JP4652188B2

JP4652188B2 - 高周波モジュール装置

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Publication number: JP4652188B2
Application number: JP2005274439A
Authority: JP
Inventors: 憲司川上; 正臣津留; 有西野; 守▲やす▼ 宮▲ざき▼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP2007088768A

Description

この発明は、通信装置やレーダ装置等に用いられる高周波モジュール装置に関するものである。

マイクロ波・ミリ波帯で使用される発振器として、高次サブハーモニック注入同期発振器の構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この種の注入同期発振器は、基準信号に同期した高調波の信号を出力するものであり、ミリ波帯などの高周波発振器の低価格化に役立つ技術である。フェーズドアレーアンテナは、通信やレーダにおいて、アンテナビームを目標の方向に可変することにより、通信性能やレーダ性能の高性能化に役立つ技術である（例えば、非特許文献２参照）。一般にレーダや通信に用いられる送受信装置において、一つのアンテナを送受で共用し、送受信高周波モジュールは一つの筐体に実装されることが多い（例えば、非特許文献３参照）。

鴨川健司、豊田一彦他"高次サブハーモニックＭＭＩＣ注入同期発振器"１９９８年電子情報通信学会総合大会論文集、電子情報通信学会、Ｃ−２−３２、１９９８年３月吉田孝"改定レーダ技術"社団法人電子情報通信学会編、Ｐ５〜Ｐ９飯田尚志"衛星通信"オーム社、Ｐ１２４〜Ｐ１２９

従来の通信装置やレーダ装置では、ミリ波帯などの高周波領域において、送信モジュールおよび受信モジュールを離れた場所に設置し、送信および受信の同期を取るために１０ＭＨｚ程度の基準信号をそれぞれのモジュールに印加している。そのため、それぞれのモジュールに対して個別にＰＬＬ回路と発振回路を設ける必要があり、装置の大型化につながるという問題があった。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ミリ波帯などの高周波領域において、送信モジュールおよび受信モジュールを離れた場所に設置した場合においても簡易な同期を可能とする高周波モジュール装置を得ることを目的とする。

この発明に係る高周波モジュール装置は、マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、基準信号を分配する電力分配器と、分配された基準信号に基づいたＮ（整数）倍の周波数の信号とＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成し、生成されたＲＦ信号を送信アンテナに供給する送信モジュールと、電力分配器で分配された基準信号に基づいたＭ（整数）倍の周波数の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信モジュールとを備え、送信モジュールと受信モジュールは異なる筐体に実装され、送信モジュールは、入力される電力分配器で分配された基準信号の周波数に同期して、Ｎ倍の周波数の信号を出力する第１の注入同期発振器と、第１の注入同期発振器により出力されたＮ倍の周波数の信号と入力されるＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成する送信ミキサと、送信ミキサにより生成されたＲＦ信号を電力増幅して送信アンテナに供給する送信用増幅器とを有し、受信モジュールは、入力される電力分配器で分配された基準信号の周波数に同期して、Ｍ倍の周波数の信号を出力する第２の注入同期発振器と、入力される受信アンテナで受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅器と、低雑音増幅器で増幅されたＲＦ信号と第２の注入同期発振器により出力されたＭ倍の周波数の信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信ミキサとを有するものである。

