光制御型アレーアンテナ装置
【課題】不要波を空間に放出することを抑圧できる光制御型アレーアンテナ装置を得る。
【解決手段】多重化された光高周波信号を受信し、光信号と光参照信号とに分配する光放射器２１と、光放射器により分配された光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部３０と、光放射器２１により分配された光参照信号と、光制御走査部３０により出力された開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部２０とを備えるものである。
【解決手段】多重化された光高周波信号を受信し、光信号と光参照信号とに分配する光放射器２１と、光放射器により分配された光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部３０と、光放射器２１により分配された光参照信号と、光制御走査部３０により出力された開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部２０とを備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御型アレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光制御型アレーアンテナ装置は、送信において、複数の電波ビームを形成でき、かつ走査できるものである（例えば、特許文献１参照）。このような従来の光制御型アレーアンテナ装置は、開口分布を形成するフーリエ変換レンズへ入力する光の入射位置を制御することで、実際の電波ビームの指向方向を制御する。
【０００３】
フーリエ変換レンズへの光の入射位置は、放射レンズアレーおよび光放射器で制御しており、光放射器から電波ビームの所望の指向方向に対応した放射レンズアレーのある一部のみに光を送り出すことで動作する。
【０００４】
光放射器より送り出された光は、フーリエ変換レンズでアンテナ開口に対応した光の開口分布に変換され、ファイバアレーに放射されて放射素子アンテナの数にサンプリングされる。サンプリングされた光の開口分布は、光電変換器により高周波信号に変換された後、所望な方向へ放射素子アンテナから放射されることで、電波ビームを制御できるアレーアンテナ装置となる。
【０００５】
このような従来の光制御型アレーアンテナ装置は、複数の電波ビームを形成する際、光の波長を変えて複数の電波ビームに対応する高周波信号を光信号に搬送、かつ多重化する。さらに、光放射器は、それら多重化された光信号を独立に、かつ同時に制御し、フーリエ変換レンズでアンテナ開口分布となる複数の光の開口分布を生成する。その後、ファイバアレーを介して光電変換器で高周波信号に変換される際、複数の高周波信号が同時に生成されて、放射素子アンテナを介して空間に放射される。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３９６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
レーダシステム等の大規模な放射電力を必要とするシステムにおいては、光電変換器と放射素子アンテナとの間にある高周波信号用の増幅器で信号レベルを増幅する。その際、従来の光制御型アレーアンテナ装置では、複数の高周波信号を同時に増幅しようとする。このため、増幅率の低下による放射電力の低下や混変調等による、スプリアス等の不要波を空間に放射してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、従来装置と比較して、不要波を空間に放出することを抑圧できる光制御型アレーアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光制御型アレーアンテナ装置は、多重化された光高周波信号を受信し、ビーム走査の元となる光信号と、高周波信号情報の元となる光参照信号とに分配する光放射器と、光放射器により分配された光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部と、光放射器により分配された光参照信号と、光制御走査部により出力された開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の電波ビームに対応して波長分散された光信号ごとに開口分布を有する光信号を生成し、生成した光信号と光参照信号とを合成した合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換し、所望の指向方向に高周波信号を送信することにより、従来装置と比較して、不要波を空間に放出することを抑圧できる光制御型アレーアンテナ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における光制御型アレーアンテナ装置の構成図である。この光制御型アレーアンテナ装置は、光制御励振部１０、光制御放射部２０、および光制御走査部３０で構成される。
【００１２】
ここで、光制御励振部１０は、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）（ただし、Ｎは、２以上の整数）、および１個の光多重器１５で構成される。さらに、ｎを、１≦ｎ≦Ｎの整数としたときのそれぞれの光高周波発生器１１（ｎ）は、光源１２（ｎ）、高周波信号源１３（ｎ）、および光変調器１４（ｎ）で構成される。
【００１３】
また、光制御放射部２０は、光放射器２１、放射レンズ２２、光合成器２３、光空間波長フィルタ２４、アンテナ開口分割指示部２５、ファイバアレー２６、Ｎ個の光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）、Ｎ個の増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）、およびＮ個の放射素子アンテナ２９（１）〜２９（Ｎ）で構成される。ここで、光空間波長フィルタ２４は、第２の光空間波長フィルタに相当する。
【００１４】
さらに、光制御走査部３０は、ミラー３１、光空間波長フィルタ３２、放射レンズアレー３３、電波ビーム走査指示部３４、およびフーリエ変換レンズ３５で構成される。ここで、光空間波長フィルタ３２は、第１の光空間波長フィルタに相当する。
【００１５】
次に、図１に示した光制御型アレーアンテナ装置の動作について説明する。まず始めに、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）の動作について、ｎ個目の光高周波発生器１１（ｎ）を例にして説明する。光高周波発生器１１（ｎ）において、光源１２（ｎ）で生成された光搬送波信号と、高周波信号源１３（ｎ）で生成された高周波信号とが、光変調器１４（ｎ）に入力される。
【００１６】
光搬送波信号と高周波信号とが入力された光変調器１４（ｎ）は、光搬送波信号をキャリア信号として高周波信号を搬送するように変調され、高周波信号の情報を搬送する光高周波信号を生成する。そして、光高周波発生器１１（ｎ）の出力信号となる。
【００１７】
Ｎ個の電波ビームの送受信を実現させる場合には、光制御励振部１０は、図１に示すように、電波ビームと同数となるＮ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）を有することになる。
【００１８】
