～RF’4(O/E转换器OE1～OE4)。

在图12所示的相控阵天线101中，能够通过变更输送光CL1～CL4的波长，使给予无频率信号RF’1～RF’4的时间延迟Δt1～Δt4变化，由此控制主波束方向(参照专利文献1)。或者，也能够通过变更给予信号光SL的色散ΔD(λ)，使给予无频率信号RF’1～RF’4的时间延迟Δt1～Δt4变化，由此控制主波束方向(参照非专利文献1)。

图13所示的相控阵天线102具备光源LS、光调制器OM、光分路器OD、光波导OWG1～OWG4、O/E转换器OE1～OE4、以及辐射元件A1～A4。光波导OWG1～OWG4由色散不同的光波导，或者，光程不同的光波导构成。在该相控阵天线102中，如以下那样，生成给予了不同的时间延迟Δt1～Δt4的射频信号RF’1～RF’4。