この発明によれば、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに発振器からの基準信号を入力することができる。そのため、装置の小型化も可能であり、また基準信号の周波数のＮ倍あるいはＭ倍の信号がミリ波帯などの高周波になればなるほど、有用な構成として機能する効果がある。また、逓倍器ではミリ波帯で電力損失が発生するが、注入同期発振器の場合は素子に依存した発振電力が得られ、高出力化という点で有用となる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。
図において、基準信号源１は、マイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号を出力する手段で、例えば電圧制御発振器で構成されている。電力分配器２は、基準信号源１の出力波を２つに分配し、送信モジュール３と受信モジュール４に供給する手段である。送信モジュール３は、筐体に実装され、分配された前記基準信号の周波数をＮ（整数）倍し、このＮ倍の信号に基づいてＲＦ信号を生成し、生成されたＲＦ信号を送信アンテナに供給する手段である。この実施の形態１場合、送信モジュール３は、逓倍器（第１の逓倍器）３１、送信ミキサ３２および送信用増幅器３３から構成されている。逓倍器３１は、電力分配器２で分配された基準信号の周波数をＮ倍した信号を生成する手段である。送信ミキサ３２は、周波数が基準信号のＮ倍の信号と入力されるＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成する手段である。送信用増幅器３３は、送信ミキサ３２の出力波を電力増幅し送信アンテナ５に供給する手段である。受信モジュール４は、送信モジュールとは異なる筐体に実装され、前記電力分配器で分配された基準信号の周波数をＭ（整数）倍した信号を生成し、この周波数が基準信号のＭ倍の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す手段である。この実施の形態１場合、受信モジュール４は、逓倍器（第２の逓倍器）４１、受信ミキサ４２および低雑音増幅器４３から構成されている。逓倍器４１は、電力分配器で分配された基準信号の周波数をＭ倍した信号を生成する手段である。低雑音増幅器４３は、受信アンテナ６で受信したＲＦ信号を増幅する手段である。受信ミキサ４２は、増幅されたＲＦ信号とＭ倍した信号とを混合してＩＦ信号を取り出す手段である。

次に動作について説明する。
基準信号源１よりマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）が出力され、電力分配器２で２つの出力に分配される。電力分配器２の一方の出力は送信モジュール３に入力される。逓倍器３１から周波数ｆｏに同期したＮ×ｆｏの波の電力が生成され、送信ミキサ３２において、ＩＦ信号と混合され和の周波数（Ｎ×ｆｏ＋ｆｉｆ）であるＲＦ信号となる。送信ミキサ３２で得られたＲＦ信号は送信用増幅器３３で電力増幅され送信アンテナ５に供給されて放射される。一方、受信モジュール４において、受信アンテナ６で到来電波から取り出した受信ＲＦ信号が低雑音増幅器４３で増幅されて受信ミキサ４２に入力される。逓倍器４１には電力分配器２の他方の出力が入力され、周波数ｆｏに同期した周波数Ｍ×ｆｏの波の電力が生成される。受信ミキサ４２において、この周波数Ｍ×ｆｏの波の電力が受信ＲＦ信号と混合されＩＦ信号を出力する。

以上のように、この実施の形態１によれば、送信ミキサ３２で用いる局部発振周波数の１／Ｎおよび受信ミキサ４２で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の逓倍器３１，４１でそれぞれの局部発振周波数の電力に生成している。したがって、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができる。そのため、装置の小型化も可能であり、また周波数ｆｏのＮ倍あるいはＭ倍がミリ波帯などの高周波になればなるほど、有用な構成として機能することができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。ここでは、送信モジュール３において、実施の形態１の逓倍器３１の代わりに注入同期発振器（第１の）３５を備え、受信モジュール４において、逓倍器４１の代わりに注入同期発振器（第２の）４５を備えている。
注入同期発振器３５は、電力分配器２で分配された基準信号の周波数ｆｏに同期した周波数がＮ倍の信号を発生する手段である。また、注入同期発振器４５は、電力分配器２で分配された基準信号の周波数ｆｏに同期した周波数がＭ倍の信号（Ｍ×ｆｏ）を発生する手段である。