そして、光多重器１５は、Ｎ本の光ファイバを介して、それぞれの光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）により発生したＮ個の光高周波信号を受信して多重化し、１つの多重化光信号として出力する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１における光多重器１５で多重化された多重化光信号４０に含まれるＮ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の周波数帯域を示した図である。図２の上段に示したように、ｎ個目の光高周波発生器１１（ｎ）で生成された光高周波信号４１（ｎ）は、周波数ｆｏｐｔ（ｎ）を有し、ビーム走査の元となる光信号４２（ｎ）と、光信号４２（ｎ）から周波数ｆＦＲだけ離れた周波数ｆｏｐｔ（ｎ）＋ｆＦＲを有し、高周波信号情報の元となる光参照信号４３（ｎ）とが含まれている。
【００２０】
そして、Ｎ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の情報は、図２の下段に示したように、各々が干渉しないような十分離れた周波数帯域で、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）のそれぞれにより生成される。そして、このような光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）のそれぞれは、光ファイバを介して光多重器１５に入力され、最終的に１つの多重化光信号４０として波長多重される。
【００２１】
なお、このとき、Ｎ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の情報を搬送する多重化光信号４０の高周波信号の周波数は、キャリアとなる光信号の周波数が異なるため、全て同じ周波数でも問題ない。また、本発明の光制御型アレーアンテナ装置は、上述した変調方式には限定されず、任意の変調方式を適用することが可能である。
【００２２】
光制御励振部１０から出力された、波長多重された高周波信号の情報を搬送する多重化光信号は、光ファイバを介して光放射器２１に入力される。光放射器２１は、図２における周波数ｆopt（１）〜ｆopt（Ｎ）を有し、ビーム走査の元となる光信号４２（１）〜４２（Ｎ）と、図２における周波数ｆopt（１）＋ｆＲＦ〜ｆopt（Ｎ）＋ｆＲＦを有し、高周波信号情報の元となる光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）とに分配する。
【００２３】
そして、分配された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）は、空間へ出力され、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）は、光ファイバを介して放射レンズ２２へ出力される。なお、図２おける光信号４２（１）〜４２（Ｎ）と光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）との関係は、例えば、光信号４２（１）〜４２（Ｎ）が周波数ｆopt（１）＋ｆＲＦ〜ｆopt（Ｎ）＋ｆＲＦを有し、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）が周波数ｆopt（１）〜ｆopt（Ｎ）を有するような逆の関係になった場合にも、本実施の形態１については成立する。
【００２４】
空間へ出力された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）は、光制御走査部３０内のミラー３１を介して光空間波長フィルタ３２へ入力する。光空間波長フィルタ３２は、電波ビーム走査指示部３４より、ビーム走査方向の情報を指定する外部指令（第１の外部指令に相当）を受ける。そして、光空間波長フィルタ３２は、ビーム走査方向の情報に基づいて、多重化された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）を各電波ビームの走査方向に対応した個別の波長を有する光信号に空間的に波長分散して放射レンズアレー３３へ入力する。
【００２５】
さらに、放射レンズアレー３３は、電波ビーム走査指示部３４より、外部指令としてビーム走査方向の情報を受けて動作する。
【００２６】
次に、電波ビーム走査指示部３４による光空間波長フィルタ３２および放射レンズアレー３３の制御方法について、詳しく説明する。まず、光空間波長フィルタ３２および放射レンズアレー３３に対して、電波ビーム走査指示部３４よりビーム走査方向の情報が外部指令として送られる。
【００２７】
放射レンズアレー３３は、複数の電波ビームを同時に走査する場合には、各々の電波ビームに対応した光信号に対して独立に制御する必要がある。そのために、まず、光空間波長フィルタ３２により、各々の電波ビームに対応した個別の波長を有する光信号に波長分散して、放射レンズアレー３３に送る必要がある。
【００２８】
ここでは、一例として、３本の電波ビームを形成する場合について、図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における光空間波長フィルタ３２と放射レンズアレー３３の動作を示す説明図であり、３本の電波ビームを形成する場合を例示している。
【００２９】
光空間波長フィルタ３２に通過型の液晶などを用いると、通過させる信号色、すなわち、通過させる光信号の波長をフィルタ面内で自由に変化させることができる。この機能を用いると、フィルタ面内のある任意の部分から特定の波長を有する光信号のみを通過させる制御が可能となる。
【００３０】
例えば、図３のように、３本の電波ビームに対する走査方向（図３では、仰角＋６０°、０°、−６０°に相当）を光空間波長フィルタ３２の面に空間的に割り当てた場合、各々の電波ビームの走査方向に対応した領域のみに、その電波ビームに対応した個別の波長（図３では、λ１〜λ３に相当）を有する光信号を通過させることが可能となる。
【００３１】
上記で説明した動作により、光空間波長フィルタ３２は、後段にある放射レンズアレー３３に対して、空間的に波長毎に分配して光信号を放射することができる。このため、各電波ビーム走査方向に対応する放射レンズアレー３３上の領域のみに、所望な光信号のみが照射されることになる。
【００３２】
放射レンズアレー３３は、各電波ビームに対応した光信号が照射される領域内において、電波ビーム走査指示部３４より外部指令として送られたビーム走査方向に対応した放射レンズのみを動作させることで、フーリエ変換レンズ３５へビーム走査位置の情報を伝送する。
【００３３】
例えば、３本の電波ビームを形成する場合（Ｎ＝３に相当する場合）には、放射レンズアレー３３より、１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３が、図１に示すように、フーリエ変換レンズ３５に放射される。
【００３４】
フーリエ変換レンズ３５を通過した１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３は、開口分布を有する光信号に変換される。
【００３５】
