無線通信装置、送信方法、及びプログラム
【課題】 広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換えて用いる通信装置において、広指向性アンテナで信号を送信する場合に、回路規模を抑えて、十分な電力で信号を送信することが困難であった。
【解決手段】 無線通信装置は、入力された信号を複数の信号に分配し、複数の信号の位相をそれぞれ変化させ、複数の信号の電力をそれぞれ増幅し、複数の信号の各々について、複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替え、複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、変化させる位相の量を制御する。
【解決手段】 無線通信装置は、入力された信号を複数の信号に分配し、複数の信号の位相をそれぞれ変化させ、複数の信号の電力をそれぞれ増幅し、複数の信号の各々について、複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替え、複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、変化させる位相の量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換えて信号を送信する無線通信装置、無線通信装置の送信方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、一般的に無指向性アンテナ、あるいはビーム幅が広い広指向性アンテナは、広い角度範囲に存在する無線通信装置と通信できるが、アンテナゲインが大きくないため、通信可能な距離が短い。このため、遠方に存在する無線通信装置と通信するためには、送信電力を大きくする必要がある。一方、ビーム幅の狭い狭指向性アンテナは、アンテナゲインが大きく、通信距離を長くでき、広指向性アンテナと同程度の電力で遠方の無線通信装置と通信できる等の利点がある。しかし、狭指向性アンテナは、狭い角度範囲に存在する無線通信装置としか通信できないという問題がある。
【０００３】
狭指向性アンテナとして、複数のアンテナ素子を並べ、各アンテナ素子に入力される信号の位相が合致している方向に高いアンテナゲインをもつフェーズドアレーアンテナが以前より知られている。フェーズドアレーアンテナは各アンテナ素子に入力される信号の位相を変化させて指向方向やビーム幅を変更することが可能という特徴をもつ。特許文献１や特許文献２には、フェーズドアレーアンテナの一部のアンテナのみを使用することによって広指向性のアンテナパターンが得られることが記載されている。また、フェーズドアレーアンテナとは別の広指向性アンテナと切り替えれば狭指向性と広指向性の両方の特徴を生かした通信が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６４２３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な構成のフェーズドアレーアンテナでは、アンテナ素子の各々に、個別の増幅器が接続されている。図７に、一般的なフェーズドアレーアンテナを用いたＲＦ回路構成の一例を示す。フェーズドアレーアンテナにおける、理想的な受信点での受信電力は前述の個々の増幅器出力が理想的に合成されれば増幅器の個数の２乗倍になる。これは、例えば、複数のアンテナ素子から出力された正弦波の位相が一致する点においては、波が強めあい、振幅がアンテナ素子数倍の電流を有する電波を受信することとなるためである。例えば、図７では、フェーズドアレーアンテナ７０５の４つのアンテナ素子７０５１〜７０５４が放射する電波が理想的に位相が揃って受信されると、アンテナ素子を１つのみ利用する場合のおよそ１６倍の電力で電波を受信することとなる。よって増幅器個々の増幅能力は小さいものでよい。
【０００６】
一方、図７では、特許文献１や特許文献２のように各アンテナ素子と増幅器の間にＲＦ信号をＯＮ／ＯＦＦするためのＲＦスイッチ７０４があり、このＲＦスイッチ７０４の一部をＯＦＦにすることによって、アンテナを広指向性にすることができる。しかしながら、上述の説明から明らかなように、ＲＦスイッチ７０４ｂ〜７０４ｄをＯＦＦとし、アンテナ素子７０５１のみに給電する場合、フェーズドアレイアンテナを用いた場合の理想的な受信点における受信電力は１／１６となる。このため、通信距離が非常に短くなってしまうという課題があった。
【０００７】
これに対し、図８のように広指向性アンテナ８０４用に別回路を構成し、出力電力が大きい増幅器８０２を用いることもできる。しかし、特にＯＦＤＭのようにピーク電力対平均電力比が大きい信号に対して、歪みなく線形的に増幅するためには、極めて高性能な増幅器を用いなければならないという課題があった。
【０００８】
ピーク電力対平均電力比が大きい信号に対しては、図９のように比較的出力電力が小さい増幅器９０３の出力を合成器９０４で合成することが考えられる。しかし、この場合、分配器９０１から分配された信号は、合成器９０４の入力端に至る間に、各伝送路の長さの違いや、増幅器、ＲＦスイッチなどのＩＣの整合等の影響により位相ずれが生じる。このため、合成器９０４において、これらの分配された信号の位相を合わせるため、移相器９０２が挿入される必要があり、回路規模が大きくなるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換える無線通信装置に関する技術であって、回路規模を抑えながら、十分な電力で信号を送信する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信装置は、入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、前記複数の切替手段が、前記複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信装置は、入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号の中心周波数を、１つの基準信号から分配して得られる複数の基準信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、前記複数の基準信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、前記複数の切替手段が、前記複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換える無線通信装置において、回路規模を抑えながら、十分な電力で信号を送信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２】位相制御部の構成例を示すブロック図。
