通信装置およびレーダ装置
【課題】光伝送路の透過位相が変動する場合であっても、各系統に短絡用の切替スイッチを設けることなく、光伝送経路を伝送する光信号の位相を補正することができる通信装置、レーダ装置を得る。
【解決手段】本発明にかかる通信装置、レーダ装置は、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部１６と、光参照信号が、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部１２ａ、１２ｂと、参照信号出力部１２ａ、１２ｂから出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段２４ａ、２４ｂと、複数の光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段２５と、位相比較手段２５で求められた位相差により、複数の光伝送路９ａ、９ｂを介して伝送される信号の遅延を制御する遅延制御手段２６とを備える。
【解決手段】本発明にかかる通信装置、レーダ装置は、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部１６と、光参照信号が、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部１２ａ、１２ｂと、参照信号出力部１２ａ、１２ｂから出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段２４ａ、２４ｂと、複数の光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段２５と、位相比較手段２５で求められた位相差により、複数の光伝送路９ａ、９ｂを介して伝送される信号の遅延を制御する遅延制御手段２６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離散した位置に配置された複数のアンテナとの信号の伝送を光で行う通信装置およびレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダの分解能向上のため、複数のアンテナを広範囲に分散させて配置し、各分散配置されたアンテナを光ファイバ等で接続する構成が必要とされている。配置する範囲が広範囲になるため、各分散配置アンテナへ接続する複数本の光ファイバの長さは非常に長くなり、また、上記の複数本の光ファイバの配置形状は並行ではなく、放射状にする必要が有る。分散配置アンテナでは、各々の光ファイバの設置場所が異なっているため、光ファイバは、温度差や温度変化等により、長さが変化する。光ファイバの長さの変化については、全ての光ファイバが一様に膨張あるいは収縮するようであればビーム形成の際の位相は一様に変化するため問題にならないが、長さの変動が各光ファイバで一様にならなければ、複数の分散配置アンテナの設定位相が等位相にならず、合成利得が減少する問題がある。このため、従来、複数の分散配置アンテナを接続する伝送路の温度差や温度変化等による位相の変化を補償する通信装置としては、送信信号を各伝送路経由でそれぞれの各分散配置アンテナに送信し、複数系統のうち１系統のみをスイッチで導通から短絡に切り替えて、導通系と短絡系を含む各系統の反射波を合成器で合成後の反射成分から位相を検出し、補正する構成のもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６９８１９、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の通信装置は以上のように構成されているため、１系統のみを導通から短絡にスイッチで順次切り替えて位相を検出する必要があり、複数系統の同時処理ができないという問題点があった。また、スイッチでのインピーダンスのミスマッチによる不要な反射成分が大きくなり、不要な伝送線路からの反射成分も合成してしまうため、スイッチを切り替える度に、伝送線路に接続されている各移相器の透過位相を例えば複数回変更して測定し、平均化し、不要な反射成分を低減する必要があり、この間は、常に短絡した系が存在することになり、全系統を導通状態にした通常運用ができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数のアンテナに接続される光伝送路の透過位相が変動する場合であっても、各系統に短絡用の切替スイッチを設けることなく、光伝送経路を伝送する光信号の位相を補正することができる通信装置およびレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による通信装置は、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、信号出力部と複数の光伝送路との間に各々設けられ、光伝送路に入力された光参照信号が、光伝送路とアンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、位相比較手段で求められた位相差により、光伝送路に入力される送信信号又は光伝送路から出力される受信信号の遅延を制御する遅延制御手段とを備えている。
【０００７】
また、この発明による通信装置は、複数のアンテナからの受信信号を、複数のアンテナに各々接続された複数の受信用光伝送路を介して受信部に伝送する通信装置であって、
受信用光伝送路に各々接続される複数の光伝送路を介して受信用光伝送路に入力させる複数の光基準信号を出力する信号出力部と、複数の光伝送路と複数の受信用光伝送路との間に各々設けられ、複数の光伝送路を介して信号出力部から送信された光基準信号を受信用光伝送路に各々入力する複数の入力部と、受信用光伝送路と受信部との間に設けられ、受信用光伝送路を介して送信された光基準信号を電気信号に変換した信号に基づいて受信部に伝送する受信信号の位相を補正する位相補正手段と、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、信号出力部と複数の光伝送路との間に各々設けられ、光伝送路に入力された光参照信号が、光伝送路と入力部の間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、位相比較手段で求められた位相差により光伝送路を介して伝送される前記光基準信号の遅延を制御する遅延制御手段とを備えている。
【０００８】
また、この発明によるレーダ装置は、上記通信装置と、この通信装置と接続される複数のアンテナを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の通信装置およびレーダ装置は、上記のように構成されているので、複数のアンテナに接続される光伝送路の透過位相が変動する場合であっても、光伝送路とアンテナの間に短絡用の切替スイッチを設けることなく、光伝送路を介して伝送される信号の位相を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明のレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の回路系統図である。
【図３】図２に示した光伝送路の透過位相の測定に使用する参照波の位相を表す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の遅延制御手段の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の全体の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の信号反射部の構成の一例を表す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る他の通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係る他の通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１５】この発明の実施の形態８に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１６】この発明の実施の形態９に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーダ装置の構成を示すものである。図１においてアンテナ設備１はそれぞれ分散した位置に配置され、たとえば、同一の目標を探知する場合など、各アンテナ設備１間の送信信号の位相差を制御することでビーム合成を行い、実質的に、各アンテナ設備１を設置した範囲と同等の大きさを持ったアンテナを使用すると同様の効果を得ることができる。また、地上設備２は、上記機能を実現するため、分散した位置に配置されたアンテナ設備１に伝送路３を使用して、位相を制御した送信信号を供給するが、アンテナ設備１の分散する範囲が広く、長距離の伝送を低損失で行う必要があるため、地上設備２からアンテナ設備１への通信伝送は、送信信号を光信号に変換して行っている。伝送路３については、図に示すように、それぞれのアンテナ設備１と地上設備２間は異なる場所どうしを接続するものであるため、日なた、日陰の違いなど、温度等の環境も異なるものとなり、地上設備２では、前記機能のほか、送信信号の、伝送路３間の透過位相やその透過位相の変化による信号位相のずれを補正する機能も必要である。
【００１２】
図２は、本発明を実施するための実施の形態１における通信装置およびレーダ装置の回路系統図を示すものである。
図２において、レーダ送信を行う信号を発生する信号出力部４は、送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６を信号生成部として備え、光信号に変換された送信信号を送信する光ファイバ７、光ファイバ７から出力される光信号を複数の送信信号に分配する分配手段としての光分配手段８で構成される。
信号出力部４から出力される複数の送信信号は、各々光伝送路９ａ、９ｂに入力される。送信信号を伝送する光伝送路９ａは、光信号を伝送する光ファイバ１０ａと、光信号の遅延を調整する光遅延手段１１ａで構成され、同様に光伝送路９ｂは、光信号を伝送する光ファイバ１０ｂと、光信号の遅延を調整する光遅延手段１１ｂで構成される。光伝送路９ａに参照信号出力部１２ａ経由で入力し、信号反射部１３ａ経由で出力される送信信号は、光電変換手段１４ａにより電気信号に変換されてアレイアンテナ１５ａに伝送され、アレイアンテナ１５ａにより空間に送信される。同様に、光伝送路９ｂに参照信号出力部１２ｂ経由で入力し、信号反射部１３ｂ経由で出力される送信信号は、光電変換手段１４ｂにより電気信号に変換されてアレイアンテナ１５ｂに伝送され、アレイアンテナ１５ｂにより空間に送信される。
【００１３】
参照信号生成部１６は、複数の送信信号を伝送する各光伝送路間の透過位相の差を求めるために用いる参照信号を生成するものであり、高周波の電気信号を信号発生手段１７で生成し、電力分配手段１８で分配した後、電光変換手段１９ａ、１９ｂで光信号に変換し、光参照信号として出力する。参照信号生成部１６においては、同一の波長、位相の電気信号で各々変調して生成された複数の光信号を光参照信号として出力させてもよいし、予め位相差が既知である電気信号により変調した各光信号を光参照信号として出力してもよい。また、参照信号は電光変換手段１９ａ、１９ｂで電光変換手段６とは別の波長の光で変換するようにすればよい。このように、電光変換手段１９ａ、１９ｂでは、電光変換手段６とは別の波長の光で変換して光参照信号を生成するようにし、光伝送路を伝送させる信号とは異なる波長の信号にすることで、送信信号を用いた通信時に、光参照信号を用いて位相補正を行うことができる。
【００１４】
信号出力部４と複数の光伝送路９ａ、９ｂとの間には各々、光伝送路９ａ、９ｂに入力された光参照信号が、光伝送路９ａ、９ｂとアレイアンテナ１５ａ、１５ｂとの間に設けられた信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を各々出力する参照信号出力部１２ａ、１２ｂが設けられている。なお、参照信号出力部１２ａ、１２ｂは、光伝送路に光参照信号を入力する参照信号入力機能と光参照信号を出力する参照信号出力機能の両機能を具備したもので、ここでは、分波機能も具備する光合波手段２１ａ、２１ｂ、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを用いる。光合波手段２１ａ、２１ｂは、信号出力部４から入力する送信信号と参照信号生成部１６から入力する光参照信号を重畳させて光伝送路９ａ、９ｂに出力し、光伝送路９ａ、９ｂから入力する光信号から、光の波長の違いから、光参照信号が反射した反射信号のみを分離し、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂに出力する。光合波手段２１ａ、２１ｂから出力された反射信号は、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂより、光電変換手段２４ａ、２４ｂに出力する。光サーキュレータ２０ａ、２０ｂは、光合波手段２１ａ、２１ｂの入力の参照信号と出力の反射信号を分離することで光伝送路への入力ポートおよび出力ポートを構成する。
【００１５】
また、各光伝送路９ａ、９ｂとアレイアンテナ１５ａ、１５ｂとの間には、光参照信号を反射させる信号反射部１３ａ，１３ｂも設けられている。ここでは、信号反射部１３ａ、１３ｂは、図２に示すように、光伝送路９ａ，９ｂから光参照信号を分離する光分波手段２２ａ、２２ｂおよび光反射手段２３ａ、２３ｂで構成するものとし、光の波長の違いにより、光分波手段２２ａ、２２ｂで参照波のみを分離して光反射手段２３ａ、２３ｂで反射し、光伝送路９ａ、９ｂに送り返す。
複数の参照信号出力部１２ａ、１２ｂの光サーキュレータ２０ａ、２０ｂより出力された各反射信号は、光電変換手段２４ａ、２４ｂにより各々電気信号となり、位相比較手段２５で電気信号の位相を比較し、その位相差を基に遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を算出し、光伝送路に入力する光信号である送信信号の遅延を制御する。
また、全体制御手段２７は、レーダ送信と位相補正を含む全体の制御を行う。
【００１６】
このように、図２に示す通信装置およびレーダ装置は、信号出力部４から出力される複数の送信信号を複数の光伝送路９ａ、９ｂに各々入力し、これらの光伝送路９ａ、９ｂを介して複数のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂに送信信号を伝送する送信装置としての通信装置と、光伝送路９ａ、９ｂに各々接続される複数のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂを具備している。なお、図２の各構成要素を図１の構成と比較すると、信号反射部１３ａ、１３ｂ、光電変換手段１４ａ、１４ｂ、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂは、アンテナ設備１内に配置され、光伝送路９ａ、９ｂは伝送路３に該当し、その他は、地上設備２内の各機材に該当する。
【００１７】
次に、動作について説明する。
図２において、信号発生手段５で発生された送信信号は、電光変換手段６で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８で複数系統に分配され、光合波手段２１ａ、２１ｂに入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００１８】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは周波数が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路９ａ，９ｂに入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の出力した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する光路長を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
【００１９】
図３は、参照信号がこの発明の実施の形態１に係る位相補正装置の各部位を経由後の反射信号の位相を表す概念図である。図３にて位相を表す横軸の左端は、図２の信号発生手段１７での信号発生時点とする。図３にて、光遅延手段１１ａ、１１ｂによる位相量をそれぞれφａ、φｂ、そのほかの位相については、例えば、「φ１７〜２１ａ」としたときの「１７〜２１ａ」は、図２の信号発生手段１７から光合波手段２１ａまでの経路を表し、「φ１７〜２１ａ」は信号発生手段１７から光合波手段２１ａまでの透過位相を表す。同様に、図２の各部位を経由して、図３にて位相が横軸の正方向（右方向）に進むことを表す。図２のφ２５ａ、φ２５ｂは、図２の位相比較手段２５に入力される２信号の位相である。