そのとき、１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１は、１番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’に変換される。同様に、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２は、２番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ２’に、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３は、３番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ３’に変換される。そして、開口分布となる光信号Ｓ１’〜Ｓ３’は、光合成器２３に出力される。
【００３６】
一方、光放射器２１から出力された光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）は、光ファイバを介して放射レンズ２２に伝送される。そして、放射レンズ２２は、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）を、フーリエ変換レンズ３５から出力された１番目〜３番目の電波ビームのそれぞれの走査位相勾配を有する開口分布となる３つの光信号Ｓ１’〜Ｓ３’と同じビーム幅となるように拡大し、光合成器２３に出力する。
【００３７】
光合成器２３は、フーリエ変換レンズ３５を介して出力された光信号Ｓ１’〜Ｓ３’と、放射レンズ２２を介してビーム幅が拡大されて出力された光参照信号とを再度合成し、高周波信号情報を搬送する合成光信号となる。そして、高周波信号情報を搬送する合成光信号は、その後段の光空間波長フィルタ２４に出力される。
【００３８】
光空間波長フィルタ２４は、光合成器２３から出力された複数の電波ビームの合成光信号を、所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させるように、空間的に分割する。この光空間波長フィルタ２４は、先に説明した光空間波長フィルタ３２と同じ動作を有しており、外部指令（第２の外部指令に相当）に基づいて波長ごとに通過する領域を変えることができる。
【００３９】
光空間波長フィルタ２４への外部指令としては、所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナに対応して分割されるアンテナ開口に関する情報（アンテナ開口分割の情報）が、アンテナ開口分割指示部２５より伝送される。
【００４０】
３本の電波ビームを形成する場合、１番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’、２番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ２’、３番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ３’は、図１に示すように、光空間波長フィルタ２４を通過する際に空間的に分割され、その分割形状がそのままファイバアレー２６に投影される。このため、所望な各々のアンテナ開口に光信号を分配して伝送することができる。
【００４１】
ファイバアレー２６により分配された光信号は、光ファイバを介して光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）に入力される。そして、光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）は、光信号から高周波信号への変換を行う。
【００４２】
このとき、変換された高周波信号は、所望な電波ビームを放射する位相を有する電気信号となり、その先にある増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）で所望な振幅に増幅される。そして、最終的に、放射素子アンテナ２９（１）〜２９（Ｎ）から所望なビーム走査方向に高周波信号が放射される。
【００４３】
３本の電波ビームを形成する場合には、アンテナ開口が光空間波長フィルタ２４で形成された分割形状に対応して３つに開口分割され、１〜３番目の電波ビームのそれぞれの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’〜Ｓ３’は、第１〜第３の電波ビーム５１（１）〜５１（３）として空間に放射される。
【００４４】
この際、増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）には、分割された所望の高周波信号のみしか入力されないため、増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）における増幅率の低下や混変調等を招くことなく、増幅できる。この結果、スプリアス等の不要波を空間に放射することを抑圧することができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、複数の電波ビームを放射する際に、複数の電波ビームの高周波信号が増幅器に入力されないように、各々電波ビームに対応したアンテナ開口を設けるためにアンテナ開口を分割する機能を、フーリエ変換光学レンズとファイバアレーとの間に設けられた光空間波長フィルタで行っている。これにより、増幅率の低下や混変調等を招くことなく増幅できるため、スプリアス等の不要波を空間に放射することを抑圧できる光制御型アレーアンテナを得ることができる。
【００４６】
さらに、従来の光制御型アレーアンテナでは、複数の電波ビームを同時に形成した場合には、各々の電波ビームが全開口を用いた動作しかできなかった。このため、例えば、大電力を有する電波ビームと小電力を有する電波ビームの両方を形成したい場合には、電波ビーム間に重み付けができなかった。
【００４７】
しかしながら、本実施の形態１の光制御型アレーアンテナ装置は、アンテナ開口分割が自由にできるため、大電力を有する電波ビームには大規模なアンテナ開口を、小電力を有する電波ビームには小規模なアンテナ開口を割当てることで、リソースの有効活用を図ることが可能となる。
【００４８】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置を適用したＥＣＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｓ）装置の構成図である。先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、図４の構成は、光制御型アレーアンテナ装置に対して情報を与えるレーダシステム６０をさらに備えている。
【００４９】
本実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置は、電波ビームを放射する基本動作としては、先の実施の形態１と同じである。ただし、光制御型アレーアンテナ装置内において、本実施の形態２の図４の構成におけるアンテナ開口分割指示部２５ａおよび電波ビーム走査指示部３４ａの機能が、先の実施の形態１の図１の構成におけるアンテナ開口分割指示部２５および電波ビーム走査指示部３４の機能とは異なる。
【００５０】
アンテナ開口分割指示部２５ａは、レーダシステム６０が見つけた複数のターゲットの個数およびターゲットとの距離の情報を受けることができる。また、電波ビーム走査指示部３４ａは、レーダシステム６０が見つけた複数のターゲットの個数および到来方向情報を受けることができる。
【００５１】
まず、レーダシステム６０は、複数のターゲットを見つけ、それらターゲットの個数および各々の距離の情報を、アンテナ開口分割指示部２５ａに送る。