【図３】アレーアンテナのアンテナ素子の一つを広指向性アンテナとして用いる場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図４】周波数変換部を備える無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図５】周波数変換部を備え、基準信号の位相を変化させる無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図６】増幅器の出力を可変とする場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図７】アレーアンテナのアンテナ素子の一つを広指向性アンテナとして用いる場合の従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図８】アレーアンテナと別に広指向性アンテナ用回路を備える従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図９】アレーアンテナと別に広指向性アンテナ用回路を備え、増幅器の出力を合成する場合の従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図１０】移相器を兼用し、増幅器を別にした場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
＜＜実施形態１＞＞
（無線通信装置の構成）
実施形態１に係る無線通信装置の構成例を図１に示す。無線通信装置は、無線周波数（ＲＦ）信号の入力端子１００から信号を入力し、フェーズドアレーアンテナ１０５、又は広指向性アンテナ１０７から電波を放射する。入力されたＲＦ信号は、分配器１０１により複数に分配される。分配器１０１で分配された信号は、移相器１０２へ入力される。移相器１０２は分配された複数のＲＦ信号の位相を変化させて増幅器（ＰＡ）１０３へ入力する。なお、移相器１０２は、分配された複数のＲＦ信号の全部に対して位相を変化させる必要はない。例えば、一部のＲＦ信号について位相を固定して、その一部のＲＦ信号以外の成分について、固定されたＲＦ信号を基準として位相を変化させてもよい。図１の例では、一つのＲＦ信号については位相を変化させない構成の例であり、位相を変化させない場合は、移相器１０２を省略することができる。
【００１６】
増幅器１０３は増幅したＲＦ信号をＲＦスイッチ１０４へ入力する。なお、増幅器１０３は、図の例では、移相器１０２の後段へ挿入されているが、これに限らない。例えば、移相器１０２の前に増幅器１０３を挿入してもよく、また、前後の両方に挿入してもよい。ＲＦスイッチ１０４は、増幅された複数のＲＦ信号を、増幅器１０３の各々に対応するアンテナ素子１０５１〜１０５４と、ＲＦ信号を合成する合成器１０６とから、出力先を切り替える切替装置である。すなわち、ＲＦスイッチ１０４は、無線通信装置がフェーズドアレーアンテナ１０５を用いて信号を送信するか、単一の広指向性アンテナ１０７を用いて信号を送信するかを切り替える。なお、ＲＦスイッチ１０４に入力された信号の出力先は、スイッチ制御部１０９によって制御される。
【００１７】
合成器１０６で合成された信号は、単一の広指向性アンテナ１０７から放射される。なお、信号の合成は、例えば、入力された信号を加算することにより行われる。
【００１８】
フェーズドアレーアンテナ１０５の各アンテナ素子１０５１〜１０５４は、対応する増幅器１０３から入力された信号を放射する。ここで、フェーズドアレーアンテナは複数のアンテナ素子を並べたものであり、アンテナ素子１０５１〜１０５４の各々から入力される信号の位相に応じて特定形状のビームが形成される。すなわち、アンテナ素子１０５１〜１０５４へ入力する信号の位相を制御することにより、形成されるビームの形状を制御することができる。本実施形態においては、アンテナ素子１０５２〜１０５４に対応する移相器１０２において信号の位相を変化させることにより、指向方向やビーム幅を制御する。なお、指向方向とは、例えば、放射されるビームの主軸方向である。本実施形態では、フェーズドアレーアンテナ１０５は狭指向性アンテナとして動作し、アンテナ素子１０５２〜１０５４に対応する移相器１０２は、指向方向の制御に用いられる。
【００１９】
位相制御部１０８は、移相器１０２を制御し、フェーズドアレーアンテナ１０５、及び、合成器１０６へ入力する信号の位相の調整を行う。具体的には、フェーズドアレーアンテナ１０５へ入力する信号については、各アンテナ素子１０５１〜１０５４の初期位相補正、及び指向方向の制御のための位相調整を行う。また、合成器１０６へ入力する信号については、広指向性アンテナ１０７からの出力を大きくするため、信号の位相を略同相とするための位相補正を行う。なお、合成器１０６へ入力する信号の位相は、完全に同相である必要はなく、略同相であればよい。すなわち、入力される複数の信号成分が略同相で足し合わされ、互いに強め合うことができればよい。
【００２０】
本実施形態に係る無線通信装置は、位相制御部１０８が、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７のどちらを用いるかに応じて、異なる量の位相変動をさせるように移相器１０２を制御する。すなわち、位相制御部１０８は、ＲＦスイッチ１０４における信号の出力先に応じて、シフトする信号の位相の量を変化させる。これにより、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７を切り替えて使用するときに、アンテナ間で移相器や増幅器を共用し、回路規模を抑えながら、十分な電力で電波を放射することが可能となる。
【００２１】
（位相制御部の構成）
図２に位相制御部１０８の内部構成の一例を示す。同図において、処理部１０８１は複数の移相器１０２の各々の位相を制御する。また、第一メモリ１０８２はフェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子１０５１〜１０５４の初期位相を補正する値を記憶し、第二メモリ１０８３は合成器１０６の入力位相を合わせるための位相補正値を記憶する。フェーズドアレーアンテナ１０５及び合成器１０６へ信号を入力する場合の初期位相の補正値は予め決定しておき、第一メモリ１０８２、及び第二メモリ１０８３へ記憶しておく。これらの初期値は、例えば製品の出荷前に個別に記憶させておいてもよく、また、使用前に、図示しない受信器との間でテスト信号のやり取りを通じて初期位相を決定し、その結果を記憶させるのであってもよい。
【００２２】