次に動作について説明する。
基準信号源１より出力されたマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で２つに分配され、送信モジュール３と受信モジュール４にそれぞれ入力される。送信モジュール３において、電力分配器２の一方の出力は注入同期発振器３５により周波数ｆｏに同期した周波数Ｎ×ｆｏの波の電力に生成され、送信ミキサ３２に供給される。また、電力分配器２の他方の出力は受信モジュール４において、注入同期発振器４５により周波数ｆｏに同期した周波数Ｍ×ｆｏの波の電力に生成され、受信ミキサ４２に供給される。送信ミキサ３２および受信ミキサ４２による動作は、上記実施の形態１の場合と同じなので、説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２によれば、送信ミキサ３２で用いる局部発振周波数の１／Ｎおよび受信ミキサ４２で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の注入同期発振器３５，４５でそれぞれの局部発振周波数の電力に生成している。したがって、実施の形態１と同様に、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができる。また、実施の形態１の逓倍器ではミリ波帯で電力損失が発生するが、注入同期発振器の場合は素子に依存した発振電力が得られ、高出力化という点で有用である。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。ここでは、送信モジュール３において、実施の形態１の送信ミキサ３２の代わりに変調器３６を備え、受信モジュール４において、受信ミキサ４２の代わりに復調器４６を備えている。
変調器３６は、逓倍器３１で生成された周波数が基準信号のＮ倍の信号を入力される変調信号で変調してＲＦ信号を生成する手段である。また、復調器４６は、受信ＲＦ信号と逓倍器４１で生成された周波数が基準信号のＭ倍の信号を混合してＩＦ信号を生成する手段である。

次に動作について説明する。
送信モジュール３において、逓倍器３１にて生成された周波数Ｎ×ｆｏの波の電力が変調器３６に供給されると、入力される変調信号により変調される。その変調出力は、送信用増幅器３３で電力増幅されて送信アンテナ５から放射される。一方、受信モジュール４において、受信アンテナ６で受信され低雑音増幅器４３で増幅された受信ＲＦ信号は、復調器４６に入力され、逓倍器４１にて生成された周波数Ｍ×ｆｏの波の電力と混合されてＩＦ信号に復調される。

以上のように、この実施の形態３によれば、変調器３６で用いる局部発振周波数の１／Ｎおよび復調器４６で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の逓倍器３１，４１でそれぞれの局部発振周波数の電力に生成している。したがって、実施の形態１と同様に、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができ、ダイレクトコンバージョン方式などの場合に有用な構成となる。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図３に相当する部分には同一符号を付す。図４の高周波モジュール装置は、逓倍器３１の代わりに図２の実施の形態２で用いたと同じ注入同期発振器３５を、また逓倍器４１の代わりに注入同期発振器４５を適用したものである。したがって、各構成部分についての説明は原則として省略する。

次に動作について説明する。
基準信号源１より出力されたマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で２つに分配され、送信モジュール３と受信モジュール４にそれぞれ入力される。送信モジュール３において、電力分配器２の一方の出力は注入同期発振器３５により周波数ｆｏに同期したＮ×ｆｏの波の電力に生成され、変調器３６に供給されてＩＦ信号により変調される。また、電力分配器２の他方の出力は受信モジュール４において、注入同期発振器４５により周波数ｆｏに同期したＭ×ｆｏの波の電力に生成され、復調器４６に供給されて受信ＲＦ信号と混合することによりＩＦ信号を復調する。

以上のように、この実施の形態４によれば、変調器３６で用いる局部発振周波数の１／Ｎおよび復調器４６で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の注入同期発振器３５，４５でそれぞれの局部発振周波数の電力に生成している。したがって、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができ、ダイレクトコンバージョン方式などの場合に有用な構成となる。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。ここでは、図１の構成に対し、送信モジュール３が送信ミキサ３２を備えず、逓倍器３１の出力を直接、送信用増幅器３３で電力増幅している。

次に動作について説明する。
基準信号源１より出力されたマイクロ波帯の周波数ｆｏの電力は電力分配器２で２つに分配され、送信モジュール３と受信モジュール４にそれぞれ入力される。送信モジュール３において、電力分配器２の一方の出力は逓倍器３１により周波数ｆｏに同期したＮ×ｆｏの波の電力に生成され、送信用増幅器３３で電力増幅された後、送信アンテナ５から放射される。また、電力分配器２の他方の出力は受信モジュール４において、逓倍器４１により周波数ｆｏに同期したＭ×ｆｏの波の電力に生成され、受信ミキサ４２に供給され、受信ＲＦ信号と混合されて周波数変換される。

以上のように、この実施の形態５によれば、送信モジュール３で生成する送信波の周波数の１／Ｎおよび受信ミキサ４２で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の逓倍器３１，４１でそれぞれの周波数の電力に生成している。したがって、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができる。この実施の形態５の構成は、例えば基準信号源１としての電圧制御発振器で周波数変調を行うＦＭ方式のレーダなどにおいて有用である。