図２に示すとおり、反射信号は、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから光反射手段２３ａ、２３ｂまでの経路を往復するものであるため、位相比較手段２５で比較する位相φ２５ａとφ２５ｂはそれぞれ次のような位相の合計である。
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
他方、位相を揃えるべき送信波の経路に関しては、それぞれの位相φＴａ、φＴｂは式（３）、（４）に示すようになる。
【００２２】
【数３】
【００２３】
【数４】
なお、送信信号の経路について、光分配手段８から光合波手段２１ａ、２１ｂおよび、光分波手段２２ａ、２２ｂから光電変換手段１４ａ、１４ｂを経てアレイアンテナ１５ａ、１５ｂまでの経路については、予め位相を揃えておくことで位相ずれの影響の無視できる部分であり、式（３)、（４）からは除外している。
式（１）、（２）、（３）および（４）により、２つの光伝送路の位相ずれφ（＝φＴｂ−φＴａ）は、次のとおり。
【００２４】
【数５】
また、参照波で位相量を測定する際に、既に光遅延手段１１ａ、１１ｂでは位相量φａ、φｂが設定されていること、それに対して、更に光遅延手段１１ａ、１１ｂ合計でφに相当する位相量を制御すればよいため、新たな補正量φａ’、φｂ’は、次のとおり。
【００２５】
【数６】
【００２６】
【数７】
さらに、（６）、（７）を遅延量に変換し、光遅延手段１１ａ、１１ｂには次の制御量Ｌａ、Ｌｂを設定する。
【００２７】
【数８】
【００２８】
【数９】
ただし、ｆ参照波 は、光の周波数ではなく参照波の高周波としての周波数、ＣＦは、光ファイバ中の光の伝播速度である。
【００２９】
以上を含んだ遅延制御手段２６の行う遅延補正処理の動作の流れの一例を図４のフローチャートにより説明する。
【００３０】
遅延補正処理が起動された際に設定されている位相量をφａおよびφｂとする。Ｓ４０１で位相比較手段２５より位相差を入力し、その値を基に、送信系の位相差φを算出する（Ｓ４０２）。このとき、算出した位相差φが十分小さい値に収束していれば、設定されている位相量を変更する必要が無いためＳ４０７に進むが、位相差φが大きい場合は、位相量を変更する必要があり、Ｓ４０４以下を実施する（Ｓ４０３）。
位相差が大きい場合、光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御することにより位相差を補正する必要がある。このため、式（６）、（７）で位相量を算出し（Ｓ４０４）、式（８）、（９）で位相量を遅延量に変換し（Ｓ４０５）、その値を光遅延手段１１ａ、１１ｂに設定する（Ｓ４０６）。光遅延手段１１ａ，１１ｂを制御した後、その設定に対して再度Ｓ４０１から位相ずれを確認し、収束するまで繰り返す。
Ｓ４０３で、位相差が収束している場合は、全体制御手段２７に補正が完了したことを通知し、遅延補正処理を終了する。
なおＳ４０３で位相差が収束しているか判断するための判断基準は、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂに要求されている位相の精度を基に決定するかまたは、Ｓ４０１からＳ４０６までの処理を繰り返した回数によって判断するなど、システム全体の要求を鑑みて設定すればよい。
また、系全体での位相測定誤差と光伝送路上の遅延量の制御の刻み幅が共に十分小さく、更に光伝送路上の遅延量の変化量に制限が無い場合、図４にてＳ４０３の判断を無くし、Ｓ４０２の後にＳ４０４を実施し、Ｓ４０５、Ｓ４０６を実施した後にＳ４０７に処理を移行するようにしても良い。
【００３１】
また、レーダ送信波の送信を含む全体の動作の一例を、図５のフローチャートにより説明する。
全体制御手段２７は、参照信号を発生する信号発生手段１７に参照信号の発生を指示し（Ｓ５０１）、遅延制御手段２６に補正を行うことを指示する（Ｓ５０２）。
遅延制御手段２６では、予め、電気信号のケーブル、光ファイバおよび各デバイスの透過位相を常温で測定しておき準備しておいた透過位相を補正する位相量（φａ＝φａ０、φｂ＝φｂ０）を取得し（Ｓ５１１）、その値を基に式（５）〜式（９）を計算して、光遅延手段１１ａ、１１ｂに補正値を設定する（Ｓ５１２）。その状態で全体制御手段２７より補正の指示を受けると、図４の処理を行い（Ｓ５１３）、補正が終了すると、全体制御手段２７に補正の完了を通知する。このとき、処理終了時の補正の位相量（φａ＝φａ１、φｂ＝φｂ１）は記憶しておき（Ｓ５１４）、次に遅延補正処理が起動されたときに使用する。また、最終的な位相量（φａ＝φａ１、φｂ＝φｂ１）に従い、遅延制御手段２６が出力した補正値は、次に遅延制御手段２６が新たな値を出力するまで、光遅延手段１１ａ、１１ｂで保持される。
【００３２】
全体制御手段２７は、遅延制御手段２６より補正完了の通知を受け取る（Ｓ５０３）と、信号発生手段１７に停止を指示（Ｓ５０４）して参照信号を停止した後、レーダに関する通信の運用を開始する（Ｓ５０５）。その後、全体制御手段２７では、通常運用中に毎回または必要に応じて定期的に遅延制御手段２６を起動（Ｓ５０６、Ｓ５０７）し、遅延制御手段２６は、そのつど、前回の位相量を取得（Ｓ５１５）して遅延補正処理を行い（Ｓ５１６）、補正値を更新する補正が終了すると、全体制御手段２７に補正の完了を通知するとともに、最終的な補正の位相量を記憶（Ｓ５１７）する。全体制御手段２７は、遅延制御手段２６より補正完了の通知を受け取り（Ｓ５０８）、以下、同様に繰り返す。
なお、同じ光伝送路９ａ、９ｂを伝送される送信信号と光参照信号はそれぞれ異なる波長の光で変調されているため、全体制御手段２７は、遅延制御手段２６を起動する際に、２回目からは、レーダ送信のタイミングとは無関係に、補正を実施することができる。
また、全体制御手段２７による制御は、光ファイバ１０ａ、１０ｂの温度差や温度変化等に起因する透過位相変化時に位相補正を可能にする効果があるが、手動等により代替できる場合等、全体制御手段２７を使用するか使用しないかは、運用の形態や条件により、選択することも可能である。全体制御手段２７を使用しない場合、遅延制御手段２６は、図４の遅延補正処理において、Ｓ４０７の処理を実施せずに処理を終了する。
【００３３】
なお、信号発生手段５、１７は、シグナルジェネレータや、任意波形発生器等で実現できる。電光変換手段６、１９ａ、１９ｂは、電気信号に応じてレーザー光を強度変調する光変調器により実現できる。光分配手段８は、光信号用の分配器等で実現できる。電力分配手段１８は、電気信号用の分配器等で実現できる。光合波手段２１ａ、２１ｂや光分波手段２２ａ、２２ｂは、光信号用の合分波器等で実現できる。光電変換手段１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂは、レーザー光で伝達されている強度変調信号を電気信号に変換すること等で実現できる。光遅延手段１１ａ、１１ｂは、ファイバストレッチャ等で実現できる。アレイアンテナ１５ａ、１５ｂを、アレイアンテナではない一般的なアンテナや、開口分割アンテナに変更しても同様な効果が得られる。光反射手段２３ａ、２３ｂは、光反射器や、光の偏光面を回転して反射するファラデーローテーター反射器等で実現できる。位相比較手段２５は高周波用の位相比較器等で実現できる。遅延制御手段２６は、ファイバストレッチャ等の制御回路等を含む信号処理回路で実現できる。
【００３４】
信号反射部１３ａ、１３ｂについて、上記実施例では、光分波手段２２ａ、２２ｂと光反射手段２３ａ、２３ｂで構成したが、図６のように、光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）と、光分波手段２９ａ（２９ｂ）により構成しても良い。図６の構成では、光分波手段２９ａ（２９ｂ）は、光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）より送信信号と光参照信号を入力し、送信信号を光電変換手段１４ａ、１４ｂに、光参照信号を光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）に出力する。光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）は、光分波手段２９ａ（２９ｂ）から入力された光参照信号の反射信号を光ファイバ１０ａおよび１０ｂに送り返す。このため、図６の構成でも信号反射部として使用可能である。
【００３５】
また、参照信号の目的は、複数のアレイアンテナへ接続する、複数の光ファイバの透過位相差を検出するために、同じ周波数で位相関係が既知である信号を提供することである。このため、参照信号生成部１６は、図２では、信号発生手段１７で発生した高周波信号を、電力分配手段１８で複数系統に分配後、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から光信号に変換しているが、電光変換手段で電気信号から光信号に変換後、光分配手段で複数系統に分配する構成でも良い。また、信号発生手段１７で発生する参照波の高周波信号は、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：無変調連続波）であってもパルスであってもよい。ＣＷの参照波を使用した場合、検出可能な位相差は±πの範囲であるため、遅延を制御できる範囲は参照波の高周波信号の波長の範囲に限定される。それに対し、参照波にパルスを使用すると、反射信号としてのパルスの到達時間の情報も加わり、±πの範囲外の位相差を検出し、遅延を制御することも可能になる。参照信号にＣＷを使用するか、パルスを使用するかは、制御する補正の範囲や必要な補正精度などによって選択すれば良い。
【００３６】
図２では、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、信号出力部で必要な系統数の送信信号を各々の光伝送路に送信し、各々の光伝送路の光路長を比較するために、各々の光伝送路に参照信号出力部と信号反射部を設け、参照信号生成部から各々の参照信号出力部に光参照信号を供給し、その信号反射部からの反射信号について位相比較手段で位相比較を行い、補正を行うことが可能である。
【００３７】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出すため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの透過位相の比較を行うにあたり、対象とする光伝送路をスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の透過位相を比較し、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
さらに、参照信号として、高周波で光信号を変調した信号を使用し、光信号を高周波の電気信号に変換された信号の位相差により光伝送路の透過位相の比較を行うため、光の波長（数μｍ）以上の光路差も検出し補正することができる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、アレイアンテナ１５ａおよび１５ｂで送信する送信信号は、信号出力部４で送信信号を発生する際に、信号発生手段５の発生する１信号を電光変換手段６で光信号に変換し、光分配手段８で分配することで、同じ信号を光伝送路９ａ、９ｂを通じてアレイアンテナ１５ａ、１５ｂに送っていた。複数のアンテナを分散配置したレーダでは、従来のフェーズドアレイレーダのように、送信アンテナの各アレイアンテナについて同じ位相、振幅で送信を行う方式の他、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）技術を応用し、各アレイアンテナ毎に位相、振幅を調整した異なる信号を送信、受信する方式もある（たとえば、特開２０１０−２４３２３７および、特開２０１１−１５８４３０参照）が、その場合も、光伝送路どうしの位相変動を補正する必要がある。図７および、図８は、ＭＩＭＯ技術を応用し、信号出力部から各光伝送路に異なる信号を送る構成である。
【００３９】
図７において、レーダ送信を行う信号を発生する信号出力部４ａは、信号生成部として送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５ａ、５ｂ、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６ａ、６ｂを備え、さらに、光ファイバ７ａ、７ｂで構成される。その他、信号出力部４ａ以外に関しては、図２に記載の実施の形態１と同じである。
図７において、信号発生手段５ａで発生された送信信号ａは、電光変換手段６ａで電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７ａを経由後、光合波手段２１ａに入力される。同様に、信号発生手段５ｂで発生された送信信号ｂは、電光変換手段６ｂで電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７ｂを経由後、光合波手段２１ｂに入力される。電光変換手段６ａで使用する光も、電光変換手段６ｂで使用する光も、参照信号を変換する電光変換手段１９ａ、１９ｂとは異なる波長の光である。その後、送信信号ａ、ｂは、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００４０】
図８は、この実施の形態の他の例を表す図である。図８において、レーダ送信を行う送信信号を発生する信号出力部４ｂは、送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５ａ、５ｂ、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６ａ、６ｂ、光合波手段３０、光ファイバ７ｃ、光分波手段８ａで構成される。その他、信号出力部４ｂ以外に関しては、図２に記載の実施の形態１と同じである。
図８において、信号発生手段５ａで発生された送信信号は、電光変換手段６ａで電気信号から光信号に変換され、信号発生手段５ｂで発生された送信信号は、電光変換手段６ｂで電光変換手段６ａとは異なる波長の光で電気信号から光信号に変換される。電光変換手段６ａで光信号に変換された送信信号と電光変換手段６ｂで光信号に変換された送信信号は、光合波手段３０で合波され、光ケーブル７ｃを経由後、光分波手段８ａで波長の違いにより分波され、光合波手段２１ａと光合波手段２１ｂにそれぞれ入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００４１】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路に入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
【００４２】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の測定した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する遅延量を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
図７、図８いずれについても遅延制御手段２６の動作については、図２で示される第１の実施形態と構成、動作とも同じであるので、その説明は省略する。
また、図７、図８では、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に位相を比較し補正を行うことが可能である。
【００４３】
以上のように、図７および、図８に示した通信装置およびレーダ装置のように、各アレイアンテナ毎に位相、振幅を調整した異なる信号を送信する構成にしても、実施の形態１と同様に光伝送路どうしの位相変動を補正することができる。
【００４４】
実施の形態３
実施の形態１および実施の形態２は、いずれもアレイアンテナ１５ａ、１５ｂより送信信号を送信する構成だったが、図９に示すように、アレイアンテナを受信用に使用する構成でも同様に光伝送路の透過位相の補正を行うことができる。
図９では、レーダ信号の受信を行うが、実施の形態１の送信信号と受信信号では、信号の流れが逆となるため、信号出力部４の替わりに信号入力部３２を備え、光電変換手段１４ａ、１４ｂの代わりに電光変換手段３１ａ、３１ｂを備え、送信用のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂの代わりに受信用のアレイアンテナ１５ｃ、１５ｄを備える他は、図２と同様である。
【００４５】