フェーズドアレーアンテナ１０５の各アンテナ素子１０５１〜１０５４における、初期位相を決定する方法の例を以下に示す。まずアンテナ素子１０５１と、別のアンテナ素子の１つ、例えばアンテナ素子１０５２を選択して信号を出力する。具体的には、ＲＦスイッチ１０４ａと１０４ｂとをフェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子１０５１と１０５２に接続する。そして、他のアンテナ素子へは不図示の信号遮断器、例えば増幅器１０３の出力イネーブラ等により、信号が入力されないようにする。そして、アンテナ素子１０５２への入力信号の位相を移相器１０２ａで変化させながら特定の信号を送出する。送出された信号は、フェーズドアレーアンテナ１０５と所定の位置関係にある受信点で、不図示の受信機や、パワーメータ等により受信される。そして、処理部１０８１は、例えば、不図示の受信機等から受信電力に関する情報信号を受信すると、位相の変化量と受信電力との関係を一時記憶する。そして、処理部１０８１は、受信点で受信された合成電力が最大となるアンテナ素子１０５２の位相を探索し、その位相を初期位相補正値として第一メモリ１０８２に記憶させる。
【００２３】
処理部１０８１は、他のアンテナ素子１０５３、１０５４に関しても同様の手順で初期位相の補正値を探索し、第一メモリ１０８２に記憶させる。なお、上述の所定の位置関係は、例えば、アンテナ素子が直線状に配置されている場合、アンテナの配列の中心部分から、配列方向の垂直方向で十分離れた位置とするのが好適である。なお、この位置は、これ以外であっても、アンテナとの相対位置関係が分かる位置であればどこであってもよい。
【００２４】
続いて、広指向性アンテナ１０７において、合成器１０６の入力信号の初期位相の決定方法の例を以下に示す。まずＲＦスイッチ１０４ａと、別のＲＦスイッチの１つ、例えばＲＦスイッチ１０４ｂとを合成器１０６に接続する。そして、他のＲＦスイッチ１０４ｃ、１０４ｄへ入力される信号を不図示の信号遮断器で遮断する。そして、ＲＦスイッチ１０４ｂへの入力信号の位相を移相器１０２ａで変化させながら、特定の信号を送出する。この送出された信号は、所定の受信点で、不図示の受信機、パワーメータ等により受信される。なお、ここでいう所定の受信点は、任意の位置でよい。そして、処理部１０８１は、例えば、不図示の受信機等から受信電力に関する情報信号を受信すると、位相の変化量と受信電力との関係を一時記憶する。そして、処理部１０８１は、受信点で受信された信号の電力が最大となるアンテナ素子１０５２の位相を探索し、その位相を初期位相の補正値として第二メモリ１０８３に記憶させる。他のＲＦスイッチ１０４ｃ、１０４ｄに入力される信号に関しても同様の手順で初期位相補正値を取得し、第二メモリ１０８３に記憶する。
【００２５】
処理部１０８１はスイッチ制御部１０９から、フェーズドアレーアンテナ１０５か、広指向性アンテナ１０７のどちらが選択されたか示す信号を受信する。その値によってフェーズドアレーアンテナ１０５が選択されていれば第一メモリ１０８２から、広指向性アンテナ１０７が選択されていれば第二メモリ１０８３から初期位相の補正値を読み出す。さらに、フェーズドアレーアンテナ１０５が選択された場合、処理部１０８１は、ビームの主軸方向が外部から入力された指向方向となるように、アンテナ素子１０５１〜１０５４へ入力される複数の信号が取るべき位相の値を計算する。そして、計算された位相の値と、第一メモリ１０８２から呼び出した初期位相の補正値とに基づいて、複数の移相器１０２の各々における変化させる位相の量を決定する。ここで、変化させる位相の量は、例えば、計算された位相の値と、初期位相の補正値とを加算したものである。処理部１０８１は、決定した変化させる位相の量に応じて、移相器１０２を制御する。
【００２６】
以上のように、フェーズドアレーアンテナ１０５を用いる場合は、初期位相の補正分に加え、所定の方向にビームの主軸方向が向くように移相器１０２を制御する。また、広指向性アンテナ１０７を用いる場合は、合成後の信号が十分な電力を有するように、合成器１０６へ入力される信号をほぼ同位相とするように移相器１０２を制御する。これにより、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７とを切り替えて使用する場合に、移相器１０２や増幅器１０３の数を増やすことなく、十分な送信信号電力を確保することが可能となる。
【００２７】
＜＜実施形態２＞＞
図３は、図１の無線通信装置において、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の一つ１０５１を広指向性アンテナとして使用する場合の構成例を示した図である。図３では、ＲＦスイッチ３０１は、広指向性アンテナ１０７が選択されているときは合成器１０６の出力を、フェーズドアレーアンテナ１０５が選択されているときはＲＦスイッチ１０４ａから出力された信号を、それぞれ出力する。
【００２８】
図１のように広指向性アンテナを別のアンテナとするとアンテナを広指向性用にカスタマイズできるという効果があり、図３のようにフェーズドアレーアンテナの１つを広指向性用アンテナとして用いると、アンテナ数を減らせるという効果がある。すなわち、図１の無線通信装置と図３の無線通信装置とから、状況に応じて適切な形態を採用することができる。
【００２９】
なお、ＲＦスイッチ３０１での損失により、アンテナ素子１０５１の出力は他のアンテナ素子１０５２〜１０５４より、少なくなることが考えられる。このような損失分やアレー化された回路のゲインの誤差等については、予め個々のアンテナ素子毎にアンテナ出力電力を測定し、不図示のゲイン調整回路で調整することができる。
【００３０】
図６にフェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７の切り替え時に増幅器出力を変更する構成例を示す。図６において、６０３は可変ゲイン増幅器で、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７の切り替えを行うスイッチ制御部１０９に接続されている。このような構成により、アンテナ出力で電力が規制されている場合などでは、可変ゲイン増幅器６０３のゲインを上げることにより、アンテナゲインが低い広指向性アンテナを用いる場合に十分な電力の信号を送信することが可能となる。さらに、フェーズドアレイアンテナを選択している場合、可変ゲイン増幅器６０３で各アンテナに入力する信号レベルを調整できるため、サイドローブの抑制など、所望の指向パターンを形成することが可能となる。
【００３１】
＜＜実施形態３＞＞
本発明の第３の実施形態を図４に示す。同図において図１と同じ番号のものは説明を省略する。ローカル信号の入力端子４０１へ、局部発振器等から出力された基準周波数（ローカル周波数）の正弦波等で表されるローカル信号が入力される。入力されたローカル信号は分配器４０２で分配され、ミキサ４０３へ入力される。ミキサ４０３は、ローカル信号と移相器４０４及び分配器１０１から入力された信号とを乗算し、信号の中心周波数を変換する。
