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JPH0630405B2 - Phased array antenna device - Google Patents
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JPH0630405B2 - Phased array antenna device - Google Patents

Phased array antenna device

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Publication number
JPH0630405B2
JPH0630405B2 JP20107986A JP20107986A JPH0630405B2 JP H0630405 B2 JPH0630405 B2 JP H0630405B2 JP 20107986 A JP20107986 A JP 20107986A JP 20107986 A JP20107986 A JP 20107986A JP H0630405 B2 JPH0630405 B2 JP H0630405B2
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JP
Japan
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laser diode
antenna device
array antenna
phase
phase shifter
Prior art date
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JP20107986A
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Japanese (ja)
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JPS6359006A (en
Inventor
純一郎 山下
良雄 三宅
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数のアンテナのアレーから放射されるマ
イクロ波の相対的な位相を制御し、合成された放射パタ
ーンの方向,形状を変化させるアンテナ装置の移相器に
関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention controls the relative phase of microwaves radiated from an array of a plurality of antennas to change the direction and shape of a combined radiation pattern. The present invention relates to a phase shifter of an antenna device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は、例えば電子通信学会編「アンテナ工学ハンド
ブツク」のP.216に開示された従来の位相走査形の
フエーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。図
に示すように、基準マイクロ波発振器1の出力は複数の
移相器2で独立の移相量を与えられた後、マイクロ波増
幅器3で電力増幅された後に要素アンテナ4から放射さ
れる。移相量制御回路5は各移相器2に与える移相量の
差を制御するものであり、その移相量の関係により放射
されるマイクロ波の合成ビーム6はその方向やパターン
が変化する。
FIG. 5 is a diagram of P.1 of “Antenna Engineering Handbook” edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers, for example. It is a block diagram which shows the conventional phase scan type phased array antenna apparatus disclosed by 216. As shown in the figure, the output of the reference microwave oscillator 1 is given an independent amount of phase shift by a plurality of phase shifters 2, then power amplified by a microwave amplifier 3, and then radiated from an element antenna 4. The phase shift amount control circuit 5 controls the difference in the amount of phase shift given to each phase shifter 2, and the direction and pattern of the combined beam 6 of the microwaves emitted change depending on the relationship of the amount of phase shift. .

上記移相器2としては、フエライトの異なる磁化状態に
おける透磁率の相異を利用したフエライト移相器や、移
相回路の組合わせをダイオードのスイツチングによって
切り換えるダイオード移相器が広く使用されている。
As the phase shifter 2, a ferrite phase shifter utilizing a difference in magnetic permeability in different magnetization states of ferrite, and a diode phase shifter for switching a combination of phase shift circuits by switching diodes are widely used. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来のフエーズドアレーアンテナ装置の移相器は以
上のように構成されているので、移相器2の移相量は、
扱うマイクロ波の波長と移相器2の大きさの比に対応し
ており、同一の移相器2が扱えるマイクロ波の周波数幅
は狭く、また、低周波数用の移相器は大きさが大型にな
るという問題点があった。
Since the phase shifter of the conventional phased array antenna device is configured as described above, the phase shift amount of the phase shifter 2 is
Corresponding to the ratio of the wavelength of the microwave to be handled and the size of the phase shifter 2, the same phase shifter 2 can handle a narrow frequency range of microwaves, and the phase shifter for low frequency has a size There was a problem that it became large.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、小型であり、かつ広い周波数範囲のマイクロ波に
対して有効である移相器を備えるフエーズドアレーアン
テナ装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a phased array antenna device including a phase shifter that is small and is effective for microwaves in a wide frequency range. To do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るフエーズドアレーアンテナ装置は、移相
器として、マイクロ波によって強度変調されるレーザダ
イオードと、このレーザダイオードの出力光をマイクロ
波に戻すフオトダイオードと、レーザダイオードのバイ
アス電流を変化させる回路との3者の組合わせで実現し
たものである。
The phased array antenna device according to the present invention, as a phase shifter, a laser diode whose intensity is modulated by microwaves, a photodiode for returning the output light of the laser diode to microwaves, and a bias current of the laser diode are changed. It was realized by a combination of the three with the circuit.