図９において、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した電波は、電光変換手段３１ａ、３１ｂにより光信号に変換され、信号反射部１３ａ、１３ｂから光伝送路９ａ、９ｂに入力し、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で信号入力部３２に送られる。信号入力部３２は、光分配手段８ｂ、光ファイバ７ｄ、光電変換手段３３、受信手段３４で構成され、光信号で送られてきた受信信号を光分配手段８ｂで重畳してビーム合成し、光ファイバ７ｄで光電変換手段３３に送られ、光電変換手段３３で電気信号に変換した後、受信手段３４で受信処理を行う。このとき、光分配手段８ｂでビーム合成を行うためには、それぞれの光伝送路９ａ、９ｂの透過位相をそろえる必要がある。光伝送路９ａ，９ｂの透過位相の変動を補正するために、参照信号生成部１６で生成した光参照信号を参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で光伝送路９ａ、９ｂに入力し、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を光電変換手段２４ａ、２４ｂで電気信号に変換し、位相比較手段２５で位相を比較し、遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御する。遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図９による通信装置およびレーダ装置では、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に透過位相の変動の補正を行うことが可能である。さらに、図９では、各々の受信信号は受信部において、光分配手段８ｂにより合成されたが、受信信号を合成せず、複数の受信手段に入力する構成であっても同様に透過位相の補正を行うことができる。
【００４６】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出して比較するため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの比較を行うにあたり、測定する光伝送路をスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の比較し、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄから光伝送路９ａ、９ｂを介して受信信号を伝送する場合であっても、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
【００４７】
実施の形態４．
実施の形態１および実施の形態２は、いずれもアレイアンテナ１５ａ、１５ｂより送信信号を送信する構成であり、実施の形態３は、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄを受信用に使用する構成だったが、送受信を１つのアレイアンテナで実現し、送受信用のアレイアンテナ１５ｅ、１５ｆで送信および受信を行う構成であっても同様に光伝送路９ａ、９ｂの透過位相の変動の補正を行うことができる。
図１０において、送受信部３５は、図２の信号発生手段５と図９の受信手段３４の機能を併せ持つ送受信手段３６、図２の電光変換手段６と図９の光電変換手段３３の機能を併せ持つ光送受信手段３７、光ファイバ７、光分配手段８ｃから構成される。また、アレイアンテナ側にある光送受信手段３８ａ、３８ｂは光送受信手段３７と同様に、図２の光電変換手段１４ａ、１４ｂと、図９の電光変換手段３１ａ、３１ｂの機能を併せ持つ。アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆは、図２の送信用アレイアンテナ１５ａ、１５ｂの機能と、図９の受信用アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄの機能を併せ持つ。
送受信手段３６では、レーダ信号の送受信を行い、光送受信手段３７は受信、送信の双方向についてレーダの高周波の電気信号と光信号の変換を行う。図１０では、送受信部３５は、実施の形態１の送信信号と受信信号を処理するため、信号出力部４の代わりに送受信部３５を備え、光電変換手段１４ａ、１４ｂの代わりに光送受信手段３８ａ、３８ｂを備え、送信用のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂの代わりに送受信用のアレイアンテナ１５ｅ、１５ｆを備える他は、図２と同様である。
【００４８】
図１０において、送受信手段３６で発生された送信信号は、光送受信手段３７で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８ｃで複数系統に分配され、光合波手段２１ａ、２１ｂに入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光送受信手段３８ａ、３８ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆから空間に送信される。
また、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆで受信した電波は、光送受信手段３８ａ、３８ｂにより光信号に変換され、信号反射部１３ａ、１３ｂから光伝送路９ａ、９ｂに入力し、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で送受信部３５に送られる。送受信部３５は、光信号で送られてきた受信信号を光分配手段８ｃで重畳してビーム合成し、光ファイバ７を経由し光送受信手段３７で電気信号に変換した後、送受信手段３６で受信処理を行う。
【００４９】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路９ａ，９ｂに入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
【００５０】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の出力した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する光路長を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図１０では、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に透過位相の変動の補正を行うことが可能である。
【００５１】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出して比較するため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの透過位相の比較を行うにあたり、対象とする光伝送路９ａ，９ｂをスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の透過位相を比較し、光伝送路９ａおよび９ｂを介してアレイアンテナ１５ｅおよび、１５ｆと送受信部３５の間で送信信号および受信信号を伝送する場合であっても、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
【００５２】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態６の構成の一例を表す図であり、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した電波を受信用光伝送路３９ａ、３９ｂにより受信部４０に送り、受信部４０中のビーム合成手段４１では、受信信号を数値化したデータにＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）と呼ばれる処理などを行うことで、計算によりビーム合成を行う。信号出力部４２は、ビーム合成手段４１で扱う受信信号について、受信用光伝送路３９ａ、３９ｂの温度変化を補正するために基準となる信号を生成するものであり、信号発生手段４３、電光変換手段６、光ファイバ７、光分配手段８により構成する。信号出力部４２で生成した光基準信号は、たとえば図２の送信信号と同様に、光伝送路９ａ、９ｂを経由し、入力部４４ａ、４４ｂから受信用光伝送路３９ａ、３９ｂに供給される。入力部４４ａ、４４ｂはそれぞれ電力結合手段４５ａ、４５ｂで構成される。受信用光伝送路３９ａ，３９ｂはそれぞれ、光ファイバ４６ａ、４６ｂにより構成される。また、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、信号反射部１３ａ、１３ｂ、参照信号生成部１６については、図２のものと同じであり、説明において詳細は省略する。また、光伝送路９ａ、９ｂ、光電変換手段１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ、位相比較手段２５、遅延制御手段２６は、図２の同じ符号のものと同じである。
【００５３】
次に、動作について説明する。
図１１において、信号出力部４２中の信号発生手段４３で生成された基準信号は、電光変換手段６で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８で複数系統に分配され、参照信号出力部１２ａ、１２ｂに入力される。その後、光基準信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、信号反射部１３ａ、１３ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、入力部４４ａ、４４ｂに送られる。このとき、それぞれの入力部４４ａ、４４ｂに位相のそろった基準信号を提供するためには、それぞれの光伝送路９ａ、９ｂの透過位相をそろえる必要がある。光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を補正するために、参照信号生成部１６で生成した光参照信号を参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で光伝送路９ａ、９ｂに入力し、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を光電変換手段２４ａ、２４ｂで電気信号に変換し、位相比較手段２５で位相を比較し、遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御する。遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５４】
信号出力部４２で生成され、光伝送路９ａ、９ｂで伝送された光基準信号は、光電変換手段１４ａ、１４ｂで電気信号に変換され、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄ側にある入力部４４ａ、４４ｂを構成する電力結合手段４５ａ、４５ｂから途中電光変換手段４７ａ、４７ｂで電気信号から光信号に変換され、各々受信用光伝送路３９ａ、３９ｂを構成する光ファイバ４６ａ、４６ｂに入力される。
アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄから出力された受信信号は、光電変換手段１４ａ、１４ｂから出力された基準信号と、電力結合手段４５ａ、４５ｂで結合され、電光変換手段４７ａ、４７ｂで電気信号から光信号に変換される。光信号に変換された信号は、受信用光伝送路３９ａ、３９ｂを構成する光ファイバ４６ａ、４６ｂを経由し、光電変換手段４８ａ、４８ｂで光信号から電気信号に変換後、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換され、位相補正手段５０ａ、５０ｂで電力結合手段４５ａ、４５ｂからＡ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂまでの位相および減衰量の差の補正を行い、ビーム合成手段４１でビーム合成計算を行う。このため、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂは、受信信号および、基準信号を振幅と位相の情報を含んだ、同相成分（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ（以下Ｉチャネルと呼ぶ））と直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ（以下Ｑチャネルと呼ぶ））で数値化し、このＩチャネルとＱチャネルの値を複素数として出力する。ところで、電力結合手段４５ａ、４５ｂからＡ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂまでの２つの系は、受信信号と基準信号が共に伝達するため、系に起因する振幅差や位相差は受信信号と基準信号の両方で同様に発生する。このことから、位相補正手段５０ａ、５０ｂでは、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂが出力する複素数で表現された受信信号を、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂが出力する複素数で表現された基準信号で除算するなどの計算により系に起因する振幅差や位相差を除去できる。
【００５５】
また、図１１では、２つの受信アンテナであるアレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した信号を、２つの光ファイバ４６ａ、４６ｂで伝送し、２つの位相補正手段５０ａ、５０ｂで補正する際に、２つの位相が同一な基準信号を供給する例について説明したが、３つ以上のアレイアンテナで受信した信号を、各々アレイアンテナと同数の光ファイバで伝送し、各々アレイアンテナと同数の位相補正手段で補正する際に、各々位相が同一な基準信号を供給し、位相を補正する場合も、同様に行うことができる。
【００５６】
さらに、図１２は、実施の形態６の構成の他の一例を表す図であり、図１１では、基準信号を光電変換手段１４ａ、１４ｂで電気信号に変換した後、電力結合手段４５ａ、４５ｂで受信信号と結合したが、光電変換手段１４ａ、１４ｂを経ずに光信号のまま光合波手段５１ａ、５１ｂで結合させても良い。図１２の場合、光電変換手段１４ａ、１４ｂを使用しないこと、受信信号と基準信号を、光で結合させるため、電力結合手段４５ａ、４５ｂの代わりに光合波手段５１ａ，５１ｂを使用すること、電光変換手段４７ａ、４７ｂでは、受信信号のみを光信号に変換すること以外は、図１１と同様である。
【００５７】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出すため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの位相の差を検出することができ、検出した位相差に従い光遅延手段１１ａ、１１ｂで遅延を補正することで、同一の位相の基準信号を入力部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄに供給することができる。また、基準信号と参照信号は、異なる波長の光で信号を光信号に変換されるため、基準信号を伝送中の光伝送路９ａ、９ｂに同時に光参照信号を入力しても干渉することが無く、基準信号の伝送中にも補正を行うことができる。さらに、参照信号として、高周波で光信号を変調した信号を使用し、位相差の検出に際しても光信号を高周波の電気信号に変換してから比較を行うため、位相差は光よりも波長の長い高周波の波長に対する位相差で検出され、光の波長（数μｍ）以上の光路差も検出し補正することができる。
このようにして供給する、同一の位相の基準信号を、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄからの受信信号と同じ伝送路を経由させ、その透過位相により受信信号の補正を行うことで、受信信号をデジタル処理を行う場合にも、位相の補正を行うことができ、同時刻の受信についてマルチビームを構成することができるなどの効果もある。
【００５８】
実施の形態６．
実施の形態１ないし実施の形態５はそれぞれ、送信信号、受信信号、基準信号を２本の光伝送路で伝送する光伝送路の補正について示したが、光伝送路が３本以上でも同様に光伝送路の補正は可能であり、光伝送路が３本である一例を図１３に示す。図１３では、光伝送路が３本になり、補正を行う参照信号も３本必要となるため、信号出力部４ｃでは、３分配である光分配手段８ｄを使用して３つの送信信号を発生し、参照信号生成部１６ａでは、信号発生手段１７により発生した参照信号を３分配である電力分配手段１８ａにより３分配し、それぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換する。新たな追加された３本目の送信信号は、参照信号出力部１２ｃ、光伝送路９ｃ、信号反射部１３ｃを介してアレイアンテナ１５ｇより放射される。
【００５９】