【００３２】
一方、入力端子４００から、中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の信号が入力される。移相器４０４は中間周波数帯で位相を変化させるために挿入される。なお、入力される信号は中間周波数帯の信号でなく、ベースバンド帯の信号であってもよい。
【００３３】
この構成により、実施形態１の構成に比べると、回路規模が大きくなるが、ＲＦ帯の信号と比べて十分低い周波数帯の信号について位相調整することができ、移相器４０４の作成や調整が容易になる。一般的に移相器は周波数が高いほど移相範囲が大きくなるため、本構成例は、中心周波数に対して通信帯域幅が小さい（比帯域が小さい）通信において、特に有効となる。
【００３４】
＜＜実施形態４＞＞
本発明の第４の実施形態を図５に示す。同図において図１、図４と同じ番号のものは説明を省略する。本構成例では、中間周波数帯やベースバンド帯の信号に対して位相を変化させず、ローカル信号の位相を変化させる。移相器５０１はローカル信号の出力回路に挿入されているため、実施形態１に比べ回路規模が大きくなる。しかしながら、例えばミキサ４０３がＩＦ帯の信号をＲＦ帯の信号へ変換する場合、ローカル信号は、ＲＦ帯よりは低い周波数の信号であるため、低い周波数帯において位相調整をすることができる。なお、移相器５０１は、図５に示すように、複数のローカル信号の全部に対して適用する必要はなく、一部に対して適用すればよい。ミキサは、位相を変化させたローカル信号と、中間周波数帯、又はベースバンド帯の複数の信号とを乗算し、中心周波数を変換する。
【００３５】
一般的にローカル周波数は中間周波数帯やベースバンド帯の信号より高い周波数を有するが、単一周波数であるため、移相器５０１の作成、調整が容易になる。さらに、ローカル周波数の位相を変化させるとＲＦ信号は全ての周波数で同じ量の位相変化をするため、フェーズドアレーアンテナ１０５の指向方向に影響しない。よって中心周波数に対して通信帯域幅が大きい場合や、ＲＦ周波数帯で移相器を作成・調整しにくい場合には有効になる。
【００３６】
＜＜その他の実施形態＞＞
上述の説明では、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の数を４、広指向性アンテナ１０７を１つとして説明してきたが、フェーズドアレーアンテナ１０５や広指向性アンテナの本数を限定するものではない。ただし、無線通信装置の限られた大きさの中で実施する場合、広指向性アンテナ１０７が多数存在すると、それにより指向確度が限定されることが考えられる。このため、広指向性アンテナ１０７の本数は、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の数より少数であるのが好適である。また、上述の説明では、フェーズドアレーアンテナ１０５を用いる場合について詳述したが、これに限られない。例えば、上述の例と同様にアレーアンテナを用いる場合でも、所定の方向に電波を放射しないように、当該方向にヌルを形成するように位相を制御してもよい。
【００３７】
また、各実施形態では本発明に直接関係しない部品は省略しているため、フィルタ、増幅器、整合器、減衰器等が必要に応じて挿入される場合もあるが、これらの機能が追加されていても本発明を規制するものではない。
【００３８】
さらに、増幅器の出力からアンテナまでの損失をなるべく小さくするため図１０のように移相器のみをフェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７とで兼用し、増幅器を分けてもよい。
【００３９】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【技術分野】
【０００１】
広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換えて信号を送信する無線通信装置、無線通信装置の送信方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、一般的に無指向性アンテナ、あるいはビーム幅が広い広指向性アンテナは、広い角度範囲に存在する無線通信装置と通信できるが、アンテナゲインが大きくないため、通信可能な距離が短い。このため、遠方に存在する無線通信装置と通信するためには、送信電力を大きくする必要がある。一方、ビーム幅の狭い狭指向性アンテナは、アンテナゲインが大きく、通信距離を長くでき、広指向性アンテナと同程度の電力で遠方の無線通信装置と通信できる等の利点がある。しかし、狭指向性アンテナは、狭い角度範囲に存在する無線通信装置としか通信できないという問題がある。
【０００３】
狭指向性アンテナとして、複数のアンテナ素子を並べ、各アンテナ素子に入力される信号の位相が合致している方向に高いアンテナゲインをもつフェーズドアレーアンテナが以前より知られている。フェーズドアレーアンテナは各アンテナ素子に入力される信号の位相を変化させて指向方向やビーム幅を変更することが可能という特徴をもつ。特許文献１や特許文献２には、フェーズドアレーアンテナの一部のアンテナのみを使用することによって広指向性のアンテナパターンが得られることが記載されている。また、フェーズドアレーアンテナとは別の広指向性アンテナと切り替えれば狭指向性と広指向性の両方の特徴を生かした通信が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６４２３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な構成のフェーズドアレーアンテナでは、アンテナ素子の各々に、個別の増幅器が接続されている。図７に、一般的なフェーズドアレーアンテナを用いたＲＦ回路構成の一例を示す。フェーズドアレーアンテナにおける、理想的な受信点での受信電力は前述の個々の増幅器出力が理想的に合成されれば増幅器の個数の２乗倍になる。これは、例えば、複数のアンテナ素子から出力された正弦波の位相が一致する点においては、波が強めあい、振幅がアンテナ素子数倍の電流を有する電波を受信することとなるためである。例えば、図７では、フェーズドアレーアンテナ７０５の４つのアンテナ素子７０５１〜７０５４が放射する電波が理想的に位相が揃って受信されると、アンテナ素子を１つのみ利用する場合のおよそ１６倍の電力で電波を受信することとなる。よって増幅器個々の増幅能力は小さいものでよい。
【０００６】
一方、図７では、特許文献１や特許文献２のように各アンテナ素子と増幅器の間にＲＦ信号をＯＮ／ＯＦＦするためのＲＦスイッチ７０４があり、このＲＦスイッチ７０４の一部をＯＦＦにすることによって、アンテナを広指向性にすることができる。しかしながら、上述の説明から明らかなように、ＲＦスイッチ７０４ｂ〜７０４ｄをＯＦＦとし、アンテナ素子７０５１のみに給電する場合、フェーズドアレイアンテナを用いた場合の理想的な受信点における受信電力は１／１６となる。このため、通信距離が非常に短くなってしまうという課題があった。