実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図５に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。ここでは、図５の構成に対し、逓倍器３１の代わりに実施の形態２で説明した同様な注入同期発振器３５を適用し、また逓倍器４１の代わりに注入同期発振器４５を備えている。

次に動作について説明する。
基準信号源１より出力されたマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で２つに分配され、送信モジュール３と受信モジュール４にそれぞれ入力される。送信モジュール３において、電力分配器２の一方の出力は注入同期発振器３５により周波数ｆｏに同期したＮ×ｆｏの波の電力に生成され、送信用増幅器３３に入力されて電力増幅された後、送信アンテナ５に供給されて放射される。また、電力分配器２の他方の出力は受信モジュール４において、注入同期発振器４５により周波数ｆｏに同期したＭ×ｆｏの波の電力に生成され、受信ミキサ４２に供給されて受信ＲＦ信号と混合され、周波数変換される。

以上のように、この実施の形態６によれば、送信モジュール３で生成する送信波の周波数の１／Ｎおよびう受信モジュール４の受信ミキサ４２で用いる局部発振周波数の１／Ｍの周波数ｆｏの電力を、モジュール外部に設けた同じ基準信号源１より得て分岐することにより得、モジュール内の注入同期発振器３５，４５でそれぞれの周波数の電力に生成している。したがって、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力することができる。この実施の形態６の構成は、例えば基準信号源１としての電圧制御発振器で周波数変調を行うＦＭ方式のレーダなどにおいて有用である。

実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態に７よる高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図２に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。ここでは、送信モジュール３および受信モジュール４内に、新たに電力分配器３７，４７と移相回路３８，４８を設けている。また、ここでは、送信アンテナ５と受信アンテナ６はそれぞれ複数の素子アンテナでフェーズドアレーアンテナやダイバーシティアンテナを構成されている。電力分配器（第１の分配器）３７は、送信用増幅器３７で電力増幅された出力波を送信アンテナ５の素子数にあわせて分配する手段である。移相回路（第１の移相器群）３８は、電力分配器３７で分配された各出力波の位相を送信アンテナ５の各素子に合わせてそれぞれ調整する手段である。移相回路（第２の移相器群）４８は、受信アンテナ６の各素子で受信した受信ＲＦ信号のそれぞれの位相を合わせるよう調整する手段である。電力分配器（第２の分配器）４７は、移相回路４８で位相が整合された受信ＲＦ信号を合成する手段である。

次に動作について説明する。
基準信号源１よりマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）が出力され、電力分配器２で２つの出力に分配される。電力分配器２の一方の出力は送信モジュール３に入力される。注入同期発振器３５、送信ミキサ３２および送信用増幅器３３までの動作は実施の形態２と同様である。送信用増幅器３３で電力増幅された出力波（Ｎ×ｆｏ＋ｆｉｆ）は電力分配器３７により送信アンテナ５の素子数にあわせて分配され、それぞれの対応する移相回路３８に出力される。分配された出力波は移相回路３８によりそれぞれの位相を調整した後、送信アンテナ５の各素子にそれぞれ供給されて放射される。一方、受信モジュール４において、受信アンテナ６の各素子のそれぞれから取り出した受信ＲＦ信号は移相回路４８でそれぞれ位相調整された後、電力分配器４７で合成され低雑音増幅器４３に出力される。注入同期発振器４５、受信ミキサ４２および低雑音増幅器４３の動作は実施の形態２と同様であり、受信ミキサ４２からＩＦ信号が出力される。

以上のように、この実施の形態７によれば、上記実施の形態２と同様な効果が得られる。また、電力分配器と移相回路を設けることにより、一つ一つの出力波の位相設定ができるため、アンテナパターンを変化させるアクティブフェーズドアレイアンテナなどに適用可能となる。また、任意の位相で送信および受信ができるため、フェーズドアレーやダイバーシティの効果を得ることが可能となる。