光伝送路が２系統の場合と同様、光伝送路９ａ、９ｂ、９ｃの透過位相を測定するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８ａで複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂ、１９ｃの透過位相を比較するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、光合波手段２１ａ、２１ｂ、２１ｃ経由で光伝送路に入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂ，２１ｃで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを経由して出力される。
【００６０】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５ａ、２５ｂにて位相比較される。また、３またはそれ以上の信号の位相を比較するため、１つの反射信号を基準として、ここでは、光電変換手段２４ｂの出力を電力分配手段５２で２分配し、残りの各反射信号と位相比較手段２５ａでφ２５ａとφ２５ｂを、位相比較手段２５ｂでφ２５ｃとφ２５ｂを比較することで、３またはそれ以上の光伝送路の反射信号の位相差を検出する。
遅延制御手段２６ａ、２６ｂで位相差から遅延補正量を求める計算については、式（１）から式（９）を同様に適用するが、基準とする光伝送路は補正量を０とするため、式（６）、式（７）については、次の式（１０）、式（１１）にようにすること以外は同じである。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
【数１１】
以上のように、光伝送路およびアレイアンテナが３系統以上の場合であっても、光伝送路が２系統の場合と同様に、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから光伝送路に入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから取り出して検出した位相差に従い光遅延手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃで遅延を補正することで、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、１５ｇから送信する送信信号相互の位相を制御することができる。
【００６３】
実施の形態７．
図１４は、図１３の構成を一部変更した例である。図１３では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力のうち、光電変換手段２４ｂの出力を２分配し、残りの各反射信号と位相比較手段２５ａでφ２５ａとφ２５ｂを、位相比較手段２５ｂでφ２５ｃとφ２５ｂを比較したが、図１４では、光電変換手段２４ａ、２４ｃの出力を電力切替手段５３で１つずつ選択し、位相比較手段２５ｃでは、電力切替手段５３の選択に従い、順番にφ２５ａとφ２５ｂの位相差とφ２５ｃとφ２５ｂの位相差を出力する。遅延制御手段２６ｃは、それぞれの位相差を基に順に光遅延手段１１ａ、１１ｃの制御を行う。
図１４において、図１３と同一の構成部品に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。また、信号出力部４ａ、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、信号反射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃについては、内部の構成も含めて図１３と同じであるため、図において内部の記述を省略する。
実施の形態６では、光電変換手段２４ａ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力をそれぞれ光電変換手段２４ｂで反射信号を電気信号に変換した出力と比較したが、実施の形態７では、光電変換手段２４ａ、２４ｃの出力を電力切替手段５３で１つずつ切替ながら光電変換手段２４ｂの出力との比較を位相比較手段２５ｃで行い、位相差を基に遅延制御手段２６ｃで、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１４は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号の位相を比較し、遅延量を制御することが可能である。
【００６４】
実施の形態８．
図１５は、光伝送路が３系統以上でも同様に光伝送路の補正を行う更に別の一例を示す。
参照信号生成部１６ｂでは、各々の伝送路に対して光参照信号を供給するとともに、光参照信号の反射信号の位相差を比較する際に、共通の基準として、参照信号を提供する。このため、図１４のように光伝送路が３系統の場合、信号発生手段１７により発生した参照信号を電力分配手段１８ｂで６分配し、そのうちの３信号をそれぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換し、各アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ，１５ｇに至る光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃの透過位相を比較するために使用する。
光参照信号は、図１３と同様に参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃから光伝送路９ａ、９ｂ，９ｃに入力し、反射信号が参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを経由して出力され、それぞれ光電変換手段２４ａ，２４ｂ、２４ｃで電気信号に変換される。電気信号に変換された反射信号はそれぞれ位相比較手段２５ｄ、２５ｅ、２５ｆで参照信号との位相を比較し、位相差を基に遅延制御手段２６ｄ、２６ｅ、２６ｆで光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１５は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号と参照信号の位相差を算出し、遅延量を制御することが可能である。
【００６５】
以上のように、参照信号生成部１６ｂから光伝送路と同数の光参照信号と、光伝送路と同数の参照信号を生成し、光参照信号は各々の光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃに入力してその反射信号を出力し、各々の反射信号を電気信号に変換した結果と参照信号の位相差を算出し、位相差に基づき各々の光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃの光遅延手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃでの遅延量を制御することで、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂおよび、１５ｃから送信する送信信号相互の位相を制御することができる。
【００６６】
実施の形態９
図１６は、図１５の構成を一部変更した例である。参照信号生成部１６ｃでは、信号発生手段１７により発生した参照信号を電力分配手段１８ｃで４分配し、そのうちの３信号をそれぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換し、各アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、１５ｇに至る伝送路の透過位相を測定するために使用する。図１６において、図１５と同一の構成部品に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。
図１５では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力をそれぞれ参照信号と比較したが、図１６では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力を電力切替手段５３ａで１つずつ切替ながら参照信号との位相の比較を位相比較手段２５ｇで行い、位相差を基に遅延制御手段２６ｇで、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１６は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号と参照信号の位相を比較し、遅延量を制御することが可能である。
なお、上記各実施の形態においては、合波、分波を行う手段として、光合波手段、光分波手段を用いるようにしているが、これらは、合波、分波の一部の機能だけでなく、合波機能と分波機能の両方の機能を具備するものである。
また、上記実施の形態２ないし実施の形態９においても、実施の形態１と同様に、全体制御手段２７を追加することで、光伝送路の温度差や温度変化等に起因する透過位相変化時に位相補正を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ アンテナ設備
２ 地上設備
３ 伝送路
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 信号出力部
５、５ａ、５ｂ 信号発生手段
８、８ｂ、８ｃ、８ｄ 光分配手段
８ａ 光分波手段
９ａ、９ｂ、９ｃ 光伝送路
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 光遅延手段
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 参照信号出力部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 信号反射部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ アレイアンテナ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 参照信号生成部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 光サーキュレータ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 光合波手段
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 光電変換手段
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ 位相比較手段
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇ 遅延制御手段
２７ 全体制御手段
３２ 信号入力部
３５ 送受信部
３９ａ、３９ｂ 受信用光伝送路
４０ 受信部
４２ 信号出力部
４３ 信号発生手段
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ 入力部
５０ａ、５０ｂ 位相補正手段
５３、５３ａ 電力切替手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離散した位置に配置された複数のアンテナとの信号の伝送を光で行う通信装置およびレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダの分解能向上のため、複数のアンテナを広範囲に分散させて配置し、各分散配置されたアンテナを光ファイバ等で接続する構成が必要とされている。配置する範囲が広範囲になるため、各分散配置アンテナへ接続する複数本の光ファイバの長さは非常に長くなり、また、上記の複数本の光ファイバの配置形状は並行ではなく、放射状にする必要が有る。分散配置アンテナでは、各々の光ファイバの設置場所が異なっているため、光ファイバは、温度差や温度変化等により、長さが変化する。光ファイバの長さの変化については、全ての光ファイバが一様に膨張あるいは収縮するようであればビーム形成の際の位相は一様に変化するため問題にならないが、長さの変動が各光ファイバで一様にならなければ、複数の分散配置アンテナの設定位相が等位相にならず、合成利得が減少する問題がある。このため、従来、複数の分散配置アンテナを接続する伝送路の温度差や温度変化等による位相の変化を補償する通信装置としては、送信信号を各伝送路経由でそれぞれの各分散配置アンテナに送信し、複数系統のうち１系統のみをスイッチで導通から短絡に切り替えて、導通系と短絡系を含む各系統の反射波を合成器で合成後の反射成分から位相を検出し、補正する構成のもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６９８１９、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の通信装置は以上のように構成されているため、１系統のみを導通から短絡にスイッチで順次切り替えて位相を検出する必要があり、複数系統の同時処理ができないという問題点があった。また、スイッチでのインピーダンスのミスマッチによる不要な反射成分が大きくなり、不要な伝送線路からの反射成分も合成してしまうため、スイッチを切り替える度に、伝送線路に接続されている各移相器の透過位相を例えば複数回変更して測定し、平均化し、不要な反射成分を低減する必要があり、この間は、常に短絡した系が存在することになり、全系統を導通状態にした通常運用ができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数のアンテナに接続される光伝送路の透過位相が変動する場合であっても、各系統に短絡用の切替スイッチを設けることなく、光伝送経路を伝送する光信号の位相を補正することができる通信装置およびレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による通信装置は、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、信号出力部と複数の光伝送路との間に各々設けられ、光伝送路に入力された光参照信号が、光伝送路とアンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、位相比較手段で求められた位相差により、光伝送路に入力される送信信号又は光伝送路から出力される受信信号の遅延を制御する遅延制御手段とを備えている。
【０００７】
また、この発明による通信装置は、複数のアンテナからの受信信号を、複数のアンテナに各々接続された複数の受信用光伝送路を介して受信部に伝送する通信装置であって、
受信用光伝送路に各々接続される複数の光伝送路を介して受信用光伝送路に入力させる複数の光基準信号を出力する信号出力部と、複数の光伝送路と複数の受信用光伝送路との間に各々設けられ、複数の光伝送路を介して信号出力部から送信された光基準信号を受信用光伝送路に各々入力する複数の入力部と、受信用光伝送路と受信部との間に設けられ、受信用光伝送路を介して送信された光基準信号を電気信号に変換した信号に基づいて受信部に伝送する受信信号の位相を補正する位相補正手段と、複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、信号出力部と複数の光伝送路との間に各々設けられ、光伝送路に入力された光参照信号が、光伝送路と入力部の間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、位相比較手段で求められた位相差により光伝送路を介して伝送される前記光基準信号の遅延を制御する遅延制御手段とを備えている。
【０００８】
また、この発明によるレーダ装置は、上記通信装置と、この通信装置と接続される複数のアンテナを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の通信装置およびレーダ装置は、上記のように構成されているので、複数のアンテナに接続される光伝送路の透過位相が変動する場合であっても、光伝送路とアンテナの間に短絡用の切替スイッチを設けることなく、光伝送路を介して伝送される信号の位相を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明のレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の回路系統図である。