【００５２】
アンテナ開口分割指示部２５ａは、ターゲットの個数からターゲットと同数のアンテナ開口分割を形成するように、そして、ターゲットの距離情報から、距離が遠いターゲットについては大きい面積のアンテナ開口を割当て、距離が近いターゲットについては小さい面積のアンテナ開口を割当てるように、アンテナ開口分割に関する情報を生成し、外部指令として光空間波長フィルタ２４に指示を出す。
【００５３】
一方、レーダシステム６０は、ターゲットの個数および各々のターゲットが存在する到来方向の情報を、電波ビーム走査指示部３４ａへ送る。電波ビーム走査指示部３４ａは、ターゲットの個数および到来方向の情報から、ターゲットの個数および同数の電波ビームを、ターゲットの到来方向に指向できるように、ビーム走査方向を決定し、外部指令として光空間波長フィルタ３２と放射レンズアレー３３に指示を出す。
【００５４】
また、レーダシステム６０は、ターゲットの個数およびターゲットが照射しているレーダ波の周波数情報を、光制御励振部１０に送る。これに対して、光制御励振部１０は、ターゲットが照射する周波数で、かつターゲットの個数分の高周波信号を搬送する光信号を生成して出力する。
【００５５】
上記のような動作から、本実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置は、ターゲットに妨害波を放射するＥＣＭ装置に適用することができる。このようなＥＣＭ装置は、同時に複数のターゲットが到来するような運用時に、同時に妨害波を送信でき、かつターゲットの距離に応じて最適な電力をアンテナから放射できるように、開口分割制御がなされるため、高性能なＥＣＭ装置となる。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によれば、レーダシステムよりターゲットの個数と距離と到来方向の情報を受け、アンテナ開口分割指示部と電波ビーム走査指示部が、電波ビームの本数と電波ビーム走査方向とアンテナの分割制御を行う。この結果、同時に複数のターゲットが到来するような運用時に、同時に妨害波を送信でき、かつターゲットの距離に応じて最適な電力をアンテナから放射できるように開口分割制御がなされる光制御型アレーアンテナ装置を得ることができ、高性能なＥＣＭ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における光制御型アレーアンテナ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光多重器で多重化された多重化光信号に含まれるＮ個の光高周波信号の周波数帯域を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光空間波長フィルタと放射レンズアレーの動作を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置を適用したＥＣＭ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 光制御励振部、１１（１）〜１１（Ｎ） 光高周波発生器、１２（１）〜１２（Ｎ） 光源、１３（１）〜１３（Ｎ） 高周波信号源、１４（１）〜１４（Ｎ） 光変調器、１５ 光多重器、２０ 光制御放射部、２１ 光放射器、２２ 放射レンズ、２３ 光合成器、２４ 光空間波長フィルタ（第２の光空間波長フィルタ）、２５、２５ａ アンテナ開口分割指示部、２６ ファイバアレー、２７（１）〜２７（Ｎ） 光電変換器、２８（１）〜２８（Ｎ） 増幅器、２９（１）〜２９（Ｎ） 放射素子アンテナ、３０ 光制御走査部、３１ ミラー、３２ 光空間波長フィルタ（第１の光空間波長フィルタ）、３３ 放射レンズアレー、３４、３４ａ 電波ビーム走査指示部、３５ フーリエ変換レンズ、４０ 多重化光信号、４１ 光高周波信号、４２ 光信号、４３ 光参照信号、５１（１） 第１の電波ビーム、５１（２） 第２の電波ビーム、５１（３） 第３の電波ビーム、５１（Ｎ） 第Ｎの電波ビーム、６０ レーダシステム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御型アレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光制御型アレーアンテナ装置は、送信において、複数の電波ビームを形成でき、かつ走査できるものである（例えば、特許文献１参照）。このような従来の光制御型アレーアンテナ装置は、開口分布を形成するフーリエ変換レンズへ入力する光の入射位置を制御することで、実際の電波ビームの指向方向を制御する。
【０００３】
フーリエ変換レンズへの光の入射位置は、放射レンズアレーおよび光放射器で制御しており、光放射器から電波ビームの所望の指向方向に対応した放射レンズアレーのある一部のみに光を送り出すことで動作する。
【０００４】
光放射器より送り出された光は、フーリエ変換レンズでアンテナ開口に対応した光の開口分布に変換され、ファイバアレーに放射されて放射素子アンテナの数にサンプリングされる。サンプリングされた光の開口分布は、光電変換器により高周波信号に変換された後、所望な方向へ放射素子アンテナから放射されることで、電波ビームを制御できるアレーアンテナ装置となる。
【０００５】
このような従来の光制御型アレーアンテナ装置は、複数の電波ビームを形成する際、光の波長を変えて複数の電波ビームに対応する高周波信号を光信号に搬送、かつ多重化する。さらに、光放射器は、それら多重化された光信号を独立に、かつ同時に制御し、フーリエ変換レンズでアンテナ開口分布となる複数の光の開口分布を生成する。その後、ファイバアレーを介して光電変換器で高周波信号に変換される際、複数の高周波信号が同時に生成されて、放射素子アンテナを介して空間に放射される。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３９６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
レーダシステム等の大規模な放射電力を必要とするシステムにおいては、光電変換器と放射素子アンテナとの間にある高周波信号用の増幅器で信号レベルを増幅する。その際、従来の光制御型アレーアンテナ装置では、複数の高周波信号を同時に増幅しようとする。このため、増幅率の低下による放射電力の低下や混変調等による、スプリアス等の不要波を空間に放射してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、従来装置と比較して、不要波を空間に放出することを抑圧できる光制御型アレーアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光制御型アレーアンテナ装置は、多重化された光高周波信号を受信し、ビーム走査の元となる光信号と、高周波信号情報の元となる光参照信号とに分配する光放射器と、光放射器により分配された光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部と、光放射器により分配された光参照信号と、光制御走査部により出力された開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の電波ビームに対応して波長分散された光信号ごとに開口分布を有する光信号を生成し、生成した光信号と光参照信号とを合成した合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換し、所望の指向方向に高周波信号を送信することにより、従来装置と比較して、不要波を空間に放出することを抑圧できる光制御型アレーアンテナ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における光制御型アレーアンテナ装置の構成図である。この光制御型アレーアンテナ装置は、光制御励振部１０、光制御放射部２０、および光制御走査部３０で構成される。