【０００７】
これに対し、図８のように広指向性アンテナ８０４用に別回路を構成し、出力電力が大きい増幅器８０２を用いることもできる。しかし、特にＯＦＤＭのようにピーク電力対平均電力比が大きい信号に対して、歪みなく線形的に増幅するためには、極めて高性能な増幅器を用いなければならないという課題があった。
【０００８】
ピーク電力対平均電力比が大きい信号に対しては、図９のように比較的出力電力が小さい増幅器９０３の出力を合成器９０４で合成することが考えられる。しかし、この場合、分配器９０１から分配された信号は、合成器９０４の入力端に至る間に、各伝送路の長さの違いや、増幅器、ＲＦスイッチなどのＩＣの整合等の影響により位相ずれが生じる。このため、合成器９０４において、これらの分配された信号の位相を合わせるため、移相器９０２が挿入される必要があり、回路規模が大きくなるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換える無線通信装置に関する技術であって、回路規模を抑えながら、十分な電力で信号を送信する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信装置は、入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、前記複数の切替手段が、前記複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信装置は、入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号の中心周波数を、１つの基準信号から分配して得られる複数の基準信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、前記複数の基準信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、前記複数の切替手段が、前記複数の信号の出力先をどのように切り替えたかに基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広指向性アンテナと狭指向性アンテナとを切り換える無線通信装置において、回路規模を抑えながら、十分な電力で信号を送信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図２】位相制御部の構成例を示すブロック図。
【図３】アレーアンテナのアンテナ素子の一つを広指向性アンテナとして用いる場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図４】周波数変換部を備える無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図５】周波数変換部を備え、基準信号の位相を変化させる無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図６】増幅器の出力を可変とする場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図７】アレーアンテナのアンテナ素子の一つを広指向性アンテナとして用いる場合の従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図８】アレーアンテナと別に広指向性アンテナ用回路を備える従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図９】アレーアンテナと別に広指向性アンテナ用回路を備え、増幅器の出力を合成する場合の従来技術に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図１０】移相器を兼用し、増幅器を別にした場合の無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
＜＜実施形態１＞＞
（無線通信装置の構成）
実施形態１に係る無線通信装置の構成例を図１に示す。無線通信装置は、無線周波数（ＲＦ）信号の入力端子１００から信号を入力し、フェーズドアレーアンテナ１０５、又は広指向性アンテナ１０７から電波を放射する。入力されたＲＦ信号は、分配器１０１により複数に分配される。分配器１０１で分配された信号は、移相器１０２へ入力される。移相器１０２は分配された複数のＲＦ信号の位相を変化させて増幅器（ＰＡ）１０３へ入力する。なお、移相器１０２は、分配された複数のＲＦ信号の全部に対して位相を変化させる必要はない。例えば、一部のＲＦ信号について位相を固定して、その一部のＲＦ信号以外の成分について、固定されたＲＦ信号を基準として位相を変化させてもよい。図１の例では、一つのＲＦ信号については位相を変化させない構成の例であり、位相を変化させない場合は、移相器１０２を省略することができる。
【００１６】
増幅器１０３は増幅したＲＦ信号をＲＦスイッチ１０４へ入力する。なお、増幅器１０３は、図の例では、移相器１０２の後段へ挿入されているが、これに限らない。例えば、移相器１０２の前に増幅器１０３を挿入してもよく、また、前後の両方に挿入してもよい。ＲＦスイッチ１０４は、増幅された複数のＲＦ信号を、増幅器１０３の各々に対応するアンテナ素子１０５１〜１０５４と、ＲＦ信号を合成する合成器１０６とから、出力先を切り替える切替装置である。すなわち、ＲＦスイッチ１０４は、無線通信装置がフェーズドアレーアンテナ１０５を用いて信号を送信するか、単一の広指向性アンテナ１０７を用いて信号を送信するかを切り替える。なお、ＲＦスイッチ１０４に入力された信号の出力先は、スイッチ制御部１０９によって制御される。
【００１７】
合成器１０６で合成された信号は、単一の広指向性アンテナ１０７から放射される。なお、信号の合成は、例えば、入力された信号を加算することにより行われる。
【００１８】
フェーズドアレーアンテナ１０５の各アンテナ素子１０５１〜１０５４は、対応する増幅器１０３から入力された信号を放射する。ここで、フェーズドアレーアンテナは複数のアンテナ素子を並べたものであり、アンテナ素子１０５１〜１０５４の各々から入力される信号の位相に応じて特定形状のビームが形成される。すなわち、アンテナ素子１０５１〜１０５４へ入力する信号の位相を制御することにより、形成されるビームの形状を制御することができる。本実施形態においては、アンテナ素子１０５２〜１０５４に対応する移相器１０２において信号の位相を変化させることにより、指向方向やビーム幅を制御する。なお、指向方向とは、例えば、放射されるビームの主軸方向である。本実施形態では、フェーズドアレーアンテナ１０５は狭指向性アンテナとして動作し、アンテナ素子１０５２〜１０５４に対応する移相器１０２は、指向方向の制御に用いられる。