【図３】図２に示した光伝送路の透過位相の測定に使用する参照波の位相を表す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の遅延制御手段の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の全体の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る通信装置およびレーダ装置の信号反射部の構成の一例を表す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る他の通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係る他の通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１５】この発明の実施の形態８に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【図１６】この発明の実施の形態９に係る通信装置およびレーダ装置の一例の回路系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーダ装置の構成を示すものである。図１においてアンテナ設備１はそれぞれ分散した位置に配置され、たとえば、同一の目標を探知する場合など、各アンテナ設備１間の送信信号の位相差を制御することでビーム合成を行い、実質的に、各アンテナ設備１を設置した範囲と同等の大きさを持ったアンテナを使用すると同様の効果を得ることができる。また、地上設備２は、上記機能を実現するため、分散した位置に配置されたアンテナ設備１に伝送路３を使用して、位相を制御した送信信号を供給するが、アンテナ設備１の分散する範囲が広く、長距離の伝送を低損失で行う必要があるため、地上設備２からアンテナ設備１への通信伝送は、送信信号を光信号に変換して行っている。伝送路３については、図に示すように、それぞれのアンテナ設備１と地上設備２間は異なる場所どうしを接続するものであるため、日なた、日陰の違いなど、温度等の環境も異なるものとなり、地上設備２では、前記機能のほか、送信信号の、伝送路３間の透過位相やその透過位相の変化による信号位相のずれを補正する機能も必要である。
【００１２】
図２は、本発明を実施するための実施の形態１における通信装置およびレーダ装置の回路系統図を示すものである。
図２において、レーダ送信を行う信号を発生する信号出力部４は、送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６を信号生成部として備え、光信号に変換された送信信号を送信する光ファイバ７、光ファイバ７から出力される光信号を複数の送信信号に分配する分配手段としての光分配手段８で構成される。
信号出力部４から出力される複数の送信信号は、各々光伝送路９ａ、９ｂに入力される。送信信号を伝送する光伝送路９ａは、光信号を伝送する光ファイバ１０ａと、光信号の遅延を調整する光遅延手段１１ａで構成され、同様に光伝送路９ｂは、光信号を伝送する光ファイバ１０ｂと、光信号の遅延を調整する光遅延手段１１ｂで構成される。光伝送路９ａに参照信号出力部１２ａ経由で入力し、信号反射部１３ａ経由で出力される送信信号は、光電変換手段１４ａにより電気信号に変換されてアレイアンテナ１５ａに伝送され、アレイアンテナ１５ａにより空間に送信される。同様に、光伝送路９ｂに参照信号出力部１２ｂ経由で入力し、信号反射部１３ｂ経由で出力される送信信号は、光電変換手段１４ｂにより電気信号に変換されてアレイアンテナ１５ｂに伝送され、アレイアンテナ１５ｂにより空間に送信される。
【００１３】
参照信号生成部１６は、複数の送信信号を伝送する各光伝送路間の透過位相の差を求めるために用いる参照信号を生成するものであり、高周波の電気信号を信号発生手段１７で生成し、電力分配手段１８で分配した後、電光変換手段１９ａ、１９ｂで光信号に変換し、光参照信号として出力する。参照信号生成部１６においては、同一の波長、位相の電気信号で各々変調して生成された複数の光信号を光参照信号として出力させてもよいし、予め位相差が既知である電気信号により変調した各光信号を光参照信号として出力してもよい。また、参照信号は電光変換手段１９ａ、１９ｂで電光変換手段６とは別の波長の光で変換するようにすればよい。このように、電光変換手段１９ａ、１９ｂでは、電光変換手段６とは別の波長の光で変換して光参照信号を生成するようにし、光伝送路を伝送させる信号とは異なる波長の信号にすることで、送信信号を用いた通信時に、光参照信号を用いて位相補正を行うことができる。
【００１４】
信号出力部４と複数の光伝送路９ａ、９ｂとの間には各々、光伝送路９ａ、９ｂに入力された光参照信号が、光伝送路９ａ、９ｂとアレイアンテナ１５ａ、１５ｂとの間に設けられた信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を各々出力する参照信号出力部１２ａ、１２ｂが設けられている。なお、参照信号出力部１２ａ、１２ｂは、光伝送路に光参照信号を入力する参照信号入力機能と光参照信号を出力する参照信号出力機能の両機能を具備したもので、ここでは、分波機能も具備する光合波手段２１ａ、２１ｂ、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを用いる。光合波手段２１ａ、２１ｂは、信号出力部４から入力する送信信号と参照信号生成部１６から入力する光参照信号を重畳させて光伝送路９ａ、９ｂに出力し、光伝送路９ａ、９ｂから入力する光信号から、光の波長の違いから、光参照信号が反射した反射信号のみを分離し、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂに出力する。光合波手段２１ａ、２１ｂから出力された反射信号は、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂより、光電変換手段２４ａ、２４ｂに出力する。光サーキュレータ２０ａ、２０ｂは、光合波手段２１ａ、２１ｂの入力の参照信号と出力の反射信号を分離することで光伝送路への入力ポートおよび出力ポートを構成する。
【００１５】
また、各光伝送路９ａ、９ｂとアレイアンテナ１５ａ、１５ｂとの間には、光参照信号を反射させる信号反射部１３ａ，１３ｂも設けられている。ここでは、信号反射部１３ａ、１３ｂは、図２に示すように、光伝送路９ａ，９ｂから光参照信号を分離する光分波手段２２ａ、２２ｂおよび光反射手段２３ａ、２３ｂで構成するものとし、光の波長の違いにより、光分波手段２２ａ、２２ｂで参照波のみを分離して光反射手段２３ａ、２３ｂで反射し、光伝送路９ａ、９ｂに送り返す。
複数の参照信号出力部１２ａ、１２ｂの光サーキュレータ２０ａ、２０ｂより出力された各反射信号は、光電変換手段２４ａ、２４ｂにより各々電気信号となり、位相比較手段２５で電気信号の位相を比較し、その位相差を基に遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を算出し、光伝送路に入力する光信号である送信信号の遅延を制御する。
また、全体制御手段２７は、レーダ送信と位相補正を含む全体の制御を行う。
【００１６】
このように、図２に示す通信装置およびレーダ装置は、信号出力部４から出力される複数の送信信号を複数の光伝送路９ａ、９ｂに各々入力し、これらの光伝送路９ａ、９ｂを介して複数のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂに送信信号を伝送する送信装置としての通信装置と、光伝送路９ａ、９ｂに各々接続される複数のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂを具備している。なお、図２の各構成要素を図１の構成と比較すると、信号反射部１３ａ、１３ｂ、光電変換手段１４ａ、１４ｂ、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂは、アンテナ設備１内に配置され、光伝送路９ａ、９ｂは伝送路３に該当し、その他は、地上設備２内の各機材に該当する。
【００１７】
次に、動作について説明する。
図２において、信号発生手段５で発生された送信信号は、電光変換手段６で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８で複数系統に分配され、光合波手段２１ａ、２１ｂに入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００１８】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは周波数が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路９ａ，９ｂに入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の出力した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する光路長を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
【００１９】
図３は、参照信号がこの発明の実施の形態１に係る位相補正装置の各部位を経由後の反射信号の位相を表す概念図である。図３にて位相を表す横軸の左端は、図２の信号発生手段１７での信号発生時点とする。図３にて、光遅延手段１１ａ、１１ｂによる位相量をそれぞれφａ、φｂ、そのほかの位相については、例えば、「φ１７〜２１ａ」としたときの「１７〜２１ａ」は、図２の信号発生手段１７から光合波手段２１ａまでの経路を表し、「φ１７〜２１ａ」は信号発生手段１７から光合波手段２１ａまでの透過位相を表す。同様に、図２の各部位を経由して、図３にて位相が横軸の正方向（右方向）に進むことを表す。図２のφ２５ａ、φ２５ｂは、図２の位相比較手段２５に入力される２信号の位相である。
図２に示すとおり、反射信号は、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから光反射手段２３ａ、２３ｂまでの経路を往復するものであるため、位相比較手段２５で比較する位相φ２５ａとφ２５ｂはそれぞれ次のような位相の合計である。
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
他方、位相を揃えるべき送信波の経路に関しては、それぞれの位相φＴａ、φＴｂは式（３）、（４）に示すようになる。
【００２２】
【数３】
【００２３】
【数４】
なお、送信信号の経路について、光分配手段８から光合波手段２１ａ、２１ｂおよび、光分波手段２２ａ、２２ｂから光電変換手段１４ａ、１４ｂを経てアレイアンテナ１５ａ、１５ｂまでの経路については、予め位相を揃えておくことで位相ずれの影響の無視できる部分であり、式（３)、（４）からは除外している。
式（１）、（２）、（３）および（４）により、２つの光伝送路の位相ずれφ（＝φＴｂ−φＴａ）は、次のとおり。
【００２４】
【数５】
また、参照波で位相量を測定する際に、既に光遅延手段１１ａ、１１ｂでは位相量φａ、φｂが設定されていること、それに対して、更に光遅延手段１１ａ、１１ｂ合計でφに相当する位相量を制御すればよいため、新たな補正量φａ’、φｂ’は、次のとおり。
【００２５】
【数６】
【００２６】
【数７】
さらに、（６）、（７）を遅延量に変換し、光遅延手段１１ａ、１１ｂには次の制御量Ｌａ、Ｌｂを設定する。
【００２７】
【数８】
【００２８】
【数９】
ただし、ｆ参照波 は、光の周波数ではなく参照波の高周波としての周波数、ＣＦは、光ファイバ中の光の伝播速度である。
【００２９】
以上を含んだ遅延制御手段２６の行う遅延補正処理の動作の流れの一例を図４のフローチャートにより説明する。
【００３０】
遅延補正処理が起動された際に設定されている位相量をφａおよびφｂとする。Ｓ４０１で位相比較手段２５より位相差を入力し、その値を基に、送信系の位相差φを算出する（Ｓ４０２）。このとき、算出した位相差φが十分小さい値に収束していれば、設定されている位相量を変更する必要が無いためＳ４０７に進むが、位相差φが大きい場合は、位相量を変更する必要があり、Ｓ４０４以下を実施する（Ｓ４０３）。
位相差が大きい場合、光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御することにより位相差を補正する必要がある。このため、式（６）、（７）で位相量を算出し（Ｓ４０４）、式（８）、（９）で位相量を遅延量に変換し（Ｓ４０５）、その値を光遅延手段１１ａ、１１ｂに設定する（Ｓ４０６）。光遅延手段１１ａ，１１ｂを制御した後、その設定に対して再度Ｓ４０１から位相ずれを確認し、収束するまで繰り返す。
Ｓ４０３で、位相差が収束している場合は、全体制御手段２７に補正が完了したことを通知し、遅延補正処理を終了する。
なおＳ４０３で位相差が収束しているか判断するための判断基準は、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂに要求されている位相の精度を基に決定するかまたは、Ｓ４０１からＳ４０６までの処理を繰り返した回数によって判断するなど、システム全体の要求を鑑みて設定すればよい。
また、系全体での位相測定誤差と光伝送路上の遅延量の制御の刻み幅が共に十分小さく、更に光伝送路上の遅延量の変化量に制限が無い場合、図４にてＳ４０３の判断を無くし、Ｓ４０２の後にＳ４０４を実施し、Ｓ４０５、Ｓ４０６を実施した後にＳ４０７に処理を移行するようにしても良い。
【００３１】
また、レーダ送信波の送信を含む全体の動作の一例を、図５のフローチャートにより説明する。
全体制御手段２７は、参照信号を発生する信号発生手段１７に参照信号の発生を指示し（Ｓ５０１）、遅延制御手段２６に補正を行うことを指示する（Ｓ５０２）。
遅延制御手段２６では、予め、電気信号のケーブル、光ファイバおよび各デバイスの透過位相を常温で測定しておき準備しておいた透過位相を補正する位相量（φａ＝φａ０、φｂ＝φｂ０）を取得し（Ｓ５１１）、その値を基に式（５）〜式（９）を計算して、光遅延手段１１ａ、１１ｂに補正値を設定する（Ｓ５１２）。その状態で全体制御手段２７より補正の指示を受けると、図４の処理を行い（Ｓ５１３）、補正が終了すると、全体制御手段２７に補正の完了を通知する。このとき、処理終了時の補正の位相量（φａ＝φａ１、φｂ＝φｂ１）は記憶しておき（Ｓ５１４）、次に遅延補正処理が起動されたときに使用する。また、最終的な位相量（φａ＝φａ１、φｂ＝φｂ１）に従い、遅延制御手段２６が出力した補正値は、次に遅延制御手段２６が新たな値を出力するまで、光遅延手段１１ａ、１１ｂで保持される。
【００３２】
全体制御手段２７は、遅延制御手段２６より補正完了の通知を受け取る（Ｓ５０３）と、信号発生手段１７に停止を指示（Ｓ５０４）して参照信号を停止した後、レーダに関する通信の運用を開始する（Ｓ５０５）。その後、全体制御手段２７では、通常運用中に毎回または必要に応じて定期的に遅延制御手段２６を起動（Ｓ５０６、Ｓ５０７）し、遅延制御手段２６は、そのつど、前回の位相量を取得（Ｓ５１５）して遅延補正処理を行い（Ｓ５１６）、補正値を更新する補正が終了すると、全体制御手段２７に補正の完了を通知するとともに、最終的な補正の位相量を記憶（Ｓ５１７）する。全体制御手段２７は、遅延制御手段２６より補正完了の通知を受け取り（Ｓ５０８）、以下、同様に繰り返す。
なお、同じ光伝送路９ａ、９ｂを伝送される送信信号と光参照信号はそれぞれ異なる波長の光で変調されているため、全体制御手段２７は、遅延制御手段２６を起動する際に、２回目からは、レーダ送信のタイミングとは無関係に、補正を実施することができる。
また、全体制御手段２７による制御は、光ファイバ１０ａ、１０ｂの温度差や温度変化等に起因する透過位相変化時に位相補正を可能にする効果があるが、手動等により代替できる場合等、全体制御手段２７を使用するか使用しないかは、運用の形態や条件により、選択することも可能である。全体制御手段２７を使用しない場合、遅延制御手段２６は、図４の遅延補正処理において、Ｓ４０７の処理を実施せずに処理を終了する。
【００３３】
なお、信号発生手段５、１７は、シグナルジェネレータや、任意波形発生器等で実現できる。電光変換手段６、１９ａ、１９ｂは、電気信号に応じてレーザー光を強度変調する光変調器により実現できる。光分配手段８は、光信号用の分配器等で実現できる。電力分配手段１８は、電気信号用の分配器等で実現できる。光合波手段２１ａ、２１ｂや光分波手段２２ａ、２２ｂは、光信号用の合分波器等で実現できる。光電変換手段１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂは、レーザー光で伝達されている強度変調信号を電気信号に変換すること等で実現できる。光遅延手段１１ａ、１１ｂは、ファイバストレッチャ等で実現できる。アレイアンテナ１５ａ、１５ｂを、アレイアンテナではない一般的なアンテナや、開口分割アンテナに変更しても同様な効果が得られる。光反射手段２３ａ、２３ｂは、光反射器や、光の偏光面を回転して反射するファラデーローテーター反射器等で実現できる。位相比較手段２５は高周波用の位相比較器等で実現できる。遅延制御手段２６は、ファイバストレッチャ等の制御回路等を含む信号処理回路で実現できる。
【００３４】