【００１２】
ここで、光制御励振部１０は、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）（ただし、Ｎは、２以上の整数）、および１個の光多重器１５で構成される。さらに、ｎを、１≦ｎ≦Ｎの整数としたときのそれぞれの光高周波発生器１１（ｎ）は、光源１２（ｎ）、高周波信号源１３（ｎ）、および光変調器１４（ｎ）で構成される。
【００１３】
また、光制御放射部２０は、光放射器２１、放射レンズ２２、光合成器２３、光空間波長フィルタ２４、アンテナ開口分割指示部２５、ファイバアレー２６、Ｎ個の光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）、Ｎ個の増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）、およびＮ個の放射素子アンテナ２９（１）〜２９（Ｎ）で構成される。ここで、光空間波長フィルタ２４は、第２の光空間波長フィルタに相当する。
【００１４】
さらに、光制御走査部３０は、ミラー３１、光空間波長フィルタ３２、放射レンズアレー３３、電波ビーム走査指示部３４、およびフーリエ変換レンズ３５で構成される。ここで、光空間波長フィルタ３２は、第１の光空間波長フィルタに相当する。
【００１５】
次に、図１に示した光制御型アレーアンテナ装置の動作について説明する。まず始めに、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）の動作について、ｎ個目の光高周波発生器１１（ｎ）を例にして説明する。光高周波発生器１１（ｎ）において、光源１２（ｎ）で生成された光搬送波信号と、高周波信号源１３（ｎ）で生成された高周波信号とが、光変調器１４（ｎ）に入力される。
【００１６】
光搬送波信号と高周波信号とが入力された光変調器１４（ｎ）は、光搬送波信号をキャリア信号として高周波信号を搬送するように変調され、高周波信号の情報を搬送する光高周波信号を生成する。そして、光高周波発生器１１（ｎ）の出力信号となる。
【００１７】
Ｎ個の電波ビームの送受信を実現させる場合には、光制御励振部１０は、図１に示すように、電波ビームと同数となるＮ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）を有することになる。
【００１８】
そして、光多重器１５は、Ｎ本の光ファイバを介して、それぞれの光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）により発生したＮ個の光高周波信号を受信して多重化し、１つの多重化光信号として出力する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１における光多重器１５で多重化された多重化光信号４０に含まれるＮ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の周波数帯域を示した図である。図２の上段に示したように、ｎ個目の光高周波発生器１１（ｎ）で生成された光高周波信号４１（ｎ）は、周波数ｆｏｐｔ（ｎ）を有し、ビーム走査の元となる光信号４２（ｎ）と、光信号４２（ｎ）から周波数ｆＦＲだけ離れた周波数ｆｏｐｔ（ｎ）＋ｆＦＲを有し、高周波信号情報の元となる光参照信号４３（ｎ）とが含まれている。
【００２０】
そして、Ｎ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の情報は、図２の下段に示したように、各々が干渉しないような十分離れた周波数帯域で、Ｎ個の光高周波発生器１１（１）〜１１（Ｎ）のそれぞれにより生成される。そして、このような光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）のそれぞれは、光ファイバを介して光多重器１５に入力され、最終的に１つの多重化光信号４０として波長多重される。
【００２１】
なお、このとき、Ｎ個の光高周波信号４１（１）〜４１（Ｎ）の情報を搬送する多重化光信号４０の高周波信号の周波数は、キャリアとなる光信号の周波数が異なるため、全て同じ周波数でも問題ない。また、本発明の光制御型アレーアンテナ装置は、上述した変調方式には限定されず、任意の変調方式を適用することが可能である。
【００２２】
光制御励振部１０から出力された、波長多重された高周波信号の情報を搬送する多重化光信号は、光ファイバを介して光放射器２１に入力される。光放射器２１は、図２における周波数ｆopt（１）〜ｆopt（Ｎ）を有し、ビーム走査の元となる光信号４２（１）〜４２（Ｎ）と、図２における周波数ｆopt（１）＋ｆＲＦ〜ｆopt（Ｎ）＋ｆＲＦを有し、高周波信号情報の元となる光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）とに分配する。
【００２３】
そして、分配された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）は、空間へ出力され、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）は、光ファイバを介して放射レンズ２２へ出力される。なお、図２おける光信号４２（１）〜４２（Ｎ）と光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）との関係は、例えば、光信号４２（１）〜４２（Ｎ）が周波数ｆopt（１）＋ｆＲＦ〜ｆopt（Ｎ）＋ｆＲＦを有し、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）が周波数ｆopt（１）〜ｆopt（Ｎ）を有するような逆の関係になった場合にも、本実施の形態１については成立する。
【００２４】
空間へ出力された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）は、光制御走査部３０内のミラー３１を介して光空間波長フィルタ３２へ入力する。光空間波長フィルタ３２は、電波ビーム走査指示部３４より、ビーム走査方向の情報を指定する外部指令（第１の外部指令に相当）を受ける。そして、光空間波長フィルタ３２は、ビーム走査方向の情報に基づいて、多重化された光信号４２（１）〜４２（Ｎ）を各電波ビームの走査方向に対応した個別の波長を有する光信号に空間的に波長分散して放射レンズアレー３３へ入力する。
【００２５】
さらに、放射レンズアレー３３は、電波ビーム走査指示部３４より、外部指令としてビーム走査方向の情報を受けて動作する。
【００２６】
次に、電波ビーム走査指示部３４による光空間波長フィルタ３２および放射レンズアレー３３の制御方法について、詳しく説明する。まず、光空間波長フィルタ３２および放射レンズアレー３３に対して、電波ビーム走査指示部３４よりビーム走査方向の情報が外部指令として送られる。
【００２７】