実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、電力分配器２は、マイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号を複数分岐し、複数個の送信モジュール３と複数個の受信モジュール４に供給する機能を有している。基準信号源１、送信モジュール３、受信モジュール５および受信アンテナ６は図２の実施の形態２で述べたものと同様の構成である。また、各送信モジュール３と各受信モジュール４はそれぞれが異なる筐体に実装されている。

次に動作について説明する。
基準信号源１より出力されるマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で複数の出力に分配され、複数個の送信モジュール３と複数個の受信モジュール４のそれぞれに供給される。各送信モジュール３と各受信モジュール４では実施の形態２で説明したと同様の動作が行われる。
したがって、この実施の形態８の構成により、上記各実施の形態と同様、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールおよび受信モジュールに基準信号を入力できる効果がある。加えて、複数の送受信モジュールの配置に関する自由度が増すため、フェーズドアレーやダイバーシティの効果を高めるという効果もある。

実施の形態９．
図９はこの発明の実施の形態９による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、この実施の形態９の高周波モジュール装置は図８の送信系のみで構成されている。
この実施の形態９では、基準信号源１より出力されるマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で複数の出力に分配され、複数個の送信モジュール３のそれぞれに供給される。各送信モジュール３では、上記実施の形態２で説明したと同様の動作が行われる。
したがって、この実施の形態９の構成により、上記各実施の形態と同様、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された送信モジュールに基準信号を入力できる効果がある。また、通信装置の送信系に適用して、フェーズドアレーやダイバーシティの効果を高めるという効果がある。

実施の形態１０．
図１０はこの発明の実施の形態１０による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、この実施の形態９の高周波モジュール装置は図８の受信系のみで構成されている。
この実施の形態１０では、基準信号源１より出力されるマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で複数の出力に分配され、複数個の受信モジュール４のそれぞれに供給される。各受信モジュール４では、上記各実施の形態で説明したと同様の動作が行われる。
したがって、この実施の形態１０の構成により、上記各実施の形態と同様、低損失で、かつ位相ずれの少ない状態で、離れた位置に設置された受信モジュールに基準信号を入力できる効果がある。また、通信装置の受信系に適用して、フェーズドアレーやダイバーシティの効果を高めるという効果がある。

実施の形態１１．
図１１はこの発明の実施の形態１１による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図８に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態１１の高周波モジュール装置は、図８の構成に対して新たに複数の移相回路７，８を設けたものである。
移相回路７，８のそれぞれは、電力分配器２で分配されたマイクロ波帯の周波数ｆｏの電力の位相を調整する手段である。各送信モジュール３と受信モジュール４は、図４に記載の実施の形態４と同様のものである。

この実施の形態１１では、基準信号源１より出力されるマイクロ波帯の周波数ｆｏの基準信号（電力）は電力分配器２で複数の出力に分配され、複数の移相回路７，８に与えられて、それぞれにおいて位相調整された後、複数個の送信モジュール３と受信モジュール４のそれぞれに供給される。各送信モジュール３と受信モジュール４では、上記実施の形態４で説明したと同様の動作が行われる。
したがって、この実施の形態１１の構成により、低損失で、離れた位置に設置された受信モジュールに基準信号を入力できる効果がある。また、各モジュールと基準信号源との間に移相回路を設けたことにより、一つ一つのモジュールに入力する波の位相設定が可能となり、アンテナパターンを変化させるアクティブフェーズドアレイアンテナなどに適用可能である。Ｎｆｏがミリ波帯などの高周波の場合でも、この移相回路は周波数ｆｏで設計すればよいため、従来のマイクロ波帯の移相回路設計技術を用いることで、高い設計精度が得られる利点がある。さらに、基準信号源と複数のモジュール間の接続線路長が等長でない場合でも、移相回路により最適な移相量を設定できるため、全モジュールへの入力位相を等しくすることも可能である。