信号反射部１３ａ、１３ｂについて、上記実施例では、光分波手段２２ａ、２２ｂと光反射手段２３ａ、２３ｂで構成したが、図６のように、光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）と、光分波手段２９ａ（２９ｂ）により構成しても良い。図６の構成では、光分波手段２９ａ（２９ｂ）は、光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）より送信信号と光参照信号を入力し、送信信号を光電変換手段１４ａ、１４ｂに、光参照信号を光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）に出力する。光サーキュレータ２８ａ（２８ｂ）は、光分波手段２９ａ（２９ｂ）から入力された光参照信号の反射信号を光ファイバ１０ａおよび１０ｂに送り返す。このため、図６の構成でも信号反射部として使用可能である。
【００３５】
また、参照信号の目的は、複数のアレイアンテナへ接続する、複数の光ファイバの透過位相差を検出するために、同じ周波数で位相関係が既知である信号を提供することである。このため、参照信号生成部１６は、図２では、信号発生手段１７で発生した高周波信号を、電力分配手段１８で複数系統に分配後、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から光信号に変換しているが、電光変換手段で電気信号から光信号に変換後、光分配手段で複数系統に分配する構成でも良い。また、信号発生手段１７で発生する参照波の高周波信号は、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：無変調連続波）であってもパルスであってもよい。ＣＷの参照波を使用した場合、検出可能な位相差は±πの範囲であるため、遅延を制御できる範囲は参照波の高周波信号の波長の範囲に限定される。それに対し、参照波にパルスを使用すると、反射信号としてのパルスの到達時間の情報も加わり、±πの範囲外の位相差を検出し、遅延を制御することも可能になる。参照信号にＣＷを使用するか、パルスを使用するかは、制御する補正の範囲や必要な補正精度などによって選択すれば良い。
【００３６】
図２では、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、信号出力部で必要な系統数の送信信号を各々の光伝送路に送信し、各々の光伝送路の光路長を比較するために、各々の光伝送路に参照信号出力部と信号反射部を設け、参照信号生成部から各々の参照信号出力部に光参照信号を供給し、その信号反射部からの反射信号について位相比較手段で位相比較を行い、補正を行うことが可能である。
【００３７】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出すため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの透過位相の比較を行うにあたり、対象とする光伝送路をスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の透過位相を比較し、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
さらに、参照信号として、高周波で光信号を変調した信号を使用し、光信号を高周波の電気信号に変換された信号の位相差により光伝送路の透過位相の比較を行うため、光の波長（数μｍ）以上の光路差も検出し補正することができる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、アレイアンテナ１５ａおよび１５ｂで送信する送信信号は、信号出力部４で送信信号を発生する際に、信号発生手段５の発生する１信号を電光変換手段６で光信号に変換し、光分配手段８で分配することで、同じ信号を光伝送路９ａ、９ｂを通じてアレイアンテナ１５ａ、１５ｂに送っていた。複数のアンテナを分散配置したレーダでは、従来のフェーズドアレイレーダのように、送信アンテナの各アレイアンテナについて同じ位相、振幅で送信を行う方式の他、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）技術を応用し、各アレイアンテナ毎に位相、振幅を調整した異なる信号を送信、受信する方式もある（たとえば、特開２０１０−２４３２３７および、特開２０１１−１５８４３０参照）が、その場合も、光伝送路どうしの位相変動を補正する必要がある。図７および、図８は、ＭＩＭＯ技術を応用し、信号出力部から各光伝送路に異なる信号を送る構成である。
【００３９】
図７において、レーダ送信を行う信号を発生する信号出力部４ａは、信号生成部として送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５ａ、５ｂ、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６ａ、６ｂを備え、さらに、光ファイバ７ａ、７ｂで構成される。その他、信号出力部４ａ以外に関しては、図２に記載の実施の形態１と同じである。
図７において、信号発生手段５ａで発生された送信信号ａは、電光変換手段６ａで電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７ａを経由後、光合波手段２１ａに入力される。同様に、信号発生手段５ｂで発生された送信信号ｂは、電光変換手段６ｂで電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７ｂを経由後、光合波手段２１ｂに入力される。電光変換手段６ａで使用する光も、電光変換手段６ｂで使用する光も、参照信号を変換する電光変換手段１９ａ、１９ｂとは異なる波長の光である。その後、送信信号ａ、ｂは、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００４０】
図８は、この実施の形態の他の例を表す図である。図８において、レーダ送信を行う送信信号を発生する信号出力部４ｂは、送信信号を電気信号として発生する信号発生手段５ａ、５ｂ、電気信号を光信号に変換する電光変換手段６ａ、６ｂ、光合波手段３０、光ファイバ７ｃ、光分波手段８ａで構成される。その他、信号出力部４ｂ以外に関しては、図２に記載の実施の形態１と同じである。
図８において、信号発生手段５ａで発生された送信信号は、電光変換手段６ａで電気信号から光信号に変換され、信号発生手段５ｂで発生された送信信号は、電光変換手段６ｂで電光変換手段６ａとは異なる波長の光で電気信号から光信号に変換される。電光変換手段６ａで光信号に変換された送信信号と電光変換手段６ｂで光信号に変換された送信信号は、光合波手段３０で合波され、光ケーブル７ｃを経由後、光分波手段８ａで波長の違いにより分波され、光合波手段２１ａと光合波手段２１ｂにそれぞれ入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂから空間に送信される。
【００４１】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路に入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
【００４２】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の測定した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する遅延量を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
図７、図８いずれについても遅延制御手段２６の動作については、図２で示される第１の実施形態と構成、動作とも同じであるので、その説明は省略する。
また、図７、図８では、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に位相を比較し補正を行うことが可能である。
【００４３】
以上のように、図７および、図８に示した通信装置およびレーダ装置のように、各アレイアンテナ毎に位相、振幅を調整した異なる信号を送信する構成にしても、実施の形態１と同様に光伝送路どうしの位相変動を補正することができる。
【００４４】
実施の形態３
実施の形態１および実施の形態２は、いずれもアレイアンテナ１５ａ、１５ｂより送信信号を送信する構成だったが、図９に示すように、アレイアンテナを受信用に使用する構成でも同様に光伝送路の透過位相の補正を行うことができる。
図９では、レーダ信号の受信を行うが、実施の形態１の送信信号と受信信号では、信号の流れが逆となるため、信号出力部４の替わりに信号入力部３２を備え、光電変換手段１４ａ、１４ｂの代わりに電光変換手段３１ａ、３１ｂを備え、送信用のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂの代わりに受信用のアレイアンテナ１５ｃ、１５ｄを備える他は、図２と同様である。
【００４５】
図９において、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した電波は、電光変換手段３１ａ、３１ｂにより光信号に変換され、信号反射部１３ａ、１３ｂから光伝送路９ａ、９ｂに入力し、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で信号入力部３２に送られる。信号入力部３２は、光分配手段８ｂ、光ファイバ７ｄ、光電変換手段３３、受信手段３４で構成され、光信号で送られてきた受信信号を光分配手段８ｂで重畳してビーム合成し、光ファイバ７ｄで光電変換手段３３に送られ、光電変換手段３３で電気信号に変換した後、受信手段３４で受信処理を行う。このとき、光分配手段８ｂでビーム合成を行うためには、それぞれの光伝送路９ａ、９ｂの透過位相をそろえる必要がある。光伝送路９ａ，９ｂの透過位相の変動を補正するために、参照信号生成部１６で生成した光参照信号を参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で光伝送路９ａ、９ｂに入力し、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を光電変換手段２４ａ、２４ｂで電気信号に変換し、位相比較手段２５で位相を比較し、遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御する。遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図９による通信装置およびレーダ装置では、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に透過位相の変動の補正を行うことが可能である。さらに、図９では、各々の受信信号は受信部において、光分配手段８ｂにより合成されたが、受信信号を合成せず、複数の受信手段に入力する構成であっても同様に透過位相の補正を行うことができる。
【００４６】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出して比較するため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの比較を行うにあたり、測定する光伝送路をスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の比較し、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄから光伝送路９ａ、９ｂを介して受信信号を伝送する場合であっても、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
【００４７】
実施の形態４．
実施の形態１および実施の形態２は、いずれもアレイアンテナ１５ａ、１５ｂより送信信号を送信する構成であり、実施の形態３は、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄを受信用に使用する構成だったが、送受信を１つのアレイアンテナで実現し、送受信用のアレイアンテナ１５ｅ、１５ｆで送信および受信を行う構成であっても同様に光伝送路９ａ、９ｂの透過位相の変動の補正を行うことができる。
図１０において、送受信部３５は、図２の信号発生手段５と図９の受信手段３４の機能を併せ持つ送受信手段３６、図２の電光変換手段６と図９の光電変換手段３３の機能を併せ持つ光送受信手段３７、光ファイバ７、光分配手段８ｃから構成される。また、アレイアンテナ側にある光送受信手段３８ａ、３８ｂは光送受信手段３７と同様に、図２の光電変換手段１４ａ、１４ｂと、図９の電光変換手段３１ａ、３１ｂの機能を併せ持つ。アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆは、図２の送信用アレイアンテナ１５ａ、１５ｂの機能と、図９の受信用アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄの機能を併せ持つ。
送受信手段３６では、レーダ信号の送受信を行い、光送受信手段３７は受信、送信の双方向についてレーダの高周波の電気信号と光信号の変換を行う。図１０では、送受信部３５は、実施の形態１の送信信号と受信信号を処理するため、信号出力部４の代わりに送受信部３５を備え、光電変換手段１４ａ、１４ｂの代わりに光送受信手段３８ａ、３８ｂを備え、送信用のアレイアンテナ１５ａ、１５ｂの代わりに送受信用のアレイアンテナ１５ｅ、１５ｆを備える他は、図２と同様である。
【００４８】
図１０において、送受信手段３６で発生された送信信号は、光送受信手段３７で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８ｃで複数系統に分配され、光合波手段２１ａ、２１ｂに入力される。その後、送信信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂを経由し、光送受信手段３８ａ、３８ｂで光信号から電気信号に変換後、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆから空間に送信される。
また、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆで受信した電波は、光送受信手段３８ａ、３８ｂにより光信号に変換され、信号反射部１３ａ、１３ｂから光伝送路９ａ、９ｂに入力し、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で送受信部３５に送られる。送受信部３５は、光信号で送られてきた受信信号を光分配手段８ｃで重畳してビーム合成し、光ファイバ７を経由し光送受信手段３７で電気信号に変換した後、送受信手段３６で受信処理を行う。
【００４９】
光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を比較するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８で複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を測定するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、光合波手段２１ａ、２１ｂ経由で光伝送路９ａ，９ｂに入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、光遅延手段１１ａ、１１ｂを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂを経由して出力される。
【００５０】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５にて位相比較される。
遅延制御手段２６では、位相比較手段２５の出力した位相差を基に、光伝送路９ａ、９ｂについて補正する光路長を算出し、光遅延手段１１ａ、１１ｂの遅延量を制御する。
遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図１０では、アレイアンテナ１５ｅ、１５ｆ、光伝送路９ａ、９ｂが２系統の場合について説明したが、３系統以上の場合であっても、同様に透過位相の変動の補正を行うことが可能である。
【００５１】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出して比較するため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの透過位相の比較を行うにあたり、対象とする光伝送路９ａ，９ｂをスイッチなどにより切換選択する必要無く全ての光伝送路の透過位相を比較し、光伝送路９ａおよび９ｂを介してアレイアンテナ１５ｅおよび、１５ｆと送受信部３５の間で送信信号および受信信号を伝送する場合であっても、光伝送路の透過位相の差を補正することができる。