【００１９】
位相制御部１０８は、移相器１０２を制御し、フェーズドアレーアンテナ１０５、及び、合成器１０６へ入力する信号の位相の調整を行う。具体的には、フェーズドアレーアンテナ１０５へ入力する信号については、各アンテナ素子１０５１〜１０５４の初期位相補正、及び指向方向の制御のための位相調整を行う。また、合成器１０６へ入力する信号については、広指向性アンテナ１０７からの出力を大きくするため、信号の位相を略同相とするための位相補正を行う。なお、合成器１０６へ入力する信号の位相は、完全に同相である必要はなく、略同相であればよい。すなわち、入力される複数の信号成分が略同相で足し合わされ、互いに強め合うことができればよい。
【００２０】
本実施形態に係る無線通信装置は、位相制御部１０８が、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７のどちらを用いるかに応じて、異なる量の位相変動をさせるように移相器１０２を制御する。すなわち、位相制御部１０８は、ＲＦスイッチ１０４における信号の出力先に応じて、シフトする信号の位相の量を変化させる。これにより、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７を切り替えて使用するときに、アンテナ間で移相器や増幅器を共用し、回路規模を抑えながら、十分な電力で電波を放射することが可能となる。
【００２１】
（位相制御部の構成）
図２に位相制御部１０８の内部構成の一例を示す。同図において、処理部１０８１は複数の移相器１０２の各々の位相を制御する。また、第一メモリ１０８２はフェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子１０５１〜１０５４の初期位相を補正する値を記憶し、第二メモリ１０８３は合成器１０６の入力位相を合わせるための位相補正値を記憶する。フェーズドアレーアンテナ１０５及び合成器１０６へ信号を入力する場合の初期位相の補正値は予め決定しておき、第一メモリ１０８２、及び第二メモリ１０８３へ記憶しておく。これらの初期値は、例えば製品の出荷前に個別に記憶させておいてもよく、また、使用前に、図示しない受信器との間でテスト信号のやり取りを通じて初期位相を決定し、その結果を記憶させるのであってもよい。
【００２２】
フェーズドアレーアンテナ１０５の各アンテナ素子１０５１〜１０５４における、初期位相を決定する方法の例を以下に示す。まずアンテナ素子１０５１と、別のアンテナ素子の１つ、例えばアンテナ素子１０５２を選択して信号を出力する。具体的には、ＲＦスイッチ１０４ａと１０４ｂとをフェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子１０５１と１０５２に接続する。そして、他のアンテナ素子へは不図示の信号遮断器、例えば増幅器１０３の出力イネーブラ等により、信号が入力されないようにする。そして、アンテナ素子１０５２への入力信号の位相を移相器１０２ａで変化させながら特定の信号を送出する。送出された信号は、フェーズドアレーアンテナ１０５と所定の位置関係にある受信点で、不図示の受信機や、パワーメータ等により受信される。そして、処理部１０８１は、例えば、不図示の受信機等から受信電力に関する情報信号を受信すると、位相の変化量と受信電力との関係を一時記憶する。そして、処理部１０８１は、受信点で受信された合成電力が最大となるアンテナ素子１０５２の位相を探索し、その位相を初期位相補正値として第一メモリ１０８２に記憶させる。
【００２３】
処理部１０８１は、他のアンテナ素子１０５３、１０５４に関しても同様の手順で初期位相の補正値を探索し、第一メモリ１０８２に記憶させる。なお、上述の所定の位置関係は、例えば、アンテナ素子が直線状に配置されている場合、アンテナの配列の中心部分から、配列方向の垂直方向で十分離れた位置とするのが好適である。なお、この位置は、これ以外であっても、アンテナとの相対位置関係が分かる位置であればどこであってもよい。
【００２４】
続いて、広指向性アンテナ１０７において、合成器１０６の入力信号の初期位相の決定方法の例を以下に示す。まずＲＦスイッチ１０４ａと、別のＲＦスイッチの１つ、例えばＲＦスイッチ１０４ｂとを合成器１０６に接続する。そして、他のＲＦスイッチ１０４ｃ、１０４ｄへ入力される信号を不図示の信号遮断器で遮断する。そして、ＲＦスイッチ１０４ｂへの入力信号の位相を移相器１０２ａで変化させながら、特定の信号を送出する。この送出された信号は、所定の受信点で、不図示の受信機、パワーメータ等により受信される。なお、ここでいう所定の受信点は、任意の位置でよい。そして、処理部１０８１は、例えば、不図示の受信機等から受信電力に関する情報信号を受信すると、位相の変化量と受信電力との関係を一時記憶する。そして、処理部１０８１は、受信点で受信された信号の電力が最大となるアンテナ素子１０５２の位相を探索し、その位相を初期位相の補正値として第二メモリ１０８３に記憶させる。他のＲＦスイッチ１０４ｃ、１０４ｄに入力される信号に関しても同様の手順で初期位相補正値を取得し、第二メモリ１０８３に記憶する。
【００２５】
処理部１０８１はスイッチ制御部１０９から、フェーズドアレーアンテナ１０５か、広指向性アンテナ１０７のどちらが選択されたか示す信号を受信する。その値によってフェーズドアレーアンテナ１０５が選択されていれば第一メモリ１０８２から、広指向性アンテナ１０７が選択されていれば第二メモリ１０８３から初期位相の補正値を読み出す。さらに、フェーズドアレーアンテナ１０５が選択された場合、処理部１０８１は、ビームの主軸方向が外部から入力された指向方向となるように、アンテナ素子１０５１〜１０５４へ入力される複数の信号が取るべき位相の値を計算する。そして、計算された位相の値と、第一メモリ１０８２から呼び出した初期位相の補正値とに基づいて、複数の移相器１０２の各々における変化させる位相の量を決定する。ここで、変化させる位相の量は、例えば、計算された位相の値と、初期位相の補正値とを加算したものである。処理部１０８１は、決定した変化させる位相の量に応じて、移相器１０２を制御する。
【００２６】
以上のように、フェーズドアレーアンテナ１０５を用いる場合は、初期位相の補正分に加え、所定の方向にビームの主軸方向が向くように移相器１０２を制御する。また、広指向性アンテナ１０７を用いる場合は、合成後の信号が十分な電力を有するように、合成器１０６へ入力される信号をほぼ同位相とするように移相器１０２を制御する。これにより、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７とを切り替えて使用する場合に、移相器１０２や増幅器１０３の数を増やすことなく、十分な送信信号電力を確保することが可能となる。
【００２７】
＜＜実施形態２＞＞