放射レンズアレー３３は、複数の電波ビームを同時に走査する場合には、各々の電波ビームに対応した光信号に対して独立に制御する必要がある。そのために、まず、光空間波長フィルタ３２により、各々の電波ビームに対応した個別の波長を有する光信号に波長分散して、放射レンズアレー３３に送る必要がある。
【００２８】
ここでは、一例として、３本の電波ビームを形成する場合について、図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における光空間波長フィルタ３２と放射レンズアレー３３の動作を示す説明図であり、３本の電波ビームを形成する場合を例示している。
【００２９】
光空間波長フィルタ３２に通過型の液晶などを用いると、通過させる信号色、すなわち、通過させる光信号の波長をフィルタ面内で自由に変化させることができる。この機能を用いると、フィルタ面内のある任意の部分から特定の波長を有する光信号のみを通過させる制御が可能となる。
【００３０】
例えば、図３のように、３本の電波ビームに対する走査方向（図３では、仰角＋６０°、０°、−６０°に相当）を光空間波長フィルタ３２の面に空間的に割り当てた場合、各々の電波ビームの走査方向に対応した領域のみに、その電波ビームに対応した個別の波長（図３では、λ１〜λ３に相当）を有する光信号を通過させることが可能となる。
【００３１】
上記で説明した動作により、光空間波長フィルタ３２は、後段にある放射レンズアレー３３に対して、空間的に波長毎に分配して光信号を放射することができる。このため、各電波ビーム走査方向に対応する放射レンズアレー３３上の領域のみに、所望な光信号のみが照射されることになる。
【００３２】
放射レンズアレー３３は、各電波ビームに対応した光信号が照射される領域内において、電波ビーム走査指示部３４より外部指令として送られたビーム走査方向に対応した放射レンズのみを動作させることで、フーリエ変換レンズ３５へビーム走査位置の情報を伝送する。
【００３３】
例えば、３本の電波ビームを形成する場合（Ｎ＝３に相当する場合）には、放射レンズアレー３３より、１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３が、図１に示すように、フーリエ変換レンズ３５に放射される。
【００３４】
フーリエ変換レンズ３５を通過した１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３は、開口分布を有する光信号に変換される。
【００３５】
そのとき、１番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ１は、１番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’に変換される。同様に、２番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ２は、２番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ２’に、３番目の電波ビームの走査指示に対応する光信号Ｓ３は、３番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ３’に変換される。そして、開口分布となる光信号Ｓ１’〜Ｓ３’は、光合成器２３に出力される。
【００３６】
一方、光放射器２１から出力された光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）は、光ファイバを介して放射レンズ２２に伝送される。そして、放射レンズ２２は、光参照信号４３（１）〜４３（Ｎ）を、フーリエ変換レンズ３５から出力された１番目〜３番目の電波ビームのそれぞれの走査位相勾配を有する開口分布となる３つの光信号Ｓ１’〜Ｓ３’と同じビーム幅となるように拡大し、光合成器２３に出力する。
【００３７】
光合成器２３は、フーリエ変換レンズ３５を介して出力された光信号Ｓ１’〜Ｓ３’と、放射レンズ２２を介してビーム幅が拡大されて出力された光参照信号とを再度合成し、高周波信号情報を搬送する合成光信号となる。そして、高周波信号情報を搬送する合成光信号は、その後段の光空間波長フィルタ２４に出力される。
【００３８】
光空間波長フィルタ２４は、光合成器２３から出力された複数の電波ビームの合成光信号を、所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させるように、空間的に分割する。この光空間波長フィルタ２４は、先に説明した光空間波長フィルタ３２と同じ動作を有しており、外部指令（第２の外部指令に相当）に基づいて波長ごとに通過する領域を変えることができる。
【００３９】
光空間波長フィルタ２４への外部指令としては、所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナに対応して分割されるアンテナ開口に関する情報（アンテナ開口分割の情報）が、アンテナ開口分割指示部２５より伝送される。
【００４０】
３本の電波ビームを形成する場合、１番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’、２番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ２’、３番目の電波ビームの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ３’は、図１に示すように、光空間波長フィルタ２４を通過する際に空間的に分割され、その分割形状がそのままファイバアレー２６に投影される。このため、所望な各々のアンテナ開口に光信号を分配して伝送することができる。
【００４１】
ファイバアレー２６により分配された光信号は、光ファイバを介して光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）に入力される。そして、光電変換器２７（１）〜２７（Ｎ）は、光信号から高周波信号への変換を行う。
【００４２】
このとき、変換された高周波信号は、所望な電波ビームを放射する位相を有する電気信号となり、その先にある増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）で所望な振幅に増幅される。そして、最終的に、放射素子アンテナ２９（１）〜２９（Ｎ）から所望なビーム走査方向に高周波信号が放射される。
【００４３】
３本の電波ビームを形成する場合には、アンテナ開口が光空間波長フィルタ２４で形成された分割形状に対応して３つに開口分割され、１〜３番目の電波ビームのそれぞれの走査位相勾配を有する開口分布となる光信号Ｓ１’〜Ｓ３’は、第１〜第３の電波ビーム５１（１）〜５１（３）として空間に放射される。
【００４４】
この際、増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）には、分割された所望の高周波信号のみしか入力されないため、増幅器２８（１）〜２８（Ｎ）における増幅率の低下や混変調等を招くことなく、増幅できる。この結果、スプリアス等の不要波を空間に放射することを抑圧することができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、複数の電波ビームを放射する際に、複数の電波ビームの高周波信号が増幅器に入力されないように、各々電波ビームに対応したアンテナ開口を設けるためにアンテナ開口を分割する機能を、フーリエ変換光学レンズとファイバアレーとの間に設けられた光空間波長フィルタで行っている。これにより、増幅率の低下や混変調等を招くことなく増幅できるため、スプリアス等の不要波を空間に放射することを抑圧できる光制御型アレーアンテナを得ることができる。