〔作用〕 この発明のフエーズドアレーアンテナ装置においては、
その移相器は、レーザダイオードの共振状の周波数付近
における変調信号の強弱に対して出力光の強弱が遅れる
度合い、及びレーザダイオードの共振状の周波数がバイ
アス電流によって変化する性質を利用して構成してい
る。
[Operation] In the phased array antenna device of the present invention,
The phase shifter is constructed by utilizing the degree to which the intensity of the output light is delayed with respect to the intensity of the modulation signal in the vicinity of the resonance frequency of the laser diode, and the property that the resonance frequency of the laser diode changes depending on the bias current. is doing.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例であるフエーズドアレーア
ンテナ装置の移相器の回路を示す構成図である。図に示
すように、レーザダイオード7にはバイアス回路8を介
してバイアス電流9とマイクロ波信号10が入力する。
レーザダイオード7の放射光11の強度はマイクロ波信
号10の周波数によって変化するが、レーザダイオード
7の放射光11の強度とマイクロ波信号10の位相関係
は後に述べるようにバイアス電流9の大きさにより変化
する。レーザダイオード7の放射光11は光フアイバ1
2を介してアバランシエフオトダイオード13に入射す
る。アバランシエフオトダイオード13の出力はマイク
ロ波信号10と同じ周波数成分を持っており、出力端子
14から取り出される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a circuit of a phase shifter of a phased array antenna device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the bias current 9 and the microwave signal 10 are input to the laser diode 7 via the bias circuit 8.
The intensity of the emitted light 11 of the laser diode 7 changes depending on the frequency of the microwave signal 10. However, the phase relationship between the intensity of the emitted light 11 of the laser diode 7 and the microwave signal 10 depends on the magnitude of the bias current 9 as described later. Change. The emitted light 11 of the laser diode 7 is the optical fiber 1.
It is incident on the avalanche photodiode 13 via 2. The output of the avalanche photodiode 13 has the same frequency component as the microwave signal 10 and is taken out from the output terminal 14.

次に、レーザダイオード7を高周波で変調する際に、そ
の入出力信号と出力光との位相関係について説明する。
例えば、末松安晴編著「半導体レーザと光集積回路」
(株式会社オーム社発行,1984)によれば、強度変
調されたレーザダイオード7の周波数応答Sm(ω)は次
のように与えられる。
Next, the phase relationship between the input / output signal and the output light when the laser diode 7 is modulated at a high frequency will be described.
For example, Yasuharu Suematsu, "Semiconductor Laser and Optical Integrated Circuits"
According to (Ohm Co., Ltd., 1984), the frequency response S m (ω) of the intensity-modulated laser diode 7 is given as follows.

ここで、 ただし、ω:変調信号の角周波数 τs:キヤリア寿命 τp:フオトン寿命 Ib:バイアス電流 Ith:閾値電流 上記第(1)式より変調信号と出力光との位相差Ph(ω)
は、 となる。
here, Where ω: Angular frequency of modulated signal τ s : Carrier lifetime τ p : Photon lifetime I b : Bias current I th : Threshold current Phase difference P h (ω) between modulated signal and output light from the above equation (1)
Is Becomes

第2図は、第1図の移相器における各変調周波数に対す
る位相遅れをバイアス電流を変えて計算した一例を示す
図である。第2図では、τs=1.5nsec,τp=1.58psecと
した時の各周波数に対する位相遅れ(位相差)Ph(ω)
をバイアス電流Ib/Ithを変えて計算した例を示してい
る。上記第(1)式よりωr0はバイアス電流Ib/Ithの増加
に伴うことが、また、上記第(3)式よりωr0付近の周波
数ではPh(ω)は大きく変化することが定性的に理解さ
れるが、第2図はこれを定量的に示したものである。
FIG. 2 is a diagram showing an example in which the phase delay for each modulation frequency in the phase shifter of FIG. 1 is calculated by changing the bias current. In Fig. 2, the phase delay (phase difference) P h (ω) for each frequency when τ s = 1.5 nsec and τ p = 1.58 p sec
An example is shown in which is calculated by changing the bias currents I b / I th . From the above equation (1), ω r0 may be accompanied by an increase in the bias current I b / I th , and from the above equation (3), P h (ω) may change greatly at frequencies near ω r0. Although qualitatively understood, FIG. 2 shows this quantitatively.