図３は、図１の無線通信装置において、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の一つ１０５１を広指向性アンテナとして使用する場合の構成例を示した図である。図３では、ＲＦスイッチ３０１は、広指向性アンテナ１０７が選択されているときは合成器１０６の出力を、フェーズドアレーアンテナ１０５が選択されているときはＲＦスイッチ１０４ａから出力された信号を、それぞれ出力する。
【００２８】
図１のように広指向性アンテナを別のアンテナとするとアンテナを広指向性用にカスタマイズできるという効果があり、図３のようにフェーズドアレーアンテナの１つを広指向性用アンテナとして用いると、アンテナ数を減らせるという効果がある。すなわち、図１の無線通信装置と図３の無線通信装置とから、状況に応じて適切な形態を採用することができる。
【００２９】
なお、ＲＦスイッチ３０１での損失により、アンテナ素子１０５１の出力は他のアンテナ素子１０５２〜１０５４より、少なくなることが考えられる。このような損失分やアレー化された回路のゲインの誤差等については、予め個々のアンテナ素子毎にアンテナ出力電力を測定し、不図示のゲイン調整回路で調整することができる。
【００３０】
図６にフェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７の切り替え時に増幅器出力を変更する構成例を示す。図６において、６０３は可変ゲイン増幅器で、フェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７の切り替えを行うスイッチ制御部１０９に接続されている。このような構成により、アンテナ出力で電力が規制されている場合などでは、可変ゲイン増幅器６０３のゲインを上げることにより、アンテナゲインが低い広指向性アンテナを用いる場合に十分な電力の信号を送信することが可能となる。さらに、フェーズドアレイアンテナを選択している場合、可変ゲイン増幅器６０３で各アンテナに入力する信号レベルを調整できるため、サイドローブの抑制など、所望の指向パターンを形成することが可能となる。
【００３１】
＜＜実施形態３＞＞
本発明の第３の実施形態を図４に示す。同図において図１と同じ番号のものは説明を省略する。ローカル信号の入力端子４０１へ、局部発振器等から出力された基準周波数（ローカル周波数）の正弦波等で表されるローカル信号が入力される。入力されたローカル信号は分配器４０２で分配され、ミキサ４０３へ入力される。ミキサ４０３は、ローカル信号と移相器４０４及び分配器１０１から入力された信号とを乗算し、信号の中心周波数を変換する。
【００３２】
一方、入力端子４００から、中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の信号が入力される。移相器４０４は中間周波数帯で位相を変化させるために挿入される。なお、入力される信号は中間周波数帯の信号でなく、ベースバンド帯の信号であってもよい。
【００３３】
この構成により、実施形態１の構成に比べると、回路規模が大きくなるが、ＲＦ帯の信号と比べて十分低い周波数帯の信号について位相調整することができ、移相器４０４の作成や調整が容易になる。一般的に移相器は周波数が高いほど移相範囲が大きくなるため、本構成例は、中心周波数に対して通信帯域幅が小さい（比帯域が小さい）通信において、特に有効となる。
【００３４】
＜＜実施形態４＞＞
本発明の第４の実施形態を図５に示す。同図において図１、図４と同じ番号のものは説明を省略する。本構成例では、中間周波数帯やベースバンド帯の信号に対して位相を変化させず、ローカル信号の位相を変化させる。移相器５０１はローカル信号の出力回路に挿入されているため、実施形態１に比べ回路規模が大きくなる。しかしながら、例えばミキサ４０３がＩＦ帯の信号をＲＦ帯の信号へ変換する場合、ローカル信号は、ＲＦ帯よりは低い周波数の信号であるため、低い周波数帯において位相調整をすることができる。なお、移相器５０１は、図５に示すように、複数のローカル信号の全部に対して適用する必要はなく、一部に対して適用すればよい。ミキサは、位相を変化させたローカル信号と、中間周波数帯、又はベースバンド帯の複数の信号とを乗算し、中心周波数を変換する。
【００３５】
一般的にローカル周波数は中間周波数帯やベースバンド帯の信号より高い周波数を有するが、単一周波数であるため、移相器５０１の作成、調整が容易になる。さらに、ローカル周波数の位相を変化させるとＲＦ信号は全ての周波数で同じ量の位相変化をするため、フェーズドアレーアンテナ１０５の指向方向に影響しない。よって中心周波数に対して通信帯域幅が大きい場合や、ＲＦ周波数帯で移相器を作成・調整しにくい場合には有効になる。
【００３６】
＜＜その他の実施形態＞＞
上述の説明では、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の数を４、広指向性アンテナ１０７を１つとして説明してきたが、フェーズドアレーアンテナ１０５や広指向性アンテナの本数を限定するものではない。ただし、無線通信装置の限られた大きさの中で実施する場合、広指向性アンテナ１０７が多数存在すると、それにより指向確度が限定されることが考えられる。このため、広指向性アンテナ１０７の本数は、フェーズドアレーアンテナ１０５のアンテナ素子の数より少数であるのが好適である。また、上述の説明では、フェーズドアレーアンテナ１０５を用いる場合について詳述したが、これに限られない。例えば、上述の例と同様にアレーアンテナを用いる場合でも、所定の方向に電波を放射しないように、当該方向にヌルを形成するように位相を制御してもよい。
【００３７】
また、各実施形態では本発明に直接関係しない部品は省略しているため、フィルタ、増幅器、整合器、減衰器等が必要に応じて挿入される場合もあるが、これらの機能が追加されていても本発明を規制するものではない。
【００３８】
さらに、増幅器の出力からアンテナまでの損失をなるべく小さくするため図１０のように移相器のみをフェーズドアレーアンテナ１０５と広指向性アンテナ１０７とで兼用し、増幅器を分けてもよい。
【００３９】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、
前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、
前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、
前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段に対応する複数のアンテナへ出力される場合、当該複数のアンテナから信号を送出することにより形成される指向方向が所定の方向となるように、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の信号の各々について、当該信号が前記合成器へ出力される場合、当該合成器へ出力される前記複数の信号の位相が略同相となるように、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