【００４６】
さらに、従来の光制御型アレーアンテナでは、複数の電波ビームを同時に形成した場合には、各々の電波ビームが全開口を用いた動作しかできなかった。このため、例えば、大電力を有する電波ビームと小電力を有する電波ビームの両方を形成したい場合には、電波ビーム間に重み付けができなかった。
【００４７】
しかしながら、本実施の形態１の光制御型アレーアンテナ装置は、アンテナ開口分割が自由にできるため、大電力を有する電波ビームには大規模なアンテナ開口を、小電力を有する電波ビームには小規模なアンテナ開口を割当てることで、リソースの有効活用を図ることが可能となる。
【００４８】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置を適用したＥＣＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｓ）装置の構成図である。先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、図４の構成は、光制御型アレーアンテナ装置に対して情報を与えるレーダシステム６０をさらに備えている。
【００４９】
本実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置は、電波ビームを放射する基本動作としては、先の実施の形態１と同じである。ただし、光制御型アレーアンテナ装置内において、本実施の形態２の図４の構成におけるアンテナ開口分割指示部２５ａおよび電波ビーム走査指示部３４ａの機能が、先の実施の形態１の図１の構成におけるアンテナ開口分割指示部２５および電波ビーム走査指示部３４の機能とは異なる。
【００５０】
アンテナ開口分割指示部２５ａは、レーダシステム６０が見つけた複数のターゲットの個数およびターゲットとの距離の情報を受けることができる。また、電波ビーム走査指示部３４ａは、レーダシステム６０が見つけた複数のターゲットの個数および到来方向情報を受けることができる。
【００５１】
まず、レーダシステム６０は、複数のターゲットを見つけ、それらターゲットの個数および各々の距離の情報を、アンテナ開口分割指示部２５ａに送る。
【００５２】
アンテナ開口分割指示部２５ａは、ターゲットの個数からターゲットと同数のアンテナ開口分割を形成するように、そして、ターゲットの距離情報から、距離が遠いターゲットについては大きい面積のアンテナ開口を割当て、距離が近いターゲットについては小さい面積のアンテナ開口を割当てるように、アンテナ開口分割に関する情報を生成し、外部指令として光空間波長フィルタ２４に指示を出す。
【００５３】
一方、レーダシステム６０は、ターゲットの個数および各々のターゲットが存在する到来方向の情報を、電波ビーム走査指示部３４ａへ送る。電波ビーム走査指示部３４ａは、ターゲットの個数および到来方向の情報から、ターゲットの個数および同数の電波ビームを、ターゲットの到来方向に指向できるように、ビーム走査方向を決定し、外部指令として光空間波長フィルタ３２と放射レンズアレー３３に指示を出す。
【００５４】
また、レーダシステム６０は、ターゲットの個数およびターゲットが照射しているレーダ波の周波数情報を、光制御励振部１０に送る。これに対して、光制御励振部１０は、ターゲットが照射する周波数で、かつターゲットの個数分の高周波信号を搬送する光信号を生成して出力する。
【００５５】
上記のような動作から、本実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置は、ターゲットに妨害波を放射するＥＣＭ装置に適用することができる。このようなＥＣＭ装置は、同時に複数のターゲットが到来するような運用時に、同時に妨害波を送信でき、かつターゲットの距離に応じて最適な電力をアンテナから放射できるように、開口分割制御がなされるため、高性能なＥＣＭ装置となる。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によれば、レーダシステムよりターゲットの個数と距離と到来方向の情報を受け、アンテナ開口分割指示部と電波ビーム走査指示部が、電波ビームの本数と電波ビーム走査方向とアンテナの分割制御を行う。この結果、同時に複数のターゲットが到来するような運用時に、同時に妨害波を送信でき、かつターゲットの距離に応じて最適な電力をアンテナから放射できるように開口分割制御がなされる光制御型アレーアンテナ装置を得ることができ、高性能なＥＣＭ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における光制御型アレーアンテナ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光多重器で多重化された多重化光信号に含まれるＮ個の光高周波信号の周波数帯域を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光空間波長フィルタと放射レンズアレーの動作を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２における光制御型アレーアンテナ装置を適用したＥＣＭ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 光制御励振部、１１（１）〜１１（Ｎ） 光高周波発生器、１２（１）〜１２（Ｎ） 光源、１３（１）〜１３（Ｎ） 高周波信号源、１４（１）〜１４（Ｎ） 光変調器、１５ 光多重器、２０ 光制御放射部、２１ 光放射器、２２ 放射レンズ、２３ 光合成器、２４ 光空間波長フィルタ（第２の光空間波長フィルタ）、２５、２５ａ アンテナ開口分割指示部、２６ ファイバアレー、２７（１）〜２７（Ｎ） 光電変換器、２８（１）〜２８（Ｎ） 増幅器、２９（１）〜２９（Ｎ） 放射素子アンテナ、３０ 光制御走査部、３１ ミラー、３２ 光空間波長フィルタ（第１の光空間波長フィルタ）、３３ 放射レンズアレー、３４、３４ａ 電波ビーム走査指示部、３５ フーリエ変換レンズ、４０ 多重化光信号、４１ 光高周波信号、４２ 光信号、４３ 光参照信号、５１（１） 第１の電波ビーム、５１（２） 第２の電波ビーム、５１（３） 第３の電波ビーム、５１（Ｎ） 第Ｎの電波ビーム、６０ レーダシステム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重化された光高周波信号を受信し、ビーム走査の元となる光信号と、高周波信号情報の元となる光参照信号とに分配する光放射器と、
前記光放射器により分配された前記光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、前記フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部と、
前記光放射器により分配された前記光参照信号と、前記光制御走査部により出力された前記開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、前記合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部と
を備えることを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御型アレーアンテナ装置において、
前記光制御走査部は、