第3図は、第1図の移相器における特定の周波数に対す
る位相遅れをバイアス電流に対して計算した一例を示す
図である。ここでは、変調周波数として=2.8GHzを考
えた。第3図より明らかなように、バイアス電流Ib/Ith
を変化させることにより、レーザダイオード7の変調信
号と出力光との位相差を変え得ることが理解できる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of calculating a phase delay for a specific frequency in the phase shifter of FIG. 1 with respect to a bias current. Here, 2.8 GHz is considered as the modulation frequency. As is clear from FIG. 3, the bias current I b / I th
It can be understood that the phase difference between the modulation signal of the laser diode 7 and the output light can be changed by changing the.

レーザダイオード7は小型であり、また、直流成分から
数10GHzまでの変調が可能であって、上記のような位
相遅れはレーザダイオード7が変調可能な周波数範囲で
生じるものであるから、第1図に示す移相器は広い周波
数帯域で有効であるばかりでなく、対象とする周波数に
よらずに小型に構成できる。
Since the laser diode 7 is small, and can modulate from a direct current component to several tens of GHz, and the phase delay as described above occurs in the frequency range in which the laser diode 7 can modulate, FIG. The phase shifter shown in (1) is not only effective in a wide frequency band, but also can be made compact regardless of the target frequency.

第4図はこの発明の一実施例であるフエーズドアレーア
ンテナ装置を示す構成図である。図に示すように、基準
マイクロ波発振器1の出力はレーザダイオード光送信器
15によって変調された光信号として光フアイバ12に
入射する。フオトダイオードを用いた光受信器17はこ
の光信号を再び電気信号に変換する。このようにして変
換されたマイクロ波信号はマイクロ波増幅器16を経て
要素アンテナ4より放射される。レーザダイオードバイ
アス制御回路18は各レーザダイオード光送信器15に
独立なバイアス電流を与えるものであり、このバイアス
電流に応じてレーザダイオード光送信器15での位相遅
れが制御できる。要素アンテナ4から放射されるマイク
ロ波の合成ビーム6の方向やパターンが、上記移相量の
相対的な関係によって決まることは上記従来装置と同じ
である。
FIG. 4 is a block diagram showing a phased array antenna device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the output of the reference microwave oscillator 1 enters the optical fiber 12 as an optical signal modulated by the laser diode optical transmitter 15. The optical receiver 17 using a photodiode converts this optical signal into an electric signal again. The microwave signal thus converted is radiated from the element antenna 4 through the microwave amplifier 16. The laser diode bias control circuit 18 gives an independent bias current to each laser diode optical transmitter 15, and the phase delay in the laser diode optical transmitter 15 can be controlled according to this bias current. The direction and pattern of the combined beam 6 of the microwaves radiated from the element antenna 4 are determined by the relative relationship of the phase shift amount, as in the conventional device.

なお、上記実施例では、送信用のフエーズドアレーアン
テナ装置の例について述べたが、受信用についてもレー
ザダイオード7とフオトダイオード13の順序を入れ換
えるだけで容易に実現できる。
In the above-mentioned embodiment, an example of a phased array antenna device for transmission is described, but reception can be easily realized by simply changing the order of the laser diode 7 and the photodiode 13.