【００５２】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態６の構成の一例を表す図であり、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した電波を受信用光伝送路３９ａ、３９ｂにより受信部４０に送り、受信部４０中のビーム合成手段４１では、受信信号を数値化したデータにＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）と呼ばれる処理などを行うことで、計算によりビーム合成を行う。信号出力部４２は、ビーム合成手段４１で扱う受信信号について、受信用光伝送路３９ａ、３９ｂの温度変化を補正するために基準となる信号を生成するものであり、信号発生手段４３、電光変換手段６、光ファイバ７、光分配手段８により構成する。信号出力部４２で生成した光基準信号は、たとえば図２の送信信号と同様に、光伝送路９ａ、９ｂを経由し、入力部４４ａ、４４ｂから受信用光伝送路３９ａ、３９ｂに供給される。入力部４４ａ、４４ｂはそれぞれ電力結合手段４５ａ、４５ｂで構成される。受信用光伝送路３９ａ，３９ｂはそれぞれ、光ファイバ４６ａ、４６ｂにより構成される。また、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、信号反射部１３ａ、１３ｂ、参照信号生成部１６については、図２のものと同じであり、説明において詳細は省略する。また、光伝送路９ａ、９ｂ、光電変換手段１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ、位相比較手段２５、遅延制御手段２６は、図２の同じ符号のものと同じである。
【００５３】
次に、動作について説明する。
図１１において、信号出力部４２中の信号発生手段４３で生成された基準信号は、電光変換手段６で電気信号から光信号に変換され、光ファイバ７を経由後、光分配手段８で複数系統に分配され、参照信号出力部１２ａ、１２ｂに入力される。その後、光基準信号は、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、光ファイバ１０ａ、１０ｂを経由後、信号反射部１３ａ、１３ｂを経由し、光電変換手段１４ａ、１４ｂで光信号から電気信号に変換後、入力部４４ａ、４４ｂに送られる。このとき、それぞれの入力部４４ａ、４４ｂに位相のそろった基準信号を提供するためには、それぞれの光伝送路９ａ、９ｂの透過位相をそろえる必要がある。光伝送路９ａ、９ｂの透過位相を補正するために、参照信号生成部１６で生成した光参照信号を参照信号出力部１２ａ、１２ｂ経由で光伝送路９ａ、９ｂに入力し、信号反射部１３ａ、１３ｂで反射して戻ってきた反射信号を光電変換手段２４ａ、２４ｂで電気信号に変換し、位相比較手段２５で位相を比較し、遅延制御手段２６で光遅延手段１１ａ、１１ｂを制御する。遅延制御手段２６による補正方法の詳細は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５４】
信号出力部４２で生成され、光伝送路９ａ、９ｂで伝送された光基準信号は、光電変換手段１４ａ、１４ｂで電気信号に変換され、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄ側にある入力部４４ａ、４４ｂを構成する電力結合手段４５ａ、４５ｂから途中電光変換手段４７ａ、４７ｂで電気信号から光信号に変換され、各々受信用光伝送路３９ａ、３９ｂを構成する光ファイバ４６ａ、４６ｂに入力される。
アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄから出力された受信信号は、光電変換手段１４ａ、１４ｂから出力された基準信号と、電力結合手段４５ａ、４５ｂで結合され、電光変換手段４７ａ、４７ｂで電気信号から光信号に変換される。光信号に変換された信号は、受信用光伝送路３９ａ、３９ｂを構成する光ファイバ４６ａ、４６ｂを経由し、光電変換手段４８ａ、４８ｂで光信号から電気信号に変換後、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換され、位相補正手段５０ａ、５０ｂで電力結合手段４５ａ、４５ｂからＡ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂまでの位相および減衰量の差の補正を行い、ビーム合成手段４１でビーム合成計算を行う。このため、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂは、受信信号および、基準信号を振幅と位相の情報を含んだ、同相成分（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ（以下Ｉチャネルと呼ぶ））と直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ（以下Ｑチャネルと呼ぶ））で数値化し、このＩチャネルとＱチャネルの値を複素数として出力する。ところで、電力結合手段４５ａ、４５ｂからＡ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂまでの２つの系は、受信信号と基準信号が共に伝達するため、系に起因する振幅差や位相差は受信信号と基準信号の両方で同様に発生する。このことから、位相補正手段５０ａ、５０ｂでは、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂが出力する複素数で表現された受信信号を、Ａ／Ｄ変換手段４９ａ、４９ｂが出力する複素数で表現された基準信号で除算するなどの計算により系に起因する振幅差や位相差を除去できる。
【００５５】
また、図１１では、２つの受信アンテナであるアレイアンテナ１５ｃ、１５ｄで受信した信号を、２つの光ファイバ４６ａ、４６ｂで伝送し、２つの位相補正手段５０ａ、５０ｂで補正する際に、２つの位相が同一な基準信号を供給する例について説明したが、３つ以上のアレイアンテナで受信した信号を、各々アレイアンテナと同数の光ファイバで伝送し、各々アレイアンテナと同数の位相補正手段で補正する際に、各々位相が同一な基準信号を供給し、位相を補正する場合も、同様に行うことができる。
【００５６】
さらに、図１２は、実施の形態６の構成の他の一例を表す図であり、図１１では、基準信号を光電変換手段１４ａ、１４ｂで電気信号に変換した後、電力結合手段４５ａ、４５ｂで受信信号と結合したが、光電変換手段１４ａ、１４ｂを経ずに光信号のまま光合波手段５１ａ、５１ｂで結合させても良い。図１２の場合、光電変換手段１４ａ、１４ｂを使用しないこと、受信信号と基準信号を、光で結合させるため、電力結合手段４５ａ、４５ｂの代わりに光合波手段５１ａ，５１ｂを使用すること、電光変換手段４７ａ、４７ｂでは、受信信号のみを光信号に変換すること以外は、図１１と同様である。
【００５７】
以上のように、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａから光伝送路９ａに入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａから取り出すため、位相比較手段２５では、光伝送路９ａの反射信号を、別の光伝送路９ｂの反射信号の影響を受けずに得ることが可能であり、これは、光伝送路９ｂについても同様である。また、光伝送路９ａと９ｂの位相の差を検出することができ、検出した位相差に従い光遅延手段１１ａ、１１ｂで遅延を補正することで、同一の位相の基準信号を入力部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄに供給することができる。また、基準信号と参照信号は、異なる波長の光で信号を光信号に変換されるため、基準信号を伝送中の光伝送路９ａ、９ｂに同時に光参照信号を入力しても干渉することが無く、基準信号の伝送中にも補正を行うことができる。さらに、参照信号として、高周波で光信号を変調した信号を使用し、位相差の検出に際しても光信号を高周波の電気信号に変換してから比較を行うため、位相差は光よりも波長の長い高周波の波長に対する位相差で検出され、光の波長（数μｍ）以上の光路差も検出し補正することができる。
このようにして供給する、同一の位相の基準信号を、アレイアンテナ１５ｃ、１５ｄからの受信信号と同じ伝送路を経由させ、その透過位相により受信信号の補正を行うことで、受信信号をデジタル処理を行う場合にも、位相の補正を行うことができ、同時刻の受信についてマルチビームを構成することができるなどの効果もある。
【００５８】
実施の形態６．
実施の形態１ないし実施の形態５はそれぞれ、送信信号、受信信号、基準信号を２本の光伝送路で伝送する光伝送路の補正について示したが、光伝送路が３本以上でも同様に光伝送路の補正は可能であり、光伝送路が３本である一例を図１３に示す。図１３では、光伝送路が３本になり、補正を行う参照信号も３本必要となるため、信号出力部４ｃでは、３分配である光分配手段８ｄを使用して３つの送信信号を発生し、参照信号生成部１６ａでは、信号発生手段１７により発生した参照信号を３分配である電力分配手段１８ａにより３分配し、それぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換する。新たな追加された３本目の送信信号は、参照信号出力部１２ｃ、光伝送路９ｃ、信号反射部１３ｃを介してアレイアンテナ１５ｇより放射される。
【００５９】
光伝送路が２系統の場合と同様、光伝送路９ａ、９ｂ、９ｃの透過位相を測定するための光参照信号は、信号発生手段１７で発生され、電力分配手段１８ａで複数系統に分配され、電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで電気信号から、送信信号とは波長が異なる光信号に変換される。その後、光伝送路９ａ、９ｂ、１９ｃの透過位相を比較するため、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、光合波手段２１ａ、２１ｂ、２１ｃ経由で光伝送路に入力され、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを経由後、光分波手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃで送信信号から分波され、光参照信号のみ光反射手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃで反射する。光参照信号の反射信号は、再度光分波手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃを経由後、光合波手段２１ａ、２１ｂ，２１ｃで分波され、光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを経由して出力される。
【００６０】
光サーキュレータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃから出力した反射信号はそれぞれ、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで光信号から電気信号に変換後、位相比較手段２５ａ、２５ｂにて位相比較される。また、３またはそれ以上の信号の位相を比較するため、１つの反射信号を基準として、ここでは、光電変換手段２４ｂの出力を電力分配手段５２で２分配し、残りの各反射信号と位相比較手段２５ａでφ２５ａとφ２５ｂを、位相比較手段２５ｂでφ２５ｃとφ２５ｂを比較することで、３またはそれ以上の光伝送路の反射信号の位相差を検出する。
遅延制御手段２６ａ、２６ｂで位相差から遅延補正量を求める計算については、式（１）から式（９）を同様に適用するが、基準とする光伝送路は補正量を０とするため、式（６）、式（７）については、次の式（１０）、式（１１）にようにすること以外は同じである。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
【数１１】
以上のように、光伝送路およびアレイアンテナが３系統以上の場合であっても、光伝送路が２系統の場合と同様に、同じ高周波で変調された光参照信号を参照信号出力部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから光伝送路に入力しその反射信号を再度参照信号出力部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから取り出して検出した位相差に従い光遅延手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃで遅延を補正することで、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、１５ｇから送信する送信信号相互の位相を制御することができる。
【００６３】
実施の形態７．
図１４は、図１３の構成を一部変更した例である。図１３では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力のうち、光電変換手段２４ｂの出力を２分配し、残りの各反射信号と位相比較手段２５ａでφ２５ａとφ２５ｂを、位相比較手段２５ｂでφ２５ｃとφ２５ｂを比較したが、図１４では、光電変換手段２４ａ、２４ｃの出力を電力切替手段５３で１つずつ選択し、位相比較手段２５ｃでは、電力切替手段５３の選択に従い、順番にφ２５ａとφ２５ｂの位相差とφ２５ｃとφ２５ｂの位相差を出力する。遅延制御手段２６ｃは、それぞれの位相差を基に順に光遅延手段１１ａ、１１ｃの制御を行う。
図１４において、図１３と同一の構成部品に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。また、信号出力部４ａ、参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、信号反射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃについては、内部の構成も含めて図１３と同じであるため、図において内部の記述を省略する。
実施の形態６では、光電変換手段２４ａ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力をそれぞれ光電変換手段２４ｂで反射信号を電気信号に変換した出力と比較したが、実施の形態７では、光電変換手段２４ａ、２４ｃの出力を電力切替手段５３で１つずつ切替ながら光電変換手段２４ｂの出力との比較を位相比較手段２５ｃで行い、位相差を基に遅延制御手段２６ｃで、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１４は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号の位相を比較し、遅延量を制御することが可能である。
【００６４】
実施の形態８．
図１５は、光伝送路が３系統以上でも同様に光伝送路の補正を行う更に別の一例を示す。
参照信号生成部１６ｂでは、各々の伝送路に対して光参照信号を供給するとともに、光参照信号の反射信号の位相差を比較する際に、共通の基準として、参照信号を提供する。このため、図１４のように光伝送路が３系統の場合、信号発生手段１７により発生した参照信号を電力分配手段１８ｂで６分配し、そのうちの３信号をそれぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換し、各アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ，１５ｇに至る光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃの透過位相を比較するために使用する。
光参照信号は、図１３と同様に参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃから光伝送路９ａ、９ｂ，９ｃに入力し、反射信号が参照信号出力部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを経由して出力され、それぞれ光電変換手段２４ａ，２４ｂ、２４ｃで電気信号に変換される。電気信号に変換された反射信号はそれぞれ位相比較手段２５ｄ、２５ｅ、２５ｆで参照信号との位相を比較し、位相差を基に遅延制御手段２６ｄ、２６ｅ、２６ｆで光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１５は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号と参照信号の位相差を算出し、遅延量を制御することが可能である。
【００６５】