実施の形態１２．
この実施の形態１２では、上記各実施の形態における送信モジュール３および／もしくは受信モジュール４のそれぞれを、マイクロマシニング技術などのプロセス微細加工技術を用いてそれぞれパッケージングする。このことにより小型のモジュールを構成できる。
したがって、ミリ波帯などの高い周波数領域を扱うアレーアンテナではアンテナ素子間隔が短いため、一つ一つのモジュールを小さくする必要があるが、実施の形態１２を適用することで、小さいモジュールを実現することができる。また、これにより、実装部分の制約がなくなり、自由度を広げることができる利点もある。

実施の形態１３．
この実施の形態１３では、上記実施の形態１〜実施の形態１１における送信モジュール３および受信モジュール４のそれぞれを、それぞれの送信アンテナ５および受信アンテナ６と組み合わせて、マイクロマシニング技術などのプロセス微細加工技術を用いてそれぞれパッケージングしてそれぞれ一体化する。このことにより小型のモジュールを構成できる。
したがって、実施の形態１３の利点に加え、アンテナをモジュールと一体化させることで、アンテナとモジュール間の伝送損失も小さくすることができる。また、所望のアンテナ利得に必要な数のモジュールを並べることにより、スケーラブルなレーダや通信装置を実現できる。

この発明の実施の形態１による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態２による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態３による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態４による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態５による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態６による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態に７よる高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態８による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態９による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態１０による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。この発明の実施の形態１１による高周波モジュール装置の構成を示すブロック回路図である。

符号の説明

１基準信号源、２，３７，４７電力分配器、３送信モジュール、４受信モジュール、５送信アンテナ、６受信アンテナ、７，８，３８，４８移相回路、３１，４１逓倍器、３２送信ミキサ、３３送信用増幅器、３５，４５注入同期発振器、４２受信ミキサ、４３低雑音増幅器、３６変調器、４６復調器。