また、上記実施例においては、レーザダイオード7の出
力光をいつたん光フアイバ12を介してフオトダイオー
ド13に入射しているために、移相器部分とアンテナ部
分を分離できることの他に、各チヤンネル間の干渉が少
ないという長所が期待できる。
Further, in the above embodiment, since the output light of the laser diode 7 is immediately incident on the photo diode 13 via the optical fiber 12, the phase shifter portion and the antenna portion can be separated, and each channel can be separated. The advantage is that there is little interference between them.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明したとおり、フエーズドアレーアン
テナ装置において、移相器は、マイクロ波によって強度
変調されるレーザダイオードと、このレーザダイオード
の出力光をマイクロ波に戻すフオトダイオードと、レー
ザダイオードのバイアス電流を変化させる回路との3者
の組合わせで実現した構成を有するので、広い周波数範
囲のマイクロ波に対して有効であり、かつ小型の移相器
が得られる外に、移相器とアンテナの分離,チヤンネル
間の干渉の低減が図れるなどの優れた効果を奏するもの
である。
As described above, in the phased array antenna device of the present invention, the phase shifter includes a laser diode whose intensity is modulated by microwaves, a photo diode for returning the output light of the laser diode to microwaves, and a bias of the laser diode. Since it has a configuration realized by a combination of a circuit for changing current and a circuit for changing the current, it is effective for microwaves in a wide frequency range and a small phase shifter can be obtained. It has excellent effects such as separation of the channels and reduction of interference between channels.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例であるフエーズドアレーア
ンテナ装置の移相器の回路を示す構成図、第2図は、第
1図の移相器における各変調周波数に対する位相遅れを
バイアス電流に変えて計算した一例を示す図、第3図
は、第1図の移相器における特定の周波数に対する位相
遅れをバイアス電流に対して計算した一例を示す図、第
4図はこの発明の一実施例であるフエーズドアレーアン
テナ装置を示す構成図、第5図は従来の位相走査形のフ
エーズドアレーアンテナ装置を示す構成図である。 図において、1……基準マイクロ波発振器、2……移相
器、3……マイクロ波増幅器、4……要素アンテナ、5
……移相量制御回路、6……合成ビーム、7……レーザ
ダイオード、8……バイアス回路、9……バイアス電
流、10……マイクロ波信号、11……放射光、12…
…光フアイバ、13……アバランシエフオトダイオー
ド、14……出力端子、15……レーザダイオード光送
信器、16……マイクロ波増幅器、17……光受信器、
18……レーザダイオードバイアス制御回路である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit of a phase shifter of a phased array antenna device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a phase delay for each modulation frequency in the phase shifter of FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example in which the phase shift for a specific frequency in the phase shifter in FIG. 1 is calculated with respect to a bias current, and FIG. FIG. 5 is a configuration diagram showing a phased array antenna device according to an embodiment, and FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional phase scanning type phased array antenna device. In the figure, 1 ... Reference microwave oscillator, 2 ... Phase shifter, 3 ... Microwave amplifier, 4 ... Element antenna, 5
...... Phase shift amount control circuit, 6 ...... Synthetic beam, 7 ...... Laser diode, 8 ...... Bias circuit, 9 ...... Bias current, 10 ...... Microwave signal, 11 ...... Radiant light, 12 ...
… Optical fiber, 13… Avalanche photodiode, 14… Output terminal, 15… Laser diode optical transmitter, 16… Microwave amplifier, 17… Optical receiver,
18 ... Laser diode bias control circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基準マイクロ波発振器と、この基準マイク
ロ波発振器の出力を受け、各々独立の移相量を与える複
数の移相器と、この各移相器ごとに設けられたマイクロ
波増幅器と、この各マイクロ波増幅器ごとに設けられた
アンテナのアレーから成るフェーズドアレーアンテナ装
置において、前記移相器を、レーザダイオードと、この
レーザダイオードにマイクロ波信号をバイアス電流に重
畳して加えるバイアス回路と、前記レーザダイオードの
出力光を電気信号に変換するフォトダイオードと、前記
レーザダイオードに加える前記バイアス電流の量を目的
とする移相量に応じて変化させる回路とをもって構成し
たことを特徴とするフェーズドアレーアンテナ装置。
1. A reference microwave oscillator, a plurality of phase shifters for receiving independent outputs of the reference microwave oscillator, and providing independent phase shift amounts, and a microwave amplifier provided for each phase shifter. A phased array antenna device comprising an array of antennas provided for each microwave amplifier, wherein the phase shifter is a laser diode, and a bias circuit for adding a microwave signal to the laser diode by superimposing it on a bias current. A phased circuit comprising a photodiode for converting the output light of the laser diode into an electric signal and a circuit for changing the amount of the bias current applied to the laser diode in accordance with a target phase shift amount. Array antenna device.
【請求項2】前記レーザダイオードの出力光を、光ファ
イバを介して前記フォトダイオードに入射することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のフェーズドアレー
アンテナ装置。
2. The phased array antenna device according to claim 1, wherein the output light of the laser diode is incident on the photodiode through an optical fiber.
JP20107986A 1986-08-27 1986-08-27 Phased array antenna device Expired - Lifetime JPH0630405B2 (en)

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JPS6359006A JPS6359006A (en) 1988-03-14
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3003695U (en) * 1994-04-28 1994-10-25 株式会社大森メーター製作所 Oil element connector for automobile engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3003695U (en) * 1994-04-28 1994-10-25 株式会社大森メーター製作所 Oil element connector for automobile engine

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JPS6359006A (en) 1988-03-14

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