以上のように、参照信号生成部１６ｂから光伝送路と同数の光参照信号と、光伝送路と同数の参照信号を生成し、光参照信号は各々の光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃに入力してその反射信号を出力し、各々の反射信号を電気信号に変換した結果と参照信号の位相差を算出し、位相差に基づき各々の光伝送路９ａ，９ｂ，９ｃの光遅延手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃでの遅延量を制御することで、アレイアンテナ１５ａ、１５ｂおよび、１５ｃから送信する送信信号相互の位相を制御することができる。
【００６６】
実施の形態９
図１６は、図１５の構成を一部変更した例である。参照信号生成部１６ｃでは、信号発生手段１７により発生した参照信号を電力分配手段１８ｃで４分配し、そのうちの３信号をそれぞれ電光変換手段１９ａ、１９ｂ、１９ｃで光参照信号に変換し、各アレイアンテナ１５ａ、１５ｂ、１５ｇに至る伝送路の透過位相を測定するために使用する。図１６において、図１５と同一の構成部品に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。
図１５では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃで反射信号を電気信号に変換した出力をそれぞれ参照信号と比較したが、図１６では、光電変換手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力を電力切替手段５３ａで１つずつ切替ながら参照信号との位相の比較を位相比較手段２５ｇで行い、位相差を基に遅延制御手段２６ｇで、光遅延手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃの遅延量を制御する。また、図１６は、光伝送路が３系統の例を示したが、光伝送路が４系統以上の場合も同様に反射信号と参照信号の位相を比較し、遅延量を制御することが可能である。
なお、上記各実施の形態においては、合波、分波を行う手段として、光合波手段、光分波手段を用いるようにしているが、これらは、合波、分波の一部の機能だけでなく、合波機能と分波機能の両方の機能を具備するものである。
また、上記実施の形態２ないし実施の形態９においても、実施の形態１と同様に、全体制御手段２７を追加することで、光伝送路の温度差や温度変化等に起因する透過位相変化時に位相補正を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ アンテナ設備
２ 地上設備
３ 伝送路
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 信号出力部
５、５ａ、５ｂ 信号発生手段
８、８ｂ、８ｃ、８ｄ 光分配手段
８ａ 光分波手段
９ａ、９ｂ、９ｃ 光伝送路
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 光遅延手段
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 参照信号出力部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 信号反射部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ アレイアンテナ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 参照信号生成部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 光サーキュレータ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 光合波手段
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 光電変換手段
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ 位相比較手段
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇ 遅延制御手段
２７ 全体制御手段
３２ 信号入力部
３５ 送受信部
３９ａ、３９ｂ 受信用光伝送路
４０ 受信部
４２ 信号出力部
４３ 信号発生手段
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ 入力部
５０ａ、５０ｂ 位相補正手段
５３、５３ａ 電力切替手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号出力部から出力される複数の送信信号を複数の光伝送路に各々入力し、前記複数の光伝送路を介して複数のアンテナに前記送信信号を伝送する通信装置であって、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号出力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記アンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路に入力される前記送信信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項２】
複数のアンテナからの受信信号を、前記複数のアンテナに各々接続された複数の受信用光伝送路を介して受信部に伝送する通信装置であって、
前記受信用光伝送路に各々接続される複数の光伝送路を介して前記受信用光伝送路に入力させる複数の光基準信号を出力する信号出力部と、
前記複数の光伝送路と前記複数の受信用光伝送路との間に各々設けられ、前記複数の光伝送路を介して前記信号出力部から送信された前記光基準信号を前記受信用光伝送路に各々入力する複数の入力部と、
前記受信用光伝送路と前記受信部との間に設けられ、前記受信用光伝送路を介して送信された光基準信号を電気信号に変換した信号に基づいて前記受信部に伝送する受信信号の位相を補正する位相補正手段と、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号出力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記入力部の間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、前記光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路を介して伝送される前記光基準信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項３】
複数のアンテナに各々接続された複数の光伝送路を介して前記複数のアンテナから伝送される複数の受信信号が信号入力部に入力される通信装置であって、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号入力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記アンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路に入力される前記受信信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項４】
前記信号出力部は分配手段を有し、前記分配手段で分配された複数の信号を出力する請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記信号出力部は複数の信号発生手段を有し、前記複数の信号発生手段で生成された各信号を出力する請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項６】
前記位相比較手段は、前記複数の光電変換手段で変換された反射信号を各々比較して、位相差を求める請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記位相比較手段には参照信号が入力され、前記位相比較手段は、前記参照信号と前記光電変換手段で変換された信号とを比較して、前記光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項８】
前記位相比較手段は複数であり、前記複数の参照信号出力部の各々に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記複数の参照信号出力部と前記位相比較手段の間に設けられ、各参照信号出力部から出力される反射信号を選択して前記位相比較手段に出力する電力切替手段を備えた請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記光参照信号は、前記信号出力部から出力される信号とは異なる波長の光信号である請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記光参照信号は、前記光伝送路を介して伝送される受信信号とは異なる波長の光信号である請求項３に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記参照信号出力部は、前記光伝送路に入力された前記光参照信号が前記信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を分波する光分波手段と、
前記反射信号を前記位相比較手段に出力する光サーキュレータと
を有する請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記参照信号生成部と前記遅延制御手段とに接続され、前記参照信号生成部と前記遅延制御手段とを制御する全体制御手段とを備えた請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記信号出力部は、前記複数の光伝送路を介して前記複数のアンテナから伝送される複数の受信信号を入力する受信機能を具備する請求項３に記載の通信装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の通信装置と、前記通信装置と接続される複数のアンテナを備えたレーダ装置。
【請求項１】
信号出力部から出力される複数の送信信号を複数の光伝送路に各々入力し、前記複数の光伝送路を介して複数のアンテナに前記送信信号を伝送する通信装置であって、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号出力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記アンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路に入力される前記送信信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項２】
複数のアンテナからの受信信号を、前記複数のアンテナに各々接続された複数の受信用光伝送路を介して受信部に伝送する通信装置であって、
前記受信用光伝送路に各々接続される複数の光伝送路を介して前記受信用光伝送路に入力させる複数の光基準信号を出力する信号出力部と、
前記複数の光伝送路と前記複数の受信用光伝送路との間に各々設けられ、前記複数の光伝送路を介して前記信号出力部から送信された前記光基準信号を前記受信用光伝送路に各々入力する複数の入力部と、
前記受信用光伝送路と前記受信部との間に設けられ、前記受信用光伝送路を介して送信された光基準信号を電気信号に変換した信号に基づいて前記受信部に伝送する受信信号の位相を補正する位相補正手段と、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号出力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記入力部の間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、前記光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路を介して伝送される前記光基準信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項３】
複数のアンテナに各々接続された複数の光伝送路を介して前記複数のアンテナから伝送される複数の受信信号が信号入力部に入力される通信装置であって、
複数の光参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号入力部と前記複数の光伝送路との間に各々設けられ、前記光伝送路に入力された光参照信号が、前記光伝送路と前記アンテナの間に設けられた信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を各々出力する複数の参照信号出力部と、
前記複数の参照信号出力部から出力される各反射信号を各々電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段で変換された電気信号に基づいて、電気信号間の位相差を求める位相比較手段と、
前記位相比較手段で求められた位相差により前記光伝送路に入力される前記受信信号の遅延を制御する遅延制御手段と
を備えた通信装置。
【請求項４】
前記信号出力部は分配手段を有し、前記分配手段で分配された複数の信号を出力する請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記信号出力部は複数の信号発生手段を有し、前記複数の信号発生手段で生成された各信号を出力する請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項６】
前記位相比較手段は、前記複数の光電変換手段で変換された反射信号を各々比較して、位相差を求める請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記位相比較手段には参照信号が入力され、前記位相比較手段は、前記参照信号と前記光電変換手段で変換された信号とを比較して、前記光電変換手段で変換された電気信号間の位相差を求める請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項８】
前記位相比較手段は複数であり、前記複数の参照信号出力部の各々に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記複数の参照信号出力部と前記位相比較手段の間に設けられ、各参照信号出力部から出力される反射信号を選択して前記位相比較手段に出力する電力切替手段を備えた請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記光参照信号は、前記信号出力部から出力される信号とは異なる波長の光信号である請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記光参照信号は、前記光伝送路を介して伝送される受信信号とは異なる波長の光信号である請求項３に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記参照信号出力部は、前記光伝送路に入力された前記光参照信号が前記信号反射部で反射して戻ってきた反射信号を分波する光分波手段と、
前記反射信号を前記位相比較手段に出力する光サーキュレータと
を有する請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記参照信号生成部と前記遅延制御手段とに接続され、前記参照信号生成部と前記遅延制御手段とを制御する全体制御手段とを備えた請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記信号出力部は、前記複数の光伝送路を介して前記複数のアンテナから伝送される複数の受信信号を入力する受信機能を具備する請求項３に記載の通信装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の通信装置と、前記通信装置と接続される複数のアンテナを備えたレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−７６６６５（Ｐ２０１３−７６６６５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７４７６（Ｐ２０１１−２１７４７６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【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２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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