Claims

マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、
前記基準信号を分配する電力分配器と、
分配された前記基準信号に基づいたＮ（整数）倍の周波数の信号とＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成し、生成された前記ＲＦ信号を送信アンテナに供給する送信モジュールと、
前記電力分配器で分配された前記基準信号に基づいたＭ（整数）倍の周波数の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信モジュールとを備え、
前記送信モジュールと前記受信モジュールは異なる筐体に実装され、
前記送信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｎ倍の周波数の信号を出力する第１の注入同期発振器と、
前記第１の注入同期発振器により出力された前記Ｎ倍の周波数の信号と入力されるＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成する送信ミキサと、
前記送信ミキサにより生成されたＲＦ信号を電力増幅して前記送信アンテナに供給する送信用増幅器とを有し、
前記受信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｍ倍の周波数の信号を出力する第２の注入同期発振器と、
入力される前記受信アンテナで受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器で増幅されたＲＦ信号と前記第２の注入同期発振器により出力された前記Ｍ倍の周波数の信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信ミキサとを有することを特徴とする高周波モジュール装置。
マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、
前記基準信号を分配する電力分配器と、
分配された前記基準信号に基づいたＮ（整数）倍の周波数の信号と変調信号によりＲＦ信号を生成し、生成された前記ＲＦ信号を送信アンテナに供給する送信モジュールと、
前記電力分配器で分配された前記基準信号に基づいたＭ（整数）倍の周波数の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信モジュールとを備え、
前記送信モジュールと前記受信モジュールは異なる筐体に実装され、
前記送信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｎ倍の周波数の信号を出力する第１の注入同期発振器と、
前記第１の注入同期発振器により出力された前記Ｎ倍の周波数の信号を入力される変調信号で変調してＲＦ信号を生成する変調器と、
前記変調器により生成されたＲＦ信号を電力増幅して前記送信アンテナに供給する送信用増幅器とを有し、
前記受信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｍ倍の周波数の信号を出力する第２の注入同期発振器と、
入力される前記受信アンテナで受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器で増幅されたＲＦ信号と前記第２の注入同期発振器により出力された前記Ｍ倍の周波数の信号とを混合してＩＦ信号を取り出す復調器とを有することを特徴とする高周波モジュール装置。
マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、
前記基準信号を分配する電力分配器と、
分配された前記基準信号に基づいたＮ（整数）倍の周波数の信号を送信アンテナに供給する送信モジュールと、
前記電力分配器で分配された前記基準信号に基づいたＭ（整数）倍の周波数の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信モジュールとを備え、
前記送信モジュールと前記受信モジュールは異なる筐体に実装され、
前記送信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｎ倍の周波数の信号を出力する第１の注入同期発振器と、
前記第１の注入同期発振器により出力された前記Ｎ倍の周波数の信号を電力増幅して前記送信アンテナに供給する送信用増幅器とを有し、
前記受信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｍ倍の周波数の信号を出力する第２の注入同期発振器と、
入力される前記受信アンテナで受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器で増幅されたＲＦ信号と前記第２の注入同期発振器により出力された前記Ｍ倍の周波数の信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信ミキサとを有することを特徴とする高周波モジュール装置。
送信モジュールは、
送信用増幅器で電力増幅された出力波を送信アンテナの素子数にあわせて分配する第１の分配器と、
前記第１の分配器で分配された各出力波の位相をそれぞれ調整して前記送信アンテナの素子にそれぞれ供給する第１の移相器群を有し、
受信モジュールは、
受信アンテナの各素子で受信したそれぞれの受信ＲＦ信号のそれぞれの位相を合わせるように調整する第２の移相器群と、
前記第２の移相器群で位相が整合された受信ＲＦ信号を合成して低雑音増幅器に入力するする第２の分配器を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール装置。
送信モジュールと受信モジュールをそれぞれ複数個備え、
電力分配器は、基準信号源から出力されるマイクロ波帯の基準信号を前記複数個の送信モジュールと複数個の受信モジュールに分配することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の高周波モジュール装置。
各送信モジュールと各受信モジュールは、それぞれ異なる筐体に実装されていることを特徴とする請求項５記載の高周波モジュール装置。
マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、
前記基準信号を分配する電力分配器と、
分配された前記基準信号に基づいたＮ（整数）倍の周波数の信号とＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成し、生成された前記ＲＦ信号を送信アンテナに供給する複数の送信モジュールとを備え、
前記複数の送信モジュールはそれぞれ異なる筐体に実装され、
前記送信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｎ倍の周波数の信号を出力する第１の注入同期発振器と、
前記第１の注入同期発振器により出力された前記Ｎ倍の周波数の信号と入力されるＩＦ信号とを混合してＲＦ信号を生成する送信ミキサと、
前記送信ミキサにより生成されたＲＦ信号を電力増幅して前記送信アンテナに供給する送信用増幅器とを有することを特徴とする高周波モジュール装置。
マイクロ波帯の基準信号を出力する基準信号源と、
前記基準信号を分配する電力分配器と、
分配された前記基準信号に基づいたＭ（整数）倍の周波数の信号と受信アンテナで受信したＲＦ信号とを混合してＩＦ信号を取り出す複数の受信モジュールとを備え、
前記複数の受信モジュールはそれぞれ異なる筐体に実装され、
前記受信モジュールは、
入力される前記電力分配器で分配された前記基準信号の周波数に同期して、Ｍ倍の周波数の信号を出力する第２の注入同期発振器と、
入力される前記受信アンテナで受信したＲＦ信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記低雑音増幅器で増幅されたＲＦ信号と前記第２の注入同期発振器により出力された前記Ｍ倍の周波数の信号とを混合してＩＦ信号を取り出す受信ミキサとを有することを特徴とする高周波モジュール装置。
電力分配器と各送信モジュールの間および前記電力分配器と各受信モジュールの間にそれぞれ移相回路を設けたことを特徴とする請求項５から請求項８のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール装置。
送信モジュールおよび受信モジュールのうちの少なくともいずれか一方は、それぞれマイクロマシニングなどの微細加工技術を用いてパッケージングして構成されたことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール装置。
送信モジュールと送信アンテナの組み合わせおよび受信モジュールと受信アンテナの組み合わせのうちの少なくともいずれか一方は、それぞれマイクロマシニングなどの微細加工技術を用いてパッケージングして構成されたことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール装置。