中間周波数帯に属する前記複数の信号について、中心周波数を変換する、複数の変換手段をさらに備え、
前記移相手段は、前記中間周波数帯に属する前記複数の信号の位相を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、
前記複数の信号の中心周波数を、１つのローカル信号から分配して得られる複数のローカル信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、
前記複数のローカル信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、
前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、
前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、を備える無線通信装置における信号の送信方法であって、
複数の切替手段が、前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替えるステップと、
制御手段が、前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御するステップと、
を有することを特徴とする送信方法。
【請求項７】
入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号の中心周波数を、一つのローカル信号から分配して得られる複数のローカル信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、前記複数のローカル信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、を備える無線通信装置における信号の送信方法であって、
複数の切替手段が、前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替えるステップと、
制御手段が、前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御するステップと、
を備えることを特徴とする送信方法。
【請求項８】
コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１】
入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、
前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、
前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、
前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の信号の各々について、前記増幅手段に対応する複数のアンテナへ出力される場合、当該複数のアンテナから信号を送出することにより形成される指向方向が所定の方向となるように、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の信号の各々について、当該信号が前記合成器へ出力される場合、当該合成器へ出力される前記複数の信号の位相が略同相となるように、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
中間周波数帯に属する前記複数の信号について、中心周波数を変換する、複数の変換手段をさらに備え、
前記移相手段は、前記中間周波数帯に属する前記複数の信号の位相を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、
前記複数の信号の中心周波数を、１つのローカル信号から分配して得られる複数のローカル信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、
前記複数のローカル信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、
前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替える、複数の切替手段と、
前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
入力された信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、を備える無線通信装置における信号の送信方法であって、
複数の切替手段が、前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替えるステップと、
制御手段が、前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御するステップと、
を有することを特徴とする送信方法。
【請求項７】
入力されたベースバンド帯または中間周波数帯に属する信号を複数の信号に分配する分配手段と、前記複数の信号の中心周波数を、一つのローカル信号から分配して得られる複数のローカル信号のうち、いずれか１つを用いて変換する複数の変換手段と、前記複数のローカル信号のうち、いずれか１つの位相をそれぞれ変化させる少なくとも１つの移相手段と、前記複数の信号の電力を増幅する複数の増幅手段と、を備える無線通信装置における信号の送信方法であって、
複数の切替手段が、前記複数の信号の各々について、前記複数の増幅手段の各々に対応する複数のアンテナへ出力するか、又は、入力された信号を合成して少なくとも１つのアンテナへ出力する合成器へ出力するかを切り替えるステップと、
制御手段が、前記複数の切替手段による前記複数の信号の出力先に基づいて、前記少なくとも１つの移相手段の各々が変化させる前記位相の量を制御するステップと、
を備えることを特徴とする送信方法。
【請求項８】
コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５０５９（Ｐ２０１３−５０５９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１６３３（Ｐ２０１１−１３１６３３）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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