ビーム走査方向を指定する第１の外部指令に応じて、前記光放射器により分配された前記光信号を、前記所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割する第１の光空間波長フィルタと、
前記第１の外部指令に応じて、前記第１の光空間波長フィルタにより分割されたそれぞれの光信号の前記フーリエ変換レンズへ入力する入射位置を制御する放射レンズアレーと、
前記所望の電波ビームに対応して分割されたビーム走査方向を前記第１の外部指令として前記第１の光空間波長フィルタおよび前記放射レンズアレーに出力することにより、前記フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力させる電波ビーム走査指示部と
を有し、
前記光制御放射部は、
前記光放射器により分配された前記光参照信号と、前記光制御走査部により出力された前記開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成する光合成器と、
光信号を通過させるアンテナ開口を指定する第２の外部指令に応じて、前記光合成器により生成された前記合成光信号を、前記所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナのアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させる第２の光空間波長フィルタと、
前記所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナに対応して分割されたアンテナ開口分割情報をあらかじめ記憶し、前記アンテナ開口分割情報を前記第２の外部指令として前記第２の光空間波長フィルタに出力することにより、前記第２の光空間波長フィルタにより選択的に通過させた合成光信号を光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信させるアンテナ開口分割指示部と
を有する
ことを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光制御型アレーアンテナ装置において、
前記光放射器は、外部のレーダシステムからのターゲットの個数およびターゲットが放射する周波数の情報に基づいて生成された多重化された高周波光信号を受信し、
前記電波ビーム走査指示部は、前記レーダシステムから受信したターゲットの個数およびターゲットの到来方向の情報に基づいて、電波ビームの個数および走査方向を決定して前記第１の外部指令を生成し、
前記アンテナ開口分割指示部は、前記レーダシステムから受信したターゲットの個数およびターゲットの距離の情報に基づいて、電波ビームと同数のアンテナ開口分割を決定し、ターゲットの距離に応じて遠い距離に対しては大きなアンテナ開口を割当て、近い距離に対しては小さな開口を割当てるように前記第２の外部指令を生成する
ことを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【請求項１】
多重化された光高周波信号を受信し、ビーム走査の元となる光信号と、高周波信号情報の元となる光参照信号とに分配する光放射器と、
前記光放射器により分配された前記光信号を、放射する所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割し、分割した波長ごとにフーリエ変換レンズへ入力する光信号の入射位置を制御し、前記フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力する光制御走査部と、
前記光放射器により分配された前記光参照信号と、前記光制御走査部により出力された前記開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成し、前記合成光信号を所望のアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させた後に光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信する光制御放射部と
を備えることを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御型アレーアンテナ装置において、
前記光制御走査部は、
ビーム走査方向を指定する第１の外部指令に応じて、前記光放射器により分配された前記光信号を、前記所望の電波ビームの走査方向に対応した個別の波長ごとに空間的に分割する第１の光空間波長フィルタと、
前記第１の外部指令に応じて、前記第１の光空間波長フィルタにより分割されたそれぞれの光信号の前記フーリエ変換レンズへ入力する入射位置を制御する放射レンズアレーと、
前記所望の電波ビームに対応して分割されたビーム走査方向を前記第１の外部指令として前記第１の光空間波長フィルタおよび前記放射レンズアレーに出力することにより、前記フーリエ変換レンズを介して開口分布を有する光信号を出力させる電波ビーム走査指示部と
を有し、
前記光制御放射部は、
前記光放射器により分配された前記光参照信号と、前記光制御走査部により出力された前記開口分布を有する光信号とを合成して合成光信号を生成する光合成器と、
光信号を通過させるアンテナ開口を指定する第２の外部指令に応じて、前記光合成器により生成された前記合成光信号を、前記所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナのアンテナ開口に対応して波長ごとに選択的に通過させる第２の光空間波長フィルタと、
前記所望の電波ビームを放射するそれぞれのアンテナに対応して分割されたアンテナ開口分割情報をあらかじめ記憶し、前記アンテナ開口分割情報を前記第２の外部指令として前記第２の光空間波長フィルタに出力することにより、前記第２の光空間波長フィルタにより選択的に通過させた合成光信号を光電変換して所望の指向方向に高周波信号を送信させるアンテナ開口分割指示部と
を有する
ことを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光制御型アレーアンテナ装置において、
前記光放射器は、外部のレーダシステムからのターゲットの個数およびターゲットが放射する周波数の情報に基づいて生成された多重化された高周波光信号を受信し、
前記電波ビーム走査指示部は、前記レーダシステムから受信したターゲットの個数およびターゲットの到来方向の情報に基づいて、電波ビームの個数および走査方向を決定して前記第１の外部指令を生成し、
前記アンテナ開口分割指示部は、前記レーダシステムから受信したターゲットの個数およびターゲットの距離の情報に基づいて、電波ビームと同数のアンテナ開口分割を決定し、ターゲットの距離に応じて遠い距離に対しては大きなアンテナ開口を割当て、近い距離に対しては小さな開口を割当てるように前記第２の外部指令を生成する
ことを特徴とする光制御型アレーアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２７８０３３（Ｐ２００８−２７８０３３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１７４８７（Ｐ２００７−１１７４８７）
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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